5 Лабораторная работа Парагенезис и типоморфизм минералов в карбонатитах на примерах типоморфных ассоциации
В качестве примеров приводятся наиболее интересные и важные минеральные ассоциации — апатит-магнетитовая в железорудных карбонатитах и кальцит-пирохлоровая в редкометальных карбонатитах.
Апатит-магнетитовая ассоциация в железорудных карбонатитах
Железорудные карбонатиты пространственно и генетически связаны с одним из массивов ультраосновных и щелочных пород, имеющим в плане неправильную форму, близкую к эллиптической. Массив, по данным А. А. Кухаренко и др., залегает в архейской толще биотит-олигоклазовых гнейсов и гранито-гнейсов, фенитизированных на контакте с ним. Он имеет концентрически-зональное строение. В массиве выделяются (от древних к молодым): ультраосновные породы (оливиниты и пироксениты), щелочные породы (турьяиты и ийолиты), с которыми генетически связан комплекс апатит-форстеритовых пород с магнетитовыми рудами и карбонатиты.
В ядре массива располагаются равномернозернистые оливиниты (дуниты с повышенным содержанием титановых минералов), сложенные форстеритом с примесью флогопита, титаномагнетита и перовскита. Вокруг оливинитов (с востока и запада) находятся крупные интрузивные тела пироксенитов с обломками оливинитов. Пироксениты состоят из авгит-диопсида и содержат железистый флогопит, титаномагнетит и перовскит. Гипербазиты центральной части массива окаймляются мощными телами турьяитов и мелилитовых пород, местами замещающих оливиниты. Турьяиты — равномернозернистые, часто полосчатые щелочные породы, состоящие из мелилита (Са,Na)2(Al,Mg)х[Si207] и флогопита, а также магнетита, шорломита (титансодержащий гранат), перовскита и, вблизи ийолитов, пироксена, апатита и нефелина. Местами они замещены андрадит-волластонитовыми породами с монтичеллитом CaMg[SiO4] и амфиболом. На периферии массива кольцом располагаются ийолиты. Это полосчатые породы, сложенные агрегатом нефелина и авгит-диопсида с биотитом, шорломитом, апатитом, реже волластонитом, канкринитом. Ближе к центру они содержат форстерит и мелилит, а к периферии — полевые шпаты. К югу лейкократовые ийолиты переходят в более темноокрашенные мельтейгиты с реликтами пироксенитов. В массиве широко распространены дайки нефелиновых и щелочных сиенитов.
В юго-западной части массива находится вытянутое в меридиональном направлении тело магнетит-форстеритовых пород железорудного месторождения. Оно пересекает ийолиты и окружено каймой ослюденелых пород. Магнетит-форстеритовые породы состоят из чередующихся полос магнетита и форстерита, что обусловливает их грубополосчатое строение. В периферических частях они беднее магнетитом и имеют мелкозернистую структуру; в центре становятся более крупнозернистыми и обогащенными магнетитом, апатитом, кальцитом. Они тесно связаны с телами карбонатитов.
Многие исследователи считают породы железорудного комплекса докарбонатитовыми образованиями. К типичным карбонатитам они относят самостоятельные существенно карбонатные тела двух типов: ранние — кальцитовые и поздние - доломитовые.
Сотрудники ВИМСа Е. М. Эпштейн и др., детально изучавшие в последние годы карбонатиты массива, пришли к убеждению, что апатит-форстеритовые породы с магнетитом образовались на одной из стадий карбонатитового процесса. Они разработали четырехстадийную схему формирования железорудных карбонатитов (курсив — главные минералы).
I стадия (дорудная). Жилы, штокверки и гнезда кальцит-нефелин-пироксеновых и пироксен-кальцитовых пород: нефелин, эгирин-диопсид, биотит, кальцит I; калиевый полевой шпат, меланит (титансодержащий гранат), апатит I, магнетит I, пирротин I; титанит.
II стадия (рудная). Линзы, столбообразные тела и жилы, образовавшиеся в две подстадии:
а) ранняя — кальцитовые породы и породы так называемой апатит-магнетитовой фации «железорудного комплекса» (апатит-форстерит-магнетитовые, кальцит-флогопит-магнетитовые и др.): форстерит I, флогопит I, магнетит II, апатит II, кальцит II; канкринит, диопсид, шпинель (плеонаст), пирротин II; бадделеит I;
б) поздняя — гумит-магнетит-апатитовые, тетраферрифлогопит-кальцитовые и другие породы: гумит, магнетит III, апатит III, тетраферрифлогопит I, кальцит III; гатчеттолит (танталовый пирохлор), пирохлор I, бадделеит II, циркелит.
