Ассоциация грейзенов (цвиттеров) и турмалинитов в гранитах плутона Северный (Чукотка, Россия)

Финансирование

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проекты 11-05-00868-а, 14-05-00364, 20-15-50064), Минобрнауки (Государственный контракт № 14.740.11.0192, Государственное задание № 5.2115.2014/K).

Введение

Дальний Восток лидирует в России по запасам стратегических видов минерального сырья, таких как олово, золото, флюорит; намечаются перспективы выявления редкометалльного оруденения [1, 2]. Большой интерес представляют рудные районы Чукотки: Баимская рудная зона (крупное Au-Mo-Cu месторождение Песчанка), Кайемравеемский рудный узел (крупное Au-Ag месторождение Купол), Иультинский рудный узел (крупное Sn-W месторождение Светлое), Ичувеем-Паляваамский рудный район (крупное Au месторождение Майское) [3-5]. Внимание геологоразведчиков привлекает гранитный плутон Северный в Чаунском районе Чукотки [6], южнее которого расположена группа крупных месторождений олова – Пыркакайские штокверки [1].

Наряду с совершенствованием добычи и переработки полезных ископаемых, важным направлением развития минерально-сырьевой базы является «диверсификация минерагенического потенциала территорий. Планирование поисковых работ на нетрадиционные геолого-промышленные типы месторождений для отдельных районов с целью выявления крупных и уникальных объектов» [1]. Научно-методическим обеспечением таких работ служат данные о составе и рудоносности гидротермально-метасоматических образований территорий [7].

В 1990-2011 гг. Санкт-Петербургским горным университетом были проведены экспедиции на Чукотку под руководством профессора Ю.Б.Марина. В гранитном плутоне Северный выполнено крупномасштабное геологическое картирование метасоматитов. На ряде поисковых участков закартированы поля цвиттеров и изучены жилы оловорудных турмалинитов, выявленные Чаунским горно-геологическим предприятием. Цвиттеры – наиболее высокотемпературные и высокофтористые метасоматиты семейства грейзенов, составляющие основу многих редкометалльных и вольфрамово-оловорудных месторождений [8, 9]. Турмалиниты – существенно турмалиновые метасоматиты, характерные для крупных оловорудных месторождений. Сочетание цвиттеров и турмалинитов наблюдается на крупных редкометалльно-оловянных месторождениях [6, 10, 11]. Цель статьи – минералого-петрографическая характеристика ассоциации цвиттеров и турмалинитов гранитного плутона Северный как основа оценки минерагенического потенциала района.

Фактический материал и методы

По методике, рекомендованной в [11, 12], проведены минералого-петрографические исследования более 3000 образцов и 2000 шлифов и аншлифов (микроскопы ПОЛАМ Р-312, Leica DM2500 M, Olympus BX51). В основу исследований заложена структурно-геологическая, петрографическая, минералогическая, геохимическая и минерагеническая информация, полученная при крупномасштабном геологическом картировании.

С целью диагностики и фациального расчленения метасоматитов исследованы их структурно-текстурные особенности, состав и анатомия породообразующих (темные слюды, турмалин) и акцессорных (касситерит, вольфрамоиксиолит, алланит и др.) минералов с учетом работ [13-15]. Как показывает практика, генетическое исследование минералов и минеральных агрегатов позволяет получить информацию о происхождении и условиях образования минералов [16-18]. Для установления генезиса и эволюции метасоматитов использованы принципы онтогенического анализа минеральных индивидов и агрегатов, разработанные научной школой Санкт-Петербургского горного университета [14, 19].

Изучение акцессорных и породообразующих минералов метасоматитов выполнено методом SEM-EDS на электронных микроскопах JEOL JSM-6460LV, JSM-7001F, JIB-4500, Cameca MS-46 Горного университета и Института Карпинского при ускоряющем напряжении 15-30 кВ, токе – 1,5 нА. Интерпретация – с помощью программного обеспечения INCA Energy (Oxford Instruments Ltd.). Составы темных слюд измерены электронно-зондовым микроанализатором JEOL JXA-8230 в Санкт-Петербургском горном университете (аналитик Е.В.Пигова). Условия съемки – ускоряющее напряжение 20 кВ, сила тока 100 нА. В качестве стандартов использованы роговая обманка (Si, Al, Ca, Mg, Fe), ортоклаз (K), альбит (Na), спессартин (Fe, Mn, Al), пирофанит (Mn, Ti), апатит (P), флюорит (F, Ca). Для расчета поправок использовался метод ZAF из программного обеспечения JEOL. Примеси определены методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (спектрометр ICPE-9000) и атомно-абсорбционной спектрометрии (спектрометры АА6300, ААS5ЕА) в ЦКП Санкт-Петербургского горного университета; пределы обнаружения – 0,001 %. Содержание Li, Rb, Cs в слюдах определено с помощью пламенной фотометрии на приборе ПФМ в Институте наук о Земле (аналитик О.В.Волина). Использован геотермометр Ti-in-biotite [20]. Классификация слюд выполнена с учетом [21]. Состав акцессорных тантало-ниобатов определен на электронно-зондовом микроанализаторе JEOL JXA-8230 в ЦКП Санкт-Петербургского горного университета (аналитик Е.В.Пигова). Режим WDS-анализа – ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда 100 нА. В качестве стандартов использованы: колумбит (Nb), синтетический ScVO₄ (Sc), касситерит (Sn), SrSO₄ (Sr), синтетический Ta₂O₅ (Ta), TiO₂ (Ti), металлический W (W), синтетический Y-гранат (Y), циркон (Zr).

