Эволюция состава редкометальных минералов в породах Гулинской интрузии

Сотрудники лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма и лаборатории методов исследования и анализа веществ и материалов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН изучили эволюцию состава минералов-концентраторов Nb, Ta, Zr, Hf, Th, U, REE в породах крупнейшего щелочно-ультраосновного комплекса Гули (Красноярский край, Полярная Сибирь).

Показано, что высокие содержания таких стратегических металлов, как ниобий, тантал, цирконий, гафний, торий и редкие земли характерны для фоскоритов, которые являются наиболее ранними выплавками карбонатитового расплава. На основе исследования состава и фазовой неоднородности кальциртита и перовскита — оксидов высокозарядных элементов, определены условия образования редкометальных ассоциаций. Результаты работы опубликованы в журнале «Geochemistry International»/«Геохимия».

Рисунок 1. Район проведения экспедиции

Поиск, разведка и оценка перспективности карбонатитовых месторождений стратегических металлов тесно связана с выяснением их генезиса как минералого-геохимического процесса концентрирования полезных элементов. Среди магматических формаций мира щелочные и карбонатитовые комплексы характеризуются исключительной продуктивностью на редкие металлы. Например, гигантские Ловозерская и Хибинская интрузии содержат большие запасы лопаритовых, эвдиалитовых и апатитовых руд — источника ниобия, тантала, циркония, фосфора, редких земель и радиоактивного сырья и являются ведущим в минерально-сырьевой базе России. Развитие Арктической зоны Российской Федерации, обусловленное активизацией использования Северного морского пути, выводит на первое место решение вопросов оценки и освоения полезных ископаемых, связанных со щелочными комплексами Полярной Сибири (рис. 1)

«Целью настоящей работы являлась геохимическая характеристика распределения стратегических металлов в карбонатитовом расплаве в ходе его кристаллизации на основе исследования эволюции состава оксидов высокозарядных элементов — перовскита и кальциртита (рисунок 2) на примере Гулинского щелочно-ультраосновного комплекса (Полярная Сибирь)», — прокомментировала кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории геохимии и рудоносности щелочного магматизма ГЕОХИ РАН Наталья Сорохтина.

Авторами установлено, что в карбонатитовой системе Гулинского щелочно-ультраосновного комплекса (Полярная Сибирь) рост концентраций стратегических металлов (Nb, Ta, Zr, Hf, Th, U, REE) в рудных минералах происходит в ходе дифференциации первичного щелочно-ультраосновного расплава. Увеличение в процессе кристаллизации содержания фтора в карбонатном расплаве до 1 % приводит к реакции замещения кальциртита и перовскита пирохлором, обогащённым оксидом урана до 18 мас. % и оксидом тория до 20 мас. %. Высокие содержания радиоактивных металлов в фоскоритах и карбонатитах определяют их как перспективный источник радиоактивных элементов, а фторсодержащий пирохлор может рассматриваться как потенциальный минерал-концентратор радиоактивных отходов.

Рисунок 2. Формы выделения (а, б) и эволюция состава кальциртита (в) и перовскита (г) из пород карбонатитовой серии Гулинского щелочно-ультраосновного комплекса, Полярная Сибирь

Показано, что ранние генерации кальциртита и перовскита обогащены оксидом ниобия до 6 мас. % и 15 мас. %, соответственно, а в перовскит может накапливать до 8 мас. % оксида циркония и до 6 мас. % оксидов редких земель, что объясняется высокими коэффициентами распределения редких элементов в равновесиях карбонатитовый расплав — минерал.

Источник: ГЕОХИ РАН.