Карбонатиты III и IV стадий (пострудные) образуют маломощные жилы.
стадия — амфибол- и серпентин-кальцитовые и доломитовые породы: тремолит, серпентин, кальцит IV, доломит I; рих-терит, магнетит IV, ильменит, апатит IV, тетраферрифлогопит II; пирохлор II, циркон.
стадия — хлорит- и подолит-доломитовые породы: доломит II, подолит (карбонатапатит); хлорит, гидрофлогопит.
Карбонатитовые тела залегают в различных породах массива. Некоторые из них имеют резкие и секущие контакты с вмещающими породами. Часто наблюдаются постепенные переходы между карбонатитами и окружающими породами. Последние у контактов сильно карбонатизированы и флогопитизированы. В то же время в карбонатитах наблюдаются ксенолиты вмещающих пород или участки, обогащенные характерными для них минералами. Текстура карбонатитов большей частью полосчатая, что обусловлено линзовидным и струйчатым расположением апатита, магнетита и флогопита в кальците.
Структура их гипидиоморфнозернистая, местами для основной массы кальцитовой породы зубчатогранобластовая или пойкилобластовая.
Безрудные кальцитовые карбонатиты представляют собой светлые среднезернистые, реже крупнозернистые породы, состоящие в основном из кальцита с примесью второстепенных и акцессорных минералов. Доломитовые карбонатиты, обычно пересекающие кальцитовые карбонатиты, внешне на них похожи.
Железорудные карбонатиты имеют следующий минеральный состав [26]: главные минералы — карбонаты (кальцит, доломит и др.), апатит, форстерит, магнетит, слюды (флогопит, биотит, тетраферрифлогопит), пирротин, гумит; реликтовые минералы — моноклинные пироксены (диопсид, эгирин-диопсид), амфиболы (тремолит, рихтерит и др.), андрадит и др.; акцессорные — пирохлор, бадделеит, церкелит и др.
Кратко охарактеризуем перечисленные выше главные минералы.
Кальцит имеет главным образом белую или кремово-желтую окраску, реже серую. Иногда он черный, из-за обильных тонкодисперсных включений магнетита и сульфидов. Обычно он полисинтетически сдвойникован.
Апатит образует округлые или эллипсоидальные почти бесцветные зерна или зернистые скопления в кальците в виде пятен, линз и прожилков. Наблюдаются также радиально-лучистые агрегаты и игольчатые выделения, пронизывающие зерна кальцита и магнетита.
Форстерит образует эллипсоидальные зерна и сильно разъеденные двуконечные кристаллы, замещаемые флогопитом, серпентином и кальцитом.
Магнетит изредка встречается в виде хорошо образованных октаэдрических кристаллов. Обычно его кристаллы разъедены, пересечены тонкими кальцитовыми жилками и превращены в каплеобразные реликтовые зерна. Содержит эмульсионную вкрапленность шпинели и единичные включения ильменита.
Флогопит встречается главным образом в краевых частях карбонатитовых тел, залегающих в ийолитах и фенитах, ослю-денелых и карбонатизированных. Флогопит этих пород, попадая в карбонатиты, нередко перекристаллизовывается и образует агрегаты крупных кристаллов. В центральных частях всех карбонатитовых тел флогопит наблюдается в виде чешуек, табличек или скоплений неправильной формы. Этот флогопит чаще всего зеленый, реже красно-бурый, образуется нередко путем замещения форстерита.
Пирротин является наиболее распространенным из сульфидов, которые встречаются часто, но содержание их не превышает 1—3%. Он образует мелкие неправильные зерна, реже пластинчатые кристаллы. Ассоциирует с халькопиритом,
Местами вместо него появляются мелкие кубические кристаллы пирита.
Гумит 3Mg2[Si04]Mg(F,OH)2 — вторичный минерал, развивающийся по форстериту, иногда образующий тонкие секущие жилки. Окраска от оранжево-бурой до темно-красной. Характерна ассоциация с красным тетраферрифлогопитом (разновидность флогопита, бедная глиноземом и богатая окисным железом в четверной координации).
