Геология рудных месторождений, 2022, T. 64, № 5, стр. 485-497
Минеральный состав редкометалльных россыпей ловозерского массива
А. В. Лаломов a, b, *, А. В. Григорьева a, В. А. Зайцев c
a Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН
119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия
b Пермский государственный национальный исследовательский университет
614990 Пермь, ул. Букирева, 15, Россия
c Институт геохимии и аналитической химии РАН им. В.И. Вернадского
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия
* E-mail: lalomov@mail.ru
Поступила в редакцию 15.01.2022
После доработки 16.02.2022
Принята к публикации 01.04.2022
- EDN: MEMCTD
- DOI: 10.31857/S0016777022050069
Аннотация
В статье представлены новые оригинальные данные по минералогии Сергеваньского участка Ревдинской россыпи Ловозерского россыпного района. Ледниковые и тектонические процессы, сопровождавшиеся разрушением и переотложением первичных пород Ловозерского массива, привели к образованию по периферии редкометальных россыпей ближнего сноса. В представленной статье впервые сделана попытка характеристики тяжелых минералов Сергеваньского участка Ревдинской россыпи. Было установлено, что помимо основного россыпеобразующего минерала лопарита в россыпи присутствует еще несколько минералов-носителей редких металлов, что может быть использовано для расширения сырьевой базы Ловозерского ГОКа. Определены главные для россыпи минералы – носители редких и редкоземельных элементов, проведена их количественная оценка и охарактеризованы некоторые минералогические и химические особенности, позволяющие установить их принадлежность к разным типам пород, слагающих Ловозерский массив.
ВВЕДЕНИЕ
Редкие металлы (РМ) находят широкое применение в современных высокотехнологичных отраслях промышленности – электронике, оптике, энергетике, производстве высоколегированных сплавов и т.д. Область их применения постоянно расширяется. Перспективный прогнозируемый мировой рост потребления РМ составляет около 10% в год (Лихникевич, 2020).
В настоящее время единственным действующим источником редкоземельных металлов (и значительной части РМ) в России является Ловозерский ГОК, но добыча ведется в сложных горно-геологических условиях при низкой рентабельности существующих разрезов, причем по мере выработки доступных ресурсов сложность горных работ и себестоимость продукции увеличивается. В этой связи возникает потребность в диверсификации сырьевых источников комбината: разработка новых технологических схем переработки традиционных руд, извлечение попутных компонентов, вовлечение в переработку новых видов сырья (россыпного, эвдиалитового и апатит-лопаритового), для которых возможна добыча открытым карьером.
Большое количество публикаций по Ловозерскому массиву касается, в основном, минералогии и геохимии коренных пород дифференцированного комплекса, эвдиалитового комплекса и пегматитовых образований (Герасимовский и др., 1966, Буссен, Сахаров, 1972, Семёнов, 1972, Пеков, 2001; Иванюк и др., 2006, 2014; Когарко и др., 1983; Пахомовский и др., 2006; и др. ). Рыхлые отложения, образованные за счет эрозии массива, изучены очень слабо. При этом они в промышленных содержаниях и объемах содержат редкометалльные минералы, включая лопарит и широкий спектр других минералов-носителей редких металлов.
Уникальные по своему составу и генезису россыпи лопарита, расположенные по периферии Ловозерского массива могут служить альтернативным источником сырья для работы горно-обогатительного комбината. При этом ассортимент продуктов ГОК может оставаться неизменным, то есть какого-либо изменения металлургической технологии не требуется.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И РУДОНОСНОСТЬ ЛОВОЗЕРСКОГО МАССИВА И ПРИМЫКАЮЩЕГО ОСАДОЧНОГО ЧЕХЛА
Ловозерский щелочной массив представляет собой сложнопостроенную многофазную интрузию площадью 650 км2, относящуюся к позднедевонской Кольской щелочной провинции, объединяющей массивы щелочно-ультраосновных пород и нефелиновых сиенитов. Вмещающими являются докембрийские гранито-гнейсы. Основными фазами в составе массива являются дифференцированный комплекс лопаритоносных луявритов-фойялитов-уртитов и комплекс эвдиалитовых луявритов, слагающих верхнюю часть массива (Арзамасцев и др., 2013). Лопаритовое оруденение приурочено к верхней и нижней зонам дифференцированного комплекса. В верхней зоне находится горизонт малиньитового состава, содержащий до 25% лопарита. В нижней имеется несколько рудных горизонтов уртитов и реже луявритов, содержащих промышленные концентрации лопарита (Когарко, 2021). Потенциально рудоносный комплекс эвдиалитовых луявритов представлен пластообразной интрузией, прорывающей и перекрывающей породы дифференцированного комплекса (Когарко, 2015). На заключительном этапе становления массива появляется комплекс даек щелочных лампрофиров. Рудник “Карнасурт” разрабатывает лопаритовые уртиты и малиньиты в составе верхней зоны дифференцированного комплекса, а рудник “Умбозеро” был заложен в нижней зоне (Пеков, 2001).
