Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев А.И. 1

---

1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина

В статье приведены данные по геохимии руд комплексного кобальт-никель-редкоземельного Владимирского месторождения Горного Алтая. Выделены три типа руд: скарновый с кобальтином, метасоматические карбонат-гранат-актинолитовый с кобальтином и карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый с кобальтином и монацитом. В рудах помимо кобальта и никеля в повышенных количествах присутствуют редкие земли. Выявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ W- и М- типов. Увеличение концентраций кобальта в рудах происходит с закономерным повышением величины ТЭФ РЗЭ М- типа, обусловленный активностью фтор-комплексов в гидротермальных растворах и увеличением кислотности среды.

Статья в формате PDF

1431 KB

скарны

метасоматиты

кобальтин

монацит

редкие земли

тетрадный эффект фракционирования РЗЭ

1. Бадалов С.Т. Геохимические основы металлогенических исследований / Геохимические критерии прогнозной оценки оруденения. – Новосибирск: Изд-во «Наука», Сиб. Отд-ние, 1990. – С. 4–9.

2. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных пород земной коры // Геохимия. – 1962. – № 7. – С. 555–572.

3. Геохимия рудообразующих систем и металлогенический анализ. – Новосибирск: Изд-во «Наука», Сиб. Отд-ние, 1989. – 218 с.

4. Гусев А.И. Некоторые аспекты геохимии минералов TR-вольфрамового месторождения Кузыл-Тау (Западная Монголия) // Успехи современного естествознания, 2015. – № 1 (Ч. 2). – С. 209–215.

5. Гусев А.И., Гусев А.А. Тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов и его использование в решении проблем петрологии гранитоидов // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – C. 45–49.

6. Гусев А.И., Гусев Н.И. Полихронное комплексное Сu-Bi-Co-Ni-W месторождение Каракуль Горного Алтая // Руды и металлы. – 2012. – № 1. – C. 33–41.

7. Гусев А.И., Гусев Н.И. Новые данные по минеральному составу кобальтового оруденения Горного Алтая // Геология и минеральные ресурсы Сибири. – 2012. – № 4. – С. 74–78.

8. Гусев А.И., Гусев Н.И. Петрология и геохимия субвулканических тел Кумирского месторождения Горного Алтая // Геология и минеральные ресурсы Сибири. – 2013. – № 1. – С. 64–70.

9. Гусев А.И., Гусев Н.И. Некоторые аспекты геохимии минералов Кумирского скандий-уран-редкоземельного месторождения Горного Алтая // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 12. – С. 560–566.

10. Гусев Н.И., Гусев А.И., Крупчатников В.И., Пономарёв В.Л. Предварительные данные по редкоземельному оруденению Уландрыкского рудного узла // Природные ресурсы Горного Алтая: геология, геофизика, экология, минеральные, водные и лесные ресурсы Алтая. Горно-Алтайск, 2008. – № 1. – С. 5–9.

11. Маракушев А.А. Термодинамические факторы образования рудной зональности скрытого оруденения на основе зональности гидротермальных месторождений. – М. – Наука. – 1976. – С. 36–51.

12. Anders E., Greevesse N. Abundences of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. – 1989. – V. 53. – Р. 197–214.

13. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Cosmochim Acta. – 1999. – V.63. – № 3/4. – P. 489–508.

14. Wasson J.T., Kallemeyn G.W. Composition of chondrites // Phil. Trans. R. Soc. Lond, 1988. – V. 201. – Р. 535–544.

Геохимия – одна из ведущих геологических наук, пронизывающая все важнейшие проблемы геологии фундаментального и прикладного характера, которые касаются изучения закономерностей как рассеяния химических элементов, так и их концентраций в конкретных природных системах и особенно в месторождениях [1]. Геохимия руд эндогенных месторождений является важнейшей их характеристикой и позволяет воссоздать некоторые геохимические процессы и генетические стороны объектов. Теоретические основы рудной геохимии и новые аналитические данные полученные по рудам Владимировского месторождения позволяют использовать их для расшифровки генезиса оруденения и в поисковых целях при региональных металлогенических исследованиях [3]. Актуальность исследования и определяется необходимостью получения геохимической характеристики и геохимической модели Владимировского кобальтового месторождения. Цель исследования – на основе современного анализа рудных образований Владимировского месторождения получить геохимическую характеристику руд.