Реликтовые минералы боковых пород — диопсид, эгирин-диопсид, различные амфиболы, гранат — встречаются в краевых частях карбонатитовых тел в виде очень мелкозернистых выделений.
Акцессорные минералы, перечисленные выше, наблюдаются в незначительных количествах и не везде. Пирохлор образует очень мелкие (обычно доли миллиметра) зерна и октаэдрические кристаллы, иногда находящиеся в закономерных срастаниях с бадделеитом и циркелитом.
В отношении типоморфизма наиболее интересен магнетит, встречающийся во всех породах Ковдорского массива и образующий промышленные концентрации в железорудных карбонатитах. В монографии, посвященной типоморфизму магнетита, Л. В. Чернышева и другие пришли к выводу, что он является чувствительным минералом-индикатором процессов минералообразования. Его фазовый и химический состав, а также физические свойства закономерно меняются в зависимости от условий образования. Соответственно трем главным комплексам пород— ультраосновным, щелочным и карбонатитам — выделяются три основных типа магнетитов.
Магнетиты карбонатитового этапа отличаются:
а) широким развитием микровключений промежуточного состава между ульвошпинелью и магнезиоферритом при средних количествах включений ильменита и шпинели;
б) переменными, часто высокими содержаниями магния, меньшими — титана и алюминия, низкими — хрома и никеля;
в) индикаторными отношениями Ni: Со ниже 1, наиболее высокими значениями MgO: А1203.
В ходе формирования карбонатитов разных стадий, т. е. при понижении температуры, происходит эволюция фазового и химического состава магнетитов:
а) в магнетитах I и II стадий широко развиты продукты распада твердых растворов, а магнетиты III стадии в основном гомогенны;
б) при переходе от ранних стадий к поздним в магнетитах уменьшается содержание большинства примесей;
в) отношение MgO:А1203 повышается при переходе от магнетитов I стадии к магнетитам II стадии и резко снижается в магнетитах III стадии.
В качестве типоморфных особенностей магнетита могут быть использованы:
а) фазовый состав, т. е. наличие, состав и содержание микровключений минералов — продуктов распада твердых растворов;
б) содержания Ti, Mg, Al, V, Cr, Ni, а также индикаторные отношения Ni: Co и MgO : A1203;
в) для решения конкретных генетических вопросов возможно использование физических свойств (точка Кюри, микротвердость) и величины параметра элементарной ячейки (ао).
Авторы подчеркивают, что выявленные ими закономерности эволюции химического состава магнетитов Ковдорского массива применимы для карбонатитоносных массивов Сибири, описываемых ниже.
Кальцит-пирохлоровая ассоциация в редкометальных карбонатитах
Типичные редкометальные карбонатиты приурочены к одному из массивов Сибири, прорывающему протерозойскую толщу фе-нитизированных им сланцев, песчаников и конгломератов. Массив имеет овальную форму и вытянут в северо-западном направлении (рис. 29). Строение его концентрически-зональное. Периферическая зона сложена типичными мельтейгит-уртитами, массивными и слабополосчатыми, состоящими из нефелина и пироксена с примесью шорломита, биотита, апатита и кальцита. Среди этих пород встречаются крупные реликтовые блоки более ранних пироксенитов.
Рис. 29. Геологическое строение массива редкометальных карбонатитов (по В. С. Гай-дуковой и др.).
1 — поздние анкеритовые карбонатиты; 2 — анкеритизированные ранние карбонатиты; 3 — расслан-цованные доломитизированные ранние карбонатиты; 4 — ранние кальцитовые карбонатиты; 5 — нефелиновые сиениты; 6 — ийолиты; 7 — пироксениты; 8 — древние диабазы; 9 — сланцы, 10 — ореол развития мелких даек, 11 — тектонические разрывы; 12 — элементы залегания пород
Центральную часть массива слагают карбонатиты, образующие крутой центральный шток и систему дугообразных жил вокруг него. Окружающие их щелочные породы карбонатизированы. Карбонатиты делятся на ранние — форстерит, пироксен, биотит-кальцитовые (I стадия), форстерит, пироксен, флогопит-кальцитовые (II стадия) и поздние — мелкозернистые полосчатые амфибол-кальцитовые и амфибол-доломитовые (III стадия), крупнозернистые кавернозные анкеритовые (IV стадия).