Лопаритовые россыпи, разведанные Ловозерской ГРП (Лихачев, 1984ф11), расположены по северной периферии плутона (Шомиокский, Сергеваньский и Ревдинский участки), на его южном склоне (Райяврская) и у восточного подножья (участки Губы Мотка и Прибрежный), а также на востоке центральной котловины – на перемычке между озерами Сейдозеро и Ловозеро (фиг. 1).
Местоположение россыпей контролируется участками максимального вскрытия лопаритоносных пород дифференцированного комплекса (ледниковыми карами и долинами, поставлявшими фрагментированный обломочный материал в зону предгорий) и элементами рельефа, благоприятными для накопления лопарита: локальные депрессии коренного ложа по северному и южному обрамлению массива, обработанная ледником и впоследствии занятая подпрудным озером центральная Сейдозерская котловина, береговая зона оз. Ловозеро (Евзеров и др., 1978).
В разрезе рыхлых отложений северного обрамления массива выделяется три основных комплекса, соответствующие основным этапам развития региона в кайнозое: доледниковые элювиально-склоновые мезозой-кайнозойские отложения e-d MZ-N (?), флювиогляциальные fgQIII1-2 и моренные gQIII1-2 отложения местного горного оледенения, и перекрывающая морена покровного оледенения gQIII3–IV1. Эти основные комплексы в свою очередь подразделяются на более дробные разности. В доледниковом комплексе выделяются элювий, развитый на гнейсовом субстрате, включающем локально проявленные первичные каолины, и доледниковый склоновый комплекс, в котором выделяются образования преимущественно нефелинового состава (Лаломов, Чефранов, 2020).
В продуктивной толще местного горного оледенения прослежены собственно морена и флювиогляциальные отложения, в которых преобладает обломочный материал щелочных пород местного происхождения. Флювиогляциальные отложения расположены во внешней (по отношению к массиву) части россыпи; ближе к склону Ловозерского массива преобладает морена. Флювиогляциальные отложения характеризуются валунно-галечно-гравийно-песчаным составом, пониженной глинистостью и повышенной, по отношению к морене, сортированностью отложений. Обломочный материал обладает средней окатанностью. Состав морены валунно-галечный с супесью и суглинком. Суммарная мощность отложений горного оледенения достигает 40–50 м.
Верхняя часть разреза рыхлых отложений сложена мореной покровного оледенения мощностью от 0.5 до 25 м, увеличение мощности происходит по мере удаления от склонов массива и с запада на восток. Отложения представлены валунно-галечным суглинком с линзами сортированных и промытых песчано-гравийных осадков флювиогляциального генезиса.
Продуктивный пласт россыпи приурочен к отложениям склонового комплекса, содержащим обломочный материал местных щелочных пород, флювиогляциальным отложениям и морене местного горного оледенения. Отложения нижней части флювиогляциала и морены местных ледников несут в себе повышенную концентрацию лопарита и содержат основную часть промышленных запасов Ревдинской россыпи. При этом максимальные мощности пласта флювиогляциальных галечников и максимальные содержания лопарита (до 35 кг/м3) отмечаются в депрессиях коренного рельефа. В верхней части комплекса содержания лопарита уменьшаются и колеблются от 0.5 до 8.5 кг/м3. Россыпное месторождение охватывает почти всю территорию развития шлейфа отложений местных ледников в северных предгорьях Ловозерского массива (Лаломов, Чефранов, 2020).
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В процессе проведения полевых работ стояла задача опробования продуктивного пласта россыпи. По результатам разведочных работ (см. Лихачев, 1984) были определены площади, где продуктивные отложения расположены максимально близко к поверхности и были достижимы неглубокими (до 3 м) шурфами. В ряде случаев эти площади оказались затоплены пойменными грунтовыми водами, засыпаны хвостами обогатительной фабрики, в двух точках на участке Шомиокский оперативное минералогическое и последующее аналитическое (РФА) исследование не подтвердило наличие промышленных отложений, и только на линии 560 скважина 46 участка Сергеваньский (67°55.268′ N, 034°40.098′ E) шурфом в интервале 0.3–1.3 м был вскрыт промышленный пласт россыпи с содержаниями лопарита по данным минералогического анализа 0.13% от исходной пробы (2.67 кг/м3), и по данным РФА Nb – 679 ppm, Ta – 40 ppm, TR – 1389 ppm, Ti – 1.17% (от исходной пробы).
