Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 491, № 2, стр. 51-55

Редкоземельные элементы относятся к разряду стратегических металлов. Крупнейшие месторождения стратегического сырья связаны с щелочно-карбонатитовыми формациями. На Кольском полуострове и Полярной Сибири расположены крупнейшие щелочно-карбонатитовые комплексы мира, обладающие высоким потенциалом стратегического сырья включая редкие земли. Интенсивное развитие современных новых технологий в мировой экономике ведет к значительному росту потребления редкоземельных металлов (РЗМ) и их стоимости. Это требует усиления фундаментальных и прикладных работ по геохимии и развитию прогнозно-поисковых критериев редкоземельных руд. Крупнейший в мире Ловозерский массив агпаитовых нефелиновых сиенитов (Кольский полуостров) содержит суперкрупное месторождение эвдиалитовых руд – источник циркония, гафния и редких земель.

Ловозерский щелочной массив, расположенный в центральной части Кольского полуострова, занимает площадь в 650 км² и сформировался в три главные интрузивные фазы [1].

Эвдиалитовый комплекс Ловозерского массива (третья интрузивная фаза) составляет около 18% от общего объема массива. Комплекс сложен слаборасслоенными толщами эвдиалитовых луявритов, секущими и пластовыми полевошпатовыми, ловозеритовыми и мурманит-лампрофиллитовыми порфировидными луявритами (около 2%). Главными породообразующими минералами эвдиалитовых луявритов являются нефелин (23%), эгирин (17%), амфибол (15%), микроклин (20%) и эвдиалит (около 25%). Эвдиалитовые руды расположены в апикальной части эвдиалитового комплекса в виде пластовых и линзовидных тел небольшого размера (несколько метров протяженностью). Это мономинеральные породы, главный породообразующий минерал – эвдиалит. В небольших количествах присутствует нефелин, эгирин, микроклин, арфведсонит.

Методом масс-спектромерии с индукционно-связанной плазмой (масс-спектрометр Термофиниган Нептун) in situ LA–ICP–MS мы проанализировали около 120 отобранных зерен эвдиалитов из эвдиалитовых луявритов, эвдиалитовых руд, пегматитов, кроме того, ряд других цирконосиликатов. Анализы были проведены в Университете Франкфурта и ГЕОХИ РАН. Суммарное количество редких земель в различных эвдиалитах щелочных пород варьирует в широких пределах 0–10.2% REE₂O₃ [2]. РЗМ совместно с Na, K, Sr располагаются в крупных N-полиэдрах в позиции, которую занимает Са, причем легкие редкие земли (элементы Се-группы) занимают более крупные N-полиэдры, а тяжелые (Y-группа) Са–октаэдры либо позицию М2 – пятивершинники [3]. Среднее содержание суммы редких земель в эвдиалитах рудного эвдиалитоносного комплекса по нашим данным – 18 849 г/т, что близко к средней сумме редких земель в эвдиалитах Илимауссакского комплекса нефелиновых сиенитов (16 900 г/т) и значительно выше средней суммы РЗМ в апатитах пяти месторождений Хибинского массива [4]. В ряде щелочных массивов эвдиалиты содержат значительно более высокие концентрации редких земель, например – эвдиалит массива Монт-Сан Элле содержит 3.3% суммы редких земель. Это связано, по всей вероятности, с широким полем кристаллизации лопарита – главного минерала-концентратора РЗМ Ловозерской интрузии. Лопарит содержит до 30% суммы редких земель. По нашим данным коэффициент распределения редких земель в равновесии лопарит–щелочной расплав составляет около 100–157 [5].

Спектр редкоземельных металлов эвдиалитов рудного комплекса (Ce/Yb – 10.36) резко отличается от особенностей распределения REE в – лопарите (Ce/Yb – 7500) и апатите (La/Yb – 600). В эвдиалите нет преобладания содержаний легких РЗМ над тяжелыми (рис. 1) – это определяет высокую ценность эвдиалитовых руд так как группа Y-редких земель заметно дороже Ce-группы редкоземельных металлов. Учитывая многие миллионы тон нефелиновых сиенитов эвдиалитоносного комплекса и практически линейный тренд редкоземельных спектров для эвдиалита, можно сделать вывод о чрезвычайной ценности эвдиалитового месторождения Ловозерского массива (табл. 1, рис. 1). Спектры РЗМ эвдиалитов не имеют европиевой аномалии, что говорит о нефелинитовом характере первичной магмы Ловозерского месторождения, в процессе дифференциации которой, кристаллизация и фракционирование плагиоклаза отсутствует. Спектры РЗМ эвдиалитов Илимауссакского месторождения также характеризуются линейным характером [2], однако имеют отрицательную европиевую аномалию (рис. 2), так как, по мнению [5], первичная магма этой интрузии имеет щелочно-базальтовый состав, в ходе эволюции которой отмечается широкое поле кристаллизации плагиоклаза, имеющего высокий коэффициент распределения Eu⁺² в равновесии плагиоклаз–расплав.

Рис. 1.

Распределение REE в эвдиалитах рудоносного эвдиалитового комплекса.

Рис. 2.

Распределение редких земель в эвдиалитах различных пород Илимауcсакского массива.

Интересной особенностью составов эвдиалитов из разных щелочных массивов [2] (рис. 3, 4) является отрицательная корреляция Fe и Mn. Некоторые авторы считают [2], что двухатомное отношение Mn/Fe в эвдиалитах является показателем степени дифференцированности исходной магмы. Отношение Mn/Fe в эвдиалитах месторождения Илимауссак 0.16, а в эвдиалитах Ловозерских руд – 0.95. По нашему мнению, степени дифференцированности месторождений Гренландии и Кольского полуострова очень близки, и разница, скорее всего, обусловлена различным составом родоначальных магм (щелочно-базальтовый для Илимауссакского массива и нефелинитовый для Ловозера). Различный характер фракционирующих минеральных фаз в щелочных расплавах непременно должен приводить к разнице химического состава остаточных расплавов. Так, например, в эвдиалитах пегматитов Ловозерского месторождения отношение Mn/Fe – 0.81 даже ниже по сравнению с рудными эвдиалитами.

Рис. 3.

Сопоставление составов эвдиалитов Ловозерского месторождения (а) и эвдиалитов массива Илимауcсак (выделенная область); (б) – остальные данные эвдиалитов других щелочных массивов мира.

Рис. 4.

Распределение Mn и Fe в эвдиалитах пегматитов Ловозерского месторождения.

Важной особенностью эвдиалитов Ловозерского месторождения являются повышенные содержания скандия до 85 ppm. В эвдиалитах месторождения Илимауссак (Гренландия) концентрация скандия ниже (32–38 ppm). Скандий – очень ценный элемент, в России повышенные содержания скандия установлены только в карбонатитах Ковдорского массива. Попутное извлечение скандия из эвдиалитовых руд может значительно повысить стоимость эвдиалитового сырья [2].