Rare-earth minerals of carbonate veins in the Soustov massif (Kola Peninsula) as an the indicator of its ore specialization

Cover Page

Cite item

Abstract

The article presents first results of geological, isotope-geochemical and mineralogical studies of carbonatite veins previously unknown in the Soustov massif. Veins studied have the Sm-Nd isotope composition and model age similar to rocks of the massif, indicating the common source of their formation. High contents of light lanthanides, Sr, and Nb in carbonatite veins were revealed. These elements are concentrated in bastnäesite, strontianite, monazite, and pyrochlore. The data obtained significantly expand the geochemical and ore specialization of the massif.

Full Text

В настоящее время назрела необходимость развития ресурсного потенциала редкоземельных элементов (РЗЭ), и не только за счет известных месторождений, но и за счет малоизученных объектов. Таким объектом может служить массив Соустова, сложенный анальцимовыми и анальцим-нефелиновыми сиенитами. О том, что в сиенитах массива Соустова имеются повышенные содержания РЗЭ, Sr, Ba, Nb, Zr, Th было известно еще с 60-х годов прошлого века. Были установлены и минералы концентраторы этих элементов — апатит, циркон, пирохлор, монацит, торит, бастнезит, стронцианит и барит (Волотовская, Булах, 1971; Кухаренко и др., 1971; Bea et al., 2001). Несмотря на это и свою расположенность в легкодоступном месте, массив Соустова является одним из слабоизученных объектов Кольской щелочной провинции. Возможно, это связанно с тем, что на основной части массива в конце 70-х—начале 80-х годов прошло века была построена апатит-нефелиновая обогатительная фабрика (АНОФ-3 АО «Апатит») и интерес к изучению массива угас.

В результате проведенных автором в 2012 г. полевых работ, среди пород массива Соустова были обнаружены жилы карбонатитов, не описанные ни одним из предыдущих исследователей. Возможно, их считали палеозойскими щелочными дайками, связанными со становлением Хибинского массива и поэтому не акцентировали на них внимание. Обнаруженные карбонатитовые жилы отличаются от палеозойских щелочных даек своим геологическим положением, изотопно-геохимическими характеристиками и высокими концентрациями РЗЭ, что позволяет по-новому оценить рудный потенциал массива Соустова.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Химический состав пород определялся методом классического количественного анализа в химико-аналитической лаборатории ГИ КНЦ РАН (аналитик Л. И. Константинова). Содержания редких и рассеянных элементов в карбонатитах определялись ISP-MS методом в лаборатории спектрометрических методов анализа ИХТРЭМС КНЦ РАН (аналитик И. В. Елизарова). Процедура пробоподготовки включала растворение 100 мг порошков в тефлоновой капсуле в смеси HNO3 + HF при 180 °С в течение 30 мин. После выпаривания раствора полученный порошок растворяли в 100 мл 4 % HNO3. Точность анализа составляла не хуже ±2 и ±5 % для концентраций 50 и 5 ppm соответственно. Химический состав минералов определялся с помощью электронного зонда «Cameca MS-46» в лаборатории физических методов ГИ КНЦ РАН (аналитик А. В. Базай). В качестве стандартов использовались природные (SiO2 и MgO — диопсид; FeO — гематит; TiO2 — анатаз; CaO — кальцит; SrO — целестин; BaO — барит; Na2O — лоренцит; K2O — вадеит; P2O5 — апатит; F — флюорит; ThO2 — торит; UO2 — уранинит) и искусственные (Nb2O5 и Ta2O5 — металлы Nb и Ta; La2O3 — LaCeS2; Ce2O3 — CeS; Pr2O3 — Pr(WO4)2; Nd2O3 — NdPO4) соединения. Ускоряющее напряжение — 20 кВ, ток зонда — 15 мА. Коэффициенты вариации — 1, 2.5 и 5 % дл анализируемых концентраций 10, 1 и 0.25 мас. % соответственно.

Изотопно-геохимические исследования карбонатитов Sm-Nd методом выполнены по стандартным методикам (Баянова, 2004) в лаборатории геохронологии и изотопной геохимии ГИ КНЦ РАН (аналитик Д. В. Елизарова). Погрешность определений изотопного состава Nd не превысила 0.0024 % на уровне 2σ. Ошибка при определении Sm-Nd отношения составляет 0.2 % (2σ).

КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАССИВА СОУСТОВА, МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПОРОД И КАРБОНАТИТОВЫХ ЖИЛ

Палеопротерозойский щелочной массив Соустова расположен в пяти километрах южнее Хибинского палеозойского щелочного комплекса и выполняет субширотную трещинную зону в породах раннепротерозойского Имандра-Варзугского вулканогенно-осадочного пояса (Кухаренко и др., 1971; Батиева и др., 1983; 1985; Mitrofanov et al., 1995). Вмещающими породами для массива являются хлоритовые и тальк-хлоритовые сланцы, развитые по эффузивам основного состава томингской серии Имандра-Варзугской зоны карелид (Загородный и др., 1982).

Согласно данным магниторазведки, массив Соустова в плане имеет форму линзообразного тела, вытянутого в северо-западном направлении. Протяженность массива около 20 км, а ширина варьирует от 3 до 0.5 км (рис. 1). Падение контактов и трахитоидности пород массива северное, северо-восточное, под углом 50—70°. Контакты массива секущие, срезающие сланцеватость пород под углом 15—30°. В приконтактовой зоне вмещающие породы ороговикованы и пронизаны серией мелких жил анальцимовых и кварцевых щелочных сиенитов.

 

Рис. 1. Схема геологического строения массива Соустова по литературным (Волотовская, Булах, 1971; Кухаренко и др., 1971) и авторским данным.

1 — палеозойские дайки оливиновых мелилититов, оливиновых меланефелинитов, щелочных пикритов, фонолитов; 2—5 — породы массива Соустова: 2 — карбонатитовые жилы, 3 — жилы щелочных кварцевых сиенитов, 4 — анальцимовые сиениты, 5 — анальцим-нефелиновые сиениты; 6 — палеопротерозойские интрузии габбро-диабазов; 7 — метаэффузивы основного состава томингской серии Имандра-Варзугской зоны карелид; 8 — разломы.

 

Внутреннее строение массива достаточно простое, основная часть площади массива сложена анальцимовыми и анальцим-нефелиновыми сиенитами (рис. 1), породы трахитоидные, частью порфировидные. Трахитоидность ориентирована субсогласно контактам массива.

Анальцимовые сиениты сложены (об. %): микроклин-пертитом (60—70), альбитом (10—12), анальцимом (5—10), эгирином (10—15), катофоритом (2—3), биотитом (1—5), андрадитом (до 1), флюоритом (до 3), а также акцессорными минералами — цирконом, апатитом, бастнезитом, пирохлором, монацитом, титанитом.

Анальцим-нефелиновые сиениты сложены (об. %): микроклин-пертитом (50—60), альбитом (до 10), анальцимом (25—30), нефелином (7—12), эгирином (5—8), андрадитом (2—3), акцессорными цирконом, апатитом, бастнезитом, пирохлором, монацитом, титанитом, флюоритом.

В приконтактовых частях массива развиты мелкие жилы кварцевых щелочных сиенитов; кроме того, на удалении от массива (рис. 1) автором обнаружены и крупные жильные тела аналогичных пород. Протяженность крупных жил до 170 м, их мощность варьирует от 2 до 15 м. Жилы имеют запад — северо-западное простирание, падение на север-северо-восток, под углами 70—80°. Щелочные кварцевые сиениты сложены (об. %): микроклином (70—75), альбитом (8—12), кварцем (5—7), эгирином (3—5), рибекитом (2—3), акцессорными титанитом, апатитом, цирконом, торитом.

Среди поздних жильных образований в массиве Соустова автором установлены тринадцать карбонатитовых жил. Жилы имеют субсогласное с трахитоидностью сиенитов залегание, что кардинально отличает их от палеозойских щелочных даек секущих породы массива. Палеозойские дайки имеют субмеридиональное и северо-восточное простирание (рис. 1) и субвертикальное падение. В двух местах наблюдалось пересечение карбонатитовых жил палеозойскими дайками оливиновых мелилититов. По простиранию карбонатитовые жилы прослеживаются на расстояние от 5 до 28 м. Мощность жил варьирует от 6 до 0.9 м. По простиранию мощность жил невыдержанная, имеются раздувы и разветвления.

