книги из ГПНТБ / Ланда Э.А. Апатитовые месторождения карбонатитовых комплексов

зует с ними равновесный парагенезис. Это вытекает из. опытов по гомогенизации газово-жидких включений в апатите [132] и резуль­

татов [99] изучения системы С аД Р О Д г—C aF 2—С а С 0 3—С а (О Н )2. Установлена высокая температура гомогенизации главной массы включений в апатите из карбоиатнтов комплекса Ока — 600— 700° С, а эксперименты свидетельствуют, что если в магме со­ держится P 2Os более чем несколько процентов, апатит начинает кристаллизоваться раньше кальцита, причем оба минерала могут выделяться в широком интервале температур. Если принять в целом точку зрения о магматическом происхождении карбонатитов, можно допустить и возможность преимущественной концент­ рации фосфора в обогащенной щелочами и редкометальными элементами флюидной фазе, которая мигрировала во вмещающие породы еще па магматической стадии, вызывая апатитизацию, амфиболнзацшо и ослюденение докарбонатитовых пород (позд­ ний апатит — силикатный тип месторождений). В послемагматнческую стадию она была причиной концентрированного метасоматического апатнтообразования в зонах интенсивного расслапцевання, местах пересечения разломов внутри тел карбоиатнтов.

Особый петрогенетический интерес представляют апатитовые сегрегации микрокристаллического облика, имеющие форму кап­ левидных обособлений (1 —10 мм в поперечнике), а иногда упло- щенно-линзовидных и жилоподобных образований мощностью до нескольких сантиметров. Особенности апатитовых сегрегаций

В. Брёггер [118]. Т. Барт и И. Рамберг [ ] поддержали его, сослав­ шись на структурное сходство описанных обособлений с апатито­ вым агрегатом, получаемым в эксперименте. Предположение о не-

натиты и обладают признаками интрузивного залегания. Необхо­ димо указать также на большое сходство их минерального состава и микроструктурного облика в известных месторождениях, при­ сущую им флюидально-линейную микротекстуру и тождество структурных взаимоотношений главных минералов со структурой, полученной при экспериментальном изучении системы магнетит — апатит [152]. Уже давно было высказано предположение, что ин­ трузивно-магматические существенно апатитовые породы явля­ ются, по-видимому, одними из последних диффереициатов карбонатитовой магмы [47]. Существование в карбонатитовых комплексах Африки особой апатит-магметитовой стадии отме­ тил Т. Дине [40]. Ж . Мельшер [77] в карбоиатитах Якупиранги выделил две генерации апатита: первая, по его мнению, кристал­ лизовалась одновременно с кальцитом, а вторая — с магнетитом

130

из остаточной флюидной фазы. Д . Бейли [8] особо подчеркнул, что обнаруженная им в комплексе Мвамбуто апатит-мартитовая порода обладает флюидалъио-трахитоидной текстурой, и, по-види­ мому, является родственной по своей магматической природе существенно магнетитовым лавам Чили [150].

Вполне четко проблема нельсонитов в карбонатитовых комп­ лексах впервые была сформулирована А. Филпоттсом [151]. Этот исследователь заинтересовался сходством и устойчивостью соста­ вов классических нельсонитов из анортозитовой ассоциации с апатит-магнетитовыми породами некоторых щелочно-ультраоснов- ных массивов (Немегос, Ока). Выдержанность состава выражена,

вчастности, стабильностью среднего содержания Р 2О5 (18—22%).

Врезультате экспериментального исследования было установлено, что такое содержание примерно соответствует эвтектическому. Микроструктура эвтектоидного состава также оказалась близкой

на магматическое происхождение нельсонитов указывают: лайко­ вая форма залегания, эвгектоидиый состав и вещественная близость апатптсодержащей магнетитовой лаве, открытой на

также испытывал ликвационное расслоение на существенно апатитовые и магнетитовые фракции. Это допущение хорошо согласуется с результатами экспериментов [146] и удовлетвори­ тельно объясняет шлирово-полосчатую текстуру нельсонитов. Близкая текстура получена в опытах по кристаллизации систем из двух несмешивающихся жидкостей [38].

