Геохимия бора и олова в процессах формирования и высокотемпературного преобразования магнезиальных скарнов

Эволюционное изменение минеральных форм нахождения бора и олова и их преемственность на протяжении процессов формирования магнезиальных скарнов магматического этапа, постмагматического их преобразования и развития наложенных на магнезиальные известковых скарнов позволяет подтверждать или отрицать наличие генетической связи оруденения со скарнообразованием. С позиции прикладной геохимии это означает возможность рассматривать магнезиальные скарны магматического этапа либо как неотъемлемую часть общего эволюционного процесса эндогенного минерало- и рудообразования, либо лишь в качестве благоприятной петрохимической среды для локализации генетически чуждого оруденения. К сожалению, именно этот второй, альтернативный взгляд часто встречается в литератype. B настоящей работе разделяется и аргументируется генетическая связь скарно- и рудообразования и магматического, и постмагматического этапов.

Фактические материалы изучения большинства советских и многих зарубежных месторождений железа, бора, олова, редких и цветных металлов в магнезиальных скарнах и литературные данные позволяют выявить геохимию бора и олова на протяжении всего эндогенного минералообразования. В отношении рудного поля Лост-Ривер на Аляске геохимические циклы олова, бериллия и вольфрама изучены К. Сайнсбери и его коллегами.

Изучение минералов-индикаторов бороносности магнезиальных скарнов с позиций изоморфизма бора в силикатах было начато В.Л. Барсуковым, продолжено А.Е. Лисицыным и другими исследователями. Данные о содержании бора и олова в породообразующих и рудных минералах в скарнах Северо-Востока бывш. СССР приведены в работах И.Я. Некрасова, а для месторождений Карелии — Р.А. Хазова.

Сравнение имеющихся данных указывает на значительное изменение в содержаниях бора и олова в породах и минералах для разных регионов при отсутствии данных о химическом составе анализированных породообразующих минералов. Вследствие этого ниже характеризуются только тенденции, определяющие возможность концентрации бора и олова в предрудном этапе формирования магнезиально-скарновых месторождений (табл. 5).

Рассматривая этот вопрос, нельзя не отметить весьма низкого содержания бора (менее 20 г/т] и олова (3—5 г/т) в доломитах скарноворудных полей Северо-Востока бывш. СССР и Аляски, CШA. Следовательно, доломиты нельзя рассматривать как источник рудного вещества, регенерированного в процессе эндогенного минералообразования, но логично полагать, что поступление этих элементов происходило из магматического очага с трансмагматическими и гидротермальными растворами.

Наиболее ранними скарновыми минералами, возникающими при гранитизации доломитов в контакте с магматическим расплавом, являются основные плагиоклазы, клино- и ортопироксены (диопсид — фассаит, энстатит и гиперстен), магнезиально-железистые шпинели, магномагнетит и периклаз, получающие распространение во всех или некоторых фациях глубинности. Данные о наличии бора и олова в скарновом плагиоклазе, энстатите и периклазе отсутствуют. Их содержание в форстерите и шпинелях из скарнов Северо-Востока бывш. СССР оценивается И.Я. Некрасовым в 5—12 г/т бора и 12 г/т олова в форстерите и 7—42 г/т бора и 8—14 г/т олова в шпинелях. В.Л. Барсуковым установлено, что в алюминийсодержащих пироксенах околоскарновых пород содержание бора варьирует от 46 до 160 r/т при среднем значении 80 r/т, но снижается до 27—35 r/т при среднем 30 г/т в менее глиноземистых их экзоконтактовых разностях. Содержания олова в клинопироксенах составляют 8—29 г/т. Аномальное содержание олова до 10% установлено в магнетите ритмично-полосчатых магнетит-шпинель-кальцит-диопсидовых скарнов месторождения Лост-Ривер на Аляске американскими исследователями Дж. Десборо и К. Сайнсбери при содержании бора 70 г/т. Исследование этого магнетита показало наличие обильных мельчайших кристалликов касситерита в магнетите, образованных при распаде высокотемпературного оловосодержащего феррошпинелида.

