Корреляция составов магнезиально-железистых боратов и ассоциирующих с ними породообразующих и рудных минералов

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Корреляция составов магнезиально-железистых боратов и ассоциирующих с ними породообразующих и рудных минералов

30.07.2020

Частичное окисление поступающего с растворами двухвалентного железа предопределяет возможность образования магнезиально-железистых боратов с замещением и ранних магнезиальных боратов, и магнийсодержащих скарновых силикатов, окислов и карбонатов при полном наследовании заключенного в них магния и бора (боратов). Отчетливо проявляется тенденция к уменьшению железистости боратов серии людвигита—вонсенита в направлении от контакта с интрузией к карбонатному обрамлению скарнов. В магнезиальных скарнах, не испытавших известково-скарнового изменения, бораты рассматриваемой серии представлены людвигитом (f = 75—25%) и магнезиолюдвигитом (f = 25—0%), но не вонсенитом (f = 100—75%). Так, изменение желеэистости этих боратов в скарноворудных залежах хр. Тас-Хаяхтах составляет 75% (от 75 до 0,5%), что в меньшей мере, но постоянно наблюдается и во всех иных регионах.

Изучение состава минералов, сосуществующих с боратами серии людвигита — вонсенита, в магнезиально-скарновых месторождениях позволили выявить определенные закономерности, обусловленные физикохимическими условиями их образования. Парагенезисы людвигита изучали многие исследователи. А.А. Маркушевым был отмечен скачкообразный характер изменения железистости этих боратов, образующихся в разных зонах метасоматической колонки, и выявлены парагенезисы, соответствующие высокой химической активности бора в гидротермальных растворах, подтвержденные и настоящим исследованием. Проведенное изучение конкретных составов магнезиально-железистых боратов и сосуществующих с ними высокотемпературных минералов позволило выявить новые, неизвестные ранее закономерности.

Минералы серии людвигита — вонсенита выбраны объектом тщательного исследования не только потому, что именно ими слагаются крупные промышленно-ценные концентрации эндогенного бора и они постоянно присутствуют в составе почти всех других типов руд эндогенных боратных месторождений, но и потому, что при уникальной изменчивости их состава это легко диагносцируется физическими методами. Парагенетический анализ и экспериментальные данные показывают, что минералы этой серии стабильны, но различны по составу в широком диапазоне температур, давлений, окислительного потенциала, щелочности растворов и химической активности в них бора и других интенсивных параметров гидротермального процесса, т.е. химический состав магнезиально-железистых боратов является функцией внешних условий минералообразования.

В настоящей работе вопросы корреляции составов сосуществующих минералов излагаются по материалам совместного исследования, выполненного на всем доступном материале изучения боратных месторождений, включая литературные источники и материалы коллекций других исследователей. Нами изучались составы боратов, а Н.Н. Перцевым — составы сосуществующих минералов, о чем в тексте приведены данные о принадлежности определений составов конкретным исследователям. В ряде случаев имеются существенные дополнения.

Магнезиально-железистые бораты сосуществуют как с минералами постоянного или почти постоянного состава, так и с теми, состав которых изменяется в широких пределах. Этим определяется необходимость как качественных, так и количественных характеристик минералов, сосуществующих с боратами рассматриваемой серии.

Общая качественная зависимость железистости ромбических магнезиально-железистых боратов для парагенезисов с иными ранними, сингенетичными и поздними (по отношению к людвигиту, но не вонсениту) боратами и породообразующими минералами показана на дополненной гистограмме, построенной по данным 147 химических анализов и более 300 определений железистости боратов физическими методами на нашем материале или заимствованным из литературы. На графике видно, что минералы ассоциации магнезиолюдвигита, людвигита и вонсенита различны и в отношении сосуществующих эндогенных боратов, и в отношении других породообразующих и рудных минералов. Это различие еще более подчеркнуто на сводных количественных диаграммах, отражающих сосуществование с магнезилолюдвигитом, людвигитом и вонсенитом иных минералов переменного состава. Изложение материалов исследования в данном разделе работы является необходимым в отношении минералов подгрупп магнезиолюдвигита и людвигита, но преждевременным в отношении вонсенита и ассоциирующих с ним минералов, рассматриваемых позднее. Ввиду этого для последних и моноклинных магнезиально-железистых боратов серии гулсита—пайгеита позднее будут приведены дополнительные характеристики.