По петрографическому составу среди карбонатитовых жил можно выделить три разновидности: бастнезит-кальцит-флюоритовую, бастнезит-кальцитовую и арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовую (рис. 2).

Бастнезит-кальцит-флюоритовые жилы сложены (об. %): бастнезитом (3—5), стронцианитом (1—3), кальцитом (35—45), флюоритом (50—60); акцессорные минералы здесь представлены доломитом, баритом, пирохлором, монацитом.

 

Рис. 2. Карбонатитовые жилы массива Соустова.

а — бастнезит-кальцит-флюоритовые; б, в — бастнезит-кальцитовые; г, д — арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовые.

 

Бастнезит-кальцитовые жилы сложены (об. %): бастнезитом (5—10), кальцитом (90—95), акцессорными доломитом, стронцианитом, монацитом.

Арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовые жилы сложены (об. %): арфведсонитом (10—20), бастнезитом (2—3), анкеритом (10—15), кальцитом (60—75), акцессорными пирохлором, баритом, стронцианитом, флюоритом, монацитом, андрадитом.

Возраст формирования пород массива Соустова оценивается как палеопротерозойский. Согласно (Bea et al., 2001), возраст кристаллизации сиенитов, определенный U-Pb методом по циркону, равен 1872 ± 8 млн лет, согласно данным И. Д. Батиевой и соавторов (1983) изохронный возраст, определенный Rb-Sr методом по породам, равен 2000 млн лет.

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАРБОНАТИТОВЫХ ЖИЛ

Для геохимических исследований были отобраны шесть образцов карбонатитов, по два образца из каждой разновидности жил. Их химический состав приведен в табл. 1.

 

Таблица 1

Химический состав (мас. %) и содержание элементов-примесей (г/т) в карбонатитовых жилах массива Соустова

Chemical compositions (wt %) and content impurity elements (ppm) in carbonatite veins of the Soustov massif

Компоненты

Карбонатитовые жилы

бастнезит-кальцит- флюоритовые

бастнезит-кальцитовые

арфведсонит-бастнезит- анкерит-кальцитовые

St-33/12

St-21/12

St-38/12

St-36/12

St-45/12

St-9/12

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MnO

MgO

CaO

Na2O

K2O

P2O5

F

CO2

S

H2O

H2O+

0.69

0.06

0.57

0.23

0.41

0.03

0.24

45.97

0.44

0.04

1.25

20.65

25.07

0.05

0.41

0.53

0.31

0.04

0.15

0.21

0.39

0.03

0.51

46.05

0.36

0.01

0.77

21.04

26.39

0.02

0.50

0.58

0.08

0.10

0.14

0.13

0.17

0.01

0.25

51.02

0.10

0.13

5.04

43.16

0.01

0.28

0.17

0.02

0.10

0.06

0.09

0.24

0.01

0.37

47.66

0.02

0.09

4.60

43.27

0.01

0.12

0.15

7.41

0.28

1.29

7.87

3.55

0.49

3.63

31.32

5.24

0.17

0.11

4.74

29.25

0.13

1.13

0.75

6.36

0.34

1.42

5.05

4.04

0.41

3.87

33.08

4.20

0.10

0.09

4.81

31.11

0.15

1.07

0.69

Сумма

96.64

97.36

96.79

96.81

97.36

96.79

Rb

Ba

Sr

Ta

Nb

Hf

Zr

Y

Th

U

La

Ce

Pr

Nd

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

2

340

15895

5

154

0.12

24

14

58

19

1078

3685

289

682

35

1.39

5.33

0.37

1.21

0.19

0.44

0.05

0.37

0.06

2

131

11648

3

176

0.12

25

16

30

11

943

4762

436

787

41

3.74

9.51

1.02

1.87

0.25

0.56

0.08

0.66

0.06

4

122

4071

2

145

0.03

7

4

0.08

0.17

5033

11518

872

2080

95

6.47

21.43

2.80

4.06

0.78

1.87

0.24

1.25

0.21

3

116

2123

2

139

0.04

9

4

0.05

0.09

6371

14808

1136

3574

101

9.44

60.13

3.68

5.72

1.15

1.92

0.33

2.10

0.38

30

183

4123

3

199

2.8

367

63

61

95

1237

4154

681

803

50

4.09

6.81

0.73

2.50

0.54

0.97

0.11

0.86

0.08

39

206

3628

2

171

3.2

245

20

87

112

1343

6762

901

868

68

5.13

7.15

0.71

2.70

0.62

0.93

0.15

0.88

0.10

 

