Записки Российского минералогического общества, 2020, T. 149, № 3, стр. 111-125
Состав флюидных включений в кварце из пород участка Берегового Лицевского урановорудного района, Кольский регион
д. чл. Т. В. Каулина 1, *, А. А. Аведисян 1, М. А. Рябуха 2, В. Л. Ильченко 1
1 Геологический институт Кольского научного центра РАН
184209 Апатиты, ул. Ферсмана, д. 14, Россия
2 Институт геологии и минералогии им В.С. Соболева СО РАН
630090 Новосибирск, пр. Академика Коптюга, д. 3, Россия
* E-mail: kaulina@geoksc.apatity.ru
Поступила в редакцию 06.02.2020
После доработки 24.03.2020
Принята к публикации 08.04.2020
Аннотация
Проведено изучение водно-солевого и газового состава флюидных включений в кварце из пород участка Берегового Лицевского урановорудного района, где было обнаружено несколько урановых рудопроявлений с возрастом 1.8 и 0.4 млрд лет. Состав флюидных включений изучен методами микротермометрии и рамановской спектроскопии. По данным проведенных исследований компонентами рудоносного флюида выступали растворы MgCl2–H2O и CaCl2–H2O средней и высокой солености (7–21 мас. % NaCl экв.). Подобный флюид формировался за счет магматических и постмагматических источников в интервале 1.85–1.75 млрд лет. В последующий период состав флюида во включениях из кварц-полевошпатовых жил эволюционировал в направлении NaCl–KCl состава. Формирование урановых рудопроявлений участка Береговое происходило в интервале температур от 100 до 250 °С в малоглубинных условиях (0.5–0.9 кбар) в открытой системе при участии водных растворов и газовой фазы, в составе которой преобладали метан и азот, либо газовой фазы углекислотного состава с примесью азота и метана.
ВВЕДЕНИЕ
Лицевский урановорудный район расположен на северо-западе Кольского региона и является одним из наиболее перспективных. Северо-запад Кольского региона представляет собой длительно развивавшуюся полициклическую структуру, Лицевский район приурочен к узлу пересечения разрывных структур среди архейских метаморфических пород и мигматит-гранитов. В исходных супракрустальных толщах и образованных по ним метаморфических породах кольской серии неоднократно формировались метаморфогено-метасоматические рудогенные системы различной продуктивности (Виноградов, Виноградова, 1984). В результате проведенных в Лицевском районе исследований установлено, что формирование и преобразование урановых урдопроявлений было связано с масштабной протерозойской и палеозойской гидротермальной деятельностью, проявившейся в зонах региональных долгоживущих разломов (Савицкий и др., 1995; Афанасьева и др., 2009; Serov, 2011).
Широкое развитие метасоматических образований во многом обусловлено флюидонасыщенностью вмещающих толщ, что делает необходимым изучение закономерностей изменения флюидного режима в исследуемых урановорудных объектах. Исследования флюидных включений в кварце из жил и линз, а также вмещающих пород урановых рудопроявлений Лицевского района направлены на выявление различий химизма, условий и механизмов взаимодействия рудообразующих флюидов, способствовавших переносу и отложению руд.
Ранее нами были изучены флюидные включения в кварце на участках с ранней урановой минерализацией возраста 2.3–2.1 млрд лет (Скальное, Полярное и Дикое) (Каулина и др., 2017). В настоящей статье приводятся данные по флюидным включениям на рудопроявлениях участка Береговое с более поздней урановой минерализацией возраста 1850–1750 и 400–380 млн лет (Cавицкий и др., 1995; Serov, 2011).
ГЕОЛОГИЯ УЧАСТКА БЕРЕГОВОЕ
Участок Береговое расположен в северном экзоконтакте массива Лебяжка комплекса лицко-арагубских гранитоидов и сложен мигматизированными биотитовыми, гранат-биотитовыми и двуслюдяными гнейсами кольской серии с телами мелкозернистых лейкократовых биотитовых гранитов и аплит-пегматоидных микроклиновых гранитов. В пределах участка Береговое выделяются несколько рудопроявлений урана: Береговое, Уранинитовое и Восточно-Лебяжинское (рис. 1).
Характерной особенностью участка Береговое является его расположение в пределах Лицко-Арагубской тектонической зоны, которая сформировалась в результате резкого изменения тектонического плана на заключительной стадии карельского этапа тектоногенеза. Тектонические процессы сопровождались внедрением гранитов по северо-восточным разломам, ориентированным вкрест общего простирания Печенгско-Имандра-Варзугского пояса. Ураноносные метасоматиты в пределах этой зоны приурочены к разрывным нарушениям ранне- и позднекарельской протоактивизации и узлам их пересечения с поперечными разрывными структурами, среди которых наиболее четко выражены северо-восточные и субширотные зоны дробления и трещиноватости (Савиций и др., 1995).
