Минералого-геохимическая характеристика цвиттеров массива Северный (Чукотка)

Опубликовано: Кургузова А.В., Алексеев В.И. Минералого-геохимическая характеристика цвиттеров массива Северный (Чукотка)// Записки Горного Института 2013. – т. 206. – с.35-39

Mineralogical and geochemical characteristic of zwitters from severny massif (chukotka)

Zwitters are metasomatic rocks associated with rare-metal granites.  Petrological, geochemical and mineralogical features of zwitters are given. For dark micas features of chemical composition and type of structure is described. Geochemical specialization of metasomatic solutions is characterized. Data about accessory minerals are given.

Keywords: zwitters, greisens, Severny massif, Chukotka

В статье рассмотрены темнослюдистые грейзены, связанные с редкометальными гранитами Чукотки и масштабно проявленные в Северном массиве (восточное побережье Чаунского залива). Описываемые грейзены отнесены к цвиттеровой фации метасоматитов, аналогичных олово-вольфрамоносным грейзенам, сопровождающим массивы литий-фтористых гранитов Чехословакии, Монголии, Якутии [4, 5, 9, 11]  Связь с цвиттерами месторождений вольфрама, олова, молибдена, РЗЭ определяет интерес к выяснению рудной специализации грейзенизирующих растворов Северного массива. Для этого изучены минералого-геохимические особенности метасоматитов массива Северный и сделаны выводы о характере постмагматических растворов, формирующих цвиттеры.

Геологическая позиция цвиттеров. Северный массив располагается в складчатых толщах Паляваамского мегасинклинория Чукотской складчатой системы. Массив сложен преимущественно порфировидными биотитовыми гранитами, а также протолитионитовыми гранитами, гранит-порфирами, пегматитами и аплитами [2, 3, 6]. Выделены также микроклин-альбитовые граниты и онгониты с циннвальдитом и топазом [1], отнесенные к фтор-литиевому подтипу субщелочно-лейкогранитового формационного типа. В полнопроявленном виде цвиттеры образуют  неправильной формы гнезда  и маломощные (первые десятки см) линзы. Встречаются метасоматические кварцевые прожилки мощностью 3-10 мм с околожильной грейзенизацией. Стоит отметить, что в «классических» регионах распространения цвиттеров (Германия, Чехия, Монголия) с цвиттерами связана касситеритовая минерализация [4, 5, 9, 11], в то время как на Северном массиве касситерит появляется лишь на следующей после цвиттеров турмалинитовой стадии.

Петрография цвиттеров. Цвиттеры представляют собой массивные гранобластовые, лепидогранобластовые кварц-темнослюдистые породы. Породообразующие минералы – кварц, топаз, циннвальдит и мусковит, второстепенные – турмалин, флюорит и рудные (арсенопирит, гематит, ильменит и др.), акцессорные – рутил, ксенотим, монацит, вольфрамоиксиолит, колумбит, реликтовые – альбит, щелочной полевой шпат, кварц, биотит, циркон, титанит. Реликтовый биотит темно-коричневой окраски, с многочисленными плеохроичными двориками вокруг включений циркона, замещается топазом, флюоритом и светло-коричневой слюдой.

Геохимическая характеристика цвиттеров. Для выявления геохимических особенностей цвиттеров были определены содержания главных и редких элементов в цвиттерах и нормированы на состав крупнозернистых биотитовых гранитов главной фазы Северного массива. Исследования состава метасоматитов и гранитов выполнены в лабораториях Горного университета на атомно-абсорбционном спектрометре Shimadzu АА6300 и оптическом эмиссионном спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Shimadzu ICPE-9000. Всего проанализировано три образца гранитов (пробы 4051, 4078 и 4105) и два образца цвиттеров (2194 и 6182). Анализ химического состава цвиттеров и гранитов свидетельствует об обогащении цвиттеров относительно гранитов Fe (в 3 раза), Mn и Mg (в 2 раза), Ti (в 1,5 раза). При этом происходит вынос Na и K, а содержание кремнезема практически не изменяется. В составе примесей наблюдается увеличение доли литофильных (Cs, Li, P, F) и халькофильных (S, As, Zn, Cu, Pb, Sn, Bi) элементов и вынос Mo, Co, Sr и Cr. Результатом геохимической перестройки гранитов является формирование специфической лито-халькофильной минерализации: монацита, ферберита, вольфрам-ниобиевого рутила, вольфрамоиксиолита, иттриевого флюорита, колумбита, As-торита, самородного висмута, рузвельтита и сульфидов – лёллингита, пирита, халькопирита, висмутина.