Полученный материал представлял собой зеленовато-серую супесь с гравийно-галечным материалом преимущественно пород Ловозерского комплекса. Содержание обломочного материала в классе >1.0 мм составляет 42.6%. Из класса 0.05–1 мм в бромоформе была выделена тяжелая фракция.
В качестве объектов сравнения выступали образцы пород Ловозерского массива: эвдиалитовый луяврит г. Кедыкверпакх, фояит с апатитом – скв. 904 глубина 1116 м, сфен-амфиболовый луяврит скв. 406 глубина 178 м и проба флотационного продукта Ловозерского ГОК (2010 год).
Минералогия россыпи была изучена с использованием оптического и электронно-микроскопического методов. Диагностика минералов проведена с использованием сканирующего электронного микроскопа JSM-5610LV (Япония) в отраженных и обратно-рассеяных электронах (ВSE), отображающих контраст в зависимости от среднего атомного номера элемента. Электронный микроскоп оснащен аналитическим энерго-дисперсионным спектрометром (ЭДС) INCA-Energy 450 (Великобритания), который позволяет проводить качественный и полуколичественный анализ с рельефных образцов, и количественный анализ с полированных образцов для определения всех элементов тяжелее C (исключая N)) методов (аналитики Л.О. Магазина и Л.В. Левицкая). Химический состав ряда минералов был определен методом рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) в аналитической лаборатории ИГЕМ РАН (аналитик Е.Н. Ковальчук) на приборе JEOL-8200 и в Аналитическом центре ГЕОХИ РАН на сканирующем электронном микроскопе четвертого поколения TESCAN MIRA 3 с энергодисперсионным спектрометром Ultimax-100 Oxford Instruments (В.А. Зайцев, операторы С.Н. Теплякова, М.А. Иванова).
Материал тонкого класса с размером частиц менее 0.044 мм изучался с использованием количественного рентгенодифракционного анализа на порошковом дифрактометре D/MAX-2200 Rigaku (Япония) (аналитик О.В. Доржиева).
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПРОДУКТИВНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Продуктивный класс россыпи представлен рыхлым материалом с размером частиц 0.05–1 мм (49.5% от исходной пробы), в котором произошло раскрытие сростков, что сделало возможным проведение диагностики и оценки содержаний минералов. Наибольший интерес представляют минералы тяжелой фракции плотностью более 2.9 г/см3. Оптическое определение минерального состава тяжелой фракции (табл. 1) показало, что в россыпеобразующей толще преобладают специфические минералы нефелиновых сиенитов, в подчиненном количестве встречаются минералы гранито-гнейсового комплекса и сквозные минералы, присутствующие во всех типах пород.
Таблица 1.
Минералы | Пироксен | Титанит | Лопарит | Лоренценит | Лампрофиллит | Амфиболы | Апатит | Магнетит | Флогопит + биотит | Эвдиалит | Энигматит | Гранат | Эпидот | Сростки |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
% от т.ф. | 92.0 | 2.05 | 1.49 | 0.85 | 0.83 | 0.67 | 0.65 | 0.42 | 0.35 | 0.22 | 0.19 | 0.10 | 0.03 | 0.09 |
В знаковых количествах (менее 0.01% от состава тяжелой фракции) встречаются кианит, цеолиты, андалузит, циркон и щелочные амфиболы. Ильменит в россыпи представлен сростками с другими минералами – эгирином, лоренценитом и титанитом.
Преобладающими нерудными минералами тяжелой фракции класса 1.0–0.05 мм в россыпи являются моноклинные пироксены. Они составляют более 90% тяжелой фракции или более 22% исходной пробы класса крупности 1.0–0.05 мм. Это осколочные обломки кристаллов, которые сохраняют в россыпи (частично или полностью) грани призмы (100 и 110) (фиг. 2). Они представлены обломками кристаллов зеленого и, преимущественно, темно-зеленого (до черного) цвета. Наблюдаются срастания пироксена с кварцем и ильменитом (фиг. 3а, б) Встречается полосчатая зональность, соответствующая эгирин-диопсиду и эгирин-геденбергиту (фиг. 3в). Состав пироксена приведен в табл. 2.
Таблица 2.