В пределах участка выделяется два типа оруденения: раннее Th-U в кварц-альбит-микроклиновых и кварц-микроклиновых метасоматитах и позднее урановое в альбит-гидрослюдисто-хлоритовых метасоматитах. Оруденение первого типа имеет в районе ограниченное распространение. Оно развито в основном в экзоконтактовых и реже в апикальных частях Лицкого и Лебяжинского массивов гранитоидов лицко-арагубского комплекса (Савицкий и др., 1995). Все точки урановой минерализации этого типа размещаются в биотит- и силлиманит-биотитовых гнейсах, пересекаемых дайками основных пород с интенсивными гидротермально-метасоматическими изменениями. Урановая минерализация, в основном, вскрыта скважинами, имеет гнездово-вкрапленный и редко линзообразный характер с содержанием урана выше 0.01%, отмечается до глубин 300–400 м. Основные радиоактивные минералы – уранинит, браннерит, торит. Возраст уранинита из кварц-альбит-микроклиновых метасоматитов, оцененный уран-свинцовым методом, варьирует от 1850 до 1750 млн лет, возраст браннерита составляет 1830 ± 20 млн лет (Савицкий и др., 1995).
Урановое оруденение второго типа контролируется зонами дробления и интенсивной тектонической трещиноватости. Мощность этих зон достигает 40–50 м. Рудные тела залегают в метасоматитах в виде пологонаклонных линз и штокверков, протяженностью от первых метров до десятков метров. Содержание урана в них варьирует от 0.01 до 0.1 мас. % при величине Th/U отношения менее 0.1. Первичные урановые минералы представлены преимущественно настураном, а также коффинитом и уранинитом. В ассоциации с урановыми минералами отмечаются пирит, халькопирит, пирротин, сфалерит и галенит. Возраст уранового оруденения этого типа, определенный U-Pb методом по настурану на соседнем Лицевском месторождении, равен 370 ± ± 20 млн. лет (Савицкий и др., 1995). Урановая минерализация вскрыта также скважинами (Serov, 2011).
По литературным и нашим данным восстанавливается следующая возрастная последовательность в районе: гнейсы кольской серии – 2.9–2.8 млрд лет (Мыскова и др., 2010), лейкограниты – 2.8–2.7 млрд лет (неопубликованные данные авторов), гранитоиды лицко-арагубского комплекса – 1.77–1.75 млрд лет (Ветрин, 2014), микроклин-кварцевые жилы – 1.85–1.75 млрд лет (Савицкий и др., 1995), пегматитовые жилы и линзы – предположительно 1.75 млрд лет, зоны кварц-хлоритовых изменений – 0.40–0.38 млн лет (Савицкий и др., 1995; Serov, 2011).
Точки отбора проб и описание образцов. Для изучения флюидных включений на каждом рудопроявлении были отобраны образцы преимущественно из крупнозернистых пород (рис. 1, табл. 1). Большинство из них представлено гранитами или лейкогранитами с массивной текстурой и гипидиоморфнозернистой структурой, обусловленной идиоморфизмом плагиоклаза и микроклина по отношению к кварцу. Вторичные минералы представлены серицитом, глинистыми минералами, хлоритом, которые развиваются по плагиоклазу, мусковиту и биотиту соответственно. Ниже представлено краткое описание участков отбора образцов.
Таблица 1.
Номер пробы | Порода | Минеральный состав (об. %) | Характеристика кварца |
---|---|---|---|
Рудопроявление Береговое | |||
Б-4ф и Б-5ф | Лейкограниты – крупно-среднезернистый и мелко-среднезернистый | Кварц 40–35, плагиоклаз 25, микроклин 35, мусковит – до 5, рудный минерал | Кварц образует зерна неправильной формы в интерстициях между субидиоморфными зернами плагиоклаза и микроклина |
Б-6ф | Биотитовый гнейс | Кварц 30, плагиоклаз 30, микроклин 25, биотит 15, циркон | Кварц образует ксеноморфные зерна с волнистым погасанием, иногда линзовидные сегрегации, вытянутые вдоль сланцеватости |
Б-8ф | Полевошпат-кварцевая пегматитовая жила | Кварц 85 , микроклин 10–12, альбит – до 5, мусковит в интерстициях зерен кварца и микроклина, рудный минерал | Две генерации кварца: крупные зерна с блочным и мозаичным погасанием и более мелкие зерна с волнистым, реже мозаичным погасанием |
Рудопроявление Уранинитовое | |||
У-1ф | Полевошпат-кварцевая пегматоидная жила | Кварц 65, микроклин 30, плагиоклаз 5, рудный минерал | Две генерации кварца: 1 – крупный (10–20 мм) сливной кварц, 2 – линзы и цепочки мелких зерен (0.2–5 мм), возникших в результате грануляции сливного кварца при поступлении рудных растворов. Границы зерен – извилистые и зубчатые, подчеркнутые тонкодисперсными выделениями рудных минералов. Сливной кварц имеет блочное погасание, внутри блоков – мозаичное погасание. Мелкий кварц имеет мозаичное и волнистое погасание |