В постмагматический этап бор и олово фиксируются в составе породообразующих минералов гранитоидов, преобразованных магнезиальных скарнов и известковых скарнов, замещающих и алюмосиликатные породы, и магнезиальные скарны.

Плагиоклазы гранитоидов обнаруживают возрастающие содержания бора 17—120 г/т с увеличением их основности от альбита (№ 4) до лабро-дора (№ 50) по данным А.Е. Лисицына и В.Г. Хитрова], но до 100— 210 г/т, по данным М. Бертолани. Анализ содержания олова в оли-гоклазах и андезинах гранитных интрузий Северо-Востока бывш. СССР показал их стерильность в отношении олова при сохранении тенденции увеличения содержания бора от 5 до 45 г/т с ростом основности плагиоклазов от 7 до 65% анортитового минала.

Полевые шпаты (микроклин и ортоклаз) характеризуются отсутствием олова и весьма низкими (около 5 г/т) содержаниями бора.

Аналогичные содержания бора установлены И.Я. Некрасовым в биотите при отчетливом накоплении олова в этом минерале. Содержания олова возрастают от 3 до 90 г/т пропорционально увеличению железистости биотита от 57 до 74%. Олово не обнаружено в мусковитизированных и хлоритизированных разностях этого минерала, отмеченных в Верхне-Тирехтяхском батолите хр. Тас-Хаяхтах и в Саханьинском массиве Селенняхского кряжа, в зоне контакта которых развиты скарноворудные тела.

Олово обнаруживает отчетливую тенденцию к накоплению в акцессорных минералах гранитоидов: до 160 г/т в цирконах, до 184 г/т в гранатах, но до 3300 г/т в титанитах; эти данные отсутствуют для гранитоидов магнезиально-скарновых рудных полей. Исключение составляют данные о гранитах Лост-Ривер, Аляска, согласно которым содержание олова в биотитах достигает 250 г/т, а в минералах тяжелой фракции — 2250 г/т. В настоящее время установлено наличие непрерывного изоморфного ряда титанит — малайяит (оловянного аналога титанита), обнаруженного в Малайзии, Японии и Англии. В Девоншире малайяит является сопутствующим минералом боросиликатного оруденения.

Данные М. Форназери показывают, что бор обнаруживает резко выраженное накопление в вулканических стеклах при подчиненном нахождении в виде вонсенита как акцессорного минерала в породах калиевой вулканической фации Центральной и Южной Италии. Содержания бора в вулканических породах варьируют от 205 г/т (вулкан Вико) и 141 г/т (вулкан Чимино) до 77 (горы Альбан и) и 53 и 25 г/т (Флегрейские поля и о-в Искья соответственно).

Акцессорный борат железа — вонсенит встречается в пустотах трахитовых пород вулканов Чимино и Оза, в пустотах туфов близ Туоро, в Пьянуро, в кратере сольфатар Поццуоли, в лавах Везувия и о-ва Вулькано. Вонсениты в пустотах вулканических пород вулкана Чимино, гор Альбани (Оза) и о-ва Вулькано образовались в процессе остывания пород и ассоциируют с санидином, апатитом, ранним кристобалитом, поздним тридимитом и цеолитами. В Оза распространена ассоциация вонсенита с мелилитом и перовскитом.

В преобразованных магнезиальных скарнах установлено изоморфное вхождение бора в хондродиты в количествах 80—7110 рра от атомного содержания кремния с максимальным его накоплением в высокофтористых (F = 85—94%) разностях минерала. Содержание олова в клиногумитах Северо-Востока бывш. СССР не превышает 6—11 г/т.

Флогопиты скарноворудных зон этого региона содержат до 9 г/т бора и 176-1450 г/т (при среднем значении 241 г/т) олова.

Минералы известковых скарнов скарноворудных полей хр. Тас-Хаяхтах и Селенняхского кряжа обнаруживают наличие в них бора и олова. В пироксенах салитового состава установлено 7-14 г/т олова и 300— 400 г/т бора, в паргаситах 83—120 г/т бора и 12—45 r/т олова; актинолиты и тремолиты почти не содержат бора и олова.

Везувианы содержат 300—16800 г/т бора при 43—85 г/т олова, в то время как гранаты обнаруживают 5—65 г/т при среднем 28 г/т бора, но 630—6230 г/т олова. Высокие содержания олова обнаруживает и аксинит: 780-1350 г/т.

Содержания олова в минералах известковых скарнов Лост-Ривер составляют для везувиана 770, для граната — 2500, для турмалина — 700 г/т.

Приведенные данные показывают, что ни бор, ни олово не образуют самостоятельных минеральных форм нахождения на магматическом и раннем постмагматическом этапах становпения и усложнения метасоматической зональности магнезиальных скарнов и отвердевания интрузивов. На этих этапах изоморфное вхождение бора осуществляется в плагиоклазах и фтор-гидроксилсодержащих силикатах. Только в вулканогенных породах трахитового состава бор частично концетрируется в вонсените при преобладающем вхождении в алюмосиликатные стекла. Лишь в известково-скарновом процессе образуются борсодержащие алюмосиликаты (везувиан и бороалюмосиликаты: аксинит и турмалин). Содержания бора в пироксенах обнаруживают возрастание, пропорциональное содержанию алюминия, и убывают с понижением температуры образования магнезиальных и известковых скарнов.

Данные И.Я. Некрасова о содержании бора в салитах на порядок выше данных других исследователей, вероятно, являются следствием недостаточной чистоты анализированного материала: для одного из образцов указывается ассоциация пироксена с аксинитом; о других такая информация не приводится, но они отобраны из руд.

Содержания олова в породообразующих минералах обнаруживают отчетливую тенденцию к наиболее высоким значениям их в разностях, в составе которых присутствует трехвалентное железо или титан: в магнетите скарнов магматической стадии, в биотитах гранитоидов и их акцессориях, в вонсените из лавовых пустот, флогопитах и известково-скарновых силикатах. Содержания олова в последовательно образующихся генерациях минералов на фоне снижения температуры убывают. Так, если в магматическом этапе возникают феррошпинелиды с 10% олова, то в ранних постмагматических магнетитах оно не превышает 0,45%, а более поздние его генерации практически стерильны в отношении этого элемента.

Изоморфная емкость магнетита, граната и аксинита в отношении олова при их образовании уменьшается с понижением температуры. Происходит распад с появлением в этих минералах тонкой вкрапленности касситерита как наиболее инертной формы нахождения олова. Этого не происходит с оловосодержащими магнезиально-железистыми боратами и в изоморфной серии титанита — малайяита. Последние являются концентраторами олова как в магматическом, так и постмагматическом процессах.

Бор изоморфно замещает алюминий в магматогенных минералах, но кремний — в постмагматических.

Приведенные данные о наличии бора и олова в породообразующих минералах, несмотря на их явную недостаточность, свидетельствуют о присутствии и бора, и олова в трансмагматических и гидротермальных растворах до образования боратного и оловянного оруденения, а следовательно, об отчетливой преемственности дорудного процесса и рудообразования, оптимальные условия становления которого осуществляются при постмагматическом минералообразовании. Именно с этого этапа начинается непрерывная эволюция минеральных форм существования бора в виде боратов, борокарбонатов и других индивидуальных соединений, а олова как оловосодержащих боратов (минералов серии людвигита — вонсенита, серии гулсита — пайгеита, норденшильдита) и собственных минералов (касситерита, станнина и шоенфлайсита), многие из которых изучены в настоящее время.