№ | Массовые проценты | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Na2O | CaO | MgO | MnO | FeO об. | Al2O3 | TiO2 | SiO2 | Σ | ||
1 | 3.79 | 16.6 | 6.71 | 0.46 | 15.6 | 0.59 | 1.0 | 50.1 | 94.8 | |
2 | 4.18 | 15.1 | 5.40 | 0.5 | 19.5 | – | 1.39 | 52.9 | 98.91 | |
5 | 9.8 | 5.11 | 1.75 | 0.56 | 24.46 | 1.25 | 2.76 | 53.71 | 99.41 | |
6 | 11.71 | 1.52 | – | 0.47 | 27.64 | 1.02 | 1.99 | 56.14 | 100.5 | |
7 | 4.36 | 15.65 | 5.49 | 0.44 | 19.32 | 0.72 | 1.19 | 52.43 | 99.6 | |
8 | 8.33 | 6.95 | 1.75 | 0.73 | 24.55 | 0.98 | 2.29 | 51.89 | 97.47 | |
9 | 11.08 | 2.15 | 1.1 | 1.15 | 22.72 | 1.30 | 6.19 | 54.78 | 100.5 | |
Формульные еденицы | ||||||||||
Na | Ca | Mg | Mn | Fe2+ | Fе3+ | Al | Ti | Si | O | |
1 | 0.29 | 0.71 | 0.40 | 0.02 | 0.32 | 0.20 | 0.03 | 0.03 | 2.00 | 6 |
2 | 0.31 | 0.63 | 0.31 | 0.02 | 0.51 | 0.13 | 0.00 | 0.04 | 2.05 | 6 |
5 | 0.72 | 0.21 | 0.10 | 0.02 | 0.35 | 0.43 | 0.06 | 0.08 | 2.04 | 6 |
6 | 0.85 | 0.06 | 0.00 | 0.01 | 0.38 | 0.48 | 0.05 | 0.06 | 2.10 | 6 |
7 | 0.32 | 0.64 | 0.31 | 0.01 | 0.43 | 0.19 | 0.03 | 0.03 | 2.01 | 6 |
8 | 0.63 | 0.29 | 0.10 | 0.02 | 0.42 | 0.39 | 0.05 | 0.07 | 2.03 | 6 |
9 | 0.81 | 0.09 | 0.06 | 0.04 | 0.43 | 0.28 | 0.06 | 0.18 | 2.06 | 6 |
На поверхности обломков пироксена отмечаются присыпки тонкозернистого материала, состоящего из обломков полевых шпатов (преимущественно микроклина и альбита), лампрофиллита (фиг. 3а), нефелина, содалита, натролита, гакманита, каолинита и гидрослюд. В этих присыпках содержатся также тончайшие частицы (5–18 мкм) редкоземельных минералов, таких как монацит (фиг. 3б), стенструпин (фиг. 3в) и др. Вероятно, в процессе становления россыпи они захватывались глинистыми минералами и сохранялись в тонкозернистых слабо литифицированных агрегатах.
Титанит (второй по распространенности минерал) присутствует в пробе в количестве 2.05 об. % и представлен двумя типами зерен: 1 – плохо окатанными осколочными обломками кристаллов неправильной формы желтого цвета разной интенсивности окраски с размером частиц более 0.25 мм (фиг. 4, табл. 3); 2 – прозрачными удлиненными кристаллами с желтоватым оттенком и более высоким блеском, размерного класса 0.05–0.12 мм (фиг. 5).
Таблица 3.
№ | SiO2 | CaO | TiO2 | FeO | Na2O | Сумма |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 29.9 | 27.9 | 39.5 | 1.60 | – | 99 |
2 | 29.8 | 26.2 | 40.7 | 0.52 | 1.17 | 98.3 |
3 | 31.5 | 26.4 | 39.8 | 0.99 | 1.18 | 99.8 |
4 | 31.5 | 27.4 | 39.8 | 1.28 | 100 |
На поверхности зерен отмечаются поверхностные примазки глинистых минералов. В некоторых случаях титанит развивается по ильмениту (фиг. 4в).
Ниже представлен химический состав титанита 2-го типа, определенный методом РСМА (табл. 4).
Таблица 4.
Na2O | SiO2 | CaO | TiO2 | FeO | ZrO2 | Nb2O5 | Ce2O3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0.49 | 23.48 | 29.83 | 42.76 | 1.02 | 1.13 | 1.22 | 0.48 |
0.41 | 23.41 | 30.44 | 43.74 | 1.15 | 0.99 | ||
0.53 | 23.93 | 30.32 | 43.89 | 0.92 | 0.83 | ||
0.56 | 23.66 | 30.12 | 44.45 | 0.84 | 0.76 | ||
0.44 | 23.58 | 30.01 | 43.45 | 1.17 | 0.7 | ||
0.58 | 23.54 | 29.6 | 45.16 | 0.65 | 1.03 | ||
0.54 | 23.59 | 29.86 | 42.05 | 1.29 | 1.51 | 1.21 | |
0.63 | 23.88 | 30.07 | 45.04 | 0.49 | 1.02 | ||
0.57 | 23.74 | 30.12 | 44.7 | 0.74 | 1.26 | ||
0.54 | 23.24 | 29.5 | 42.82 | 0.98 | 0.8 | 0.98 |
Анализ полученных результатов показывает, что титанит Сергеваньского участка россыпи представлен двумя типами зерен, значительно различающихся по химическому составу не только по всем основным компонентам (пониженное содержание SiO2 и повышенное – CaO и TiO2 в титаните 2-го типа), но и по составу изоморфных примесей, причем титанит 2-го типа содержит постоянную примесь Nb2O5 в количестве от 0.7 до 1.26 мас. % и спорадические примеси ZrO2 и Ce2O3, что типично для титанита из дифференцированного комплекса Ловозерского массива (Зайцев и др., 2002).
