Записки Российского минералогического общества, 2022, T. 151, № 3, стр. 86-95

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Петрографический состав содержащих алюмосульфат-фосфаты кварцитопесчаников изучен в прозрачных шлифах. Содержания породообразующих оксидов определены традиционным весовым химическим методом. Выделенные по стандартной методике (дробление, бромоформирование, разделение на электромагнитные фракции) зерна минералов были помещены в эпоксидную шашку. Микрозондовые исследования проводились на сканирующем электронном микроскопе TESCAN VEGA3 LMH c энерго-дисперсионной приставкой X-MAX 50 mm Oxford instruments при ускоряющем напряжении 20 кВ, диаметре зонда 180 нм и области возбуждения до 5 мкм, и сканирующем электронном микроскопе JSM–6400 с энергетическим спектрометром Link, с ускоряющим напряжением и током на образцах – 20 кВ и 2 × 10^–9 A соответственно, и сертифицированными стандартами фирмы “Microspec”. Содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) определялись методом ICP MS. Все анализы выполнены в ЦКП “Геонаука” Института геологии Коми НЦ УрО РАН.

Формулы минералов (табл. 1) рассчитаны на сумму атомов P + S =2 (Булах и др., 2014). Межвидовая граница между гояцитом и сванбергитом проведена по формульным коэффициентам P > 1.5 и S < 0.5 (Bayliss et al., 2010).

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ УЧАСТКА “ЛАЗУЛИТОВЫЙ”

На северо-западном склоне г. Черной (65°26′61″ с.ш., 60°37′67″ в.д.) расположены крупноглыбовые элювиальные развалы и разрозненные коренные выходы слоев кварцитопесчаников (азимут падения 20°–30°, угол 25°–30°). Зона разлома с азимутом простирания 70°, секущая по отношению к слоистости песчаников, достигает ширины 150–200 м (рис. 1, б). В области предполагаемого сместителя находится линейно вытянутое тело кварц-полевошпатовых риолитовых порфиров (λπV) мощностью до 50 м, протягивающееся более чем на 300 м. В зонах лежачего и висячего блоков разлома кварцевые песчаники и риолитовые порфиры катаклазированы. В висячем блоке риолитов обнаружено большое количество фрагментов жил молочно-белого кварца, содержащих лазулит (обр. 17-19-2, 3, 6, 10). Отложения обеизской свиты представлены мелкозернистыми светло-серыми кварцитопесчаниками. Вблизи контакта с риолитами в элювиальных развалах встречены две необычных разновидности кварцитопесчаников – белые массивные, равномерно по всей массе цемента пропитанные лазулитом (обр. 2002-11), и светло-серые с кремовым оттенком полосчатые (обр. 2002-12). Полосчатость обусловлена чередованием светлых относительно более крупнозернистых слойков толщиной 1–2 мм и темных тонкозернистых слойков толщиной 4–6 мм. В зоне перехода от полосчатых кварцитопесчаников к светло-серым массивным песчаникам, типичным для обеизской свиты, тонкозернистые темноцветные слойки часто разорваны и проявляются в виде овальных пятен, длинные оси которых вытянуты в направлении, совпадающем с полосчатостью. По результатам проведенного методом ISP-MS масс-спектрального анализа, содержание Sr в кварцитопесчаниках составляет 1640 г/т.

Жилы, часто содержащие включения лазулита размером до нескольких сантиметров, сложены средне-крупнозернистым молочно-белым иногда до полупрозрачного кварцем, в котором изредка наблюдаются пустоты и трещины, выполненные мелкими (до 5 мм) кристаллами горного хрусталя и пластинчатым гематитом.

АЛЮМОСУЛЬФАТ-ФОСФАТЫ В КВАРЦИТОПЕСЧАНКЕ

Содержащий алюмосульфат-фосфаты кварцитопесчаник имеет полосчатую текстуру, обусловленную чередованием светлых и темных слойков, отличающихся по структуре, текстуре, минеральному и гранулометрическому составу (рис. 2, а).

Рис. 2.

Алюмосульфат-фосфаты из кварцитопесчаников: a – контакт кварцевого и “сванбергитового” слойков, фото шлифа обр. 2002-12; б – кристаллы сванбергита в кварцевом слойке, фото шлифа обр. 2002-11-2; в – кристалл сванбергита, обр. 2002-12-2, фото во вторичных электронах; г – псевдокубическое зерно, сложенное микрокристаллами, обр. 2002-12-3, фото во вторичных электронах; д – внутреннее строение кристалла, обр. 2022-12-3, где: 1 – сванбергит, 2 – вудхаузет-сванбергит, фото в отраженных электронах; е – кристаллы гойяцита (1) и сванбергита (2) в зерне лазулита, обр. 2002-11-5, фото в отраженных электронах. Fig. 2. Alumosulfate-phosphates from quartzite sandstones: a – contact between quartz and svanbergite layers, photograph of thin section, sample 2002-12; б – svanbergite crystals in a quartz layer, photograph of thin section, sample 2002-11-2; в – svanbergite crystal, sample 2002-12-2. SE image; г – pseudocubic grain composed by microcrystals, sample 2002-12-3. SE image; д – internal structure of the crystal, sample 2022-12-3, where: 1 – svanbergite, 2 – woodhouseite-svanbergite. BSE image; е – crystals of goyazite (1) and svanbergite (2) in a grain of lazulite, sample 2002-11-. BSE images.