Происхождение магнетит-апатитовых брекчий. Магнетит-апа-

титовые брекчии со штаффелитовым (или франколитовым) цемен­ том, впервые попав в поле зрения специалистов, были отнесены к продуктам вулканических или закрытых эксплозий. Такого мнения придерживался их первый исследователь Дж . Вильямс [160], описавший породы в массиве Магнет-Ков как туфы. Подоб­ ные представления были высказаны позднее по этому же поводу Д . Мак-Коннелом и Дж . Брунером [145]. Р. Фишер [128] считал апатитовую брекчию массива Гленовер вулканогенной жерловой породой. В С С С Р брекчии описал Е. М. Эпштейн [35] под назва­ нием карбонатнтовые брекчии со штаффелитовым цементом. Тела брекчий он расматривал в качестве трубок взрыва, возникших на поздних стадиях гидротермально-метасоматического карбонатнтового процесса, Л. С. Егоров [43, 48] отнес брекчии МаймечаКатуйского региона к типичным эруптивным образованиям, сла­ гающим диатремы. Взрывная природа брекчий предполагалась как наиболее вероятная и Э. А. Ланда [70]. Л. С. Егоров и Э. А. Ланда обратили внимание на преобладание в обломках брекчий пород апатитового и магнетит-апатитового состава, близ­ ких по своим особенностям обнаруженным в массиве Ессей нэльсонитам. Ю . Л. Капустин [60] также отнес штаффелитовые брекчии

[59]. Отметим также присутствие среди новообразований' брекчии массива Гленовер флюорита, монацита, спекулярнта и других относительно высокотемпературных минералов.

Трудности, возникающие при проверке гппергенноп гипотезы фактическим материалом, заставляют вернуться к рассмотрению представлений, предполагающих хотя бы частично эндогенную природу брекчий. Оригинальную гипотезу такого рода предложил В. Фервурд [159]. Он считает, что ювенильные посткарбонатитовые растворы (возможно, смешанные с метеорными водами) произво­ дили выщелачивание карбонатитов массива Гленовер, в резуль­ тате чего образовался своего рода гидротермальный карст. В его полости растворы, обогащенные Р 2О 5, осаждали осадок, из кото­ рого кристаллизовался апатит, а позднее скрытокристаллнческне фосфаты. Кристаллизация сочеталась с карстообразованпем, что приводило к обрушению и дроблению закристаллизовавшейся породы. Гппотеза хорошо увязана с чашеобразной формой тела брекчии массива Гленовер, но она противоречит факту приуро­ ченности крупных апатитовых блоков к верхней части тела.

Представляется, что проблему происхождения брекчий необ­ ходимо решать с учетом близости магнетит-апатитовых пород в обломках нельсонитам, а это требует возврата к предположению

о наличии остаточного богатого P 2Ö 5 и другими летучими флюида (расплава, раствора или расплав-раствора), из которого могли кри­ сталлизоваться магнетит-апатптовые породы. В процессе кристал­ лизации, а возможно и по иным причинам (падение температуры), флюид приобретал свойства самовзрывающейся жидкости, что приводило к эксплозивным явлениям. Раздробленная магнетптапатнтовая порода уже при относительно низкой температуре цементировалась штаффелитом. Гипотеза требует существования флюидолроводников. При магматической природе флюида они должны трассироваться телами массивных нельсонитов, хотя раз­ меры тел могут бытьневелики. В случае гидротермальной природы флюида роль проводника могут выполнять зоны разлома, к кото­ рым обычно и приурочиваются брекчии '.

Происхождение кор выветривания. Вопросы генезиса кор вы­

гипергенеза. Однако они отмечают, что брекчия— образование сложное, несущее следы разных по характеру процессов, а смесь фосфатов (апатита и штаффелита) нельзя считать результатом только гипергеиных явлений. Предполагается, что брекчия возникла при относительно повышенной температуре, а также в особых климатических условиях, отличных от условий, в которых формировалась ти­ пичная для Ковдорского массива кора выветривания.