Минеральный состав редкометальных карбонатитов: главные — карбонаты (кальцит, доломит, анкерит), пироксены (авгит-диопсид, диопсид, эгирин), слюды (биотит, флогопит, тетраферрифлогопит, гидрофлогопит), амфиболы (эккерманит, маг-незиоарфведсонит и др.), апатит, магнетит; второстепенные — форстерит, серпентин, хлорит и др.; акцессорные (редкометальные) — пирохлор, гатчеттолит, дизаналит, колумбит, ферсмит; бадделеит, кальциртит, циркелит; бастнезит, паризит, бербанкит [6 и др.].
Карбонатиты первой стадии (безрудные), состоящие из кальцита, авгит-диопсида, форстерита, биотита,—• крупнозернистые, с массивной, иногда полосчатой текстурами. Кальцит I образует крупные (0,5—2 см) неправильные изометричные зерна, почти всегда с полисинтетическими двойниками. Часто имеет повышенное светопреломление в связи с более высоким содержанием 122 примесей магния, железа и марганца и более интенсивную термолюминесценцию по сравнению с его поздними генерациями. Пироксен представлен удлиненно призматическими и таблитчатыми кристаллами авгит-диопсида, имеющими буровато-зеленую окраску. При удалении от контакта с силикатными породами наблюдается смена авгит-диопсида форстеритом, а последнего — биотитом. В авгит-диопсидовых карбонатитах появляется много апатита и магнетита. Апатит (от 5 до 20% состава породы) представлен овальными зернами (0,5—3 мм), приуроченными к границам зерен кальцита; часто образует вклю чения в биотите; по составу — фторапатит с переходом к гидроксилапатиту (повышенные светопреломление и плотность) . Постоянно содержит редкие земли (до1 % трехокисей). Магнетит — титаномагнетит (с содержанием окиси титана около 6 %)—наблюдается (примерно 10% состава породы) в виде идиоморфных кристаллов и неправильных скоплений (1—3 мм).
Для форстеритовых карбонатитов характерно появление акцессорных дизаналита и кальциртита. Дизаналит— ниобиевый перовскит, содержащий около 9 % пятиокиси ниобия и 7 % окислов редких земель, тесно ассоциирует с мелкозернистым (саха-ровидным) апатитом светло-зеленой окраски. Образует черные псевдокубические кристаллы, часто сдвойникованный, с металловидным блеском, на изломе — смолистым. Кальциртит CaZr3Ti09 встречается в тесной ассоциации с дизаналитом и апатитом в виде темно-бурых, почти черных призматических кристаллов, чаще двойников или тройников.
Карбонатиты второй стадии (рудные) залегают среди безрудных карбонатитов и вдоль контакта их с силикатными породами, образуя дугообразные и кольцевые зоны. Имеют крупно- и среднезернистые структуры и пятнисто-полосчатую, а местами «пегматоидную» структуры. Отличие описываемых кальцитовых карбонатитов от карбонатитов I — появление диопсида (вместо авгит-диопсида), флогопита (вместо биотита) и других типоморфных акцессорных минералов: бадделеита, циркелита, пиро-хлора и гатчеттолита. Диопсид образует короткопризматические кристаллы разных размеров, имеет свойства типичного безжелезистого диопсида. Флогопит представлен мелкочешуйчатыми выделениями двух разновидностей: зеленовато-бурый, по составу промежуточный между биотитом и флогопитом, и красно-бурый, отличающийся очень низким содержанием алюминия (тетраферрифлогопит). Форстерит образует бесцветные овальные и изометричные зерна размером от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Содержание фаялитового компонента не превышает 10—15%. Замещается гумитом. Апатит встречается в виде призматических кристаллов длиной около 1 см и гнездо- или прожилкообразных скоплений мелких зерен. Часто образует включения в слюде, магнетите и пирохлоре. По составу — это фторапатит с типичными для него оптическими свойствами, но с несколько повышенной плотностью. Состав и количество элементов-примесей те же, что и у раннего гидроксилапатита.