Составы турмалинов определены с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-IT500, оборудованного энергодисперсионной приставкой INCA Energy 350, в Лаборатории локальных методов исследования на кафедре петрологии и вулканологии геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова (аналитики Н.Н.Коротаева, В.О.Япаскурт). Условия съемки – ускоряющее напряжение 20 кВ, сила тока ~2 нА, диаметр пучка электронов 3 мкм. Использованы стандарты: флюорит M9 (F, Ca), жадеит M3 (Na, Al, Si), энстатит M12 (Mg), волластонит M8 (Ca), ScPO₄ (Sc), гематит O21 (Fe), касситерит O1 (Sn). Погрешность измерения главных и второсте-пенных элементов составила для оксидов 1,5 и 5 отн.%. Для процедуры коррекции использованы XPP поправки. Классификация турмалинов выполнена с учетом [22]. Содержание Li в турмалине измерено методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерным пробоотбором с использованием масс-спектрометра Element-XR, а также приставки для лазерной абляции LSX-213 G2+ в ГЕОХИ РАН (аналитик М.О.Аносова). При измерении содержания лития использован калибровочный стандарт синтетического стекла NIST-610.

Геологическая характеристика плутона Северный

Район исследований расположен на северо-западе Чукотского автономного округа, на побережье Чаунской губы и Восточно-Сибирского моря. История его изучения началась в 1927 г. со знаменитых экспедиций С.В.Обручева. В 1936-1939 гг. экспедиции Арктического института Главсевморпути добыли сведения о россыпной и коренной оловоносности восточного побережья Чаунской губы, в том числе об оловорудных проявлениях в западном контакте плутона Северный. В южном экзоконтакте плутона открыто крупнейшее в России Пыркакайское месторождение олова.

Район исследований находится в Чаунской зоне Новосибирско-Чукотской складчатой системы, включающей верхнетриасовые сланцево-алевролитовые и верхнеюрские песчаные складчатые толщи. Зона гранитоидного магматизма, ограниченная Чаунским и Пытлянским разломами, подстилается полосой гранитизированного фундамента и включает Чаунский криптобатолит с обнаженными на поверхности выступами, среди которых гранитные плутоны Северный, Пырканаянский, Инрогинайский, Янранайский, Куйвивеемский, Шелагский [6, 23]. Плутон Северный площадью 308 км² вытянут в северо-западном направлении, совпадающем с направлением складчатости. Судя по наличию останцов ороговикованной кровли и пологому (40-45°) падению контактов под вмещающие породы, глубина эрозионного среза плутона невелика. По геофизическим и структурным данным он представляет собой пластообразное тело мощностью 2-3 км с пологой кровлей.

Плутон Северный является полиформационным и образован породами четырех интрузивных комплексов: пургинского комплекса биотит-роговообманковых гранитов; ичувеемского дайкового комплекса монцогранитов, граносиенитов; чаунского комплекса, включающего главную фазу крупно- и среднезернистых лейкогранитов и дополнительную фазу мелкозернистых резкопорфировидных лейкогранитов (89,4±0,7 млн лет); пыркакайского комплекса, включающего первую фазу – штоки среднезернистых литий-фтористых гранитов (ЛФГ), и вторую фазу – силлы мелкозернистых ЛФГ мощностью 1-50 м [24]. Преобладают лейкограниты чаунского комплекса. Пыркакайский комплекс возрастом 88,0±0,7 млн лет входит в состав Дальневосточного пояса ЛФГ и является рудоносным (рис.1).

Внутри гранитного плутона развиты разрывные нарушения северо-западного и субмеридионального направлений, а также оперяющие субширотные сдвиго-сбросы и пологозалегающие разрывные нарушения. Флюидоконтролирующими и рудолокализующими являются субмеридиональные разрывные нарушения в верховьях рек Ергувеем и Глубокая (рис.1).

Петрографическая характеристика цвиттеров и турмалинитов

В результате полевых и камеральных исследований в плутоне Северный установлены пять групп метасоматитов: альбититы, грейзены (цвиттеры), турмалиниты, хлорититы, аргиллизиты. Наиболее распространены и являются предметом исследования редкометалльные цвиттеры и редкоземельно-оловоносные турмалиниты.

Цвиттеры представляют собой специфические темнослюдистые метасоматиты, состоящие из триоктаэдрических слюд циннвальдита (литиевого сидерофиллита), кварца и топаза [9]. Главный объем этой минерализации распределен по всей площади главного купола плутона Северный в виде слабых изменений лейкогранитов чаунского комплекса. Содержание новообразованных минералов в биотитовых лейкогранитах, %: кварц 1-10, циннвальдит 1-5, топаз 0,1-3, флюорит 0-0,6. Установлены признаки цвиттеризации биотитовых лейкогранитов чаунского комплекса [16, 25]:

• Наличие двух видов слюды – темно-бурого биотита и более светлого оранжево-бурого цин-нвальдита II (метасоматический циннвальдит цвиттеров). Реликты первичного биотита наблюда-ются в циннвальдитовых псевдоморфозах (рис.2, б) и в виде включений в первичном магматиче-ском кварце. Циннвальдит II образует прожилковидные агрегаты с кварцем, флюоритом и топазом, замещает биотит, плагиоклаз, реже ортоклаз.