Лопарит содержится в тяжелой фракции в виде двойников кристаллов черного цвета с металлическим блеском и концентрируется преимущественно в немагнитной части тяжелой фракции. Общее количество минерала – 1.5% от тяжелой фракции (0.13% на исходную пробу). Минерал демонстрирует высокую степень сохранности кристаллографических форм (фиг. 6), на поверхности кристаллов отмечаются примазки смеси глинистых минералов, которые представляют собой спрессованные глинисто-слюдистые агрегаты, которые в различной степени покрывают кристаллы лопарита (фиг. 6а).
Таблица 5.
№ | TiO2 | Na2O | Nd2O3 | Nb2O5 | La2O3 | MgO | Pr2O3 | ThO2 | Ce2O3 | Sm2O3 | FeO | CaO | SrO | Сумма | Σ REE2O3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
19 | 42.76 | 9.67 | 4.25 | 7.12 | 9.14 | 0.00 | 1.75 | 0.71 | 17.35 | 0.29 | 0.21 | 4.82 | 2.39 | 100.55 | 33.51 |
20 | 40.89 | 10.74 | 4.31 | 10.28 | 9.44 | 0.01 | 1.65 | 1.04 | 17.02 | 0.19 | 0.07 | 2.71 | 2.48 | 100.95 | 33.65 |
21 | 42.15 | 9.81 | 3.98 | 7.74 | 9.41 | 0.00 | 1.54 | 0.71 | 17.85 | 0.22 | 0.48 | 4.62 | 2.10 | 100.66 | 33.70 |
22 | 42.75 | 9.98 | 4.30 | 7.39 | 9.05 | 0.00 | 1.61 | 0.78 | 16.76 | 0.13 | 0.19 | 4.24 | 2.57 | 99.83 | 32.63 |
23 | 41.81 | 10.64 | 4.49 | 8.36 | 9.25 | 0.01 | 1.64 | 0.80 | 16.96 | 0.16 | 0.13 | 3.70 | 2.63 | 100.65 | 33.29 |
24 | 43.37 | 9.50 | 4.33 | 6.29 | 8.96 | 0.00 | 1.76 | 0.57 | 17.12 | 0.27 | 0.40 | 5.78 | 2.27 | 100.73 | 33.01 |
При изучении внутреннего строения зерен лопарита была выявлена зональность по химическому составу: более темные в BSE участки зерен содержат меньшее количество РЗЭ и стронция, и, наоборот, светлые части обогащены этими элементами (табл. 5). Такая зональность типична для лопарита Ловозерского массива и обусловлена изменением концентрации элементов в расплаве в процессе кристаллизации минерала (Когарко и др., 1996; Сук и др., 2013). На фиг. 6 в представлен зональный кристалл с чередованием темных и светлых участков, располагающихся по кристаллографическим граням, отражающим периодичность изменения концентрации тяжелых элементов при кристаллизации, а также очаговые выделения высоостронциевых участков по периферии зерна.
Эвдиалит содержится в пробе в небольшом количестве (около 0.22 об. % тяжелой фракции). Он концентрируется в неэлектромагнитной фракции, где составляет около 8% и представлен обломками неправильной формы с размерами до 0.7 мм. Цвет минерала варьирует в светло-розовых и желтовато-оранжевых тонах. Часто на поверхности обломков заметны следы растворения и небольшие поверхностные примазки (фиг. 7). Химический состав эвдиалита определен методом РСМА (аналитик Ковальчук Е.В.) (табл. 6)
Таблица 6.
