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 Российской академии наук (ГЕОХИ РАН), при участии аналитиков Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН изучили геохимия обогащенных редкими металлами пород крупного карбонатитового комплекса Вуориярви (Мурманская область, Кольский полуостров).
Установлены высокие содержания стратегических металлов (таких как, например, ниобий, тантал, цирконий, гафний, торий и редкие земли) в фоскоритах, в которых пирохлор является главным концентратором этих металлов, определен температурный интервал формирования редкометальных руд. Показана перспективность комплекса для разработки ниобиевых и редкоземельных руд. Результаты работы опубликованы в журнале «Геохимия».
Карбонатитовые комплексы уникальны по разнообразию пород, наиболее глубинными являются пироксениты, ийолиты, фоскориты и карбонатиты магматических стадий формирования. Фоскориты кристаллизуются совместно с карбонатитами и состоят, главным образом, из апатита и магнетита, являясь железо-фосфатным сырьем. Аналогичное Вуориярви, действующее Ковдорское месторождение, многие годы успешно разрабатывается на флогопитовое, апатитовое, титаномагнетитовое и бадделеитовое сырье. Карбонатитовые комплексы перспективны на редкометальное и редкоземельное сырье, востребованное во многих отраслях промышленности, таких как, металлургия, микроэлектроника, атомное проихводство, химическая и других.
Рисунок 1. Расположение карбонатитового комплекса Вуориярви на территории Кольского полуострова и его геологическое строение
Целью исследования являлось геохимическое изучение закономерностей концентрирования редкометальных и редкоземельных элементов в породах карбонатитового комплекса Вуориярви и особенностей их поведения в процессе дифференциации карбонатитового расплава. Рудная минерализация в породах комплекса проявлена неравномерно, слагающие участок Нескевара пироксениты вмещают перовскит-магнетитовые, а фоскориты и карбонатиты — редкометальные руды (Рис.1).
Рисунок 2. Кумулятивное формирование пирохлора в (а) кальцит-тетраферрифлогопитовом фоскорите и (б) — тетраферрифлогопит-кальцитовом карбонатите, изображение в проходящем свете. (в) Ap — фторапатит, Cal — кальцит, Tfphl — тетраферрифлогопит, Pcl — пирохлор, Chl — хлорит, Mgt – магнетит, Ilm — ильменит
Авторами установлено, что наиболее ранние пироксениты по отношению к исходному щелочно-ультраосновному расплаву обогащены ниобием (Nb), танталом (Ta), торием (Th), цирконием (Zr) и гафнием (Hf). Максимальное обогащение до Nb — 16000, Th — 2800 и Zr — 4000 мкг/г достигается в карбонатитовом расплаве конечном продукте дифференциации исходного расплава. Первыми кристаллизуются фоскориты — основные носители редких элементов. Главным минералом-концентратором редких металлов является пирохлор — оксид ниобия (Рис. 2). Этот минерал кристаллизовался близко-одновременно с магнетитом. Используя известный геотермометр, по соотношению концентрации железа в магнетите и включений ильменита в нем, была определена температура образования редкометальных руд в 500-600°C. Фоскориты и карбонатиты также обогащены редкоземельными элементами, в поздних карбонатитах их концентрация может достигать 25800 мкг/г.
Хондрит-нормализованное распределение редкоземельных элементов (состав метеорита близок к составу мантии) и отношения легких редкоземельных элементов к тяжёлым показало, что эти элементы в процессе кристаллизации расплавов разделяются, концентрация легких растет от пироксенитов к карбонатитам. Обогащение стратегическими металлами фоскоритов и карбонатитов происходит дифференцировано. Фоскориты сильнее обогащены Ti, Nb, Ta, Zr, Hf и Th, карбонатиты — редкоземельными элементами, Sr и Ba.
Источник: пресс-служба ГЕОХИ РАН.