Карбонатиты третьей стадии — амфибол-кальцитовые породы с доломитом, имеющие средне-, мелко- и тонкозернистые структуры и полосчатые текстуры. Образуются главным образом по карбонатитам первой и второй стадий. Наиболее характерными (3—10 % состава породы) силикатными минералами являются разнообразные амфиболы (эккерманит, магнезиоарфведсонит и др.). Они замещают пироксен и форстерит или образуют неправильные, иногда скелетные зерна, сноповидные сростки и игольчато-волокнистые линзовидные скопления. Химический состав их очень разнообразен, преобладают щелочные амфиболы.
Типоморфным минералом карбонатитов третьей стадии является тетраферрифлогопит. На этой стадии форстерит замещается серпентином. Из акцессорных минералов сохраняется только пирохлор. Гатчеттолит замещается пирохлором и затем ферсмитом, циркелит — цирконом.
Анкеритовые, реже доломит-анкеритовые карбонатиты слагают крупное тело меридионального простирания (см. рис. 29), содержащее останцы карбонатитов ранних стадий. По периферии они имеют мелкозернистую структуру с унаследованной полосчатой структурой карбонатитов третьей стадии, во внутренней части они крупнозернистые кавернозные с прожилково-вкрапленной сульфидной и редкоземельной (бастнезит, паризит, бербанкит) минерализацией. Развиты гидрофлогопит, хлорит, эгирин. Пирохлор замещается колумбитом.
Парагенетические ассоциации минералов редкометальных карбонатитов и последовательность их выделения показаны на парагенетической схеме (рис. 30).
Рис. 30. Последовательность образования минералов в редкометальных карбонатитах (по Ю. Л. Капустину)
Типоморфизм сквозных породообразующих минералов карбонатитового происхождения — кальцита, пироксенов, слюд, амфиболов и апатита — будет рассмотрен в следующем параграфе. Остановимся здесь на типоморфных особенностях рудных минералов редкометальных карбонатитов пирохлора и паризита.
Пирохлор — типоморфный минерал карбонатитов второй (рудной) стадии. В. С. Гайдукова и др. [25] выделяют три его генерации, характеризующиеся определенными физическими свойствами и химическим составом.Пирохлор I является уран-танталовой разновидностью — гатчеттолитом. Обычно встречается в виде октаэдрических кристаллов, реже кубических со слаборазвитыми гранями октаэдров. Нередко образует неправильные изометричные зерна размером около 1 мм. Окраска от темно-бурой, почти черной, до ярко-желтой (при гипергенном изменении). Блеск смолистый, редко стеклянный.
Пирохлор II — красно-бурый, обогащенный редкими землями цсриевой группы (менее 9 % TR203) и не содержащий тантала. Наблюдается в виде клиновидных зерен среди лейст кальцита, иногда октаэдрических кристаллов. Блеск на изломе до смолистого.
В поздних анкеритах встречается еще одна генерация пирохлора серого цвета, образовавшаяся при растворении и переотложении его ранних генераций в результате анкеритизации кальцитовых карбонатитов.
Паризит — карбонат редких земель — типоморфный минерал анкеритовых карбонатитов. Наблюдается в виде тонкозернистых агрегатов, которые располагаются вокруг анкеритовых зерен, корродируя их. Местами образует сростки уплощенных призматических кристаллов (размером 1—2 мм), приуроченные к пустотам в анкерите. Зерна паризита окрашены в буровато-красные тона, кристаллы — в медово-желтые. Паризит замещается бастнезитом.
Генетические признаки минералов карбонатитового происхождения
Минеральный состав. Карбонатиты имеют разнообразный минеральный состав [35]. В них обнаружено около 150 минералов. По массе преобладают карбонаты, а также окислы, фосфаты и силикаты. Кальцит может почти целиком слагать карбонатитовые тела, а содержание магнетита, апатита, флогопита достигает на отдельных участках их 20 % и более. По количеству минеральных видов преобладают карбонаты и окислы, составляющие более половины минералов. Обращает на себя внимание сравнительно ограниченное распространение силикатов, особенно каркасных, редко сульфидов, галогенидов, сульфатов, отсутствие самородных элементов, боратов.
Для карбонатитов характерно наличие минералов, обычно образующихся при разных процессах и в различных условиях — магматических высокотемпературных и гидротермальных низкотемпературных, разными физико-химическими способами — кристаллизацией, метасоматически и перекристаллизацией. На ранних и самых поздних стадиях преобладает кристаллизация и выполнение полостей. Главная же масса карбонатитовых минералов образуется метасоматически, путем замещения первичных силикатов. Поэтому среди них выделяются минералы-новообразования и реликтовые минералы, оставшиеся от замещения исходных пород.