Котоит сингенетичен с алюминий- и титансодержащими разностями магнезиолюдвигита и собственно-магнезиолюдвигитом, возникающими вследствие запрещенности ассоциации котоита с окислами: шпинелью, гейкелитом и магнезиоферритом (магнетитом), имеет железистость менее 5%, замещается магнезиолюдвигитом (f = 12—17%).

Суанит повсеместно является более ранним минералом по отношению к магнезиолюдвигиту и людвигиту. С первым он ассоциирует в карбонатном обрамлении скарнов в присутствии котоита и тогда железистость магнезиолюдвигита редко ниже 20%, но достигает 25%; со вторым ассоциации суанита наиболее распространены: в агрегатах суанита по магнезиальным карбонатам реакционный людвигит имеет железистость от 25 до 40%, а в суанитовых рудах по форстеритовым скарнам она возрастает до 50—60%. По новообразованиям суанита в зоне шпинель-пироксеновых скарнов развиваются людвигиты предельной (до 75%) железистости; ассоциации суанита с вонсенитом не обнаружены (см. рис. 15). Во всех случаях железистость суанита редко достигает 10%.

Флюоборит может быть почти сингенетичен с магнезиолюдвигитом в кальцифирах, но развивается с замещением его разностей с железистостью 15—25% и почти повсеместно является продуктом "грейзенизации людвигита" (f = 25—75%), замещаемого агрегатом флюоборита и магнетита. На фронте замещения устанавливается появление перекристаллизованного магнезиально-железистого бората. Увеличение фтористости флюоборита пропорционально увеличению железистости последних; ассоциации людвигита (или вонсенита) с ночеритом не обнаружены (см. рис. 14, 22; табл. 13).

Сахаит Ca3Mg (BO3)2СO3*H2O развивается с замещением котоитовых мраморов на месторождениях хр. Тас-Хаяхтах и Селенняхского кряжа в Якутии и на месторождении Солонго в Бурятии, принадлежащих к фации малых глубин как следствие проявления известково-скарнового замещения раннего боратного оруденения в магнезиальных скарнах и более подробно характеризуется позднее. Здесь лишь отметим, что в начальной стадии развития сахаитом наследуется вкрапленность магнезиолюдвигита котоитовых мраморов, включая его алюминийсодержащие разности, с последующей его перекристаллизацией и увеличением железистости до 30—40%, т. е. с появлением людвигита. Это сопровождается переотложением людвигита, который как бы "цементирует" укрупненные кристаллы сахаита с постепенным замещением его магнетитом, содержащим 16% магнезиоферритового минала. Сонахождения сахаита с высокожелезистым людвигитом (f = 60—75%) и вонсенитом не установлено.

Харкерит, принадлежащий к карбонатоборатсиликатам и рассматриваемый позднее при характеристике боратного оруденения в монтичеллитовых скарнах и скарноидах, ассоциирует с крайнежелезистым вонсенитом (7—100%), что обнаружено только в одном участке скарнового контакта в верховьях руч. Докучан в хр. Tac-Xaяхтах.

Mагнезиогулсит — оловосодержащий моноклинный аналог магнезиолюдвигита — ассоциирует с последним только на Снежном проявлении боратов в хр. Тас-Хаяхтах, где появляется на границе магнезиолюдвигита (7= 15%) и замещающего его флюоборит-магнетитового агрегата в процессе грейзенизации боратных руд. Железистость магнезио-гулсита составляет 14% при содержании 0,91 SnO2 (см. рис. 15).

Пайгеит — оловосодержащий моноклинный аналог вонсенита ассоциирует с его крайнежелезистыми разностями, замещающими пайгеит в процессе известково-скарнового замещения гулсита и в скарноидах (см. рис. 15).

Норденшильдит CaSn (BO3)2 установлен в ассоциации с поздними генерациями собственно-железистого вонсенита в пайгеитовых рудах хр. Тас-Хаяхтах в Якутии и гор Брукс и Иэ на Аляске, США; детально рассматривается позднее (см. рис. 15).

Ссайбелиит Mg2B2O5*H2О, развивающийся по суаниту и по метаборату магния (?), т.е, его призматическая и таблитчатая разности без каких-либо реакционных взаимоотношений ассоциируют с магнезиолюдвигитом (f = 17—25%) и более часто с людвигитом (f = 25—50%). Поздние генерации ссайбелиита развиваются с замещением магнезиальножелезистых и магниевых боратов.