Бастнезит-кальцит-флюоритовые и бастнезит-кальцитовые карбонатиты характеризуются низкими содержаниями петрогенных элементов, кроме Са, F и CO2 (табл. 1). Высокие содержания Si, Al, Fe, Mn, Mg и Na характерны лишь для арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовых карбонатитов. Во всех проанализированных образцах повышены содержания Sr, Ba, LREE и Nb. Содержания Zr, U, Th сильно варьируют, что указывает на сходство составов изученных карбонатитов как со среднемировыми составами кальцио- и магнезиокарбонатитов (Wooley, Kempe, 1989), так и с палеопротерозойскими карбонатитами Кольской щелочной провинции из массива Гремяха-Вырмес (Сорохтина и др., 2012). В наибольшей степени Sr и Ba обогащены бастнезит-кальцит-флюоритовые карбонатиты, легкими лантаноидами — бастнезит-кальцитовые карбонатиты (табл. 1).

Изотопные Sm-Nd данные приведены в табл. 2. Изотопный состав изученных карбонатитов [εNd(1880 млн лет) = –1.40÷+1.23] сходен с изотопными составами сиенитов массива Соустова [εNd(1880 млн лет) = –1.59÷+1.72] (Bea et al., 2001) и пород щелочного комплекса и карбонатитов массива Гремяха-Вырмес [εNd(1880 млн лет) = –2.00÷+1.30] (Саватенков и др., 1999; Арзамасцев и др., 2006). Сходны также и модельные Sm-Nd возраста изученных карбонатитов (t(Nd) = 2269—2501 млн лет) с модельными Sm-Nd возрастами сиенитов массива Соустова (t(Nd) = 2180—2420 млн лет) (Bea et al., 2001) и пород щелочного комплекса и карбонатитов массива Гремяха-Вырмес (t(Nd) = 2265—2839 млн лет) (Саватенков и др., 1999; Арзамасцев и др., 2006). Сходство изотопных характеристик изученных карбонатитовых жил и сиенитов массива Соустова указывает на генетическую их связь, что отличает карбонатитовые жилы от палеозойских даек с модельным возрастом t(Nd) = 767—964 млн лет и другими изотопными характеристиками (Арзамасцев и др., 2009).

 

Таблица 2

Sm-Nd изотопные данные для карбонатитовых жил массива Соустова

Sm-Nd isotopic data for carbonatite veins of the Soustov massif

№ образца

Содержание, ppm

Изотопные отношения

Модельный возраст (млн лет)

εNd(t) на 1880 млн лет

Sm

Nd

147Sm/144Nd

143Nd/144Nd

DM

St-45/12

St-9/12

St-33/12

St-21/12

St-38/12

St-36/12

46.72

47.04

52.11

48.33

50.46

55.67

86.50

86.79

94.31

92.16

109.40

135.08

0.1097

0.1090

0.1079

0.1085

0.1087

0.1092

0.511618 ± 15

0.511535 ± 11

0.511602 ± 11

0.511465 ± 12

0.511478 ± 16

0.511560 ± 13

2240

2344

2225

2433

2419

2312

+1.10

–0.35

+1.23

–1.60

–1.40

+0.10

Примечание. Названия пород см. табл. 1.

 

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ МИНЕРАЛЫ КАРБОНАТИТОВЫХ ЖИЛ

Рудная редкометалльная и редкоземельная минерализация в карбонатитовых жилах массива Соустова представлена бастнезитом, стронцианитом, монацитом и пирохлором. Основными рудными минералами являются бастнезит и стронцианит.

Бастнезит-(Ce) образует либо равномерную вкрапленность зерен, приуроченных к границам зерен кальцита и флюорита в бастнезит-кальцит-флюоритовых карбонатитах (рис. 3, а), и зерен породообразующих карбонатов и арфведсонита в арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовых карбонатитах (рис. 3, г), либо вкрапленность и прожилки в бастнезит-кальцитовых карбонатитах (рис. 3, бв). Размер зерен бастнезита варьирует от 3—5 мкм до 7 мм. В образцах с крупными выделениями бастнезита, минерал окрашен в бурый либо красновато-бурый цвет. По данным микрозондовых исследований химический состав бастнезита отличается высоким содержанием La2O3, соизмеримым содержанием Ce2O3 (табл. 3). Отношение Ce/La заключено в пределах 1.04—1.45. Кроме того, изученный бастнезит характеризуется высокими содержаниями Nd2O3, Pr2O3 и CaO (табл. 3). В одном зерне минерала из бастнезит-кальцит-флюоритовых карбонатитов зафиксировано аномально высокое содержание Pr2O3 (9.84 мас. %).

 

Рис. 3. Электронно-микроскопические изображения бастнезита и стронцианита.

а — бастнезит (белое) в бастнезит-кальцит-флюоритовых карбонатите, образец St-33/12; б — бастнезит (белое) в бастнезит-кальцитовом карбонатите, образец St-38/12; в — бастнезит (белое) и стронцианит (серое зерно в центре снимка) в бастнезит-кальцитовом карбонатите, образец St-38/12; г — бастнезит (белое) в арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовом карбонатите, образец St-9/12.

 

Таблица 3

Химические составы (мас. %) бастнезита из карбонатитовых жил массива Соустова

Chemical composition (wt %) of bastnäesite from carbonatite veins of the Soustov massif

Компоненты

St-33/12

St-38/12

St-9/12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

CaO

La2O3

Ce2O3

Pr2O3

Nd2O3

F

3.57

21.04

29.45

9.84

2.08

7.71

4.72

27.82

35.44

1.79

4.40

7.34

0.60

29.38

30.45

0.87

3.35

6.64

0.43

31.51

34.53

1.88

5.75

7.34

1.86

32.54

35.41

2.18

5.79

6.70

1.10

31.27

37.83

1.77

5.22

6.59

0.51

29.47

35.35

2.47

5.89

7.29

0.57

27.82

37.84

1.68

6.63

6.82

0.42

25.81

37.52

2.47

6.44

7.39

Сумма

72.69

81.51

71.29

81.44

84.48

83.78

80.98

81.36

80.05

Коэффициенты в формуле (O = 3)

Ca

La

Ce

Pr

Nd

F

0.084

0.372

0.517

0.172

0.036

1.070

0.092

0.403

0.506

0.029

0.029

1.048

0.014

0.471

0.488

0.017

0.063

1.007

0.012

0.453

0.491

0.032

0.096

1.005

0.051

0.455

0.499

0.037

0.096

0.997

0.035

0.452

0.511

0.030

0.080

0.989

0.016

0.411

0.508

0.042

0.099

1.004

0.019

0.390

0.562

0.029

0.113

1.003

0.011

0.350

0.549

0.043

0.109

1.004

Ce/La

1.40

1.27

1.04

1.10

1.09

1.21

1.20

1.36

1.45

Ce/Nd

14.16

8.05

9.09

6.01

6.12

7.25

6.00

5.71

5.87

La/Nd

10.11

6.32

8.77

5.48

5.62

5.99

5.00

4.20

4.01

Примечание. 1—9 — номера анализов.

 

Стронцианит образует рассеянную вкрапленность между зернами породообразующих минералов, а также выполняет редкие прожилки и пустоты. Размер зерен стронцианита варьирует от 100 мкм до 2 мм. Химический состав стронцианита характеризуется постоянной примесью CaO, BaO, MgO, FeO, La2O3 и Ce2O3 (табл. 4). Кроме того, в химическом составе стронцианита постоянно отмечаются примеси MgO и FeO, что возможно связано с захватом магния из окружающих стронцианит магнезиальных карбонатов. Следует отметить, что в породообразующих карбонатах (кальците, доломите и анкерите) постоянно присутствует небольшая примесь стронция.