Результаты исследования и их обсуждение

Владимировское кобальтовое месторождение находится в верховьях левого притока р. Кумы. Локализуется оно в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах ергольской свиты на контакте с интрузиями габбро-диоритов одноимённого массива майорского комплекса.

На местрождении нами выделяются три главных типа руд: скарновый с кобальтином, метаосматический карбонат-гранат-епидот-актинолитовый с кобальтином и монацитом и метасоматический карбонат-гранат-актинолитовыый по песчаникам. Главную роль играют скарны, образованные в результате метасоматического замещения туфов вмещающей девонской толщи и в меньшей мере – самих диоритов. Среди скарнов выделяются амфибол-гранатовые и гранат-пироксеновые разновидности, которые в рудных зонах изменены последующими гидротермальными гистерогенными процессами в кварц-скаполит-амфибол-анкеритовые и другие породы сложного состава. Метасоматический тип руд образован по песчаникам. Наложенное кобальтовое оруденение имеет гнездово-вкрапленный и прожилковый характер. Величина вкрапленников от долей миллиметров до 2–3 см, мощность прожилков 0,5–0,7 см.

Нами обнаружены впервые для месторождения метасоматиты с кобальтовым оруденением и монацитом. Редкоземельный минерал образует вкрапленность размерами от 0,5 до 1,6 мм. И составляет от 1 до 2,5 % на массу.

Химический состав руд месторождения показан в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав руд Владимировского месторождения (оксиды в %, элементы – в г/т)

Примечание. Анализы выполнены в Лаборатории ОИГиМ СО РАН (г. Новосибирск) методом ICP-MS и в Лаборатории ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург). ∑TR – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [13]. Eu* = (SmN+GdN)/2. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [12]. 1 – карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином; 2, 6 – карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый метасоматит с кобальтином и монацитом; 3, 5 – гранат-пироксеновые скарны с кобальтином.

Руды относятся к низко-титанистым, низко-глинозёмистым и высоко-железистым. Следует отметить, что помимо кобальта, руды месторождения характеризуются повышенными концентрациями (г/т) никеля (от 26,8 до 2870), меди (от 17 до 1250), молибдена (от 3,53 до 2620). А в метасоматитах с монацитом сумма редких земель достигает 567 г/т. Отношения (La/Yb)N в рудах весьма разнообразны. Они понижены в скарнах и карбонат-гранат-актинолитовых метасоматитах (вариации составляют от 0,62 до 1,04) и весьма высоки для карбонат-гранат-эпидот-актинолитовых метасоматитов с кобальтином и монацитом, варьирующим от 43,2 до 50,6, что указывает на сильно дифференцированный тип распределения РЗЭ в последних. Соотношение Eu|Eu* в рудах колеблются от 0,34 до 0,68, намного отличающиеся от таковых в хондритах в сторону низких значений.

В рудах проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ двух типов: W- и М- типа. При этом значимые величины ТЭФ РЗЭ М- типа проявлены только в скарнах и карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином (вариации от 1.49 до 1,82). В карбонат-гранат-эпидот-актинолитовых метасоматитах с кобальтином и монацитом проявлены оба типа ТЭФ РЗЭ: М- типа (значение 1,19) и W- типа (значения менее 0,9 и составляют 0,86). Такие значения ТЭФ РЗЭ свидетельствуют о менявшихся особенностях насыщения летучими компонентами, такими как фтор, углекислота, вода и другие.

Новые данные, полученные нами в этом исследовании руд Владимировского месторождения показывают, что месторождение следует относить к комплексным объектам, в которых помимо кобальта и никеля присутствуют редкие земли, овеществлённые в редкоземельном минерале – монаците. Это значительно увеличивает ценность месторождения, так как редкие земли в настоящее время востребованы в отраслях высоких технологий. В этом плане руды Владимровского месторождения аналогичны рудам комплексных объектов Каракульскому [6], Уландрыкскому [10], Кумирскому [8] по содержаниям редкоземельных элементов и другим.

Особенности руд месторождений чаще всего характеризуются не только конкретными содержаниями, но и соотношениями различных элементов. Такие соотношения элементов в рудах и соотношения в хондритах показаны в табл. 2. Новый тип руд, выявленный нами, – метасоматиты с кобальтином и монацитом, отличаются от остальных типов повышенными отношениями La/Ta, La/Nb и пониженными отношениями Sr/Y и Sr/Eu.

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ в рудах Владимировского месторождения

Примечание. ТЕ1.3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (среднее между первой и третьей тетрадами) по В. Ирбер [13]; Eu*= (SmN+GdN)/2. Значения в хондритах приняты по [12]. 1 – карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином; 2, 6 – карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый метасоматит с кобальтином и монацитом; 3, 5 – гранат-пироксеновые скарны с кобальтином.

Рис. 1. Диаграмма Сo – TE1,3 для руд Владимировского кобальтового месторождения (составлена автором)

На диаграмме соотношений содержаний кобальта в рудах и величины тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ отчётливо видно, что с увеличением значений ТЭФ РЗЭ М- типа происходит и повышение концентраций Co в рудах (рис. 1).

Серым показана область варьирования содержаний кобальта в магматических породах по [Виноградову]. Среднее содержание кобальта в хондритах по [14]. Типы руд Владимировского месторождения: 1 – карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином; 2 – карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый метасоматит с кобальтином и монацитом; 3 – гранат-пироксеновые скарны с кобальтином.

Известно, что проявление ТЭФ РЗЭ М- типа обусловлено активностью фторидных комплексов в растворах [5]. Следовательно, увеличение концентраций кобальта в рудах коррелируется с содержанием фтора в рудных гидротермальных растворах.

Физико-химическую обстановку формирования руд и проявления ТЭФ РЗЭ возможно определить путём проведения анализа соотношений Eu/Eu* и ТЕ1,3, как это было сделано для месторождений Кызыл-Тау в Монголии [4] и Кумирского месторождения в Горном Алтае [9]. На диаграмме Eu/Eu* – ТЕ1,3 тренд увеличения значений ТЭФ РЗЭ М- типа происходит со слабым увеличением наклона Eu/Eu* к хондритовым значениям (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма Eu/Eu* – ТЕ1,3 для руд Владимировского кобальтового месторождения

Сравнение величин отношений Eu/Eu* для приведенных данных показывает, что чем выше указанное отношение, тем выше кислотность среды, согласно рядам кислотности-щёлочности А.А. Маракушева [11] для ряда элементов Sm, Gd, Eu в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях. Следовательно, тренд изменения соотношений Eu/Eu* и ТЕ1,3 а также и концентраций кобальта для руд Владимировского месторождения связан с повышением кислотности среды кристаллизации.

Обнаружение редкоземельного оруденения в составе кобальтовых месторождений Горного Алтая Владимровского, Каракульского, Карагемского [7] позволяет предположить, что руды с редкими землями могут присутствовать и на месторождении Ховуаксы в Туве, расположенном на продолжении общих тектонических структур к востоку.

Выводы

1. Геохимия руд Владимировского кобальтового месторождения показывает, что они должны рассматриваться как комплексные – кобальт-никель-редкоземельные.

2. Тренд увеличение концентраций кобальта в рудах коррелируется с повышением ТЭФ РЗЭ М- типа.

3. Увеличение концентраций кобальта в рудах проходило в условиях повышения кислотности среды и при участи фтор-комплексов, переносивших металлы в гидротермальных растворах.

4. Предполагается обнаружение редкоземельного оруденения и на месторождении Ховуаксы в Туве.

Исследование выполнено в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации, проект 593 «Исследование закономерностей размещения и генезиса скандиевого и кобальтового оруденения».

Библиографическая ссылка