134

кор выветривания относится к остаточному элювиальному типу. Было указано на определенные различия в формировании кор на карбонатитах и на силикатных породах. Основным компонентом гипергенного изменения карбонатитов являлось химическое вывет­ ривание, а основным агентом разложения — поверхностные воды, насыщенные С 0 2 и 0 2 и обладавшие, поэтому, способностью легко растворять карбонаты и окислять соединения железа. Раствори­ мость же апатита в них была значительно ниже (в холодных водах она меньше растворимости кальцита примерно в 100 раз). При воздействии таких вод на карбонатиты происходило раство­ рение карбонатов и накопление апатита вместе с другими устой­ чивыми минералами. Подобному процессу благоприятствовали зоны нарушенное™ и трещиноватости коренных пород. Соответственно, коры выветривания на карбонатитовых массивах относятся к ли­ нейному типу или сочетают признаки кор площадного и линейного типов (Нижнесаянское), хотя чисто площадные коры также до­ вольно типичны (Якупираига). Определенную роль в формирова­ нии остаточных отложений могла иметь деятельность поверхност­ ных водотоков. Продукты выветривания нередко перекрыты аллю­ виальными речными и озерными отложениями (Нижнесаянское, Озерное). В остаточных месторождениях характерно сохранение отношения апатит: магнетит в рыхлых породах таким же, каким оно было в коренных (Нижнесаянское, Сукулу). Очевидно, что такая сохранность характеризует процесс с оптимальным соотно­ шением между растворением и окислением, возможный при опре­ деленном сочетании внешних условий. Т. Дпнс (40] считает, что такими условиями являются большая площадь развития исходных карбонатитов, их бедность кремнеземом и сульфидами, особен­ ности климата, препятствующие интенсивному выветриванию. При­ мером может служить кора выветривания на карбонатитах мас­ сива Мрима (береговая провинция Кении). Вследствие климати­ ческих условий или богатства карбонатитов сульфидами, химиче­ ское изменение пород там шло особенно интенсивно. В результате в коре практически не оказалось фосфатов, за исключением не­ больших количеств горсейксита и монацита [40].

Иногда в корах выветривания могла происходить цементация рыхлых продуктов вторичным натечным фосфатом типа штаффелита (Букусу, Сокли). Такому процессу должны были способство­ вать условия тропического климата и обогащенное™ под гумусо­ выми соединениями, благоприятствующими их насыщение Р 20 5.

Коры выветривания на силикатных породах также образовы­ вались при химическом выветривании, но ведущими процессами в этом случае были выщелачивание и гидролиз силикатных соедине­ ний, в результате чего кора приобретала сиалитовый состав (гид­ рослюдистый, каолинитовый, галлуазитовый). В отличие от карбо­ натитов, могущих изменяться в условиях любого климата, сили­ катные породы разлагались предпочтительно в условиях жаркого влажного климата.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Произведенная на формальной основе типизация месторожде­

факторов позволили наметить основные критерии оценки террито­ рий на выявление в них потенциально апатитоносных провинций и массивов ультраосновных щелочных пород (табл. 4).

Главные выводы проделанной работы могут быть сформулиро­ ваны следующим образомл/Формация ультраосновных щелочных пород и карбонатитов богата апатитом. В пределах нашей страны уже обнаружены месторождения апатита этой формации, а в бу­ дущем возможно выявление новых месторождений. )

Возникает однако ряд промышленно-экономических проблем. Одна из них — необходимость учета комплексности месторожде­ ний при их разведке и освоении. Другая проблема — это правиль­ ная оценка перспектив отдельных регионов с учетом их апатнтоносности и особенностей географического положения.

Географически провинции в С С С Р расположены неблагоприят­ но. Большая их часть расположена в труднодоступных и экономи­ чески плохо освоенных районах. Маймеча-Котуйская, Тиманская, Карело-Кольская провинции лежат за Северным полярным кру­ гом, Алданская, Сетте-Дабанская, Восточно-Саянская, Енисейская приурочены к территориям со сложным рельефом и слабым раз­ витием коммуникаций. Все это осложняет разведку и введение месторождений в эксплуатацию. Имеются перспективы улучшения географического распределения апатитоносных провинций за счет южных частей Русской платформы: Украинского кристаллического щита, Воронежской антеклизы и зоны их сочленения с Донецкой впадиной [32].

Возможности уже выявленных районов щелочно-ультраоснов­ ного магматизма в отношении обнаружения и освоения апатито­ вых месторождений неодинаковы. Наиболее перспективны КарелоКольская, Маймеча-Котуйская, Восточно-Саянская и Казахстан­ ская провинции, которые условно можно выделить как провинции первой очереди.

Карело-Кольская провинция, бывшая некогда отдаленной окраиной государства, превратилась в крупный горнодобывающий район, продолжающий интенсивно экономически развиваться.

136

137

С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

>*,''

поисковые критерии оруденения в массивах щелочных формаций. — В кн.: Ос­ новынаучного прогноза месторождений рудных и нерудных полезных ископае­

ческая связь с массивами ультраосновных щелочных пород. — В кн.: Генети­ ческие проблемы руд. М ., Госгеолтехиздат, 1960, с. 88—99.

13. Б о р о д н и - Л . С. Петрология нефелипо-пнроксеновых пород и генезис комплексных массивов ультрабазитов щелочных пород и карбонатитов. Авторе­

о региональных разломах севера Средней Сибири. Госгеолтехиздат, 1958, с. 87— 93. (Труды Ин-та геологии Арктики, т. 67.)

139