 

Таблица 4

Химические составы (мас. %) стронцианита из карбонатитовых жил массива Соустова

Chemical composition (wt %) of strontianite from carbonatite veins of the Soustov massif

Компоненты

St-33/12

St-38/12

St-9/12

1

2

3

4

5

CaO

SrO

BaO

MgO*

FeO*

La2O3

Ce2O3

4.58

50.34

0.32

1.21

0.12

0.04

0.15

6.46

48.45

0.19

1.47

0.09

0.07

0.13

7.39

47.16

0.27

1.17

0.05

0.05

0.16

5.14

52.03

0.02

0.08

0.12

0.28

7.46

46.34

1.16

0.87

0.70

0.29

0.47

Сумма

56.76

56.86

56.26

57.67

57.29

Коэффициенты в формуле (O = 3)

Ca

Sr

Ba

La

Ce

0.125

0.870

0.003

0.001

0.001

0.173

0.819

0.002

0.001

0.001

0.199

0.791

0.003

0.001

0.001

0.141

0.854

0.001

0.001

0.003

0.201

0.775

0.011

0.003

0.004

Примечание. 1—5 — номера анализов; * — MgO и FeO из расчета кристаллохимических формул исключены.

 

Монацит-(Ce) является распространенным акцессорным редкоземельным минералом в изученных жилах. Он равномерно рассеян в породах и представлен как отдельными зернами с размерами от 20 до 50 мкм, так и сноповидными и игольчатыми агрегатами, образующими сростки с бастнезитом и стронцианитом. Химически состав монацита отличается повышенными содержаниями La2O3 и Ce2O3 (табл. 5). Для него характерны примеси ThO2, Pr2O3 и Nd2O3, причем содержание Nd2O3 очень высокое — 6.84—9.48 мас. % (табл. 5).

 

Таблица 5

Химические составы монацита (мас. %) из карбонатитовых жил массива Соустова

Chemical composition of monazite (wt %) from carbonatite veins of the Soustov massif

Компоненты

St-33/12

St-38/12

St-9/12

1

2

3

4

5

6

La2O3

Ce2O3

Pr2O3

Nd2O3

ThO2

P2O5

22.74

35.52

2.61

9.48

1.55

28.06

22.66

36.23

2.05

7.82

1.96

29.25

23.87

36.56

1.91

6.84

2.30

28.45

22.77

35.93

2.02

8.75

1.79

28.72

19.73

37.08

2.59

9.21

2.14

29.19

22.33

36.67

1.72

8.77

2.08

28.34

Сумма

99.96

99.97

99.93

99.98

99.94

99.91

Коэффициенты в формуле (O = 4)

La

Ce

Pr

Nd

Th

P

0.340

0.527

0.039

0.137

0.014

0.963

0.333

0.528

0.030

0.111

0.018

0.985

0.355

0.540

0.028

0.098

0.021

0.970

0.337

0.528

0.030

0.125

0.016

0.975

0.290

0.541

0.038

0.131

0.019

0.984

0.333

0.542

0.025

0.127

0.019

0.969

Примечание. 1—6 — номера анализов.

 

Пирохлор образует микроскопические кристаллы октаэдрического габитуса. Размер кристаллов достаточно выдержан и составляет 70—100 мкм. Основной чертой внутреннего строения пирохлора является его зональность. В проходящем свете пирохлор из бастнезит-кальцит-флюоритовых карбонатитов имеет желтую окраску, а пирохлор из бастнезит-кальцитовых и арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовых карбонатитов — зелено-бурую окраску. Химический состав пирохлора из бастнезит-кальцит-флюоритовых карбонатитов приближается к составу обычного пирохлора. Он характеризуется полным отсутствием в составе Ta, низкими содержаниями Si, Ti, U, Ba, Fe, Mg и высокими концентрациями Ca и Na (табл. 6). Пирохлор из бастнезит-кальцитовых и арфведсонит-бастнезит-анкерит-кальцитовых карбонатитов содержит в своем составе до 30 % микролитовой составляющей и характеризуется высокими содержаниями Ta, Si, U, Fe, Ba и низкими концентрациями Ca и Na (табл. 6). Содержание SrO во всех разновидностях пирохлора близкое. Таким образом, по своим характеристикам изученный пирохлор можно соотносить с пирохлором из карбонатитов палеопротерозойского массива Гремяха-Вырмес (Sorokhtina et al., 2010).