Светлые слойки с неравномерно-зернистой гранобластовой и мозаичной структурой и массивной текстурой с пленочным железистым цементом и редкими одиночными чешуйками серицита, сложены зернами кварца размером от 0.2 до 1.0 мм (рис. 2, а). Наиболее крупные, обычно овальные, зерна располагаются длинной осью под углом 45°–50° к полосчатости. Сванбергит встречается в виде отдельных кристаллов размера 0.04–0.1 мм и их сростков, часто выполняющих роль цемента между кварцевыми зернами. Кристаллы сванбергита прозрачные, почти квадратной формы с высоким рельефом и низкими серыми цветами интерференции и спайностью, направленной под углом около 60° к боковым граням (рис. 2, б). В светлых слойках сванбергит занимает 5–7% наблюдаемой в шлифе площади. В сростках со сванбергитом в межзерновом пространстве изредка наблюдаются выделения светло-голубого лазулита.

Темные слойки характеризуются неравномерно-зернистой гранобластовой структурой основной ткани с редкими чешуйками серицита. В этих слойках кристаллы сванбергита размером от 0.015 до 0.08 мм занимают до 30–40% наблюдаемой в шлифе площади, пропитывая породу и являясь, по сути, базальным цементом (рис. 2, а). Примерно 3% приходится на округлые зерна лейкоксена размером от 0.016 до 0.2 мм.

Акцессорные минералы в светлых и темных слойках представлены титанитом (до 1–2%), эпидотом и турмалином. Хорошо окристаллизованные таблитчатые зерна новообразованного гематита составляют около 1%. Кроме перечисленных минералов в протолочной пробе в знаковых количествах обнаружены лазулит, циркон, рутил, апатит и монацит.

Сванбергит встречается в виде кристаллов псевдокубического облика, полупрозрачных, бледно-желтого или кремового цвета (рис. 2, в–д), а также микрокристаллов, заключенных в более крупных зернах лазулита (рис. 2, е). Межплоскостные расстояния на дебаеграмме (Å, в скобках интенсивность): 3.48 (5), 2.96 (10), 2.21 (8), 1.897 (5), 1.753 (5), 1.636 (1). Рассчитанные по порошковым данным параметры элементарной ячейки составили: а = 6.99 ± 0.02; с = 16.53 ± 0.07, что практически совпадает с эталонными данными (а = 6.96; с = 16.8) (Васильев и др., 1974). Состав поверхностей и внутренних частей зерен сванбергита из песчаников сходен (и отличается лишь присутствием в центральных частях нескольких зерен (мас. %) Fe₂O₃ 0.22–0.25, TiO 0.22–0.43 и незначительных количеств легких лантаноидов в микрокристаллах сванбергита, заключенных в зернах лазулита (табл. 1).

АЛЮМОСУЛЬФАТ-ФОСФАТЫ ИЗ КВАРЦЕВЫХ ЖИЛ

В кварцевых жилах алюмосульфат-фосфаты встречаются в виде кристаллов внутри линзовидных образований, сложенных микрочешуйчатым серицитом (рис. 3, а) или гематитом (рис. 3, б), в виде микроагрегатных скоплений (рис. 3, в) и отдельных кристаллов (рис. 3, г), выполняющих микротрещины, а также одиночных кристаллов без видимых подводящих трещин в зернах кварца (рис. 3, д).

Рис. 3.

Алюмосульфат-фосфаты в кварцевых жилах: a – сванбергит и гематит (светлое) в серицитовой “линзе”, обр 17-19-3; б – зональные кристаллы в микротрещине, выполненной гематитом, обр. 17-19-10; в – микроагрегатное скопление сванбергита, обр.17-12-2; г – отдельные кристаллы сванбергита, обр. 17-19-3; д – микрокристалл сванбергита в кварце обр. 17-19-2; е – зональные кристаллы: 1, 5 – сванбергит; 2 – флоренсит-сванбергит; 3, 4 – вудхаузеит-сванбергит; 6 – гояцит; обр. 17-19-3; ж – микрокристалл флоренсита (точка 2) в зерне сванбергита, обр. 17–19-2; з – зональные зерна сванбергита, обр. 17-19-3. Изображения в отраженных электронах. Fig. 3. Alumosulfate-phosphates in quartz veins: a – svanbergite and hematite (light) in a sericite “lens”, sample 17-19-3; б – zonal crystals of svanbergite in a microfracture filled with hematite, sample 17-19-10; в – microaggregate accumulation of svanbergite, sample 17-12-2; г – separate svanbergite crystals, sample 17-19-3; д – monocrystal of svanbergite in quartz, sample 17-19-2; е – zonal crystals: 1, 5 – svanbergite (light–hematite), 2 – florensite-svanbergite, 3, 4 – woodhouseite-svanbergite, 6 – goyazite, sample 17-19-3; ж – microcrystal of florencite (point 2) in a grain of svanbergite, sample 17-19-2. BSE images.

Часто кристаллы имеют неоднородное, зональное строение (рис. 3, б, в, е, з). Кроме упомянутых выше минералов, в ассоциации со сванбергитом встречаются турмалин, титанит и циркон, содержащий от 2.66 до 6.77 мас. % Sc₂O₃. В составе алюмосульфат-фосфатов из кварцевых жил, содержащих 0.31–0.93 к.ф. сульфат-иона, присутствуют в малом количестве легкие РЗЭ. Внутри некоторых зерен сванбергита хорошо различимы ромбические микрозерна, в которых присутствует вудхаузеитовый (содержание CaO до 6.74 мас. %), а в гояците – крандаллитовый (содержание CaO до 5.78 мас. %) компонент (табл. 1).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В песчаниках и кварцевых жилах были установлены алюмосульфат-фосфаты ряда гояцит-сванбергит (Bayliss et al., 2010). По химическому составу в ряду гояцит–сванбергит распространены минералы с промежуточным химическим составом. В них постоянно присутствуют (мас. %): Al₂O₃ 31.03–34.95, P₂O₅ 17.68–26.42, SO₃ 5.82–8.67 в гойяците и 8.76–16.15 в сванбергите (табл. 1). В структурной позиции стронция в виде изоморфной примеси в сванбергите и гояците всегда присутствует кальций (CaO 0.51–6.74 мас. %). В сванбергите, кроме того, содержатся (мас. %): Ce₂O₃ 0.66–1.79, Nd₂O₃ 0.26–0.76 и La₂O₃ до 0.26–0.65. В сванбергите из песчаников присутствует барий (0.25–0.26 мас. %). Наличие зональности, включений и химический состав стронциевых алюмосульфат-фосфатов и сопутствующих минералов свидетельствуют об их гидротермальном происхождении.

Сходное по набору типоморфных минералов и геологическому строению рудопроявление Литошкинское, приуроченное к тектонической зоне и кварцитам средне-позднерифеского возраста известно на Полярном Урале. Здесь в ассоциации со сванбергитом отмечается широкий спектр сульфат-фосфатных и фосфатных минералов. Кроме минералов ряда вудхаузеит–сванбергит–флоренсит, присутствуют также апатит, алюминиевые сульфат-фосфаты, ксенотим, монацит и некоторые дрyгие. На примере этого рудопроявления В.И. Силаевым и соавторами подробно изучены особенности изоморфизма и кристаллохимии твердых растворов алюминиевых сульфат-фосфатов (Силаев и др., 2001). Все минералы, в том числе сванбергит, здесь представлены единичными зернами, в отличие от описанных нами кварцитов, содержащих до 40% сванбергита.

Известно, что образование разнообразных фосфатов характерно для нижней части профиля выветривания, где фосфор и стронций первоначально сорбировались оксидными и гидроксидными минералами железа (Гладковский и др., 1971; Булгакова, 1973; Данилин и др., 1982; Швецова и др., 1989; Козырева, Швецова, 2001). Появление в гидротермальных растворах компонентов для кристаллизации сванбергита могло быть обусловлено взаимодействием питающих растворов и образований древней коры выветривания по породам фундамента. Если глубинное происхождение гидротермальных систем Желаннинского кварцево-жильного рудного поля считается доказанным (Козлов, 1988; Марин и др., 1996), то однозначного доказательства влияния на формирование алюмосульфатно-фосфатной минерализации образований древней метаморфизованной коры выветривания пока нет.

ВЫВОДЫ

Анализ полученных данных позволяет считать, что источником фосфора и стронция при образовании алюмосульфатно-фосфатной минерализации в кварцевых жилах и кварцитопесчаниках служили измененные в коре выветривания вендские или рифейские магматические породы основного состава. Такими породами могли быть широко представленные в районе тела габбро-долеритов парнукского (νβV₁p) комплекса, содержащие, по данным масс-спектрального анализа (ICP MS), 200 г/т Sr. Присутствие в сванбергит-содержащих кварцитоперчаниках титанита, эпидота и гематита также указывает на базитовый источник вещества, привнесенного в монокварцевые породы.

Работа выполнена в рамках проекта НИР “Осадочные формации: вещество, седиментация, литогенез, геохимия, индикаторы литогенеза, реконструкция осадконакопления”.