Минералы и элементы-индикаторы в месторождениях апатита
В месторождениях апатита установлен разнообразный и сложный комплекс минералов. В апатитоносных щелочных массивах наблюдаются минералы натрия, железа, титана, циркония, редкоземельных элементов, стронция, а также минеральные фазы, содержащие фосфор, фтор, хлор, серу, литий. К минералам, содержащим титан, относятся: рамзаит, лампрофиллит, мурманит, ломоносовит, лопарит (агпаитовые нефелиновые сиениты), сфен, ильменит, титаномагнетит (миаскитовые разновидности пород). Повышенным содержанием лития характеризуются лепидомелан, биотит, сподиофиллит; ниобия — пирохлор, лопарит, мурманит; фосфора — апатит, ломоносовит; циркония — эвдиалит, ловозорит, циркон; тория — ринколит, стенструпит, нордит, апатит, пирохлор, лопарит, Ве-чкаловит, тунгунит; фтора — виллиамит, арфведсонит, флюорит, апатит; хлора, серы — содалит, канкринит; ассоциация Sr—Na — эвдиалит, лампрофиллит, лопарит, беловит, нордит, апатит, флюорит, сфен. Многие редкие элементы (Nb, Ta, Zr, TR) образуют не только самостоятельные фазы, но и изоморфно входят в структуры многих минералов.
В агпаитовых разновидностях нефелинсодержащих пород развиты минералы, в которых Na ассоциирует с Ti и Nb, а сами породы характеризуются повышенными содержаниями редких литофильных и радиоактивных элементов Zr, Be, TR, Li, Hf, Nb, Ta, TR, U, Cl, F, S. В миаскитовых породах отмечаются типоморфные минералы, содержащие Ca в ассоциации с Ti и Nb или фазы, не содержащие Na и Ca. Минеральный состав названных пород отражает геохимические условия образования щелочных пород. He-фелин-сиенитовые интрузии Хибинского массива, имеющие коэффициент агпаитности, равный единице, включают минералы как агпаитовых, так и миаскитовых пород (эвдиалит+сфен+ильменит+апатит).
В тесной ассоциации с апатитом наблюдаются гранат, сфен. Последний характерен для верхней контактовой зоны апатитовых залежей, а также тектонических нарушений.
В составе щелочных массивов установлено более 40 элементов. По степени распространенности и количественному содержанию их можно разделить на четыре группы (рис. 19, 20): а) главные (петрогенные) элементы — Si, Al, Fe, Na, К, Ca, входящие в состав основных породообразующих минералов в виде существенной их составной части и присутствующие в количестве не менее 1%; б) — второстепенные петрогенные элементы (содержание менее 1%) Ti, Mg, Р, Zr, F, Cl, S, Sr, Mn, входящие в состав породообразующих минералов, имеющих подчиненное значение и не влияющих на видовую характеристику пород; в) редкие элементы, среднее содержание которых соизмеримо с кларком для литосферы или несколько превышает его, большинство их образуют самостоятельные акцессорные минералы или присутствуют в качестве существенной примеси в составе породообразующих и акцессорных минералов (Ba, Rb, TR, Nb, Ta, Ga, Th, Be, Li, Zn, Pb, Mo, U, V); г) очень редкие элементы, содержащиеся в количествах меньше кларка; они наблюдаются в виде изоморфных или атомно-дисперсных примесей в различных минералах (Cr, Ni, Cu, Co, Y, Cs, В, Sc, Ge, Zn, Cd, Sn, W, Ag, Au, Hg, Tl, As, Se).
Анализ данных рис. 19—20 свидетельствует, что: а) в щелочных породах присутствует необычайно широких круг различных элементов; б) щелочные массивы характеризуются общим аномальным содержанием фосфора, титана, высокими концентрациями летучих элементов (Cl, F, S, H2O), радиоактивных редких литофильных элементов (TR, U, Th, Zr, Be, Li, Hf, Nb), позволяющих использовать геохимические методы и радиометрию для поисков апатитовых руд. В наибольшее число соединений входят Na, TR, Nb, Li, Ti, Р, S.