• Присутствие двух генераций кварца – первичного дипирамидального кварца I (размер кри-сталлов – 2,5 мм; содержание – 37 % объема гранита) и вторичного метасоматического гранобластового кварца II (0,3-1,5 мм; 5-10 %, редко до 60-70 %). Кварц II замещает ортоклаз и плагиоклаз, образует линзы и гнезда с циннвальдитом и топазом, нарушающие структуру гранита. Кварц I в измененных гранитах дислоцирован и перекристаллизован.

• Наличие зерен топаза двух типов – относительно крупных (0,2-2,0 мм) ксеноморфных зерен в составе гнезд, линз цвиттеров и мелких (0,03-0,3 мм) изометрических или угловатых зерен, замещающих магматический плагиоклаз совместно с кварцем, циннвальдитом II и флюоритом (до 5-10 % объема) (рис.2, а). Гранулометрические исследования показали, что размер зерен топаза не коррелирует с размерами зерен полевого шпата и кварца.

По данным бурения, цвиттеровые изменения биотитовых лейкогранитов достигают глубины 280-400 м. Масштабы слабой цвиттеризации таковы, что при содержании вторичных минералов 3 % объем постмагматической минерализации в плутоне достигает почти 1 млрд м³. Цвиттеризация определяет измененный внешний облик и геохимические особенности лейкогранитов плутона Северный. Это заставило некоторых исследователей представить измененные породы главной фазы чаунского комплекса как ЛФГ [25].

В плутоне Северный закартированы поля полнопроявленных цвиттеров площадью от 200-500 м² до 1-2 км², развивающихся по лейкогранитам и Li-F-гранитам. Наиболее крупные поля цвиттеров установлены на месторождениях Кекурное и Глубокое. По данным бурения, плащеобразные ареалы цвиттеров мощностью 5-15 м приурочены к висячим контактам силлов ЛФГ. Отдельные тела представлены небольшими пластовыми залежами, гнездами и субвертикальными зонами мощностью 0,1-4,5 м, длиной 1-70 м, северо-северо-восточного и субширотного простирания. По составу выделены циннвальдит-кварцевые и топаз-кварцевые цвиттеры. Циннвальдит-кварцевые разности состоят из кварца (70-90 %), циннвальдита III или Li-содержащего сидерофиллита (10-20 %), топаза и флюорита (1-10 %). Топаз-кварцевые цвиттеры сложены кварцем (60-90 %) и топазом (20-30 %), содержат примесь флюорита и циннвальдита (1-10 %). В цвиттерах фиксируются сильно корродированные зерна плагиоклаза и ортоклаза исходных гранитов (рис.2, в, г).

В агрегатах цвиттеров неправильные или гипидиоморфные зерна циннвальдита III образуют цепочки и гнезда в гранобластовом кварцевом агрегате, реже слагают прожилковидные обособления с кварцем и топазом. Топаз распределен по границам слюды и кварца, иногда обрастает слюду, срастается с флюоритом. Флюорит цвиттеров, в отличие от флюорита ЛФГ, почти не встречается в виде включений в слюде. Текстура полнопроявленных цвиттеров массивная, структура мелко- и среднезернистая (0,5-3 мм), лепидогранобластовая. Акцессорные минералы (монацит-(Ce), Sn-Nb-W-содержащий рутил, вольфрамоиксиолит, W-содержащий колумбит-(Mn) и др.) тяготеют к слюдяным и топазовым обособлениям [24] (рис.3, а, б).

Турмалиниты слагают жильные тела переменного состава и строения, пересекающие залежи цвиттеров. Наиболее распространены мусковит-кварц-турмалиновые метасоматиты, развитые в центральной части плутона в виде крутозалегающих зональных тел мощностью 1,5-2,5 м. Тыловая зона сложена микрозернистым агрегатом турмалина, кварца, касситерита; промежуточная – мелкозернистым кварцем и турмалином с примесью мусковита и флюорита; фронтальная – микро- и мелкозернистым агрегатом мусковита, кварца, флюорита, турмалина. Зоны турмалинитов пересекают гранитоидные интрузии всех комплексов. Во многих случаях турмалинитовые жилы образуются вдоль разрывных нарушений в зальбандах и осевой части даек гранит-порфиров, монцогранит-порфиров (см. рис.1). Многократно отмечены случаи пересечения цвиттеров кварц-турмалиновыми жилами и сопряженными с ними кварц-мусковитовыми метасоматитами с формированием гетерогенных метасоматитов, сложенных псевдоморфозами мусковита по циннвальдиту и топазу, содержащих реликты топаза, арсенопирита и минералы Nb, Ta, REE, Y, W, Bi.

Все турмалиновые образования плутона разделены с учетом их рудоносности и особенностей турмалина на четыре группы: 1) шлиры турмалина I в пегматоидных гнездах; 2) дорудные жилы с турмалином II и флюоритом; 3) раннерудные жилы с турмалином III; 4) рудные жилы с турмалином IV.

1. Многочисленные шлиры турмалинаI с кварц-мусковитовыми ореолами приурочены к пегматоидным гнездам размером до 10 см в биотитовых лейкогранитах по всей площади плутона. Шлиры содержат флюорит, топаз, монацит-(Ce), циркон, торит, рутил. Турмалин I образует ксеноморфные и шестоватые сложнозональные кристаллы с поперечником до 5 мм, которые плеохроируют от бледно-бурого и бесцветного до голубого. По краям иногда развита темно-синяя неплеохроирующая кайма.
2. Дорудные жилы с турмалиномII и флюоритом представляют собой редкие тела мощностью 2-80 см и протяженностью до 5-8 м. Жилы сложены гетерогранобластовым агрегатом кварца размером 0,1-2 см с густой вкрапленностью турмалина. Турмалин ксеноморфный размером 0,5-5 мм или шестоватый поперечником 1-3 мм и длиной до 2-3 см. Сложнозональные кристаллы турмалина II плеохроируют от светло-коричневого (почти бесцветного) до бурого, от сероватого до сине-зеленого. С ними ассоциируют полихромный флюорит, топаз, фенгит, иногда мельчайший темно-бурый касситерит (рис.4, а). В кристаллах турмалина II наблюдаются микропрожилки и каемки темно-синего неплеохроирующего турмалина.
3. Раннерудные жилы с турмалиномIII мощностью до 0,1 м и длиной в первые метры встречаются относительно редко по всей площади плутона. Жилы сложены черными мелко- и среднезернистыми кварц-турмалиновыми метасоматитами массивной текстуры. Турмалин III образует призматические или игольчатые кристаллы поперечником 0,1-0,5 мм, длиной до 5 мм. Окраска турмалина III зональная: темно-бурая в осевой части и темно-синяя по краям. Наблюдаются мелкие (длиной несколько десятков мкм и шириной несколько мкм) кристаллы синего и зеленого неплеохроирующего турмалина IV, которые нарастают на крупные кристаллы турмалина III (бассейны руч. Стремительный и Гусиный) (рис.4, в). Турмалин III ассоциирует с акцессорными иттрофлюоритом, топазом, касситеритом, монацитом-(Ce), Nb-содержащим рутилом, алланитом-(Ce), алланитом-(Y) (см. рис.3, в, рис.4, б, в).
4. Жилы с турмалиномIV имеют субмеридиональное простирание, крутое падение (80-85°), мощность от первых см до 0,5 м, в раздувах до 1,5 м, длина жил до 200 м. Системы параллельных жил протягиваются на сотни метров и первые километры (см. рис.1). Околожильные изменения гранитов представлены турмалин-кварц-мусковитовыми метасоматитами. Турмалин жил и турмалин околожильных мусковит-кварц-турмалиновых метасоматитов не отличаются по составу и описаны как турмалин IV. Жилы имеют темно-серую окраску, пятнистое или брекчиевидное строение, содержат иттрофлюорит. В жилах, особенно в брекчиевидных разностях, содержится в промышленном количестве касситерит, ассоциирующий с монацитом-(Ce) и апатитом (см. рис.3, г, рис.4, г). Турмалин IV образует синевато-зеленые слабозональные кристаллы длиной до 1 мм, а шириной от нескольких до нескольких сотен мкм. На месторождениях Пыркакайское, Глубокое, Утиное жилы с турмалином IV имеют существенно кварцевый состав. В среднезернистом кварцевом агрегате наблюдаются линзы и прожилки мелко-среднезернистого кварца с вкраплениями радиально-лучистых агрегатов игольчатого густо-синего турмалина IV, зеленого флюорита и микрозернистого (десятые доли мм) касситерита. Содержание касситерита от 0,1 до 5-15 % объема жил.

Минералогические особенности цвиттеров и турмалинитов

Цвиттеры сложены циннвальдитом III, содержащим редкие щелочи (табл.1) и примеси редких металлов (Nb₂O₅ – 0,03-0,14; Ta₂O₅ – 0,001-0,002; Y₂O₃ – 0,01-0,03; Yb₂O₃ – 0,003-0,005 мас.%), для которого характерны высокая железистость и глиноземистость. По данным геотермометра Ti-in-biotite [20], температура кристаллизации циннвальдита цвиттеров – 430 °C. Температура кристаллизации циннвальдита, замещающего магматический биотит в цвиттеризированных гранитах, также < 500 °C.

Цвиттерысодержат вольфрам-редкометалльную акцессорную минерализацию: иттрофлюорит, монацит-(Ce), Sn-Nb-W-содержащий рутил, вольфрамоиксиолит, W-содержащий колумбит-(Mn), W-содержащий ильменит, берилл, ксенотим-(Y), черновит-(Y), ишикаваит, висмутопирохлор, уранополикраз, касситерит [24] (см. рис.2, в, г, рис.3, а, б).

Таблица 1

Химический состав слюд ряда сидерофиллит – полилитионит в цвиттеризированных лейкогранитах и цвиттерах плутона Северный, мас.%

Примечания. n – число проб; 1-4 – средний состав слюды (1 – измененный биотит в слабо цвиттеризированных (15 %) лейкогранитах, 2 – умеренно цвиттеризированных (40 %) лейкогранитах, 3 – циннвальдит в сильно цвиттеризированных (70 %) лейкогранитах, 4 – цвиттерах). Расчет формул выполнен для 12 атомов кислорода на формульную единицу (O=F₂).

Установлены виды турмалина из описанных выше четырех групп турмалиновых образований:

• Турмалин I из шлиров в пегматоидных гнездах в основном относится в фтор-шерлу, некоторые составы классифицируются как фтор-дравит, шерл, фойтит, окси-шерл и окси-фойтит (рис.5, а, в, д). Отношение Fe³⁺/Fe_общ в турмалине шлиров составляет 9-10 %.
• ТурмалинIΙ из жил с флюоритом по химическому составу относится в фтор-шерлу и шерлу; некоторые составы классифицируются как фойтит, окси-шерл и окси-фойтит (рис.5, а, в, д). Турмалин II содержит Sc (до 0,24 мас.% Sc₂O₃) – это наиболее высокая концентрация элемента, когда-либо зафиксированная в турмалине. Другая особенность турмалина II – высокое содержание Li – 135-163 г/т. Отношение Fe³⁺/Fe_общ составляет 7-11 %.
• ТурмалинIII по составу отнесен к фтор-шерлу, шерлу, окси-шерлу, фойтиту, окси-фойтиту и дравиту (рис.5, а, в, д). Отношение Fe³⁺/Fe_общ варьируется от 3 до 9 %.
• ТурмалинIV можно отнести по химическому составу к шерлу, окси-шерлу и, вероятно, ферро-бозииту; меньшее число составов отвечает дравиту, окси-дравиту, фтор-шерлу, фойтиту (рис.5, б, г,e). Ферро-бозиит, слагающий каймы кристаллов, оловосодержащий – до 1,28 мас.% SnO₂. Отношение Fe³⁺/Fe_общ достигает 14 %.

Обобщая данные о минералогии турмалина плутона Северный, отметим, что вариации его состава заключены в пределы шерла, фойтита и бозиита. От дорудных турмалинитов к рудным наблюдается уменьшение роли фтор-шерла и возрастание значения окси-шерла и ферро-бозиита при постепенном повышении содержания лития и переменном отношении Fe³⁺/Fe_общ.

В дорудных жилах с турмалином II наблюдаются монацит-(Ce), торит, рутил и очень редко мелкий (0,01-0,3 мм) касситерит (см. рис.4, а). Раннерудные жилы с турмалином III содержат редкоземельно-оловянную акцессорную минерализацию: касситерит, монацит-(Ce), висмутопирохлор, ксенотим-(Y), апатит-(CaF), флюоцерит-(Ce), иттрофлюорит, алланит-(Ce), алланит-(Y) (табл.2), ишикаваит, арсенаты Y, Cu, Fe – черновит-(Y), агардит-(Y) и др. (см. рис.3, в, рис.4, б, в). Акцессорные и рудные минералы жил с турмалином IV: касситерит, монацит-(Ce), апатит, олово-вольфрам-ниобиевый рутил, флюоцерит-(Ce), иттрофлюорит, поликраз, уранополикраз, халькопирит, пирит, сакураиит (см. рис.3, г,рис.4, г).

Таблица 2

Химический состав алланита-(Ce) и алланита-(Y) в турмалиновых метасоматитах плутона Северный [27], мас.%

Примечания. 1-3, 5-7 – представительные микрорентгеноспектральные анализы (Санкт-Петербургский горный университет) алланита-(Ce) и алланита-(Y) в турмалинитах; 4, 8 – средний состав алланита-(Ce) и алланита-(Y) (33 и 12 анализов); прочерк – элемент не обнаружен; FeO* = FeO + Fe₂O₃. Расчет формул выполнен для 8 катионов с уравновешиванием на 12,5 ионов О.

Жилы с турмалином III являются главными оловорудными образованиями плутона Северный и содержат до 5-15 % касситерита (см. рис.4, б, в). Характерные примеси в касситерите турмалиновых жил: FeO – 0,82-1,52; WO₃ – 0,00-0,37; TiO₂ – 0,04-0,12; Nb – 0,01-0,11; In – 0,00-0,02; Ce – 0,00-0,03; Sc – 0,00-0,02 % (табл.3). По составу касситерит Северного плутона близок к касситериту грейзеновых месторождений, связанных с ЛФГ: Альтенберг (Германия), Орловское (Забайкалье), Кестер (Якутия). Наблюдается сходство с касситеритом грейзеновых месторождений Дальнего Востока (Карадубское, Правоурмийское, Приамурье).

Таблица 3

Химический состав касситерита в турмалиновых метасоматитах и жилах Северного массива

Примечания. 1-10 – представительные анализы касситерита месторождений (1-6 – Кекурное, 7 – Стремительное, 8-10 – Утиное). Sn, W, Fe, Ti – рентгеноспектральный анализ (СПбГУ, аналитик Е.В.Савва). Be, Sc, Ce, In, Nb – SEM-EDS (Санкт-Петербургский горный университет, аналитик Е.В.Пигова).

Встречаются турмалиновые жилы с богатой редкоземельной минерализацией – алланитом-(Ce) и замещающим его флюоцеритом-(Ce). В сростках с алланитом-(Ce) установлен Nd-содержащий алланит-(Y) (см. рис.4, г).

Об ассоциации грейзенов и турмалинитов плутона Северный

Установленная в плутоне Северный ассоциация минерализованных грейзенов (цвиттеров) и турмалинитов заслуживает внимания и требует минералого-петрографической и минерагенической оценок, так как подобные комплексы характерны для крупных редкометалльно-оловорудных месторождений. К ним относятся Правоурмийское (Приамурье) [6], Ярославское (Приморье) [7], Кугарок и Лост-Ривер (Аляска) [28, 29], Сент-Остелл и Трегоннинг-Годольфин (Англия) [30, 31], Эренфридерсдорф (Германия) [32], Викманов (Чехия) [33], Панаскейра (Португалия) [34] и др.

Главная особенность выявленной ассоциации заключается в пространственной связи рудоносных метасоматитов с ЛФГ, в эндоконтакте и экзоконтакте интрузий которых располагаются залежи цвиттеров, а зоны турмалиновых метасоматитов – в ареалах распространения ЛФГ и цвиттеров (см. рис.1). Если для цвиттеров генетическая связь с ЛФГ установлена [8, 9], то генезис турмалинитов требует изучения. Кварц-турмалиновые жилы и околожильные турмалин-кварц-мусковитовые метасоматиты иногда ошибочно относят к «турмалиновым грейзенам» [31, 35]. Несостоятельность такого определения турмалинитов показал Д.В.Рундквист с соавторами, отмечавший, что «разделение грейзеновых и касситерит-турмалин-хлоритовых типов месторождений вызывает значительные трудности, имеющие, с одной стороны, исторические корни, с другой – объективные причины из-за широкого распространения турмалина как в типичных грейзеновых, так и в касситерит-турмалин-хлоритовых месторождениях...» [36].

Цвиттеры и турмалиниты плутона Северный являются ассоциацией, возникшей в связи с магматизмом, продуцирующим интрузии Li-F гранитов. Генетическое родство метасоматитов отражается в сходстве геохимической специализации цвиттеров (Nb, W, Y, Ce, Li, Sn, Th, As) и турмалинитовых метасоматитов (Sn, Ce, Y, W, Sc, Li). Аргументом в пользу принадлежности цвиттеров и турмалинитов к единой гидротермальной системе служит наличие бора во флюидных включениях в кварце цвиттеров. При ведущей роли в составе летучих компонентов фтора концентрация бора в цвиттерах, по данным анализа водных вытяжек из кварца, составляет 1±0,3 г/кг воды. Рамановская спектроскопия многофазовых включений в кварце цвиттеров показала наличие включений борной кислоты [24]. На связь ассоциации цвиттеры – турмалиниты с ЛФГ указывают и данные о высокой концентрации бора в расплавных включениях ЛФГ известных массивов: Орловский (Восточное Забайкалье, до 2,09 мас.% B₂O₃) [37], Ары-Булак (Восточное Забайкалье, до 1138 г/т B) [38], Циннвальд (Германия, до 640 г/т B) [39] и др.

Характерной особенностью турмалинитов, ассоциирующих с цвиттерами, является разнообразие минеральных видов турмалина. В пегматоидных шлирах и дорудных жилах турмалин I относится к шерловым и фойтитовым видам при существенной роли фтор-шерла. Турмалин II дорудных жил содержит повышенную концентрацию скандия. Турмалин III раннерудных жил – это преимущественно окси-шерл и окси-фойтит. Турмалин IV рудных жил представлен окси-шерлом, шерлом и оловосодержащим ферро-бозиитом. От дорудного турмалина I шлиров до синрудного турмалина IV наблюдается усиление отрицательной корреляции между Fe_общ и Al_общ: –0,49 → –0,52 → –0,77 → –0,86. Отношение Fe³⁺/Fe_общ изменяется, %: 9-10 → 7-11 → 3-9 → 14, что указывает на кристаллизацию турмалина при переменном окислительном потенциале минералообразующего флюида.

На связь турмалинитов с ЛФГ и цвиттерами указывают высокие содержания Li и F в турмалине. В целом более низкое содержание F и более высокое Li в турмалине раннерудных и рудных жил по сравнению с турмалином шлиров и дорудных жил указывает на снижение фугитивности фтора и повышение активности Li в процессе минералообразования. Не исключено, что снижение f_F2 могло быть одним из факторов, обусловивших начало отложения касситерита в раннерудных жилах. В работе [40] показано, что с ростом содержания фтора в гранитном расплаве увеличивается растворимость SnO₂. Вполне возможно, что фтор аналогичным образом влияет на растворимость SnO₂ и в гидротермальном флюиде. Учитывая наличие ферро-бозиита в рудных жилах, можно предположить увеличение окислительного потенциала растворов, что привело к кристаллизации касситерита в жилах c турмалином IV. Возможность кристаллизации касситерита в окислительных условиях показана в статье [41].

Ассоциация цвиттеров и турмалинитов плутона Северный характеризуется комплексной редкометалльно-оловянной рудоносностью. Оловорудная минерализация, разведанная на ряде месторождений, приурочена к кварцевым жилам (месторождения Пыркакайское, Утиное, Глубокое и др.). В жилах турмалинитов наиболее оловоносными являются брекчиевидные агрегаты, в которых касситерит концентрируется в кварцевых гнездах и прожилках (месторождения Ергувеем, Кекурное, Стремительное). Редкометалльная минерализация сопровождает цвиттеры (Nb, Ce, Y, W, Bi) и турмалиниты (Y, Ce). С учетом редкометалльной минерализации цвиттеров и редкоземельно-оловянной минерализации турмалинитов полученные результаты можно использовать для оценки минерагенического потенциала и разработки критериев прогнозирования редкоземельно-редкометалльного (Nb, Ce, Y, W, Bi) оруденения плутона Северный.

Заключение

В плутоне Северный установлена ассоциация редкометалльно-оловоносных метасоматитов, связанных с магматизмом, продуцирующим интрузии Li-F гранитов. Для выявленной метасоматической ассоциации характерны особенности:

• Сонахождение залежей цвиттеров, тел турмалиновых метасоматитов и малых интрузий Li-F гранитов в общих ареалах в центральной части плутона.
• Широкий спектр минеральных видов турмалина в составе турмалинитовых жил и околожильных турмалинсодержащих метасоматитов, связанный с широкими вариациями содержания воды, фтора и лития, а также степени окисления железа.
• Эволюция турмалина от Sc-содержащего фтор-шерла в дорудных метасоматитах до окси-шерла и оловосодержащего ферро-бозиита в оловорудных метасоматитах при постепенном повышении содержания лития и переменной степени окисления железа.
• Сочетание в цвиттерах и турмалинитах касситеритовой и редкометалльной минерализации.

Результаты проведенных комплексных структурно-геологических, петрографических и минералогических исследований цвиттеров и турмалинитов плутона Северный могут быть использованы для оценки минерагенического потенциала района и разработки критериев прогнозирования редкометалльного (Nb, Ce, Y, W, Bi) оруденения.

Литература

1. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2020 году. М.: Роснедра, 2021. 572 с.
2. Литвиненко В.С., Петров Е.И., Василевская Д.В. и др. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами // Записки Горного института. 2023. Т. 259. С. 95-111. DOI: 10.31897/PMI.2022.100
3. Артемьев Д.С., Крымский Р.Ш., Беляцкий Б.В., Ашихмин Д.С. Возраст оруденения Майского золоторудного месторождения (Центральная Чукотка): результаты Re-Os изотопного датирования // Записки Горного института. 2020. Т. 243. С. 266-278. DOI: 10.31897/PMI.2020.3.266
4. Дашко Р.Э., Романов И.С. Прогнозирование горно-геологических процессов на основе анализа подземного пространства рудника Купол как многокомпонентной системы (Чукотский автономный округ, Анадырский р-н) // Записки Горного института. 2021. Т. 247. С. 20-32. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.3
5. Евдокимов А.Н., Фокин В.И., Шануренко Н.К. Золото-редкометальное и сопутствующее оруденение западной части острова Большевик, архипелаг Северная Земля // Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 687-697. DOI: 10.31897/PMI.2022.94
6. Геодинамика, магматизм и металлогения Востока России. В 2 книгах. Кн. 1 / Под ред. А.И. Ханчука. Владивосток: Дальнаука, 2006. 527 с.
7. Rizvanova N.G., Alenicheva A.A., Skublov S.G. et al. Early Ordovician Age of Fluorite-Rare-Metal Deposits at the Voznesensky Ore District (Far East, Russia): Evidence from Zircon and Cassiterite U–Pb and Fluorite Sm–Nd Dating Results // Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 11. № 1154. DOI: 10.3390/min11111154
8. Коваленко В.И., Кузьмин М.И., Козлов В.Д., Владыкин Н.В. Метасоматические цвиттеры и связанное с ними редкометальное оруденение (на примере месторождений Монголии и Чехословакии) // Метасоматизм и рудообразование. М.: Наука, 1974. С. 42-53.
9. Бородкин Н.А., Приставко В.А. Выделение цвиттеров по петрохимическим и геохимическим критериям // Отечественная геология. 2012. № 4. С. 49-56.
10. Томсон И.Н., Тананаева Г.А. Базовая формация оловорудных цвиттеров и их соотношение с сопутствующими жильными месторождениями // Этапы образования рудных формаций. М.: Наука, 1989. С. 72-78.
11. Плющев Е.В., Шатов В.В., Кашин С.В. Металлогения гидротермально-метасоматических образований. СПб: ВСЕГЕИ, 2012. 560 с.
12. Плющев Е.В., Ушаков О.П., Шатов В.В., Беляев Г.М. Методика изучения гидротермально-метасоматических образований. Л.: Недра, 1981. 262 с.
13. 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
14. Марин Ю.Б. О минералогических исследованиях и использовании минералогической информации при решении проблем петро- и рудогенеза // Записки Российского минералогического общества. 2020. Ч. 149. № 4. С. 1-15. DOI: 10.31857/S0869605520040048
15. Кривовичев В.Г., Гульбин Ю.Л. Рекомендации по расчету и представлению формул минералов по данным химических анализов // Записки Российского минералогического общества. 2022. Ч. 151. № 1. С. 114-124. DOI: 10.31857/S0869605522010087
16. Луфуанди Матондо И.П., Иванов М.А. Состав и вероятный коренной источник колумбита из аллювиальных отложений района Маюко (Республика Конго) // Записки Горного института. 2020. Т. 242. С. 139-149. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.139
17. Gawad A.E.A., 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. DOI: 10.3390/min12020206
18. Gvozdenko T.A., Baksheev I.A., Khanin D.A. et al. Iron-bearing to iron-rich tourmalines from granitic pegmatites of the Murzinka pluton, Central Urals, Russia // Mineralogical Magazine. 2022. Vol. 86. Iss. 6. P. 948-965. DOI: 10.1180/mgm.2022.104
19. Григорьев Д.П. Онтогения минералов. Львов: Изд-во Львовского университета, 1961. 284 с.
20. Chun-Ming Wu, Hong-Xu Chen. Revised Ti-in-biotite geothermometer for ilmenite- or rutile-bearing crustal metapelites // Science Bulletin. 2015. Vol. 60. Iss. 1. P. 116-121. DOI: 10.1007/s11434-014-0674-y
21. Rieder M., Cavazzini G., Dyakonov Y.S. et al. Nomenclature of the Micas // Clays and clay minerals. 1998. Vol. 46. Iss. 5. P. 586-595. DOI: 10.1346/CCMN.1998.0460513
22. Henry D.J., Novák M., Hawthorne F.C. et al. Nomenclature of the tourmaline-supergroup minerals // American Mineralogist. 2011. Vol. 96. Iss. 5-6. P. 895-913. DOI: 10.2138/am.2011.3636
23. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (новая серия). Лист R-58-(60) – Билибино. Объяснительная записка. СПб: ВСЕГЕИ, 1999. 146 с.
24. Кургузова А.В. Условия формирования цвиттеров и турмалинитов Северного массива (Чукотка): Автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. СПб: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2014. 20 с.
25. Warr L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols // Mineralogical Magazine. 2021. Vol. 85. Iss. 3. P. 291-320. DOI: 10.1180/mgm.2021.43
26. Дудкинский Д.В., Ефремов С.В., Козлов В.Д. Литий-фтористые граниты Чукотки и их геохимические особенности // Геохимия. 1994. № 3. С. 393-402.
27. Алексеев В.И., Марин Ю.Б., Гембицкая И.М. Парагенезис алланита-(Y) и алланита-(Ce) в турмалинитах Северного массива (Чукотка) и соотношение иттрия и лантаноидов в алланите // Записки Российского минералогического общества. 2015. Т. 144. № 6. С. 83-93.
28. Dobson D.C. Geology and alteration of the Lost River tin-tungsten-fluorine deposit, Alaska // Economic Geology. 1982. Vol. 77. № 4. С. 1033-1052. DOI: 10.2113/gsecongeo.77.4.1033
29. Soloviev S.G., Kryazhev S., Dvurechenskaya S. Geology, igneous geochemistry, mineralization, and fluid inclusion characteristics of the Kougarok tin-tantalum-lithium prospect, Seward Peninsula, Alaska, USA // Mineralium Deposita. 2020. Vol. 55. Iss. 1. P. 79-106. DOI: 10.1007/s00126-019-00883-7
30. Duchoslav M., Marks M.A.W., Drost K. et al. Changes in tourmaline composition during magmatic and hydrothermal processes leading to tin-ore deposition: The Cornubian Batholith, SW England // Ore Geology Reviews. 2017. Vol. 83. P. 215-234. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2016.11.012
31. Dehaine Q., Filippov L.O., Glass H.J., Rollinson G. Rare-metal granites as a potential source of critical metals: A geometallurgical case study // Ore Geology Reviews. 2019. Vol. 104. P. 384-402. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2018.11.012
32. Seifert Th., Кemре U. Sn-W-Lagerstatten und spatvariszische Magmatite des Erzgebirges // Beiheft zu European Journal of Mineralogy. 1994. Vol. 6. № 2. P. 125-172.
33. Štemprok M., Pivec E., Langrová A. The petrogenesis of a wolframite-bearing greisen in the Vykmanov granite stock, Western Krušné hory pluton (Czech Republic) // Bulletin of Geosciences. 2005. Vol. 80. № 3. P. 163-184.
34. Marignac C., Cuney M., Cathelineau M. et al. The Panasqueira Rare Metal Granite Suites and Their Involvement in the Genesis of the World-Class Panasqueira W–Sn–Cu Vein Deposit: A Petrographic, Mineralogical, and Geochemical Study // Minerals. 2020. Vol. 10. Iss. 6. № 562. DOI: 10.3390/min10060562
35. Грачева О.С. Грейзены Северо-Востока СССР. М.: Недра, 1974. 172 с.
36. Рундквист Д.В., Денисенко В.К., Павлова И.Г. Грейзеновые месторождения (онтогенез и филогенез). М.: Недра, 1970. 328 с.
37. Баданина Е.В., Сырицо Л.Ф., Волкова Е.В. и др. Состав расплава Li-F гранитов и его эволюция в процессе формирования рудоносного Орловского массива в Восточном Забайкалье // Петрология. 2010. Т. 18. № 2. С. 139-167.
38. Кузнецов В.А., Андреева И.А., Коваленко В.И. и др. Содержание воды и элементов-примесей в онгонитовом расплаве массива Ары-Булак, Восточное Забайкалье (данные изучения расплавных включений) // Доклады Академии наук. 2004. Т. 396. № 4. С. 524-529.
39. Webster I., Thomas R., Förster H.-J. et al. Geochemical evolution of halogen-enriched granite magmas and mineralizing fluids of the Zinnwald tin-tungsten mining district, Erzgebirge, Germany // Mineralium Deposita. 2004. Vol. 39. Iss. 4. P. 452-472. DOI: 10.1007/s00126-004-0423-2
40. Bhalla P., Holtz F., Linnen R.L., Behrens H. Solubility of cassiterite in evolved granitic melts: effect of T, fO2, and additional volatiles // Lithos. 2005. Vol. 80. Iss. 1-4. P. 387-400. DOI: 10.1016/j.lithos.2004.06.014
41. Schmidt S., Gottschalk M., Rongqing Zhang, Jianjun Lu. Oxygen fugacity during tin ore deposition from primary fluid inclusions in cassiterite // Ore Geology Reviews. 2021. Vol. 139. Part A. № 104451. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.10445