Ce2O3 | Na2O | FeO | CaO | La2O3 | SiO2 | MnO | ZrO2 | TiO2 | SrO | Nd2O3 | Nb2O5 | Al2O3 | SO3 | MgO | Cl | K2O | Total | Σ REE2O3** | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Среднее | 0.54 | 15.74 | 3.27 | 5.20 | 0.24 | 52.02 | 2.27 | 15.84 | 0.39 | 1.24 | 0.40 | 0.49 | 0.31 | 0.37 | 0.06 | 1.19 | 0.30 | 99.64 | 1.18 |
SD* | 0.13 | 0.89 | 1.21 | 1.03 | 0.06 | 1.53 | 0.71 | 1.15 | 0.05 | 0.22 | 0.13 | 0.21 | 0.07 | 0.23 | 0.02 | 0.19 | 0.12 | 1.52 | 0.28 |
Лампрофиллит содержится в тяжелой фракции пробы в количестве около 0.83 об. %. Он концентрируется в неэлектромагнитной фракции, где составляет более 10%. Минерал представлен высокостронциевой разновидностью. Представлен прозрачными обломки золотисто-желтого цвета пластинчатой формы с совершенной спайностью и стеклянным блеском (фиг. 8). При механическом воздействии кристаллы распадаются по спайности на более мелкие пластинки. Определено, что лампрофиллит содержит в своем составе от 10 до 15 мас. % стронция и около 0.5 мас. % ниобия.
Лоренценит распределен в пробе между электромагнитной и, преимущественно, немагнитной фракцией, и, в общей сложности, его содержание составляет около 0.7 об. % тяжелой фракции пробы. Минерал представлен осколочными обломками разнообразных форм (фиг. 9) в коричневой цветовой гамме со стеклянным блеском. Минерал был диагностирован оптическим методом с последующим изучением его с помощью сканирующего электронного микроскопа, где по энерго-дисперсионным спектрам было приблизительно определено содержание в нем основных оксидов: Na2O – от 4.07 до 6.85%, Al2O3 – от 1.02 до 3.05%, SiO2 – от 22.09 до 27.35%, TiO2 – от 62.78 до 67.62%, FeO – от 0.48 до 1.55%, Nb2O5 – от 0.55 до 1.62%.
Часто лоренценит замещает титанит, что подтверждается изучением большого количества минеральных сростков (фиг. 2б).
Апатит представлен богатой редкоземельными элементами и стронцием разновидностью фторапатита с РЗЭ и содержится в тяжелой фракции в количестве 0.2 об. % (табл. 7). Апатит в пробе наблюдается как в идиоморфных кристаллах (фиг. 10а), так и полуокатанных обломках кристаллов (фиг. 10в), а также в ксеноморфных выделениях (фиг. 10б) в межзерновом пространстве. Химический состав зерен апатита крайне неоднороден, наблюдается незакономерная зональность, которая обусловлена изменением содержаний стронция и редкоземельных элементов в объеме зерен (фиг. 10). Химический состав зерен апатита представлен в табл. 7.
Таблица 7.
Na2O | CaO | SrO | La2O3 | Ce2O3 | Pr2O3 | Nd2O3 | Sm2O3 | SiO2 | P2O5 | F | Всего | –O=F2 | Σ REE2O3 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1.54 | 26.82 | 23.69 | 2.92 | 5.25 | 0.47 | 1.79 | 0.23 | 0.45 | 33.77 | 3.12 | 96.92 | 95.62 | 10.43 |
1.63 | 34.19 | 14.64 | 3.23 | 5.12 | 0.49 | 1.50 | 0.21 | 0.41 | 36.06 | 3.52 | 97.47 | 96.00 | 10.34 |
1.03 | 41.33 | 10.26 | 1.89 | 3.45 | 0.44 | 1.21 | 0.14 | 0.57 | 37.30 | 3.19 | 97.54 | 96.21 | 6.99 |
1.79 | 30.98 | 18.19 | 3.62 | 5.85 | 0.57 | 1.81 | 0.08 | 0.42 | 35.11 | 2.61 | 98.43 | 97.32 | 11.85 |
1.95 | 30.31 | 16.31 | 5.16 | 6.85 | 0.54 | 1.19 | 0.00 | 0.76 | 34.17 | 2.49 | 97.23 | 96.19 | 13.74 |
Содержание стронция и РЗМ в россыпном апатите варьирует в широких пределах. Для большинства зерен наблюдаются зональность: основной объем, содержащий апатит-беловитовый твердый раствор (10–15% SrO и 7–10% Σ REE2O3, содержания которых положительно коррелированы) и резко очерченные зоны, представленные беловитом (до 25% SrO и до 15% REE2O3), апатит- стронадельфитовыми растворами (25–40% SrO и ~5% Σ REE2O3), богатые РЗЭ (23–27% Σ REE2O3) зоны. Такие зоны могут быть краевыми, могут быть приурочены к полифазным включениям в апатите или занимать секущее положение к кристалу. Реже встречаются зерна с низким содержанием Sr и РЗЭ, а также очень низким (ниже 5 мас. % SrO, и REE ниже предела обнаружения).