Варвикит ассоциирует и с магнезиолюдвигитом, и с людвигитом, но не вонсенитом, также присутствуя как спорадическая вкрапленность.

Сингалит редко отмечается в людвигитсодержащих породах Таежного месторождения.

Доломит CaMg(CO3)2 повсеместно замещается магнезиолюдвигитом и реже людвигитом (f до 60%), сохраняется в качестве реликтового минерала в карбонатном обрамлении скарнов.

Магнезит MgCO3 замещается магнезиолюдвигитом в месторождениях с усложненной скарновой зональностью. В ассоциации с людвигитом известен на многих проявлениях хр. Тас-Хаяхтах.

Кальцит CaCO3 наиболее распространен в качестве "избыточного'' минерала, компенсирующего различие в объемах замещенных и новообразованных минеральных ассоциаций по доломитам и кальцифирам с гипогенными карбонатами магния и обычен при известково-скарновом преобразовании магнезиальных скарнов с боратной минерализацией и в скарноидах (см. рис. 15).

Периклаз и брусит ассоциируют только с магнезиолюдвигитом в месторождениях гипабиссальных фаций, где мраморы с этими минералами слагают карбонатное обрамление скарнов. Железистость боратов варьирует от 5 до 15%, редко достигая 25%.

Форстерит в кальцифирах характеризуется железист остью 1—5%, а в шпинель-форстеритовых скарнах она редко достигает 5—10%. Пост-магматические оливиновые скарны малых глубин, замещающие шпинель-фассаитовые скарны магматической стадии, сложены хризолитом с же-лезистостью 12—22% (см, рис. 15, 22; табл. 14). На месторождениях абиссальной фации в ассоциации с форстеритом в кальцифирах распространен магнезиолюдвигит (f = 18—25%), а в скарнах — людвигит с железистостью 25—30, реже 40%. На месторождениях малых глубин в кальцифирах с форстеритом ассоциируют разные по составу магнезиолюдвигиты (f = 1—20%), а в форстеритовых скарнах без суанита развит магнезиолюдвигит (f = 18—25%); в саунитсодержащих форстеритовых скарнах распространен людвигит с желеpистостью до 50% Оливиновые скарны содержат высокожелезистые разности людвигита, наибольшая железистость которых составляет 70% в присутствии реликтового диопсида. Ассоциации вонсенита с форстеритом и оливином не установлены, за исключением одного случая совместного нахождения вонсенита и харкерита контакте с в форстерит-диопсидовым скарном на проявлении в верховьях руч. Докучан в хр. Тас-Хаяхтах.

Минералы группы гумита в ассоциации с магнезиолюдвигитом и людвигитом представлены клиногумитом, хондродитом и редко гумитом (см. рис. 15, 22; табл. 15), но неизвестны в ассоциации с вонсенитом.

Почти полное отсутствие химических анализов гумитовых минералов из этих ассоциаций и неопределенность диагностики фтористоети этих силикатов на фоне сложного изоморфизма железа, титана, гидроксил-иона и фтора не позволяет в настоящее время установить корреляционные зависимости составов каждого из гумитовых минералов и составов сосуществующих магнезиально-железистых боратов. Статистически выявляется большая представительность магнезиолюдвигита (f = 9—25%) с клиногумитом, чем людвигита с хондродитом, хотя людвигит нередок и в клиногумитовых породах.

Моноклинные пироксены в парагенезисе с магнезиальножелезистыми боратами представлены диопсидом и салитами малой железистости. Людвигит в ассоциации с диопсидом лишь в единичных случаях не достигает железистости 50%, но и не превышает 75% (см. рис. 15, 22; табл. 16). Бораты с железистостью 75—100%, отвечающие составу вонсенита, характерны только для минеральных ассоциаций скарнов или скарноидов с пайгеитовым, харкеритовым и вонсенитовым оруденениями. В этих ассоциациях развиты пироксены салитового состава с железистостью, составляющей 12—30%, чем отличаются от геденбергитов известковых скарнов, замещающих известняки и лишенных боратов серии людвигита — вонсенита.

Ромбические пироксены редки в ассоциации с магнезиально-железистыми боратами. На месторождении Джейвилл в шт. Нью-Йорк, США, Б.Ф. Ленартом и А. Влисидс установлен железистый гиперстен, сосуществующий с крайне железистым вонсенитом (f = 98%), амфиболом и железистым флогопитом. Другое абиссальное месторождение, где маложелезистый гиперстен (f = 13%) ассоциирует с вонсенитом (f = 82%), расположено в КНР (обр. УН-20 коллекции Л.И. Шабынина). Ассоциации ромбических лироксенов с людвигитом и магнезиолюдвигитом не известны.

Флогопиты в ассоциации с людвигитом и вонсенитом, но не магнезиолюдвигитом, известны на месторождениях боратов в магнезиальных скарнах всех фаций глубинности (табл. 17), Слюды этого состава развиваются с замещением шпинельсодержащих форстеритовых, оливиновых, диопсидовых и фассаитовых магнезиальных скарнов при их постмагматическом преобразовании и почти сингенетичны и людвигиту, и вонсениту. Зависимость оптических свойств флогопита от всей совокупности возможных изоморфных замещений, а не только от его железистости, обусловливает некоторую неопределенность в корреляции составов этих силикатов с сосуществующими боратами. Тем не менее при микроскопическом изучении отчетливо проявляется возрастание интенсивности окраски и плеохроизма флогопита с увеличением железистости вонсенита.

Гранаты состава, близкого к андрадиту, ассоциируют только с вонсенитом (табл. 18) и характерны для магнезиальных скарнов, испытавших интенсивное известково-скарновое замещение, а также пайгеит- и харкеритсодержащих скарноидов, в которых вонсенит является продуктом преобразования пайгеита. Изучение скарноворудных зон хр. Тас-Хаяхтах показало, что гранат содержит около 70% андрадитового минала, почти не изменяя своего состава при увеличении железистости вонсенита. Все случаи обнаружения совместного нахождения граната и вонсенита характеризуют месторождения малых глубин.

Везувиан, подобно андрадиту, распространен в известковых скарнах, замещающих шпинельсодержащие магнезиальные скарны с более ранним людвигитовым оруденением. Железистость везувиана невысока (f до 20—30%), что макроскопически фиксируется изменением его окраски от бесцветной или желтоватой до светло-зеленой. Многие везувианы оптически положительны и содержат B2O3 в количествах до 3%. Эти силикаты сосуществуют с высокожелезистыми разностями людвигита (f = 65—75%) и умеренно железистым вонсенитом (f = 75—85%), что показано на рис. 15. Рассмотренные ассоциации характерны только для гипабиссальных месторождений боратов.

Амфиболы сравнительно редко ассоциируют с магнезиальножелезистыми боратами (табл. 19). В магнезиальных скарнах, испытавших известково-скарновое замещение, совместно с железистым людвигитом и вонсенитом отмечены кумингтонит и гастингсит, а при пространственном сопряжении скарнов и скарноидов развиваются актинолит и сине-зеленые роговые обманки. Последние широко распространены в пайгеитсодержащих скарноидах с поздним вонсенитом на п-ове Сьюард на Аляске. Амфиболы развиваются с замещением пироксенов и скарноидов.

Tурмалин ассоциирует только с вонсенитом (табл. 20) в турмалинизированных магнезиальных скарнах Таежного месторождения в Якутии, в пироксен-кумингтонитовых скарнах Инского месторождения на Горном Алтае, в пайгеитсодержащих скарноидах хр. Тас-Хаяхтах в Якутии и гор Брукс и Из на Аляске и в скарнах рудника Камаиси в Японии. Железистость турмалинов в этих ассоциациях варьирует в широких пределах.

Приведенные и рассматриваемые далее данные анализа минеральных ассоциаций боратов и сосуществующих с ними минералов s месторождениях формации магнезиальных скарнов необходимы не только для решения генетических вопросов. Вскрытые закономерности корреляции составов ромбических магнезиально-железистых боратов серии людвигита — вонсенита с составами рудо- и породообразующих минералов имеют основополагающее прикладное значение, подробно обсуждаемое в книге. В частности, эти закономерности позволяют обоснованно устанавливать железистость минералов подгрупп магнезиолюдвигита, людвигита и вонсенита с точностью 5—10% в полевых условиях и на этом основании уверенно прогнозировать возможность обнаружения их оловоносных разностей и вероятность обнаружения иных типов боратного оруденения в магнезиальных скарнах и в кальцифирах. Эти данные необходимы и для установления практической значимости проявлений и рудных залежей.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: