Подать статью
Стать рецензентом
Том 255
Страницы:
337-348
Скачать том:
Научная статья
Геология

Особенности редкометалльного оруденения и генетическая связь минеральных ассоциаций в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория (Уральская изумрудоносная полоса)

Авторы:
М. П. Попов
Об авторах
  • канд. геол.-минерал. наук доцент Уральский государственный горный университет ▪ Orcid
Дата отправки:
2022-03-03
Дата принятия:
2022-04-27
Дата публикации онлайн:
2022-06-07
Дата публикации:
2022-07-26

Аннотация

Представлены особенности размещения и состава, а также обобщение данных о возрасте редкометалльного оруденения, развитого на месторождениях и проявлениях редких металлов и драгоценных камней в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория, в пределах Уральской изумрудоносной полосы района, который является классическим рудным и минералогическим объектом и изучается на протяжении почти двухсот лет. При значительном количестве и многообразии поисковых, исследовательских и научных работ, посвященных в основном изумрудоносным слюдитовым комплексам и берилловой минерализации, а также редкометалльным пегматитам, в научной литературе до сих пор отсутствовали обобщения по образованию многочисленных минеральных ассоциаций и рудных формаций, представляющих собой единый генетический процесс в данном рудной районе. Целью работы является комплексный геолого-минералогический анализ минеральных ассоциаций восточного обрамления Мурзинско-Адуйского антиклинория и изучение их возраста, условий образования и характерных особенностей, чтобы определить возможность расширения и использования минерально-сырьевой базы Урала за счет разработки новых прогнозно-поисковых критериев на редкометалльную и камнесамоцветную рудные формации и создания новых устройств для поиска перспективных объектов.

Ключевые слова:
Мурзинско-Адуйский антиклинорий Уральская изумрудоносная полоса редкометалльное оруденение кристаллосырье берилловая минерализация изумрудно-берилловые месторождения
10.31897/PMI.2022.19
Перейти к тому 255

Введение

За время изучения Уральской изумрудоносной полосы (УИП) проведено много поисковых, исследовательских и научных работ, посвященных в основном изумрудоносным слюдитовым комплексам, берилловой минерализации [1, 2] и редкометалльным пегматитам.

В работе приведен минералогический анализ основных минеральных ассоциаций с редкометалльным оруденением в пределах УИП, описаны их отличительные особенности и обоснован прогнозно-оценочный комплекс для выявления новых объектов с целью определения возможности расширения и использования минерально-сырьевой базы Урала путем разработки новых прогнозно-поисковых критериев на редкометалльное и камнесамоцветное оруденение. Изучены геолого-структурные особенности района и выделены основные минеральные ассоциации в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория в пределах УИП, определены условия нахождения и особенности основных рудных формаций УИП, а также разработаны прогнозно-поисковые критерии редкометалльной и камнесамоцветной рудных формаций.

Методология

Микроэлементный состав минералов ряда танталит-колумбит изучался методом ICP-MS на масс-спектрометре ELAN 9000 (Д.В.Киселева, Институт геологии и геохимии им. академика А.Н.Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург). Анализ темных слюд проводился методом ICP-MS на масс-спектрометре Element2 аналитической группой Ю.Л.Ронкина (Институт геологии и геохимии им. академика А.Н.Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург). Состав бериллов изучался с помощью электронно-зондового микроанализатора Cameca SХ100 (В.В.Хиллер, Институт геологии и геохимии им. академика А.Н.Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург).

Геолого-структурная позиция района

Мурзинско-Адуйский антиклинорий расположен на восточном склоне Среднего Урала и охватывает небольшой фрагмент зоны сопряжения Восточно-Уральского поднятия с передовыми структурами Восточно-Уральского прогиба [3]. Все вместе они представляют геолого-тектоническую структуру, входящую в состав Восточно-Уральской редкометалльной металлогенической провинции, генетически связанную со становлением позднепермских гранитных массивов. В современном представлении район УИП занимает полосу шириной 3-5 км и длиной около 200 км, в пределах которой насчитывается 38 месторождений и проявлений редкометалльного, благороднометального и камнесамоцветного сырья. Территориально район находится в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория, где отмечается интенсивное развитие магматических образований, которые отличаются как по составу, так и по возрасту.

Ордовикские образования представлены дунитами, габбро-норитами и серпентинитами Баженовского и Алапаевского комплексов, развитыми в северо-восточной и восточной частях района. Среднедевонские породы представлены диоритами Лесозаводского массива, расположенного в центре района. Позднепермские гранитные образования занимают основную часть района УИП и представлены гранитоидами Мурзинского, Адуйского и Малышевского массивов.

Мурзинский массив расположен на севере Мурзинско-Адуйского антиклинория и сложен гранитами трех комплексов: южаковского мигматит-гранитного, ватихинского адамеллитового (нижняя часть) и мурзинского гранитного (верхняя часть массива), возраст массива 248-259 млн лет [4, 5]. На территории Мурзинского массива широко распространены миароловые пегматиты с бериллами, топазами, турмалинами, возраст которых 230-200 млн лет [6]. Образование пегматитов, по мнению авторов, должно отвечать регресивному этапу становления Мурзинско-Адуйского антиклинория.

Значительная площадь района УИП сложена породами крупного полихронного многофазного Адуйского гранитного плутона, который входит в состав Мурзинско-Адуйского антиклинория (рис.1). Плутон относится к анатектической адамеллит-гранитной серии гранитоидов континентально-коллизионного типа [7], формировавшихся в условиях абиссальной фации (4-6 км). В работе [8] рассматривается четырехстадийная история формирования Мурзинско-Адуйского гранитного комплекса на основе Rb-Sr и Sm-Nd-датирований: раннепермская стадия (~260 млн лет) с образованием основной массы комплекса, позднепермская стадия (~250 млн лет) с внедрением лейкократовых гранитов в восточной части Мурзинского и северной части Адуйского массивов, среднепозднетриасовая стадия (~230 млн лет) с формированием пегматоидных лейкогранитов и пегматитов в северной части Адуйского массива и, наконец, раннеюрская стадия (~200 млн лет) с внедрением редкометалльных пегматитов в восточной части Адуйского массива.

Малышевский лейкогранитовый массив представлен тремя отдельными небольшими телами (6-7 х 1,5-2,5 км), залегающими в гипабиссальной фации и расположенными цепочкой в зоне Сусанского разлома вдоль восточного контакта Адуйского гранитного массива. Массив сложен постколлизионными лейкократовыми красновато-розовыми средне- и крупнозернистыми порфировидными гранитами. Малышевские граниты отличаются от Адуйских повышенной железистостью и радиоактивностью, содержанием акцессорного торита и т.д. Малышевский гранитный массив имеет возраст 240-220 млн лет [5].

Ранними работами [9, 10] в геодинамической истории Уральского складчатого пояса на Южном и Среднем Урале четко выделяется триасово-раннеюрский этап, начавшийся с посторогенного растяжения и рифтогенеза и закончившийся локально проявленными древнекиммерийскими складчато-сдвиго-надвиговыми дислокациями. Максимум этого растяжения приходится на границу триаса и перми. Этот возрастной этап (255-240 млн лет) очень широко проявлен и часто выявляется в метаморфических и интрузивных комплексах Урала. В это время в районе восточного обрамления Мурзинско-Адуйского антиклинория происходят интенсивная блоковая тектоника, коровый гранитоидный магматизм и чередующиеся в пространстве и времени процессы растяжения и сжатия коры по различным причинам, имеющим как глобальный, так и региональный характер [9, 11]. Все это привело к образованию основных постколлизионных минеральных ассоциаций и рудных концентраций в виде редкометалльного (Ta-Nb-Be), камнесамоцветного (хризоберилловая, изумрудная, фенакитовая) оруденений в восточном обрамлении Мур-зинско-Адуйского антиклинория.

Рис.1. Схема расположения месторождений и проявлений рудного района УИП [13]:
I – кремнисто-базальтовая и риолит-базальтовая толща S1 (андезиты, углисто-кремнистые сланцы, амфиболиты, кварциты); II – граниты; III – гранито-гнейсы с ксенолитами вмещающих пород; IV – аляскитовые граниты; V – диориты, кварцевые диориты, габбро-диориты; VI – габбр и апогаббровые амфиболиты; VII – дуниты, перидотиты, серпентиниты; VIII – серпентиниты оталькованные, тальк-карбонатные, хлорит-тальковые породы; IX – разломы (а – установленные, б – предполагаемые); X – зоны дробления, рассланцевания и милонитизации пород; XI – области воздымания кровли; XII – области погружения кровли; XIII – изумрудные месторождения; XIV – изумрудно-берилловые месторождения; XV – берилловые месторождения; XVI – редкометалльные месторождения; XVII – молибденовые месторождения; XVIII – золоторудные месторождения; 1 – Полуденское месторождение; 2 – Аульское месторождение; 3 – Малышевское (Мариинское) месторождение; 4 – Старковское рудопроявление; 5 – рудопроявление Малиновый ключ; 6 – месторождение Участок № 7; 7 – рудопроявление Загребаевская точка; 8 – Первомайское (Троицкое) месторождение; 8а – месторождение Имени Артема (Макарьевское); 9 – рудопроявление Участок Диоритовый; 10 – месторождение Имени Крупской (Люблинское); 11 – Свердловское (Сретенское) месторождение; 12 – рудопроявление Участок № 616; 13 – рудопроявление Березовая роща; 14 – Квартальное месторождение; 15 – месторождение Липовый Лог; 16 – рудопроявление Жила № 40; 17 – месторождение Участок № 2; 18 – рудопроявление Теплый ключ; 19 – месторождение Солнечная горка; 20 – месторождение Участок № 115; 21 – Черемшанское месторождение; 22 – месторождение Участок № 5; 23 – месторождение Участок № 293; 24 – Красноармейское месторождение; 25 – Красноболотское месторождение; 26 – Островное месторождение; 27 – Южно-Шамейское месторождение; 28 – Рудничное месторождение

Типы редкометалльного оруденения

В пределах рудного района УИП выделены основные геолого-генетические типы редкометалльного оруденения: жильное, метасоматические руды и гидротермалиты [12, 13]. Альбит-микроклиновые пегматиты с Be-Nb-Ta оруденением (месторождения Липовый Лог, Квартальное и ряд более мелких) приурочены к зонам сопряжения СЗ и СВ структур на участках бокового воздымания кровли гранитного массива (рис.2). Наиболее крупные тела пегматитов локализованы в пологих трещинах отрыва СВ простирания. По результатам химического Th-U-Pb-датирования уранинита и монацита из редкометалльных пегматитов месторождений Квартальное установлен возраст этих жильных пород (268-262 млн лет) [14].

Рис.2. Схема образования минеральных ассоциаций в восточном экзоконтакте Адуйского массива 1 – граниты Адуйского массива; 2 – граниты Малышевского массива; 3 – редкометалльные пегматиты; 4 – редкометалльные альбититы; 5 – слюдитовые комплексы; 6 – кварц-плагиоклазовые жилы; 7 – грейзены; 8 – зона эндоконтакта; 9 – зона развития Bi-W-оруденения

В некоторых случаях месторождения редкометалльных гранитов формируются совместно (в одном рудном поле) с изум-рудно-берилловыми, например, Красноармейское. В пегматитах и гранитах наибольшим распространением пользуется альбитизация, в образовании которой отмечаются два этапа. На первом этапе происходит формирование пертитовых структур в калиевых полевых шпатах. Далее альбитизация развивается по трещинам в пегматитах и слюдитовых комплексах. Представлена она прожилками, сложенными среднезернистым альбитом, а иногда пластинчатым агрегатом клевеландита. С данным процессом связано образование промышленного редкометалльного (Ta-Nb-Be) оруденения на месторождениях и проявлениях УИП.

Образование редкометалльных пегматитов, по результатам ранних исследований [15], происходило при температуре 550-600 °С. Под воздействием высокотемпературных пневматолит-гидротермальных растворов происходило образование жилоподобных тел альбита с амфиболом, которые являются аналогами альбититов и встречаются на Мариинском изумрудно-берилловом месторождении. На основе данных минеральных геотермометров [16-18] можно говорить о достаточно высоких (500-550 °С) температурах образования изученных жилоподобных тел.

Основная рудная тантал-ниобиевая минерализация образует промышленные месторождения и представлена в основном минералами рядатанталит (Fe,Mn)Ta2O6 – колумбит (Fe,Mn)Nb2O6: колумбит-Fe, колумбит-Mn, танталит-Fe.Минералы встречаются на месторождениях и проявлениях редкометалльных пегматитов и в отдельных небольших телах пегматоидов и кварц-плагиоклазовых жилах на изумрудно-берилловых месторождениях. Кристаллы и зерна минералов группы танталит-колумбита часто имеют размер от 0,1-3 мм, но иногда встречаются и более крупные выделения (до 6-7 см). Размер короткопризматических кристаллов обычно 0,1-0,3 мм, уплощенно-призматических – 0,2-0,4 мм. Установлено развитие по минералам группы танталит-колумбита позднего урансодержащего гидроксикальцитомикролита [19], в котором содержание UO2 колеблется от 10,61 до 13,74 %. Микроэлементный анализ показал (образец 2), что колумбиты обогащены Y, Zr, Hf, Th, U и лантаноидами (La, Nd, Gd, Dy, Er, Yb) (табл.1). Сначала наблюдается снижение легких лантаноидов с европиевым минимумом, затем достаточно резкое возрастание тяжелых лантаноидов (рис.3).

Рис.3. Распределение редкоземельных элементов в колумбитах (среднее по трем образцам, нормированное на состав хондрита), месторождение Квартальное

Крупные изумрудно-берилловые месторождения (Мариинское, Свердловское, Имени Крупской и др.) расположены над прогибами кровли гранитных массивов (рис.2). Рудный комплекс на месторождениях представлен слюдитовыми комплексами (слюдиты) и берилл-кварц-плагиоклазовыми жилами [20]. Наиболее значительное распространение слюдитовые комплексы с рудным оруденением (редкометалльным Ве и камнесамоцветным) имеют в восточном контакте Мурзинско-Адуйского антиклинория, где изучены и разведаны всемирно известные месторождения изумрудов (Мариинское, Свердловское, Красноболотное). Минеральные парагенезисы слюдитов (флогопит, флюорит, апатит, минералы бериллия, плагиоклаз, турмалин, кварц, мусковит) и геохимические особенности (повышенные содержания бериллия, лития, рубидия, цезия, фтора, бора и углекислоты) позволяют отнести слюдитовые комплексы к фации грейзенов по ультрабазитам Баженовского и Алапаевского комплексов (табл.2).

Таблица 1

Микроэлементный состав минерала (образец 2) группы колумбита (г/т), месторождение Квартальное

Элемент

Содержание в минерале

Элемент

Содержание в минерале

Элемент

Содержание в минерале

Li

3,48

Zr

4579

Gd

14,4

Be

1,18

Nb

69612

Tb

4,76

Sc

23,2

Mo

1,78

Dy

41,0

Ti

846

Ag

832

Ho

8,92

V

3,32

Cd

9,11

Er

30,6

Cr

2,63

Sn

64,4

Tm

5,70

Mn

61764

Sb

0,13

Yb

47,1

Co

0,43

Te

0,45

Lu

7,08

Ni

0,95

Cs

0,38

Hf

307

Cu

13,2

Ba

33,7

Ta

86486

Zn

89,5

La

18,7

W

202

Ga

3,75

Ce

27,8

Tl

0,20

Ge

0,20

Pr

3,03

Pb

86,9

Rb

6,84

Nd

11,7

Bi

158

Sr

14,4

Sm

6,30

Th

176

Y

249

Eu

1,04

U

3460

Таблица 2

Состав (г/т) темных слюд из слюдитов месторождений Уральской изумрудоносной полосы [13]

Место
отбора

Мариинское

(изумрудно-берилловое)

четыре анализа

Красноболотное

(александрит-хризоберилловое)

три анализа

Квартальное

(редкометалльные пегматиты)

четыре анализа

Свердловское

(изумрудно-берилловое)

четыре анализа

Li

3762

3974

5850

1350

Be

201

24,8

40,5

16,4

Rb

3310

2855

4580

2497

Sr

104

261

17,7

10,9

Y

н.п.о

13,8

26,8

н.п.о

Zr

н.п.о

58,2

97,3

н.п.о

Nb

21,8

113

67,7

41,0

Mo

н.п.о

н.п.о

33,3

н.п.о

Ag

н.п.о

0,09

0,70

н.п.о

Sn

20,3

1045

18,1

10,3

Cs

457

464

249

314

Ba

251

573

267

671

La

0,33

17,1

15,2

0,06

Ce

0,81

37,5

37,6

0,17

Pr

0,03

4,54

5,01

н.п.о

Nd

0,24

18,1

21,4

н.п.о

Sm

0,04

3,54

5,34

0,00

Eu

0,14

0,94

0,95

0,09

Gd

0,03

3,45

5,59

н.п.о

Tb

н.п.о

0,53

1,04

н.п.о

Dy

0,04

3,14

5,98

н.п.о

Ho

н.п.о

0,56

1,13

н.п.о

Er

0,02

1,71

3,29

н.п.о

Tm

н.п.о

0,22

1,37

н.п.о

Yb

0,02

1,47

2,66

0,00

Lu

н.п.о

0,20

0,37

н.п.о

Ta

16,9

302

30,8

9,01

W

1,20

24,8

1,35

0,19

Tl

21,4

18,7

26,8

17,0

Pb

6,01

8,58

5,36

1,27

Th

0,04

3,52

4,34

н.п.о

U

0,08

3,07

3,54

0,04

Sc

16,7

10,4

12,2

8,42

V

94,9

70,9

87,3

57,8

Cr

1008

1257

34,6

738

Co

46,8

3,68

57,6

55,3

Ni

525

32,6

1206

878

Cu

73,9

4,02

2,25

2,02

Zn

608

252

664

555

Ga

51,2

97,9

49,1

28,0

Примечание: н.п.о. – ниже предела обнаружения.

В то время, как основная часть гранитных массивов Мурзинско-Адуйского антиклинория сформирована в пермском периоде, находящиеся в их экзоконтактах слюдитовые комплексы имеют более поздний триасовый и юрский возрасты. По данным датирования (Rb-Sr-методом при помощи термоионизационного 9-коллекторного масс-спектрометра Triton ЦИИ ВСЕГЕИ, Б.В.Беляцкий) становится возможным выделение трех стадий [21] формирования изумрудно-берилловых слюдитов на территории УИП: ~230 млн лет (Глинское месторождение), ~205 млн лет (Мариинское месторождение и проявление берилла Заречное) и ~190 млн лет (проявление 71 км). Данные исследования подтверждают ранние определения возраста [22], где Rb-Sr-методом (масс-спектрометр Triton, ЦИИ ВСЕГЕИ, Б.В.Беляцкий) определен возраст 206,6 ± 1,4 млн лет, который в пределах погрешности согласуется с Sm-Nd-возрастом – 212 ± 22 млн лет. На основании данных исследований можно сделать вывод: формирование слюдитовых комплексов тесно связано с флюидом, отделявшимся от глубинных расплавов во время триасово-раннеюрского этапа развития (растяжение и рифтогенез) Южного и Среднего Урала.

На основе обширного фактического материала установлено, что изумрудное сырье приурочено к флогопитовой зоне и ее контакту с линзами плагиоклаза, т.е. к центральной части (раздувам) слюдитовых жил [23]. Наиболее богаты изумрудным сырьем слюдитовые жилы мощностью более 1,2 м, заключающие в себе 62,5 % от всей массы сырья при сравнительно невысокой (30,1 %) частоте их встречаемости. Жилы мощностью 0,4-1,2 м относятся к среднепродуктивным, а имеющие мощность менее 0,4 м – практически неизумрудоносные. В слюдитовых жилах сосредоточено подавляющее (более 95 %) количество изумрудного сырья, для них характерно и наиболее высокое (13,4 г/т) содержание берилла. Для основных вмещающих пород и рудного комплекса (изумрудоносных слюдитов и кварц-плагиоклазовых жил с бериллом) с Мариинского месторождения получены новые данные по магнитной восприимчивости и электросопротивлению. Результаты исследований позволили создать новую экспресс-методику выделения продуктивных слюдитовых жил в скважинах и забоях по одновременному измерению магнитной восприимчивости и электросопротивления пород в процессе добычных работ в подземном руднике [24].

В табл.3 приведены прогнозно-поисковые критерии, разработанные для слюдитовых жил на изумрудное сырье.

Таблица 3

Прогнозно-поисковые критерии для слюдитовых жил на изумрудное сырье

Критерии и признаки

Изумрудоносные
(продуктивные) жилы

Слабоизумрудоносные
и непродуктивные жилы

Вмещающие породы и контакты

Тальковые сланцы, контакты
тальковых сланцев с диоритовыми порфиритами

Контакты тальковых сланцев
с кварцитами, амфиболитами
и углисто-кремнистыми сланцами

Простирание

Северо-западное

Северо-восточное

Падение

Северо-восточное,

юго-западное

Северо-западное,

юго-восточное

Угол падения, град.

> 30

< 30

Мощность, м

0,4-1,8

0,1-0,4

Минеральный состав

Флогопит, плагиоклаз, светло-зеленый берилл, дымчатый кварц

Флогопит, актинолит, хлорит

Содержание оксида бериллия, %

> 0,01

< 0,01

Содержание фтора, %

> 2,0

< 2,0

Отношение Cr/Ti

>0,3

< 0,3

Показатель преломления флогопита

< 1,580

> 1,580

Магнитная восприимчивость, ед. СИ

< 2,4х10−4

> 2,0х10−4

Кристаллы бериллов и изумрудов зеленого или голубовато-зеленого цвета. Часть кристаллов, наряду с зеленой окраской (включения Cr3+), имеет желтовато-зеленый цвет, обусловленный примесями Fe2+ и Fe3+.Распределение окраски в кристаллах равномерное, зональное и пятнистое. Зональность обычно цветовая: по цвету – бесцветная – зеленая, по тону – от светло- до темно-зеленой, по насыщенности – от тусклой до яркой. Отмечается, что грубая зональность соответствует разным генерациям изумрудообразования, тонкая – ритмическим колебаниям состава изумрудообразующего раствора.

Вариации состава бериллов, особенно содержаний Na, Li, Cs, Fe и Mg, могут служить индикатором фракционирования и эволюции минерала и вмещающей породы [25, 26]. Магний является главным замещающим катионом для изумрудов практически всех месторождений. Изумруды из российских (Урал), бразильских и замбийских месторождений относят к так называемому сланцевому типу, ассоциированному со слюдитами и пегматитами. Для них характерны довольно высокие содержания магния (0,70-3,10 %) и натрия (0,20-2,80 %). Напротив, в колумбийских изумрудах отмечены их низкие содержания (0,00-0,76 % Na и 0,00-0,94 % Mg) [27]. По данным источников [26, 28], частично железо в изумруде может присутствовать в трехвалентной форме Fe3+; литий может замещать бериллий, при этом зарядовый баланс компенсируется добавлением одновалентного катиона в канале. Для хрома и ванадия, обусловливающих окраску изумруда, выявлены следующие закономерности – содержание Cr2O3 обычно гораздо выше, чем V2O3, исключение составляют изумруды с месторождений Музо (Колумбия) [26, 29] и Дьякоу (Китай) [30, 31].

Проведенный микрозондовый анализ выборки образцов берилла Колумбии, Урала и Бразилии показал, что в качестве основных диагностических признаков месторождения при использовании данного метода могут служить следующие: степень замещения примесными катионами позиции алюминия, степень железистости и магнезиальности, содержание щелочных катионов. На рис.4 показано соотношение суммарной концентрации (Mg + Mn + Fe) и щелочных катионов (Na+K) в изумрудах из Колумбии, Бразилии и Урала.

Рис.4. Соотношение суммарной концентрации Mg+Mn+Fe и щелочных катионов Na+K в исследованных образцах берилла Col – Колумбия; Ural – Урал (Ural1 – Мариинское, Ural2 – Свердловское месторождение); ИД – Бразилия

По результатам исследований [32] было доказано, что основным хромофором в уральских изумрудах является Cr3+ (содержание 0,5-1,5 мас. %). Окраска средне- и бледно-зеленых бериллов (изумрудов) связана также с высоким содержанием Fe2+ и Fe3+ (0,5-0,7 мас. %). Атомы железа изоморфно входят в структуру берилла, замещая алюминий в октаэдрической позиции. Основным источником хрома для окраски изумрудов Мариинского месторождения служили хромшпинелиды Баженовского офиолитового комплекса. Наблюдается изменение состава хромшпинелидов от высокоглиноземистых к низкоглиноземистым, которое происходило при метасоматической переработке первичных хромитов под действием высокотемпературных насыщенных фтором гидротермальных растворов [32]. Похожая ситуация с хромофорами описывается в изумрудах из ряда бразильских месторождений [33, 34].

В настоящее время на территории УИП не выявлено месторождений, которые содержали бы только александрит-хризоберилловую минерализацию в промышленной концентрации. Александриты попутно извлекаются при добыче изумрудно-бериллового промпродукта [1, 35]. При анализе ранее проведенных геологоразведочных работ на бериллы и изумруды на территории УИП было выявлено, что александрит-хризоберилловая минерализация обычно кристаллизуется в иной геолого-структурной позиции по отношению к изумрудоносным слюдитам и имеет свои особенности:

  • Александрит-хризоберилловые слюдиты с фенакитом находятся в контуре и часто вне контуров изумрудоносных зон, в структурах субширотного направления. Это особенно четко проявляется на Свердловском, Красноболотном и Черемшанском месторождениях.
  • Локализация изумрудного и александритового оруденения на месторождениях различна. Изумрудоносные тела слюдитов в блоках промышленных запасов имеют субмеридиональное (простирание 340-355°, угол 80-85°) или северо-западное (простирание 290-315°, падение СВ, угол 50-80°) направления. Жилы с хризоберилл-александритовой минерализацией вне контуров изумрудоносных блоков имеют субширотное (простирание 50-80°, падение СЗ, угол 50-75°) направление.
  • Состав рудных тел с александрит-хризоберилловой минерализацией отличается от изумрудоносных жил с минеральным разнообразием и образует флогопит-хлоритовые жилы. Содержание хлорита изменяется от 10-30 до 60-70 %.
  • Хризоберилл-александритовые слюдиты с фенакитом отличаются от изумрудоносных более высоким содержанием ВеО, по данным геохимических исследований и гамма-нейтронного каротажа скважин (0,05-2,00 %).

На территории УИП наблюдаются четыре основные минеральные ассоциации, в которых встречаются александрит и хризоберилл: слюдитовые комплексы; плагиоклазовые жилы в слюдитах; хлоритовые зоны с фенакитом и промежуточной маргаритовой оторочкой из слюдитовых комплексов; мусковит-флюоритовые линзы из слюдитов. В 2021 г. была описана пятая, редкая и необычная: александрит + флогопит + изумруд + алланит + Сr-шпинель + флюорит.

Наиболее высокое содержание кристаллосырья хризоберилла и александрита зафиксировано в слюдитовых жилах, в минеральный состав которых входят, помимо флогопита, прожилки и желваки бериллосодержащего маргарита и удлиненных кристаллов турмалина. Частота встречаемости слюдитовых жил подобного парагенезиса составляет 25,6 %, они включают в себя 37,6 % хризоберилла от общих объемов. В слюдитовых жилах, в состав которых входят флогопит, плагиоклаз, берилл, флюорит, отмечается наибольшее (60,1 %) удельное значение по массе хризоберилла [13] (табл.4).

Таблица 4

Прогнозно-поисковые критерии слюдитовых жил на хризоберилл

Критерии и признаки

Продуктивные

Слабопродуктивные

и непродуктивные

Вмещающие породы и контакты

Тальковые сланцы, их контакты с диоритовыми порфиритами

Контакты тальковых сланцев с кварцитами, амфиболитами и углистыми сланцами

Простирание

Северо-восточное

Северо-западное

Падение

Северо-восточное, юго-восточное

Северо-западное

Угол падения, град

> 30

< 30

Мощность, м

0,4-1,5

0,1-0,4

Минеральный состав

Флогопит, Ве-маргарит, турмалин, плагиоклаз

Флогопит, актинолит

Кварц-плагиоклазовые жилы образовались позднее пегматитов и слюдитовых комплексов. Они удалены от массива и также приурочены к блокам более жестких пород (амфиболиты, диориты), где выполняют субширотные разрывные трещины (чаще пологие) 290-350°, угол 40-45°, реже крутые. Все эти рудные тела находятся в тесной генетической связи с изумрудоносными слюдитами, но располагаются в различной геолого-структурной обстановке, они как бы пересекают слюдитовые жилы [13]. Поэтому значительные серии кварц-плагиоклазовых жил, имеющие промышленное редкометалльное (Ta-Nb-Be) оруденение, встречаются на крупных изумрудно-берилловых месторождениях (Мариинское, Красноармейское). На мелких проявлениях жилы представлены одиночными телами. По составу они близки к редкометалльным пегматитам района, но отличаются от них структурно-текстурными характеристиками и минеральными ассоциациями вторичных минералов. На Мариинском месторождении описана позднеберилловая минерализация (эвклаз, бавенит, бертрандит, бехоит, клинобехоит, гинзбургит, битиит), которая достигает максимального разнообразия в субширотных трещинах, зонах растяжения и тектонического дробления кварц-плагиоклазовых жил, содержащих берилл. Толчком к массовому обнаружению минерализации в забоях послужило применение фотонейтронного опробования (гамма-нейтронный метод, который основан на использовании фотоядерной реакции, характеризующейся поглощением γ-квантов ядрами бериллия с последующим испусканием нейтрона) как во вмещающих породах, так и в основных рудных телах. Познеберилловая минерализация завершает стадию образования Ве-минералов на территории УИП и является важным прямым минералогическим признаком на редкометалльное и ювелирное бериллиевое оруденение [36].

Обсуждение

Разновременное образование основных минеральных ассоциаций в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория связано с развитием триасово-раннеюрского рифтогенеза [9, 11] и неравномерным глубинным флюидным режимом. Характерным признаком активизации является и зональность минеральных ассоциаций, которая хорошо просматривается не только в рудных телах, но и гранитоидах Мурзинско-Адуйского антиклинория. Все это способствовало формированию основных постколлизионных минеральных ассоциаций и рудных концентраций в виде редкометалльного (Ta-Nb-Be) и ювелирного (хризоберилл, изумруд, фенакит) оруденений. Все они сформировались после становления позднепермских гранитных интрузий (Мурзинского, Адуйского и Малышевского массивов). Самой ранней, 268 млн лет (поздняя пермь), является кварц-мусковит-полевошпатовая минеральная ассоциация, поскольку ее образование происходило в конце становления Мурзинско-Адуйского гранито-гнейсового комплекса. Далее происходило образование тальк-актинолит-флогопитовой минеральной ассоциации (230-190 млн лет, триас-ранняя юра). Длительность ее формирования связана с многократным воздействием флюидных растворов, образованных после становления позднепермских гранитов. Это хорошо проявляется в виде грубой и тонкой цветовой зональности в изумрудном кристаллосырье. Подобная картина наблюдается на известных изумрудно-берилловых объектах [26, 37].

Геолого-структурная позиция определяет проявления месторождений, приуроченных к областям поднятия или погружения кровли Адуйского плутона. В местах перегибов и переходов от одних структурных элементов к другим часто наблюдается комплексное оруденение. По масштабу и относительной величине запасов берилла и изумрудов, качеству руд и ювелирного сырья, парагенетическим ассоциациям, соотношению жильного выполнения и метасоматических пород известные объекты значительно различаются в зависимости от геологического строения, структурной позиции, и состава вмещающих их пород. Геолого-структурные особенности района, выделение основных минеральных ассоциаций перспективного редкометалльного (Be-Nb-Ta) оруденения в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория можно рассматривать в качестве поисковых критериев при проведении геолого-разведочных работ.