Литературной информации о составе апатита Ловозeрского массива очень мало: все приводимые анализы акцессорного апатиты выполнены методом мокрой химии, поэтому и не сопоставимы с микрозондовыми данными (по-видимому, при их выполнении из-за высокого содержания CaO занижено содержание SrO). Лишь для апатита из пегматитов имеются опубликованные микрозондовые анализы (Chakhmouradian et al., 2002). В связи с этим был изучен апатит из представительных образцовы пород: фояита дифференцированного комплекса, сфен-амфиболового луяврита и эвдиалитового луяврита (в последнем случае апатит был обнаружен в качестве поздней фазы), а также из апатитового продукта флотации лопатритовой руды Карнасурского рудника, рассматриваемого нами как обобщенная проба апатита рудной зоны. Результаты сопоставления анализов приведены на фиг. 11. Они показывают, что вариации состава россыпного апатита практически точно совпадают с вариациями состава апатита из лопаритовых руд, а бедный Sr и REE апатит может быть сопоставлен с поздним апатитом из эвдиалитового луяврита, тогда как зерен, аналогичных апатиту из сфен-амфиболовых луявритов и пегматитов не обнаружено.
Энигматит представлен осколочными обломками черного цвета с размерами частиц до 0.7мм. Диагностика проведена по оптическим свойствам и химическому составу, который определялся в полированных шлифах методом РСМА. В виде микровключений наблюдаются минералы редких земель, преимущественно их оксиды или карбонаты (фиг. 12а, в, табл. 8).
Таблица 8.
№ | Na2O | MgO | SiO2 | Al2O3 | TiO2 | MnO | FeO об. | CaO | NiO | Σ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 5.89 | 1.55 | 37.62 | 1.53 | 9.28 | 1.55 | 37.0 | 0.64 | – | 95.56 |
2 | 8.04 | 0.71 | 41.20 | 0.71 | 9.09 | 2.67 | 37.5 | – | 0.24 | 100.01 |
3 | 6.23 | 1.73 | 40.60 | 0.99 | 9.55 | 1.13 | 39.1 | – | – | 99.70 |
4 | 6.28 | 1.04 | 41.60 | – | 9.66 | 3.67 | 38.20 | – | 100.00 | |
5 | 5.95 | 1.09 | 40.00 | 1.10 | 10.10 | 1.30 | 39.70 | – | – | 99.30 |
6 | 6.08 | 1.81 | 38.80 | 1.47 | 9.60 | 1.79 | 36.60 | 0.53 | – | 96.70 |
7 | 6.61 | 1.10 | 41.50 | – | 10.00 | 3.40 | 37.30 | - | – | 99.90 |
8 | 6.15 | 1.14 | 39.51 | 2.14 | 9.19 | 2.28 | 39.34 | 0.63 | – | 100.40 |
9 | 5.32 | 1.76 | 39.05 | 1.45 | 10.05 | 2.55 | 37.93 | 0.68 | – | 98.78 |
10 | 5.82 | 1.78 | 42.19 | 1.21 | 9.44 | 2.27 | 39.35 | – | – | 102.10 |
Материал тонкого класса с размером частиц менее 0.044 мм изучался с использованием количественного рентгенодифракционного анализа (аналитик Доржиева О.В.). Проведенный анализ показал, что минеральный состав тонкого класса представлен следующими минералами (вес. %): КПШ – 29; альбит – 21; пироксен – 14%; амфибол – 6; анальцим – 6; натролит – 5; кварц – 5; хлорит – 3; слюда – 2; тальк – 2; содалит – 1; тоберморит (?) – 1; палыгорскит – <1; нефелин – <1; опал – <1 (фиг. 13).
ВЫВОДЫ
1. Минеральный состав россыпных объектов, образованных на периферии Ловозерского массива, определяется составом первичных коренных руд и рассеянной минерализации массива.
2. Данные химического анализа (метод РФА) показывают, что в опробованных продуктивных отложениях Сергеваньского участка содержится Nb – 679 ppm, Ta – 40 ppm, TR – 1389 ppm, Sr – 1416 ppm, Ti – 1.17%, что может являться основанием для постанови работ по оценке перспектив промышленного освоения россыпных руд.
3. Установлено, что в россыпи, кроме лопарита – основного рудного минерала, присутствуют следующие минералы-носители редких и редкоземельных минералов: 1 – апатит – Σ РЗЭ (Sm2O3 + Ce2O3 + La2O3 + Pr2O3 + Nd2O3) около 7.4 мас. %; 2 – эвдиалит – Σ РЗЭ – 1.18; ZrO2 – 15.8; Nb2O5 – 0.5; SrO – 1.2 мас. %. 3 – титанит – Σ РЗЭ до 1.0; Nb2O5 – до 1.24; ZrO2 – до 1.5; 4 – лоренценит – Nb2O5 – до 1.6 мас. %. 5 –лампрофиллит – Nb2O5 около 0.5 мас. %, что может быть использовано для расширения минерально-сырьевой базы комбината.