 

Таблица 6

Химические составы пирохлора (мас. %) из карбонатитовых жил массива Соустова

Chemical composition of pyrochlore (wt %) from carbonatite veins of the Soustov massif

Компоненты

St-33/12

St-38/12

St-9/12

1

2

3

4

Nb2O5

Ta2O5

SiO2

TiO2

ThO2

UO2

CaO

BaO

SrO

Fe2O3

MgO

Na2O

K2O

F

67.13

1.52

0.10

0.23

0.60

14.12

1.49

4.73

0.81

0.15

5.95

0.20

2.26

65.78

2.99

0.37

0.53

0.94

13.85

2.52

4.09

0.64

0.17

5.28

0.22

2.44

45.74

12.38

1.14

2.52

0.28

10.21

9.18

6.87

4.34

1.07

0.48

1.26

0.14

2.05

43.35

11.87

1.46

2.93

0.34

11.13

9.31

8.49

4.73

1.32

0.34

1.71

0.25

1.46

Сумма

99.29

99.82

97.66

98.12

Коэффициенты в формуле (В = 2)*

Катионы

Nb

Ta

Si

Ti

Th

U

Ca

Ba

Sr

Fe3+

Mg

Na

K

1.930

0.026

0.005

0.003

0.008

0.962

0.037

0.174

0.039

0.014

0.734

0.016

1.897

0.055

0.018

0.008

0.013

0.947

0.063

0.151

0.031

0.016

0.653

0.018

1.514

0.246

0.042

0.139

0.005

0.166

0.720

0.197

0.184

0.059

0.052

0.179

0.013

1.478

0.243

0.039

0.166

0.006

0.187

0.752

0.251

0.207

0.075

0.038

0.250

0.024

А

В

1.950

2.000

1.869

2.000

1.517

2.000

1.716

2.000

Анионы

F

O

OH

H3O+

0.455

6.347

0.198

0.050

0.492

6.413

0.095

0.131

0.478

5.554

3.246

0.483

0.348

5.799

2.311

0.284

Примечание. 1—4 — номера анализов; * — расчет выполнен по методу А. А. Кухаренко и А. С. Сергеева (Булах, 1964).

 

ВЫВОДЫ

В щелочном палеопротерозойском массиве Соустова выявлены ранее неизвестные карбонатитовые жилы. Геологические и изотопно-геохимические данные свидетельствуют о генетической связи сиенитов массива Соустова и изученных карбонатитов.

Установлена рудная редкоземельно-стронций-ниобиевая специализация изученных карбонатитов, что подтверждается как высоким содержанием LREE, Sr и Nb в них, так и минеральным составом карбонатитов (широким развитием в них бастнезита, стронцианита, моноцита и пирохлора).

Результаты проведенных исследований существенно расширяют рудную специализацию массива Соустова. Возможно, что дальнейшее изучение этого массива позволит выявить новое редкоземельное месторождение в Кольской щелочной провинции.

 

Работа выполнена в рамках темы НИР ГИ КНЦ РАН № 0226-2019-0053.

Автор выражает благодарность Т. Б. Баяновой и Д. В. Елизарову за помощь в проведении изотопно-геохимических исследований.