Для щелочных пород, вмещающих апатитовые рудные тела, установлены следующие петрогеохимические признаки: а) высокое содержание щелочей (N > К), Nа/К = 1,28; б) низкое содержание кальция; в) коэффициент агпаитности 0,99; г) высокое содержание титана и железа (Fe3 > Fe2); д) преобладание титана над цирконием, церия над иттрием; е) высокие содержания фтора, хлора и серы; ж) четкие корреляционные связи между фосфором и кальцием.
Апатитовые залежи обычно не выходят за пределы ийолит-уртитов. Последние по особенностям минерального и химического состава (коэффициент агпаитности, содержание летучих) во многом близки апатитовым телам. Ведущее значение в агпаитовых нефелиновых сиенитах имеют Cl (0,16%), фтор (0,14%). Поведению фосфора присуща полярность (антагонизм) по отношению к магнию и калию. Согласно данным корреляционного анализа, наиболее сильной является положительная связь в породах Р2О5 с MnO, а в свою очередь MnO оказывает значительное воздействие на связи фосфора с SO2, TiO2, Al2O3, FeO, CaO. Связь фосфора с Mn, Ti, Fe обусловлена ассоциацией апатита с магнетитом, сфеном, ильменитом, амфиболом. Главными минералами карбонатитов являются карбонаты (80—99% объема пород), представленные кальцитами, доломитами, анкеритами и редко сидеритами. Остальные минералы присутствуют в незначительных концентрациях и их можно отнести к группе второстепенных и акцессорных. Разновидностями минералов карбонатитов являются: силикаты, представленные диопсидом, авгитом, эгирином, рибекитом, арфведсонитом, катафоритом, флогопитом, биотитом, вермикулитом, хлоритом, серпентином, гизекитом, хризотилом, серпофи-том, мусковитом, баститом, ортоклазом, альбитом, нефелином, форстеритом, монтичеллитом, хондродитом, сфеном, гранатом, цирконом, циритом, эпидотом, цоизитом, мелилитом, везувианом, лампрофиллитом; галоиды — флюоритом, селлаитом; фосфаты — апатитом, монацитом, флоренситом, изокитом; сульфаты — баритом, целестином, окислы — кварцем, бедделеитом, рутилом, анатазом, брукитом, торианитом, гематитом, ильменитом, перовскитом, дизаналитом, пирохлором, гатчеттолитом, самарскитом, колумбитом, циркелитом, титаномагнетитом, магнетитом; сульфиды — галенитом, сфалеритом, пирротином, халькопиритом, пиритом, марказитом, халькозином, молибденитом, тетраэдритом, борнитом, валлериитом; карбонатиты — сидеритом, родохрозитом, бастнезитом, паризитом, синхизитом, лантанитом, стронцианитом, сахамалитом, рентгенитом, бурбанкитом, анкилитом, калькинзитом. К числу типоморфных минералов карбонатитов относятся — бариевый пирохлор-пандаит, флогопит, апатит, а также менее распространенные: а) бадделеит ZrO2; б) перовскит-кнопит (Ca, Ce) (Ti, Fe3+, Nb)O3, в) редкоземельные карбонаты. Типоморфными элементами-примесями карбонатитов являются Ca, F, Р, Sr, Ba, TR, Ti, Zr, Nb, Pb, поведение которых определяется сходством их геохимических особенностей с кальцием.
Апатит обычно образуется в раннюю стадию карбонатитового процесса и связан с кальцитовыми и доломитовыми разновидностями. Потенциальная апатитоносность ультраосновных — щелочных пород и карбонатитов определяется степенью их магматической дифференциации, глубиной эрозионного среза. Для платформенных комплексов, где широко развита апатитовая минерализация, среди щелочных элементов преобладает натрий; в тех карбо-натитовых комплексах, где преобладает калий, промышленная апатитовая минерализация обычно отсутствует. Для перспективных на апатит комплексов характерно повышенное содержание F, Cu, Zr, Ta, Ti. Апатитовое оруденение связано с этапом, при котором происходило накопление летучих компонентов. Особенности поведения и распределения фосфора в щелочно-ультраосновных породах и карбонатитах определяются высокими концентрациями этого элемента, а также Ca, F, Cl и щелочей.