Типоморфными парагенетическими ассоциациями минералов в описанных выше карбонатитах разных стадий являются следующие (табл. 5).
Таким образом, для карбонатитов каждой из четырех стадий соответствует характерная парагенетическая ассоциация минералов. Отличия в их составе в разных карбонатитсодержащих массивах могут быть объяснены разным составом исходных пород.
Железорудные карбонатиты Кольского полуострова отличаются от редкометальных карбонатитов Сибири наличием двух подтипов, образовавшихся на второй стадии примерно в одном температурном интервале. Первый подтип — кальцитовый — является типичным карбонатитом, аналогичным карбонатиту второй стадии в массивах Сибири. Второй отличается пониженным (менее 30%) содержанием кальцита и представлен флогопитовыми, апатит-форстеритовыми и апатит-форстерит-магнетитовыми породами, переходящими во внутренних зонах в обычные карбонатиты.
Кроме типоморфизма минеральных ассоциаций, обусловленных стадийностью процесса, выявлены и изучены типоморфные особенности минеральных ассоциаций, обусловленные метасома-тической зональностью, различием исходных пород, а также формированием карбонатитов на разных уровнях глубинности.
Типоморфизм минералов. В качестве типоморфных минералов карбонатитов, которые для других минеральных образований неизвестны или крайне редки, могут быть названы следующие: циркелит, бадделеит, кальциртит, а также очень редкие калькинсит ТРч2(СОз)34Н20, луешит NaNb03, анкилит SrCe(C03)2(OH) .Н20, бербанкит (Na, Са)6(Са, Sr, Ва, TR)6X Х(С03),О.
К сквозным минералам с типоморфными особенностями для разных стадий относятся карбонаты, пироксены, слюды, амфиболы, апатит, магнетит.
Кальцит. По данным Н. А. Велеховой, С. В. Соколова и др., типоморфными особенностями кальцита различного происхождения, в том числе и карбонатитового, являются следующие.
Содержание магния, марганца и железа, а также стронция, бария и редких земель. Особенно характерны содержания первых трех элементов и сумма марганца и железа, которые минимальны для кальцитов из ранних карбонатитов (I и II стадий) и возрастают в поздних кальцитах, сменяющихся доломитом и анкеритом. Это указывает на повышение кислотности среды с понижением температуры, что подтверждается увеличением условных потенциалов ионизации.
В газовых включениях в карбонатах из высокотемпературных железорудных карбонатитов СО, Н2 и СН4 обычно преобладают над С02.
Изотопный состав углерода, для которого установлено уменьшение отношения 12С/13С с падением температуры.
Люминесцентные свойства у разных генераций кальцита различные. Наиболее интенсивная термолюминесценция и максимальный запас светосуммы термолюминесценции у ранних кальцитов, у поздних происходит их уменьшение.
5. Магнитная восприимчивость, зависящая от суммарного содержания железа и марганца, возрастает от ранних генераций кальцита (у них она отрицательная) к поздним.
Выяснилось, что морфология и окраска, а также плотность и показатели преломления кальцита разных генераций очень сходны и не могут использоваться в качестве типоморфных особенностей.
Пироксены (см. табл. 5) карбонатитов I стадии по составу и форме выделения близки к пироксенам исходных силикатных пород. Пироксены II стадии отличаются меньшим содержанием железа и алюминия, приближаясь по .составу к диопсиду. Образуются часто путем переотложения ранних пироксенов, в виде короткопризматических кристаллов. Типоморфными особенностями пироксенов поздних стадий карбонатитообразования являются удлиненный (длиннопрризматический, игольчатый) облик кристаллов и преобладание в их составе эгиринового компонента.
Слюды — наиболее распространенные цветные минералы карбонатитов. Главная типоморфная особенность их — химический состав. Слюды, как и пироксены, наследуют главные черты состава замещаемых силикатных пород; они как бы повторяют основные изменения состава ассоциирующихся с ними пироксенов. Для карбонатитов I стадии типоморфен биотит, для II стадии—флогопит, для третьей — тетраферрифлогопит. От ранних слюд к поздним в их составе происходит увеличение содержаний магния, кремния, фтора и уменьшение — алюминия, титана и железа. Одним их характерных элементов-примесей в слюдах карбонатитов является барий. По его содержанию можно судить о температурах формирования карбонатитов: более высокотемпературные слюды богаче барием. Дополнительные сведения об условиях минералообразования может дать расчет коэффициента распределения фтора между сосуществующими флогопитом и апатитом.