У-1-1ф | Пегматитовая линза | Кварц 60, плагиоклаз 30, микроклин 10–8 | Кварц представлен зернами сливного кварца, размером до 15 см, в шлифе видно блочное погасание с прямолинейными границами блоков. Есть микроучастки грануляции с образованием более мелкого кварца |
У-2ф | Лейкоплагиогранит крупно-среднезернистый | Кварц 50, альбит 30, микроклин 10–12, мусковит 10, биотит – до 3, монацит, рудный минерал | Кварц образует зерна неправильной формы, размером до 5 мм с волнистым и мозаичным погасанием. |
У-2/16 | Крупнозернистый гранит | Кварц 40, плагиоклаз 35, микроклин 20, мусковит 5 | Кварц образует ксеноморфные зерна с волнистым погасанием. |
У-4ф | Лейкогранит порфировидный крупнозернистый | Кварц 35, плагиоклаз 30, микроклин 35, мусковит, биотит ≤2 | Кварц образует зерна неправильной формы в интерстициях между плагиоклазом и микроклином, грануляция отсутствует |
Рудопроявление Восточно-Лебяжинское | |||
ВЛ-1/16 | Лейкогранит среднезернистый | Кварц – 40, альбит – 25, микроклин 30, мусковит ≤5 | Кварц развит в интерстициях между полевыми шпатами и представлен неправильной формы зернами с мозаичным погасанием |
BЛ-2/16 | Биотитовый гнейс | Плагиоклаз 30, кварц 30, микроклин 28, биотит 12, циркон <1 | Кварц образует ксеноморфные зерна с волнистым погасанием |
Участок Л-1 | |||
Л-1-2/16 | Кианит-биотитовый (глиноземистый) гнейс | Плагиоклаз 30, кварц 20, биотит 30, кианит 20, рудный минерал, рутил | Кварц образует ксеноморфные зерна с волнистым погасанием |
Рудопроявление Береговое расположено на правом берегу реки Западная Лица. Вмещающие породы представлены мигматизированными биотитовыми, гранат-биотитовыми и двуслюдяными гнейсами с телами лейкогранитов. Гнейсы секутся дайками базитов с интенсивно проявленными процессами хлоритизации. Также отмечается локальная карбонатизация и альбитизация. Урановая минерализация вскрыта 5-ю скважинами (Савицкий и др., 1995; Афанасьева и др., 2009). Для изучения флюидных включений в кварце были отобраны образцы из лейкогранитов (Б-4ф и Б-5ф), из пегматитовой жилы (Б-8ф) и вмещающих биотитовых гнейсов (Б-6ф).
Рудопроявление Уранинитовое сложено лейкогранитами, в которых развиты крупнозернистые и пегматоидные полевошпат-кварцевые жилы и линзы. Образцы отобраны из пегматоидной полевошпат-кварцевой (У-1ф) линзы с кристаллами кварца размером до 15 см в диаметре и крупнозернистой плагиоклаз-кварцевой (У-1-1ф) жилы, а также из биотитовых гнейсов (У-2/16) и лейкогранитов (У-2ф и У-4ф).
Рудопроявление Восточно-Лебяжинское локализовано в биотитовых гнейсах непосредственно на контакте с массивом гранитов лицко-арагубского комплекса. Образцы отобраны из лейкогранитов лицко-арагубского комплекса (ВЛ-1/16) и вмещающих гнейсов (ВЛ-2/16).
Участок Л-1 расположен в биотитовых гнейсах, где обнажены тела мелкозернистых плагиомикроклиновых гранитов. Отобран образец Л-1-2/16, представленный кианит-биотитовым гнейсом.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Включения в кварце изучались в петрографических шлифах и пластинках, полированных с двух сторон, методами оптической микроскопии (ГИ КНЦ РАН, г. Апатиты), микротермометрии и КР-спектроскопии (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск). Для определения температур общей гомогенизации, температур эвтектики и плавления льда растворов использовалась микротермокамера THMSG-600 фирмы Linkam с диапазоном измерений температур от –196 до +600 °С. Соленость минералообразующих растворов рассчитывалась по температуре плавления льда с использованием двухкомпонентной водно-солевой системы NaCl–H2O (Киргинцев, Трушников, 1972). Состав водной фазы включений определялся на основании температуры эвтектики, характеризующей водно-солевую систему (Борисенко, 1977). Состав газовой фазы индивидуальных флюидных включений исследован на рамановском спектрометре Horiba Lab Ram HR 800 с полупроводниковым детектором с помощью твердотельного лазера с длиной волны 514 нм, мощностью 50 мВт (Гибшер и др., 2011).
Акцессорная минерализация изучалась в аншлифах на электронном сканирующем микроскопе LEO-1450 (Carl Zeiss AG, Oberkochen) с энергодисперсионной приставкой XFlash-5010 Bruker Nano GmbH в Геологическом институте КНЦ РАН, г. Апатиты.
Определение содержаний редких элементов, в том числе урана, в породах проводилось методом ICP-MS на масс-спектрометре ELAN 9000 DRC-e (Perkin Elmer, Waltham, MA, USA) в Центре коллективного пользования в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья им А.В. Тананаева (ИХТРЭМС РАН, г. Апатиты).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ
Изучение шлифов (табл. 1) показало, что зерна кварца в большинстве пород, особенно в гнейсах и лейкогранитах, существенно деформированы (имеют блочное и мозаичное погасание) и перекристаллизованы (гранулированы). Следовательно, флюидные включения в этих зернах характеризуют, скорее всего, состав флюида наложенных метаморфических и гидротермальных процессов.
Предположительно первичные и первично-вторичные включения встречаются в виде небольших скоплений, либо образуют линейно-вытянутые цепочки, не выходящие за пределы кварцевых зерен. Обычно они имеют размеры 20–50 мкм, в единичных случаях – до 80 мкм. Вторичные включения приурочены к залеченным трещинам, секущим границы кварцевых зерен. Основные типы включений в изученных породах представлены на рис. 2.
Микротермометрические исследования. Результаты исследований приведены в табл. 2. Все включения гомогенизировались в жидкую фазу. В кварце из лейкогранитов рудопроявления Берегового первичные включения имеют температуру гомогенизации 120–130 °С. Соленость включений низкая (0.18–1.7 мас. % NaCl экв.). Температура эвтектики Тэвт меняется от –34 до –49 °С, что указывает на различный водно-солевой состав флюида: от MgCl2–H2O до CaCl2–H2O (по: Борисенко, 1977).
Таблица 2.
Проба | Порода | U, ppm | Генерация включения | Tобщ.гом., °С | Tэвт., °С | Соленость, мас. % NaCl экв. | Тпл. льда, °С | Состав раствора |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Рудопроявление Береговое | ||||||||
Б-4ф | Лейкогранит | 59 | П | 120–130 | –34…–49 | 0.18–1.7 | –0.1…–1.0 | MgCl2 и CaCl2–NaCl–H2O |
В | – | –46 …–51 | 9.2–20.7 | –6.0…–17.6 | CaCl2 и CaCl2–KCl–H2O | |||
Б-5ф | Лейкогранит | 1.9 | П | – | –39 | 0.53 | 0.3 | MgCl2–KCl–H2O |
Б-6ф | Биотитиовый гнейс | 1.3 | П | 150 | –19 | – | – | NaCl–H2O |
Б-8ф | Полевошпат-кварцевая пегматитовая жила | 0.2 | ПВ | 153–240 | –22…–39 | 7.0–13.8 | –4.4…–9.9 | NaCl и MgCl2–KCl–H2O |
Рудопроявление Уранинитовое | ||||||||
У-1ф | Полевошпат-кварцевая пегматоидная жила | 0.1 | П | 100–143 | –35…–46 | 1.4–2.2 | –0.8…–1.3 | MgCl2–NaCl и CaCl2–H2O |
В | 122 | –26…–30 | 10.1 | –6.7 | NaCl–KCl–H2O | |||
У-1-1ф | Пегматитовая линза | 0.1 | П | 215 | –21…–34 | 1.7–4.3 | –1.0…–2.6 | NaCl и MgCl2– H2O |
В | 150–170 | –19…–30 | 7.8–8.6 | –5.0…–5.5 | NaCl–KCl– H2O | |||
У-2ф | Лейкоплагиогранит | П | 159 | –35…–39 | 5.0–10.5 | –3.0…–7.0 | MgCl2– NaCl…MgCl2– KCl– H2O | |
В | – | –26…–31 | 2.7–3.9 | –1.6…–1.7 | NaCl– KCl–H2O | |||
У-2/16 | Крупнозернистый гранит |
9.2 | П | – | –44…–46 | 11.0–14.5 | –7.4…–10.5 | MgCl2–KCl–H2O |
В | – | –46 | 2.4–2.9 | –1.4…–1.7 | MgCl2–KCl–H2O | |||
У-4ф | Лейкогранит порфировидный |
2.2 | П | 128–180 | –33…–41 | 7.9–10.5 | –5.0…–7.0 | MgCl2 и MgCl2–KCl–H2O |
В | 178–240 | –31…–43 | 1.7–4.2 | –1.1…–2.5 | NaCl–KC и MgCl2–KCl–H2O | |||
Рудопроявление Восточно-Лебяжинское | ||||||||
ВЛ-1/16 | Лейкогранит | 3.6 | П | 134–219 | –55…–59 | 10.5–16.6 | –7.0…–12.7 | CaCl2–NaCl–H2O |
В | 127–143 | –34 | 1.1 | –0.6 | MgCl–H2O | |||
ВЛ-2/16 | Биотитовый гнейс | 1.5 | П | 180–250 | –41…–61 | 5.4–18.6 | –3.3…–15.0 | MgCl2–KCl и CaCl2–NaCl-H2O |
Участок Л-1 | ||||||||
Л-1-2/16 | Кианит-биотитовый гнейс | 1.5 | П | 150–184 | –44…–59 | 7.0–18.7 | –4.4…–15.2 | MgCl2–KC и CaCl2–NaCl–H2O |
Вторичные включения в кварце лейкогранита Б-4ф отличаются значительно более высокими значениями солености, составляюшими 9.2–20.7 мас. % NaCl экв. (температуры плавления льда от –6.0 до –17.6 °С). Состав водно-солевой системы представлен преимущественно хлоридами Ca с температурами эвтектики от –46 до –51 °С.
В кварце пегматитовой жилы (Б-8ф) состав включений согласно температуре эвтектики (–22 до –39 °С) варьирует от NaCl–KCl–H2O до MgCl2–H2O состава. Соленость включений средняя (7.0–13.8 мас. % NaCl экв.). Гомогенизация происходит в интервале температур от 153 до 240 °С в жидкую фазу.
В однофазных включениях в кварце из жилы, представленных жидкой углекислотой, температура частичной гомогенизации изменяется от +27.7 до +30.7 °С. По сингенетичным включениям, находящимся в одной группе, были определены плотность и давление рудообразующего флюида (по: Гибшер и др., 2011), которые составили 0.63–0.66 см3/г и 0.5–0.7 кбар соответственно.
В кварце из пород рудопроявления Уранинитового обнаружено наибольшее количество включений размером до 80 мкм, пригодных для исследования микротермометрическим методом (рис. 2). Температура гомогенизации первичных включений во всех породах меняется в довольно широком интервале (от 100 до 240 °С).
В пегматоидной полевошпат-кварцевой жиле (У-1ф) первичные включения в кварце характеризуются температурой эвтектики от –35 до –46 °С, что предполагает преимущественно MgCl–CaCl2 состав водно-солевой системы с низкой соленостью (1.4–2.2 мас. % NaCl экв.). Вторичные включения характеризуются более высокой температурой эвтектики (от –26 до –30 °С) и водно-солевым составом NaCl–KCl–H2O при более высокой солености (до 10 мас. % NaCl экв.). В пегматитовой линзе (У-1-1ф) наблюдается такая же закономерность: первичные включения с солями Mg и низкой соленостью (1.7–4.3 мас. % NaCl экв.), вторичные включения – NaCl–KCl–H2O состава средней солености (7.8–8.6 мас. % NaCl экв.).
В лейкоплагиограните (У-2ф) в первичных включениях более низкой температуре эвтектики (–35…–39 °С) отвечает водно-солевой состав с солями Mg при средней солености (5.0–10.5 мас. % NaCl экв.). Вторичные включения NaCl–KCl–H2O состава имеют низкую соленость (2.7–3.9 мас. % NaCl экв.) В крупнозернистом граните (У-2/16) первичные и вторичные включения имеют состав MgCl2–KCl–H2O, но разную соленость (2.4–2.9 и 11.0–14.5 мас. % NaCl экв. соответственно). В порфировидном лейкограните (У-4ф) первичные и вторичные включения отличаются по температурам гомогенизации (129–180 и 178–240 °С соответственно) и солености: первичные включения – более соленые (7.9–10.5 мас. % NaCl экв.), вторичные – менее соленые (1.7–4.2 мас. % NaCl экв.). Водно-солевая система флюида образована преимущественно хлоридами Mg.
Восточно-Лебяжинское рудопроявление и участок Л-1. Температуры гомогенизации первичных и вторичных включений в кварце гнейсов и гранитов меняются в интервале от 127 до 250 °С. Первичные включения в кварце лейкогранитов лицко-арагубского комплекса характеризуются довольно высокими значениями солености (от 10.5 до 16.6 мас. % NaCl экв.), температуры плавления льда варьируют от –7 до –12.7 °С. Температура эвтектики, заключенная в пределах от –55 до –59 °С, определяет водно-солевую систему c хлоридами Ca и Na. Вторичные включения характеризуются MgCl2–H2O составом с низкой соленостью (1.1 мас. % NaCl экв). Включения в кварце из вмещающих бититовых гнейсов имеют в основном высокую соленость (13.9–18.6 мас. % NaCl экв.) и характеризуются низкими значениями температуры эвтектики (–41…–61 °С), определяющими MgCl2–KCl–H2O и CaCl2–NaCl–H2O состав водно-солевой системы. Включения в кварце кианит-биотитовых гнейсов участка Л-1 характеризуются таким же составом флюида (с солями Mg и Ca) и значениями солености от 7.0 до 18.7 мас. % NaCl экв.
КР-спектроскопические исследования. По данным рамановской спектроскопии флюидные включения на изученных участках представлены двумя основными типами: газово-жидкими и более редкими газовыми (табл. 3). В гнейсах рудопроявления Береговое включения представлены, главным образом, двухфазными системами (жидкая Н2О + газообразный N2). В пегматитовой жиле газовая составляющая первичных включений имеет метаново-углекислотный, метаново-азотно-углекислотный и чисто углекислотный состав. Содержание СО2 изменяется от 98.6 до 100 мол. %, иногда газовая составляющая содержит примесь метана (0.3–0.4 мол. %) и/или азота (до 1.1 мол. %).
Таблица 3.
Номер образца, название породы | Номер включения (тип включения) | Состав включений (мол. %) |
---|---|---|
Рудопроявление Береговое | ||
Б-6ф, биотитовый гнейс | вкл. 1 (В) | H2O–N2 |
вкл. 2 (В) | H2O–N2 | |
вкл. 3 (В) | H2O–N2 | |
Б-8ф, полевошпат-кварцевая пегматитовая жила | вкл. 1 (П) | H2O–СО2(99.6)–СН4(0.4) |
вкл. 2 (П) | H2O–СО2(99.7)–СН4(0.3) | |
вкл. 3 (П) | H2O–СО2(98.6)–СН4(0.3)–N2(1.1) | |
вкл. 4 (П) | СО2 | |
Рудопроявление Уранинитовое | ||
У-1ф, полевошпат-кварцевая пегматоидная жила | вкл. 1 (П) | N2 |
вкл. 2 (П) | СО2(99.17)–N2(0.83) | |
вкл. 3 (П) | CO2 | |
вкл. 4 (П) | H2O | |
У-1-1ф, пегматитовая линза | вкл. 1 (П) | H2O–N2 |
вкл. 2 (П) | H2O | |
вкл. 3 (П) | H2O | |
вкл. 4 (П) | H2O | |
У-2ф, лейко-плагиогранит | вкл. 1 (П) | H2O–СО2(57.9)–СН4(22.9)–N2(19.2) |
вкл. 2 (П) | H2O | |
вкл. 3 (П) | H2O | |
вкл. 4 (В) | H2O–СН4(14.9)–N2(85.1) | |
вкл. 5 (В) | H2O–СН4(100.0) | |
Рудопроявление Восточно-Лебяжинское | ||
ВЛ-2/16, биотитовый гнейс | вкл. 1 (В) | СН4(0.37)–N2(99.63) |
вкл. 2 (В) | СН4(0.96)–N2(99.04) | |
вкл. 3 (В) | СН4(0.28)–N2(99.72) |
На рудопроявлении Уранинитовое в кварце из полевошпат-кварцевой пегматоидной жилы отмечены первичные водные и газовые включения, причем газовая составляющая имеет сложный состав. Присутствуют включения с содержанием СО2 от 99 до 100 мол. %, в некоторых включениях отмечена примесь азота, составляющая 0.83 мол. %; также встречаются включения с газовой составляющей, полностью представленной азотом. В пегматитовой линзе обнаружены только водные флюидные включения, в одном случае с азотом. В лейкоплагиограните также преобладают водные первичные включения. Наряду с ними встречаются водно-метановые, водно-метаново-азотные и азотно-метаново-углекислотные включения (табл. 3). В гнейсах рудопроявления Восточно-Лебяжинское отмечены вторичные газовые включения, состоящие из азота (99%) с небольшой примесью метана.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Анализ включений в кварце из пород участка Береговое показал, что можно выделить несколько групп флюидов по соотношению температура эвтектики – соленость: наименее соленые включения имеют NaCl–KCl–MgCl2 водно-солевой состав, наиболее соленые – CaCl2–H2O и CaCl2–NaCl–H2O состав (рис. 3).
Вторичные включения с наиболее высокой соленостью (до 21 мас. % NaCl экв.) Ca–Cl2 состава отмечены в линзе лейкогранита (Б-4ф) на рудопроявлении Береговое, тогда как первичные включения в лейкогранитах (Б-4ф и Б-5ф) – низкосоленые. Возможно, именно с высокосолеными включениями связан привнос урана, поскольку содержание урана в линзе Б-4ф повышено до 59 ppm. Дополнительным фактором повышения содержаний урана в этой линзе могла служить пересекающая ее дайка основного состава, которая, вероятно, сыграла роль геохимического барьера. В аналогичном лейкограните Б-5ф, где обнаружены только первичные низкосоленые включения, содержание урана низкое (1.3 ppm), как и в плагиогранитах по району в целом.
Флюиды средне-высокой солености CaCl2 состава, скорее всего, формировались под воздействием магматических источников. Такими источниками были интрузии гранитов, в том числе лицко-арагубских, что подтверждается составом включений в самих гранитах (рис. 3). Вероятно, с постмагматическими гидротермальными флюидами связаны также первичные включения MgCl2–H2O состава повышенной солености, отмеченные в кварце гранитов У-2/16 с повышенным содержанием урана (9.2 ppm). В гнейсах на границе с гранитными телами (рудопроявление Восточно-Лебяжинское и участок Л-1) также появляются флюидные включения MgCl2–CaCl2 состава повышенной солености.
Температуры гомогенизации, полученные для всех включений в кварце, достаточно низкие (100–250 °С), в том числе и для кварца из лицко-арагубских гранитов, что связано с наложенными изменениями, проявленными и в магматическом кварце. Rb-Sr данные также показывают, что после 1.9 млрд лет температура была ниже 350 °C (Kaulina et al., 2018).
С гидротермальными вторичными процессами связаны низко-средне соленые включения NaCl–KCl–H2O и MgCl2–H2O состава, проявленные в полевошпат-кварцевых пегматитовых линзах и жилах. В среднесоленых включениях газовая фаза представлена CO2 с примесью метана и азота. В поле низкосоленых включений попадают вторичные включения в кварце лицко-арагубских лейкогранитов, что позволяет определить относительныйй возраст образования этих включений (после 1.75 млрд лет).
Согласно А.В. Савицкому с соавторами (1995), на участке Береговое ураноносными являются микроклин-кварцевые жилы возраста 1.85–1.75 млрд лет. В наших образцах полевошпат-кварцевых жил и линз содержание урана очень низкое (0.1–0.2 ppm), хотя петрографические наблюдения (образец У-1, табл. 1) показывают, что первичный кварц преобразовывался под воздействием рудоносных растворов. Вторичные включения в жилах представлены NaCl–KCl–H2O составом средней солености (7–14 мас. % NaCl экв.); именно этот флюид должен был нести уран. Вероятно, низкое содержание урана в образцах связано с преимущественным его осаждением на глубине, поскольку, как уже отмечалось, урановая минерализация вскрыта скважинами.
По характеру водно-солевого состава флюидных включений участок Береговое (со всеми его рудопроявлениями) близок рассмотренным ранее участкам Скальное, Дикое, Полярное, где развиты урансодержащие пегматоидные граниты и кварц-полевошпатовые метасоматиты возраста 2.3–2.2 млрд лет (Каулина и др., 2017), для которых также характерно преобладание в составе флюидных включений солей Mg и Ca с наиболее распространенными значениями солености 7–14 мас. % NaCl экв. Вместе с тем, только на участке Береговое обнаружены более поздние флюиды NaCl–KCl–H2O состава. На участках Скальное и Полярное газовая составляющая представлена практически чистой углекислотой. На участке Береговое включения с чистой углекислотой встречаются редко (табл. 3), чаще отмечаются включения со сложным составом газовой фазы с примесью метана и азота. Ранее подобные флюиды со сложным углекислотно-метано-азотным составом были нами отмечены в кварце из ураноносной пегматоидной жилы на рудопроявлении Дикое, которое находится в краевой области Лицко-Арагубской тектонической зоны, ограниченной разломами северо-восточного простирания и, вероятно, подверглось, как и участок Береговое, воздействию позднегерцинской тектоно-магматичекой активизации (рис. 1). Скорее всего, именно с этой активизацией и связано изменение состава газовой фазы флюидных включений, наблюдаемое на рудопроявлениях участка Береговое и Дикое, по сравнению с участками Скальное и Полярное.
Таким образом, проведенное изучение флюидных включений позволяет предполагать, что формирование урановых рудопроявлений участка Береговое происходило в интервале температур от 100 до 250 °С при давлении от 0.5 до 0.9 кбар (в малоглубинных условиях), по-видимому, в открытой системе, в существенно водной среде с газовой фазой, в которой преобладали метан и азот, либо в газовой фазе углекислотного состава, но с примесью азота и метана. Рудоносные растворы имели преимущественно магниевый и кальциевый солевой состав, который эволюционировал на более поздних стадиях до преимущественно натриевого и калиевого.
Согласно современной классификации (Щербина и др., 2013) существуют два ведущих физико-химических процесса отложения урана, определяющих наличие двух основных типов гидротермальных урановых месторождений: а) реакция флюида с вмещающими породами и б) дегазация рудоносного раствора. Первый процесс характерен для глубинных месторождений, развитых в древних породах основного состава. Месторождения второго типа – менее глубинные, залегают в породах кислого состава, основной рудоконтролирующий фактор для них – структурный. Для этого типа характерно наличие большого количества мелких месторождений с небольшими запасами руд. Лицевский район относится ко второму типу урановых месторождений с большим количеством урановых рудопроявлений, залегающих в гнейсах и гранитоидах на небольшой глубине. Следовательно, наиболее вероятным механизмом их формирования является дегазация рудоносных растворов при их подъеме к поверхности, что сопровождается увеличением величины рН и разрушением уранил-карбонатных комплексных ионов, восстановлением и отложением урана (Щербина и др., 2013).
Можно предположить, что отложение урановых минералов является результатом эволюции флюидных потоков и урансодержащих гидротермальных флюидов из различных источников при их движении вдоль узлов пересечения разрывных структур среди архейских метаморфических пород. На участке Береговое, расположенном в пределах Лицко-Арагубской зоны, ранние флюиды, обогащенные Mg, Ca и CO2, смешивались с более поздними флюидами, образовавшимися в результате герцинской тектоно-магматической активизации и обогащенными Na, K, азотом и метаном. Более ранний окисленный флюид способствовал выщелачиванию урана и переводу его в растворимое состояние в виде уранил-карбонатного иона, а более поздний, восстановленный, – восстановлению и осаждению урана.
ВЫВОДЫ
Изучение флюидных включений в кварце показали, что формирование урановых рудопроявлений участка Береговое происходило в интервале температур от 100 до 250 °С при давлении от 0.5 до 0.9 кбар в малоглубинных условиях, по-видимому, в открытой системе в существенно водной среде с газовой фазой, в которой преобладали метан и азот, либо в газовой фазе углекислотного состава с примесью азота и метана. Рудоносный флюид представлен растворами MgCl2–H2O и CaCl2–H2O состава средней и высокой солености (7–21 мас. % NaCl экв.). Формирование флюида, скорее всего, связано с магматическими источниками и контролировалось постмагматической гидротермальной деятельностью в возрастном интервале 1.85–1.75 млрд лет. В период после 1.75 млрд лет состав рудоносного гидротермального флюида эволюционировал в сторону NaCl–KCl–H2O состава.
Работа выполнена в рамках Госзадания ГИ КНЦ РАН (тема № 0226-2019-0052).
Список литературы
Афанасьева Е.Н., Михайлов В.А., Былинская Л.В., Липнер А.А., Серов Л.В. Ураноносность Кольского полуострова / Мат. по геологии месторождений урана, редких и редкоземельных металлов. М.: ВИМС, 2009. Вып. 153. С. 18–26.
Борисенко А.С. Изучение солевого состава газово-жидких включений в минералах методом криометрии // Геол. и геофиз. 1977. № 8. С. 16–27.
Ветрин В.Р. Длительность формирования и источники вещества гранитоидов лицко-арагубского комплекса, Кольский полуостров // Геохимия. 2014. № 1. С. 38–51.
Виноградов А.И., Виноградова Г.В. Эволюция ультра-метагенных и диафторических процессов и связанного с ними уран-ториевого и редкоземельного минералогенеза в полиметаморфическом комплексе Кольских гнейсов / Метаморфизм и метаморфогенное рудообразование раннего докембрия, Апатиты: КФАН АН СССР, 1984. С. 37–46.
Гибшер Н.А., Томиленко А.А., Сазонов А.М., Рябуха М.А., Тимкина А.Л. Золоторудное месторождение Герфед: характеристика флюидов и РТ условия образования кварцевых жил (Енисейский кряж, Россия) // Геол. и геофиз. 2011. Т. 52. № 11. С. 1851–1867.
Каулина Т.В., Аведисян А.А., Томиленко А.А., Рябуха М.А., Ильченко В.Л. Флюидные включения в кварце на участках с урановой минерализацией Лицевского рудного узла Кольского полуострова // Геол. и геофиз. 2017. Т. 58. № 9. С. 1332–1345.
Киргинцев А.Н., Трушникова Л.Н., Лаврентьева В.Г. Растворимость неорганических веществ в воде. Справочник. Л.: Химия, 1972. 244 с.
Мыскова Т.А., Бережная Н.Г., Глебовицкий В.А., Милькевич Р.И., Лепехина Е.Н., Матуков Д.И., Антонов А.В., Сергеев С.А., Шулешко И.К. Находки древнейших цирконов с возрастом 3600 млн. лет в гнейсах кольской серии Центрально-Кольского блока Балтийского щита (U-Pb, SHRIMP-II) // Докл. РАН. 2005. Т. 402. № 1. С. 82–86.
Савицкий А.В., Громов Ю.А., Мельников Е.В., Шариков П.И. Урановое оруденение Лицевского района на Кольском полуострове (Россия) // Геол. рудн. месторождений. 1995. № 5. С. 403–416.
Щербина В.В., Наумов Г.Б., Макаров Е.С., Герасимовский В.И., Ермолаев Н.П., Тарасов М.С., Тугаринов А.И., Барсуков Вик.Л., Соколова Н.Т., Коченов А.В., Германов А.И. Основные черты геохимии урана. Томск: Из-во STT, 2013. 374 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Записки Российского минералогического общества