Выводы

  1. В ходе триасово-раннеюрского этапа развития Южного и Среднего Урала (растяжение и рифтогенез) произошло разновременное образование разнообразных минеральных ассоциаций и промышленного редкометалльного (Ta-Nb-Be) и камнесамоцветного (александрит-хризобериллового, изумрудно-бериллового и фенакитового) оруденений в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория.
  2. Образование минеральных ассоциаций связано с последовательным поступлением пневматолит-гидротермальных флюидов, обогащенных бериллием, танталом, литием, цезием, молибденом, фтором.
  3. Редкометалльное оруденение имеет различные типы, генетически связанные со становлением позднепермских гранитных массивов и между собой, но имеют различное временное и пространственное положение. Возраст редкометалльных пегматитов составляет 268-262 млн лет (химическое датирование, 28 проб); слюдитовых комплексов и жил – 190-250 млн лет (Rb-Sr-метод, 24 пробы). Типы оруденения имеют разное пространственное положение относительно гранитных массивов и располагаются в различных системах тектонических нарушений.
  4. Редкометалльные минералы в пределах УИП встречаются на месторождениях и проявлениях пегматитов (в отдельных небольших телах пегматитов) и кварц-плагиоклазовых жилах (на изумрудно-берилловых месторождениях).
  5. Важными прямыми минералогическими признаками на редкометалльное и ювелирное берилловое оруденение являются находки вторичных бериллиевых минералов (бавенит, бертрандит, Be-маргарит, эвклаз). Косвенными минералогическими признаками в восточном обрамлении Мурзинско-Адуйского антиклинория являются находки слюдитовых жил и комплексов преимущественно флогопитового состава.
  6. Изучение геолого-структурных особенности района УИП, выделение перспективного редкометалльного (Be-Nb-Ta) оруденения в пределах восточного обрамления Мурзинско-Адуйского антиклинория можно рассматривать в качестве поисковых критериев при проведении геологоразведочных работ, направленных на поиски новых месторождений и проявлений.

Литература

  1. Жернаков В.И. Изумрудные копи: изумруд, александрит, фенакит: онтогения и филогения. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2011. 201 с.
  2. Куприянова И.И. О спорных вопросах генезиса Малышевского (Мариинского) бериллий-изумрудного месторождения (Средний Урал, Россия) // Материалы Уральской летней Минералогической школы. 2003. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2004. С. 37-58.
  3. Золоев К.К., Попов Б.А., Рапопорт М.С. и др. Глубинное строение и металлогения подвижных поясов. М.: Недра, 1990. 191 с.
  4. ФерштатерГ.Б. Гранитоидный магматизм и формирование континентальной земной коры в ходе развития Уральского орогена // Литосфера. 2001. № 1. С. 62-85.
  5. Ферштатер Г.Б., Краснобаев А.А., Беа Ф. и др. Геодинамические обстановки и история палеозойского интрузивного магматизма Среднего и Южного Урала (по результатам датирования цирконов) // Геотектоника. 2007. № 6. С. 52-77.
  6. Кисин А.Ю., Коротеев В.А. Блоковая складчатость и рудогенез. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2017. 349 с.
  7. Ферштатер Г.Б., Беа Ф., Бородина Н.С. и др. Латеральная зональность, эволюция и геодинамическая интерпретация магматизма Урала в свете новых петрологических и геохимических данных // Петрология. 1998. Т. 6. № 5. С. 451-477.
  8. Попов В.С., Богатов В.И., Петрова А.Ю. и др. Возраст и возможные источники гранитов Мурзинско-Адуйского блока, Средний Урал: Rb-Sr и Sm-Nd изотопные данные // Литосфера. 2003. № 4. С. 3-18.
  9. Пучков В.Н. Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2010. 280 с.
  10. Козлов А.В., Степанов С.Ю., Паламарчук Р.С. и др. Онтогенические ориентиры для выбора модели формирования платинового оруденения в зональных клинопироксенит-дунитовых массивах Урала // Записки Российского минералогического общества. 2019. Т. 148. № 2. С. 115-130. DOI: 10.30695/zrmo/2019.1482.08
  11. Иванов К.С. Основные черты геологической истории (1,6-0,2 млрд лет) и строения Урала: Автореф. дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. Екатеринбург: Институт геологии и геохимии им. академика А.Н.Заварицкого Уральского отделения РАН, 1998. 25 с.
  12. Куприянова И.И. Шпанов Е.П. Бериллиевые месторождения России. М.: Геос, 2011. 353 с.
  13. Попов М.П. Геолого-минералогические особенности редкометальной минерализации в Восточном экзоконтакте Адуйского массива в пределах Уральской изумрудоносной полосы. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет, 2014. 136 с.
  14. Хиллер В.В., Попов М.П., Ерохин Ю.В. и др. Th-U-Pb-возраст редкометальных гранитных пегматитов в восточном экзоконтактеАдуйского массива (Средний Урал) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия Геология. 2015. № 4. С. 61-65.
  15. Ласковенков А.Ф. Закономерности распределения редких металлов в пегматитах Адуйского редкометалльного поля и перспективы расширения его сырьевой базы: Автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. Асбест: Из-во Свердловского горного института, 1982. 25 с.
  16. Otten M.T. The origin of brown hornblende in the Artfjallet gabbro and dolerites // Contributions to Mineralogy and Petro-logy. 1984. Vol. 86. P. 189-199.
  17. Vasilev E.A., Zedgenizov D.A., Klepikov I.V. The enigma of cuboid diamonds: The causes of inverse distribution of optical centers within the growth zones // Journal of Geosciences (Czech Republic). 2020. Vol. 65. Iss. 1. P. 59-70. DOI: 10.3190/jgeosci.301
  18. Войтеховский Ю.Л., Захарова А.А. Петрографические структуры и равновесия Харди – Вайнберга // Записки Горного института. 2020. Т. 242. С.133-138. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.133
  19. Atencio D., Andrade M.B., Christy A.G. The pyrochlore supergroup of minerals: nomenclature // The Canadian Mineralogist. 2010. Vol. 48. № 3. P. 673-698. DOI:10.3749/canmin.48.3.673
  20. Kupriyanova I.I. On the genesis of the Malyshevsk beryllium-emerald deposit (Middle Urals, Russia) // Geology of Ore Deposits. 2002. Vol. 44. Iss. 4. Р. 276-290.
  21. Бидный А.С., Бакшеев И.А., Попов М.П. и др. Сравнительная характеристика берилла из месторождений Уральской изумрудоносной полосы по данным ЛА-ИСП-МС и ИК-спектроскопии // Вестник Московского государственного университета. Серия 4. Геология. 2011. № 2. С. 34-41.
  22. Бакшеев И.А., Кудрявцева О.Е., Беляцкий Б.В. и др. Турмалин-содержащие метасоматиты Уральских изумрудных копей. Статья II. Слюдиты (флогопиты) // Уральский геологический журнал. 2003. № 4. С. 3-34.
  23. Золотухин Ф.Ф. Мариинское (Малышевское) месторождение изумруда, Средний Урал, Асбест. СПб: Изд-во СПбГУ, 1996. 70 с.
  24. Попов М. П., Пелешко О.П., Баженова Е.А. и др. Geophysical criteria for the separation of productive micaceous veins of the Ma-riinsky emerald-beryllium deposit (the Middle Urals) // Известия УГГУ. 2019. Вып. 1(53). С. 39-47. DOI 10.21440/2307-2091-2019-1-39-47
  25. UherР., Chudík P., Bačík P., Vaculovic T. Beryl composition and evolution trends: an example from granitic pegmatites of the beryl-columbite subtype, Western Carpathians, Slovakia // Journal of Geosciences. 2010. Vol. 55. № 1. P. 69-80. DOI: 10.3190/jgeosci.060
  26. Groat L.A., Giuliani G., Marshall D.D. et al. Emerald deposits and occurrences: A review // Ore Geology Reviews. 2008. Vol. 34. Iss. 1-2. P. 87-112. DOI: 10.1016/J.OREGEOREV.2007.09.003
  27. Moroz I.I., Eliezri I.Z. Emerald chemistry from different deposits: an electron microprobe study // AustralanGemmologist. 1998. Vol. 20. № 2. Р. 64-69.
  28. Abdel Gawad A.E., Ene A., Skublov S.G. et al. Trace Element Geochemistry and Genesis of Beryl from Wadi Nugrus, South Eastern Desert, Egypt. Minerals. 2022. Vol. 12. Iss. 2. № 206. 22 p. DOI: 10.3390/min12020206
  29. Banks D.A., Giuliani G., Yardley B.W.D. et al. Emerald mineralisation in Colombia: fluid chemistry and the role of brine mixing. // MineraliumDeposita. 2000. Vol. 35. № 8. P. 699-713. DOI: 10.1007/s001260050273
  30. Zhang S.T., Feng M.G., Wang H.Q. et al. Geological features and genesis of emerald deposits in the Malipo County of Yunnan Province, China // Geological Science Technology Information. 1999. Vol. 18. P. 50-54.
  31. Schwarz D., Giuliani G. Emerald deposits – A review // Australian Gemmologist. 2001. Vol. 21. P. 17-23.
  32. Попов М.П., Сорокина Е.С., Кононкова Н.Н. и др. Новые данные о генетической связи хромофоров берилла и хризоберилла изумрудных копей Урала с хромшпинелидами Баженовского офиолитового комплекса // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486. № 6. С. 699-703. DOI: 10.31857/S0869-56524866699-703
  33. Гавриленко Е.В., Гайдамако И.М., Гавриленко В.В. Особенности перераспределения хрома при метасоматическом росте кристаллов изумруда в метагипербазитах // Записки Российского минералогического общества. 1999. Т. 128. № 2. С. 66-71.
  34. Giuliani G., Silva L.J.H.D., Couto P. Origin of emerald deposits of Brazil // Mineralium Deposita. 1990.Vol. 25. Iss. 1. P.57-64. DOI: 10.1007/BF03326384
  35. Kievlenko E.Y. Geology gems.USA, CO, Littleton: Ocean Pictures Ltd., 2003. 468 p.
  36. Попов М. П. Минералогические признаки на редкометалльное и самоцветное оруденение на территории Мурзинско-Адуйской бериллиевой (самоцветной) субпровинции // Известия УГГУ. 2016. Вып. 3(43). С. 54-63. DOI 10.21440/2307-2091-2016-3-54-63
  37. ZwaanJ.C., SeifertA.V., VránaS. etal. Emeralds from the Kafubu area, Zambia // Gems and Gemology. 2005. Vol. 41. № 2. Р. 2-34. DOI: 10.5741/GEMS.41.2.116

Похожие статьи

Редкие минералы благородных металлов в коллекции Горного музея: новые данные
2022 Д. А. Петров, С. О. Рыжкова, И. М. Гембицкая
Карбонатитовые комплексы Южного Урала: геохимические особенности, рудная минерализация и связь с геодинамическими обстановками
2022 И. Л. Недосекова
Магмаподводящий палеоканал в Мончегорском рудном районе: геохимия, изотопный U-Pb и Sm-Nd анализ (Кольский регион, Россия)
2022 В. Ф. Смолькин, А. В. Мокрушин, Т. Б. Баянова, П. А. Серов; А. А. Арискин
Офиолитовая ассоциация мыса Фиолент (запад Горного Крыма) – верхнее ограничение возраста по результатам U-Pb изотопного датирования плагиориолитов (скала Монах)
2022 Н. Б. Кузнецов, Т. В. Романюк, А. В. Страшко, А. С. Новикова
Термическая история алмаза кимберлитовых трубок Архангельская и имени А.П.Карпинского-I
2022 Е. А. Васильев, Г. Ю. Криулина, В. К. Гаранин
Геохимия разновидностей берилла: сравнительный анализ и визуализация аналитических данных методами главных компонент (PCA) и стохастического вложения соседей с t-распределением (t-SNE)
2022 С. Г. Скублов, А. К. Гаврильчик, А. В. Березин