Спектроскопические параметры циркона Катугинского криолит-редкометального месторождения (Россия) и их генетическая интерпретация

Лупашко Т.Н.*, Шурига Т.Н.**, Ильченко Е.А.*, Возняк Д.К.*,

Артеменко Г.В.*

*ИГМР им. Н.П. Семененка НАНУ, Киев, Украина;

**ВНИИМС им. Н.М. Федоровского, Москва

Известное в литературе (А.И. Гинзбург, В.В. Архангельская, В.С. Кудрин, С.В. Рябенко, З.Г. Караева и др.), как Ta-Nb-Zr-Y-TR месторождение метаморфогенного (в условиях амфиболитовой фации) типа, Катугинское месторождение щелочных метасоматитов (Восточная Сибирь) расположено в зоне пересечения региональных разломов кристаллического фундамента вне видимой связи с интрузивным магматизмом. Вопросы его генезиса и источника рудных компонентов до сих пор окончательно не решены и во многом дискуссионны. В.В. Архангельской с соавторами (Архангельская и др.) высказано предположение о подкоровых источниках щелочей и рудных элементов в метасоматитах, основанное на их близком возрасте (2.0-1.8 млрд. лет) с габбро-анортозитами и гранитами рапакиви в Чаро-Удоканском районе. Изотопные исследования кислорода и серы в минералах, указывают на высокотемпературный (570-420⁰С) режим кристаллизации Ta-Nb-Zr-Y-TR-руд из гомогенных по составу мантийных флюидов (Сынгаевский и др.). Генетическая информативность собственных дефектов кремнекислородных тетраэдров (SiO_mⁿ^-) реальной структуры циркона в отношении генезиса пород (Краснобаев и др.), явились предпосылкой для изучения его кристаллохимических особенностей методами фотолюминесценции (ФЛ) и ИК-спектроскопии. ФЛ- (возбуждение 365 нм) и ИК-спектры (Фурье-спектрометр Bruker IFS-66) снимались для отдельных кристаллов циркона главных парагенезисов √ амфиболовых и эгирин-амфиболовых гнейсовидных с пирохлором, гагаринитом и криолитом (с богатым оруденением) и биотит-амфиболовых порфиробластовых с пирохлором, иттрофлюоритом, флюоцеритом, монацитом (с бедным оруденением), а также более поздних кварцевых прожилков с сульфидами и гнездовых обособлений в участках перекристаллизации. Совершенство структуры цирконов (особенность мантийных кристаллов) эгирин-амфиболовых парагенезисов подтверждается характером ИК-спектров. Конфигурация спектров ФЛ (300 К) и лимонно-желтое излучение, определяемые интенсивными полосами 540 нм (центр SiO₂^- √ дивакансия кислорода) и 600 нм (центр SiO₃^- √ вакансия кислорода) и линиями ионов Tb³⁺ и Dy³⁺, аналогичны цирконам глубинных пород повышенной основности (карбонатитов, кимберлитов, пикритов, габбро-норитов и т.д) (Iльченко та Ёнш.). Короткопризматические и бипирамидальные кристаллы цирконов этих метасоматитов (проба 13/136) подобны кристаллам из приазовских карбонатитов (Минералогия Приазовья). В их огранке присутствует пинакоид √ довольно редкая форма кристаллов циркона. В цирконах в ряду эгирин-амфиболовые метасоматиты → биотит-амфиболовые метасоматиты → прожилки и зоны перекристаллизации наряду с доминирующими концентрациями SiO₂^- - и SiO₃^--центров отмечается рост концентрации центров на кремнекислородных тетраэдрах типа SiO₄^3-∙ОН^- (полоса 450 нм) (рис. 1).

Рис.1 Соотношение центров ФЛ в цирконах. Поля генетических разновидностей циркона из: 1+2 √ эгирин амфиболовых (1) и биотит-амфиболовых (2) метасоматитов, 3 √ поздних прожилков и зон перекристаллизации Nb-Ta-Zr-Y-TR Катугинского месторождения; 4 √ пикритовых порфиритов трубки Ягодка и 5 √ из габбро-норитов Среднего Приднепровья.

Слегка разупорядоченная структура цирконов биотит-амфиболовых метасоматитов в процессе отжига (1170 К) восстанавливается полностью (по данным ИК), а метамиктных цирконов зон перекристаллизации √ только частично. На некоторое упорядочение структуры последних указывает и рост (на порядок) интенсивностей линий ионов TR³⁺ в спектрах ФЛ. ИК-спектры цирконов эгирин-амфиболовых метасоматитов и мантийных пород √ пикритовых порфиритов трубки Ягодка (Якутия, Россия) и цирконсодержащих габбро-норитов Софиевского зеленокаменного массива (Среднее Приднепровье, Украина) √ одинаковы. В их спектрах в области валентных колебаний примесных гидроксилов зафиксированы две широкие полосы √ 3270 смО¹ и 3390 см^-1, интенсивность которых в процессе прокаливания плавно уменьшается и при 1370 К они исчезают. Полоса 3390 см^-1 в поляризованном свете, подобно спектрам цирконов кимберлитов, расщепляется на узкие полосы 3385 и 3425 см^-1 с разной поляризацией. Но в отличие от цирконов метасоматитов в спектрах прокаленных кимберлитовых цирконов появляется интенсивная узкая полоса 3180 см^-1. В процессе отжига цирконов других парагенезисов месторождения набор широких полос поглощения валентных колебаний ОН-групп в ИК-спектрах увеличивается и при 1370 К остаются лишь слабые полосы 3226 см^-1 и 3099 см^-1. Термическая стабильность кислородно-вакансионных центров на кремнекислородных тетраэдрах кристаллов с сохранением ярко-зеленого их излучения и одной полосы 540 нм (центр SiO₂^-) в спектрах ФЛ при отжиге на воздухе до 1370 К √ характерная особенность всех изученных цирконов Катугинского месторождения. Не свойственная цирконам кимберлитов и редкометальных объектов щелочногранитоидного магматизма с корово-мантийным источником вещества, она была установлена нами лишь для цирконов пикритов и габбро. Таким образом, выявленные спектроскопические параметры циркона эгирин-амфиболовых метасоматитов отвечают сухим системам мантийных флюидов. С длительной эволюцией их химического состава (от безводных солевых → к водным) связано изменение спектроскопических свойств цирконов более поздних парагенезисов.

Литература

Архангельская В.В., Казанский В.И., Прохоров К.В., Собаченко В.Н. Геологическое строение, зональность и условия образования Катугинского Ta-Nb-Zr-месторождения (Чаро-Удоканский район, Восточная Сибирь) // Геол. руд. м-ний. 1993. Т.35. ╧2. С. 115-131.

Сынгаевский Е.Д., Куприянова И.И., Шурига Т.Н. и др. Изотопный состав кислорода и серы редкометальных месторождений √ индикатор источников вещества // Руды и металлы. 2003. ╧3. С. 13-19.

Краснобаев А.А., Вотяков С.Л., Крохалев В.Я. Спектроскопия цирконов. Свойства, геологические приложения. М.: Наука, 1988. С. 149.

Лазаренко Е.К., Лавриненко Л.Ф., Бучинская Н.И. и др. Минералогия Приазовья. Киев: Наук. думка, 1981, 432 с.

╡льченко К.О., Лупашко Т.М., Возняк Д.К. КристалохЁмЁчнЁ особливостЁ та генезис мантЁйного циркону //Зап. Укр. мЁнерал. тов-ва. 2003. Т.3.С. 69-74.

зеркало на сайте "Все о геологии"