Слюда цвиттеров. Tемная литиевая слюда является типоморфным минералом цвиттеров, а ее состав отражает особенности грейзенизирующих растворов. Метасоматическая слюда, как правило, нарастает и замещает кристаллы ранее существовавшей магматической слюды. Основными критериями визуального различия «магматической» и «метасоматической» слюды можно считать более темный цвет первичной слюды, а также присутствие в ней многочисленных акцессорных минералов (циркон, монацит, рутил). Методом порошковой дифрактометрии был определен структурный тип слюд.  Измерения проводились в лабораториях Горного университета на дифрактометре XRD-7000 фирмы “SHIMADZU” (CuKα-излучение, 40 kV, 30mA). Отбор монофракций слюды происходил вручную под микроскопом МБС-1.

 Полученные дифрактограммы сравнивались с эталонными (аннита, циннвальдита и полилитионита), размещенными в открытом доступе на сайте http://rruff.info/. Согласно классификации [7], биотитами называются триоктаэдрические слюды без лития, занимающие промежуточное положение между аннит (KFe3AlSi3O10(OH)2)-флогопитовым (KMg3AlSi3O10(OH)2) и сидерофиллит (KFe2AlAl2Si2O10(OH)2) -истонитовым (KMg2AlAl2Si2O10(OH)2) рядами. Циннвальдит также является триоктаэдрической слюдой, однако содержит в своем составе литий и принадлежит к ряду  сидерофиллит (KFe2AlAl2Si2O10(OH)2)-полилитионит (KLi2AlSi4O10F2). Дифрактограммы проанализированных слюд (монофракции с включениями и без них, как из цвиттеров, так и из гранитов) соответствуют слюдам ряда сидерофиллит-полилитионит. Таким образом, новообразованная и реликтовая слюда цвиттеров принадлежат к одному структурному типу, являются триоктаэдрическими литиевыми слюдами ряда сидерофиллит-полилитионит.

В темных слюдах цвиттеров были определены содержания элементов-примесей методом пламенной фотометрии (щелочные металлы) и рентгеноспектрального анализа. Литий входит в состав как реликтовой, так и новообразованной слюды. Однако метасоматическая слюда содержит больше рубидия и цезия (рис. 1). Таким образом, для цвиттеров Северного массива повышенные содержания Rb и Cs в слюде могут рассматриваться в качестве критерия её метасоматического происхождения. Кроме того, отмечается корреляция между содержанием Rb, Cs и Sn, W (рис. 2.).  Олово и вольфрам являются несовместимыми элементами в структуре слюды; их присутствие обусловлено, вероятно, включениями в слюде вольфрамиксиолита и Sn-рутила, неразличимых под микроскопом. Отмеченная корреляция свидетельствует о тесной связи грейзенизирующих растворов и Sn-W минерализации.

Акцессорные минералы цвиттеров. Специфика состава грейзенизирующих растворов отражается и в составе акцессорных минералов. Нами был изучен состав монацитов из цвиттеров и биотитовых гранитов главной фазы. Исследования проводились на электронном микроскопе JSM-6460LV в ЦКП Горного университета. В биотитовых гранитах установлены акцессорный и новообразованный метасоматический монациты, находящиеся в тесном срастании. Рост метасоматического монацита происходил на затравках магматического аналога. Монацит-(Ce) цвиттеров отличается от монацита гранитов более крупным размером (соответственно 50–100 и 20–30 мкм) и пониженной долей чералитового минала CaTh(PO4)2 (рис. 3). В ряде случаев монацит из биотитовых гранитов обогащен торием по периферии зерен и вдоль трещин в кристаллах, что связано, вероятно, с наложенным кислотным метасоматозом. Формирование подобных ториевых кайм описано в экспериментальных работах [10], где наблюдалось образование выскоториевого монацита вдоль граней монацита-затравки под воздействием H2SO4+ H2O. Для монацита из цвиттеров в целом характерны пониженные содержания Th, а также постоянная ассоциация с иттриевым флюоритом, гафниевым цирконом, As-торитом и рузвельтитом.

Составы рутила из биотитовых гранитов и цвиттеров также отличаются по элементам-примесям. Для рутила гранитов характерно почти полное отсутствие существенных примесей, в ряде случаев доля железа составляет 0,02-0,03 формульных единицы. Рутил  цвиттеров содержит примесь Fe (0,02-0,05 формульных единиц), Nb (0,03-0,05 ф.е), Sn (0,01-0,02) и иногда W (0,01-0,03) и Ta (0,01-0,03 ф.е.). Рутил с подобными примесями часто ассоциирует с низкоториевым (формульный коэффициент Th<0,10) монацитом, вольфрамоиксиолитом, ильменитом. Особенности состава рутила из метасоматических пород являются отражением Sn-Ta-Nb специализации гидротермальных растворов.

Выводы:

  1. В Чаунской оловорудной провинции впервые выявлены грейзены, принадлежащие  цвиттеровой метасоматической фации.
  2. Цвиттеры Северного массива характеризуются лито-халькофильной специализацией, накапливая наряду с Rb, Cs, Li, W, Nb, REE, Th, P, F такие элементы как S, As, Cu, Sn, Bi. Геохимическая специфика метасоматических растворов отражается и в особенностях акцессорной минерализации цвиттеров: характерно сочетание редкометальной (монацит, вольфрамит, вольфрамоиксиолит, вольфрам-ниобиевый рутил, колумбит, касситерит) и сульфидной (лёллингит, пирит, халькопирит, висмутин, As-торит, рузвельтит) минерализации.
  3. Особенностями монацита цвиттеров являются относительно крупный размер и пониженное содержание чералитового минала.
  4. Рутил цвиттеров, ассоциирующий с низкоториевым монацитом, содержит примеси Fe, Nb, Ta, Sn и W,  что является отражением рудной специализации грейзенизирующих растворов.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант11-05-00868-а) и Министерства образования и науки РФ (государственный контракт № 14.740.11.0192).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Алексеев В.И. Топазовые граниты и онгониты Чаунского рудного района (Чукотка) // Записки Горного института. 2011. Т. 194. С. 46–52.
  2. Дудкинский Д. В., Ефремов С. В., Козлов В. Д. Геохимические особенности и результаты Rb/Sr датирования редкометалльных гранитоидов восточного побережья Чаунской губы // Доклады АН СССР. 1992. Т. 325. № 5. С. 1039-1043.
  3. Дудкинский Д.В., Ефремов С.В., Козлов В.Д. Литий-фтористые граниты Чукотки и их геохимические особенности // Геохимия. 1994. № 3. С. 393-402.
  4. Коваленко В.И., Кузьмин М.И., Гундсамбуу Ц. и др. Геохимическая характеристика цвиттеров нового типа оловорудных метасоматитов Монголии (состав, зональность, парагенезисы) // Доклады АН СССР. 1970. Т. 190. № 3. C. 690-693.
  5. Коваленко В.И., Кузьмин М.И., Козлов В.Д. Метасоматические цвиттеры и связанное с ними редкометалльное оруденение (на примере месторождений Монголии и Чехословакии) // Метасоматизм и рудообразование. М.: Наука, 1974. С. 42-53.
  6. Марин Ю.Б., Алексеев В.И. Разработка критериев локального прогнозирования оловянного оруденения на массиве Северном на основе изучения метасоматической, минералогической и геохимической зональности. СПб.: СПбГИ, 1992. 309 с.
  7. Ридер М., Гаваззини Г., Дьяконов Ю.С., и др. Номенклатура слюд: заключительный доклад подкомитета по слюдам комиссии по новым минералам и названиям минералов международной минералогической ассоциации (КНМНМ ММА)//Записки ВМО. № 5. 1998. С. 55-65.
  8. Сущевская Т.М., Бычков А.Ю. Физико-химические механизмы отложения касситерита и вольфрамита в гидротермальной системе, связанной с гранитами (термодинамическое моделирование) // Геохимия. 2010. № 12, С. 1330-1338.
  9. Jarchovsky T. The nature and genesis of greisen stocks at Krasno, Slavkovsky les area-Western Bohemia, Czech Republic // Journal of GEOsciences. 2006. № 51. V. 3-4. Р. 201-216.
  10. Callum J. H., Harlov E.D., Budzyń B. Experimental metasomatism of monazite and xenotime: mineral stability, REE mobility and fluid composition // Miner. Petrology. 2010. № 99. Р. 165-184.
  11. Stemprok M., Pivec E., Langrova A. The petrogenesis of a wolframite-bearing greisen in the Vykmanov granite stock, Western Kruvsné hory pluton (Czech Republic) // Bulletin of Geosciences. 2005. V. 80. № 3. Р. 163-184.

REFERENCES

  1. Alekseev V.I. Topaz-bearing granites and ongonites from Chaun ore district (Chukotka) // Zapisky Gornogo Instituta. 2011. Т. 194. С. 46-52.
  2. Dudkinskii D.V., Efremov S.V., Kozlov V.D.  Geochemical features and results of Rb/Sr dating of  rare-metal granitoids from eastern forecast Chaun gulf // Doklady AS USSR. 1992. Т. 325. № 5. С. 1039-1043.
  3. Dudkinskii D.V., Efremov S.V., Kozlov V.D.  Lithium-fluorine granites of Chukotka and their geochemical features // Geokhimiya. 1994. № 3. P. 393-402.
  4. Kovalenko V.I., Kuzmin M.I., Gintsmabuu Z. Geochemical characteristic of zwitters – new type of Sn-bearing metasomatic rocks // Doklady AS USSR. 1970. V. 190. № 3. C. 690-693.
  5. Kovalenko V.I., Kuzmin M.I., Kozlov V.D. Metasomatic zwitters and associated with them rare-metal ores (using example of Mongolia and Chechoslovakia deposits) // Metasomatism and rudoobrazovanie. М.: 1974. P. 42-53.
  6. Marin Yu. B., Alekseev V.I. Development of criteria of local prediction of Sn on the Severny massif on the basement of metasomatic, mineralogical and geochemical zonantion. SPb.: SPbGI, 1992. 309 p.
  7. Rieder M., Gavazzini G., D’yakonov Yu.S. et. all. Nomenclature of the micas: final report of mica subcommittee of the commission on new minerals names of the international mineralogical association (CNMMN IMA)// Zapiski VMO, № 5. 1998. Р. 55-65.
  8. Sushevskaya T.M., Byuchkov A. Yu. Physico-chemical mechanisms of cassiterite and wolframite deposition in hydrothermal system, associated with granitoids (thermodynamic modelling) // Geokhimiya. 2010. № 12. Р. 1330-1338.
  9. Jarchovsky T. The nature and genesis of greisen stocks at Krasno, Slavkovsky les area-Western Bohemia, Czech Republic // Journal of GEOsciences. 2006. № 51. V. 3-4. Р. 201-216.
  10. Callum J. H., Harlov E.D., Budzyń B. Experimental metasomatism of monazite and xenotime: mineral stability, REE mobility and fluid composition // Miner. Petrology. 2010. №  99. Р. 165-184.
  11. Stemprok M., Pivec E., Langrova A. The petrogenesis of a wolframite-bearing greisen in the Vykmanov granite stock, Western Kruvsné hory pluton (Czech Republic) // Bulletin of Geosciences. 2005. V. 80. № 3. Р. 163-184.