Типоморфизм щелочных амфиболов в редкометальных карбонатитах изучен Е. А. Нечаевой и Г. А. Сидоренко. Образующиеся на III и IV стадиях процесса амфиболы составляют ряд: тремолит — рихтерит — эккерманит — магнезиоарфведсонит — арфведсонит—рибекит. Для них характерны призматические и игольчатые кристаллы с ясной спайностью и спутанно-волокнистые агрегаты. Часто развиваются по пироксенам и форстериту ранних карбонатитов. Как и для других породообразующих силикатов, наиболее интересен в типоморфном отношении их химический состав. Главное в нем —изоморфное замещение кальция натрием с одновременным замещением магния железом. От более ранних членов ряда к поздним увеличивается содержание натрия и суммарного железа и уменьшается количество магния. Уменьшение доли окисного железа указывает на падение окислительного потенциала в ходе процесса. Параллельно этому возрастает величина кислотно-основной характеристикой, рассчитанной по В. А. Жарикову. Типоморфными дли этих амфиболов являются индикаторные отношения главных химических элементов.
Для щелочных амфиболов ряда отмечены характерные изменения параметров решетки и в типе структуры.
В ряду от рихтерита до арфведсонита возрастают интенсивность окраски (от зеленовато-белой до темно-синей и черной), плотность (от 3,01 до 3,38) и светопреломление соответственно с увеличением железистости минералов, зависящей от условий их образования.
Апатит может характеризоваться (по Л. Т. Жировой и др.) следующими типоморфными особенностями.
Морфология и свойства кристаллов и зерен: размер последних уменьшается от I стадии к IV; окраска варьирует от белых и серых тонов (у позднего апатита) до зеленоватых (у ранних выделений); показатели преломления, зависящие от содержания фтора, Н20+ и бария; плотность (максимальная у апатита из карбонатитов II и III стадий, зависит от содержания церия и бария).
Химический состав (относится к гидроксилоксифторапатиту), особенно содержание фтора (низкое) и Н20+; содержание примесей (стронций, редкие земли и др.).
Параметры элементарной ячейки (наименьшие у апатита из доломитовых карбонатитов), существенно отличающиеся от констант апатита магматического происхождения.
Данные ИК-спектроскопии (могут быть использованы как вспомогательные при решении генетических вопросов).
Типоморфизм магнетита и пирохлора были охарактеризованы в предыдущем параграфе.
Текстурно-структурные признаки. Структуры минеральных агрегатов преимущественно зернистые, с различным размером зерен слагающих их минералов. В карбонатитах I и II стадий преобладают крупно- и гигантозернистые, в поздних карбонатитах — мелко- и среднезернистые. Характерны реликтовые структуры замещенных пород.
Текстура карбонатитов главным образом массивная, местами полосчатая, обусловленная расположением цветных минералов среди основной массы карбонатов.
Генетические признаки карбонатитовых тел. Формы их (как и размеры) разнообразны: штоки, дайки (конические, кольцевые, радиальные) и т. д.
Главным генетическим признаком карбонатитов является генетическая и пространственная связь с массивами ультраосновных—щелочных пород. Большинство карбонатитоносных массивов— многофазовые интрузивы центрального типа, имеющие округлую форму, концентрическое строение с дайками различного состава. Формирование их происходило в следующей последовательности (обычно от периферии к центру): 1) ультраосновные породы (дуниты, перидотиты, пироксениты); 2) щелочно-
ультраосновные породы (биотитовые перидотиты, турьяиты и др.); 3) щелочные породы ряда ийолит — мельтейгит; 4) нефелиновые и щелочные сиениты; 5) карбонатиты (в ядре и в верхних частях комплексов). При метасоматических процессах образуются нефелин-пироксеновые породы (по ультраосновным породам) и скарноподобные породы (по ийолит-мельтейги-там и ранним метасоматитам).
Окружающие массивы породы (сланцы, гнейсы) фенитизированы.