4. Апатит из россыпи аналогичен апатиту из рудной зоны, тогда как вклад сфен-амфиболовых луявритов не обнаруживается.
Список литературы
Арзамасцев А.А., Арзамасцева Л.В., Жирова А.М., Глазнев В.Н. Модель формирования Хибино-Ловозерского рудоносного вулкано-плутонического комплекса // Геология руд. месторождений. 2013. Т. 55. № 5. С. 397–414.
Буссен И.В., Сахаров А.С. Петрология Ловозерского щелочного массива. Л.: Наука, ЛО, 1972, 296 стр.
Герасимовский В.И., Волков В.П., Когарко Л.Н., Поляков А.И., Сапрыкина Т.В., Балашов Ю.А. Геохимия Ловозерского щелочного массива. ГЕОХИ АН СССР. М.: Наука, 1966, 392 стр.
Евзеров В.Я. Роль древних кор выветривания в формировании антропогеновых отложений и связанных с ними месторождений северо-восточной части Балтийского щита // Литол. и полез. ископ. 1978. № 1. С. 50–58.
Зайцев В.А., Вильямс Т.С., Когарко Л.Н. Эволюция химического состава сфена в вертикальном разрезе дифференцированного комплекса Ловозерского массива // Труды научной школы “Щелочной магматизм Земли” Всероссийского семинара с участием стран СНГ “Геохимия щелочных пород”. 2002. С. 43–44.
Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Яковенчук В.Н., Меньшиков Ю.П., Михайлова Ю.А. Редкометалльные минералы микроклин-кварцевых жил в вулканогенно-осадочных породах г. Киткнюн (Ловозерский массив) // Зап. РМО. 2006. № 1. С. 66–81.
Иванюк Г.Ю., Пахомовский Я.А., Яковенчук В.Н. Минералы группы эвдиалита в породах Ловозерского расслоенного комплекса гор Карнасурт и Кедыквырпахк // Зап. РМО. 2014. № 4. С. 73–90.
Когарко Л.Н. Проблемы генезиса гигантских редкометалльных месторождений Кольского полуострова // Российская Арктика: геологическая история, минерагения, экология. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2002. С. 773–787.
Когарко Л.Н. Фракционирование циркония и гафния в процессах эволюции высокощелочной магматической системы (Ловозерский массив, Кольский полуостров) // ДАН. 2015. Т. 463. No 4. С. 1–4.
Когарко Л.Н., Векслер И.В., Кригман Л.Д. Магматическая кристаллизация лопарита в системе лопарит–нефелин // ДАН СССР. 1983. т. 268. № 5. С. 1213—1215.
Когарко Л.Н., Вильямс Т., Осокин Е.Д. Эволюция составов лопарита Ловозерского массива // Геохимия. 1996. № 4. С. 294–297.
Лаломов А.В., Чефранов Р.М. Разработка метода прогнозирования потенциала россыпей на основе формализации факторов россыпеобразования на базе лопаритовых россыпей Ловозерского массива // Арктика: экология и экономика. 2020. № 4 (40). С. 54–65. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2020-4-54-65
Лаломов А.В., Григорьева А.В., Бочнева А.А., Магазина Л.О., Чефранов Р.М. Редкометалльные россыпи Ловозерского массива // Разведка и охрана недр. 2019. № 1. С. 51–56.
Лихникевич Е.Г. Опережающие минералогические исследования руд редких металлов – основа для прогнозирования технологических свойств и выбора оптимальных технологических решений: дис. … док. геол.-минер. наук: 25.00.05. ИГЕМ РАН, Москва, 2020. 180 с.
Пахомовский Я.А., Иванюк Г.Ю., Яковенчук В.Н. Минералогия пород продуктивного комплекса г. Кедыквырпахк, Ловозерский массив, Кольский полуостров // Минералогия во всем пространстве сего слова. Труды III Ферсмановской научной сессии. Апатиты: Изд-во K&M. 2006. С.128–131.
Пеков И.В. Ловозерский массив: история исследования, пегматиты, минералы. М.: ТО “Земля”, 2001. 464 с.
Семенов И.Е. Минералогия Ловозерского щелочного массива. М.: Наука, 1972. 305 с.
Сук Н.И., Котельников А.Р., Вирюс А.А. Кристаллизация лопарита в щелочных флюидно-магматических системах (по экспериментальным и минералогическим данным) // Геология и геофизика. 2013. № 4. С. 569–588.
Chakhmouradian A.R. Reguir E.P. Mitchell R.H. Strontium-apatite: new occurrences, and the extent of Sr-for-Ca substitution in apatite-group minerals //The Can. Mineral. 2002. V. 40., P. 121–136.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Геология рудных месторождений