×

About the authors

Michail Nikolaevich Petrovskiy

Kola science centre RAS

Author for correspondence.
Email: petrovsk2@rambler.ru

Geological institute

Russian Federation, 184209, Russia, Murmansk region, Apatity, st. Fersman, 14

References

  1. Arzamastsev A.A., Bea F., Arzamastseva L. V., Montero P. Proterozoic, Gremyaha-Vyrmes polyphase massif, Kola Peninsula: an example of basic and alkaline mantle melts mixing. Petrology. 2006. No. 4. P. 384-414 (in Russian).
  2. Arzamastsev A. A., Fedotov G. A., Arzamastseva L. V. Dyke magmatism of the north-eastern part of the Baltic Shield. Saint Petersburg: Nauka, 2009. 383 p. (in Russian).
  3. Batieva I. D., Belkov I. V., Kravchenko M. P., Kravchenko E. V., Latyshev L. N., Pushkarev Yu. D., Ulyanenko N. A. Age of the Sostova alkaline massif on the Kola Peninsula. Doklady Acad. Sci. USSR. 1983. Vol. 270. No. 4. P. 931-933.
  4. Batieva I. D., Belkov I. V., Vetrin V. R. et al. The magmatic formations of Precambrian of the northeastern part of the Baltic Shield. Leningrad: Nauka, 1985. 176 p. (in Russian).
  5. Bayanova T. B. Age of reference geological complex on the Kola Peninsula and duration magmatic processes. Saint Petersburg: Nauka, 2004. 176 p. (in Russian).
  6. Bea F., Arzamastsev A., Montero P., Arzamastseva L. Anomalous alkaline rocks of Soustov, Kola: evidence of mantle-derived metasomatic fluids affecting crustal materials. Contrib. Mineral. Petrol. 2001. Vol. 140. P. 554-566.
  7. Bulakh A. G. Manual and tables for the calculation of mineral formulae. Leningrad: Nedra, 1964. 133 p. (in Russian).
  8. Kukharenko A. A., Bulakh A. G., Ilinsky G. A. et al. Metallogenic features of alkaline formations of the eastern part of the Baltic Shield. Leningrad: Nedra, 1971. 280 p. (in Russian).
  9. Mitrofanov F. P., Pozhilenko V. I., Smolkin V. F., Arzamastsev, A. A., Lyubtsov V. V., Shipilov Ed. N., Fedotov G. A. Geology of the Kola Peninsula. Apatity: KSC RAS, 1995. 145 р.
  10. Savatenkov V. M., Pushkarev Yu. D., Sergeev A. V., Sulimov R. B. Carbonatites of the Gremyaha-Vyrmes as an indicator of the new ore massif specialization (Russia). Geol. Ore Deposits. 1999. No. 5. P. 449-454 (in Russian).
  11. Sorokhtina N. V., Kogarko L. N., Shpachenko A. K. New data on mineralogy and geochemistry of rare-metal mineraliation of the Gremiakha-Vyrmes massif. Doklady Earth Sci. 2010. Vol. 434. No. 1. P. 1240-1244.
  12. Sorokhtina N. V., Kogarko L. N., Shpachenko A. K., Groznova M. V., Kostitsyn Y. A., Roshchina I. A., Gredina I. V. Geochemistry and age of alkaline metasomatite and carbonatite rocks of the Gremyakha-Vyrmes massif, Kola Peninsula. Geochemistry. 2012. No. 12. P. 1083-1095 (in Russian).
  13. Volotovskaya N. A., Bulakh A. G. Geology and Petrology of the Soustovo massif (Kola Peninsula). Petrology and structural analysis of crystalline formations. Leningrad: Nauka, 1971. P. 157-167 (in Russian).
  14. Zagorodny V. G., Predovsky A. A., Basalaev A. A., Batieva I. D., Borisov A. E., Vetrin V. R., Zhangurov A. A., Latyshev L. N., Melezhik V. A., Petrov V. P., Radchenko A. T., Smolkin V. F., Fedotov G. A. Imandra-Varzugskaya Karelid zone (geology, geochemistry, history of development). Leningrad: Nauka, 1982. 280 p. (in Russian).
  15. Wooley A. R., Kempe D. R. C. Carbonatites: Nomenclature, average chemical compositions and element distribution. Carbonatites: genesis and evolution. London: Unwin Hyman, 1989. P. 1-14.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Fig. 1. Scheme of the geological structure of the Soustov massif according to literary data (Volotovskaya, Bulakh, 1971; Kukharenko et al. 1971) and author's data.

Download (355KB)
2. Fig. 2. Carbonatite veins in the Soustov massif.

Download (398KB)
3. Fig. 3. BSE images of bastnäesite and strontianite.

Download (304KB)

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies