» » Хлор и фтор в эндогенном процессе (по данным микрозондирования хлор- и фторсодержащих минералов)

Хлор и фтор в эндогенном процессе (по данным микрозондирования хлор- и фторсодержащих минералов)

13.08.2016

Вопрос об участии хлора и фтора в эндогенном процессе всегда привлекал внимание исследователей. Однако он, как правило, рассматривался только для месторождений, в которых эти элементы проявились в количестве, достаточном для фиксации их в форме собственных минералов. В связи же с ограниченной распространенностью подобных минералов (особенно хлорсодержащих) вне поля зрения остается значительное число месторождений цветных и редких металлов. Таковыми, в частности, являются многие месторождения медно-молибденовой рудной формации. Нам удалось проследить эволюцию хлора и фтора в эндогенном процессе Шахтаминского месторождения по данным электронного микрозондирования апатита.
Акцессорный апатит был выбран для исследования, с одной стороны, как минерал «проходящий», в тех или иных количествах встречающийся во всех эндогенных образованиях месторождении (за исключением кварц-молибденитовых жил), а с другой, как единственный минерал, концентрирующий в повышенных количествах хлор. Велика также роль апатита и в отношении фтора, если исключить редкие находки флюорита среди гидротермальных образований.
Применение микроанализатора при исследовании акцессорного апатита, встречающегося иногда только в виде единичных зерен, позволило получить достоверные данные не только по содержанию рассматриваемых элементов в минерале, но и по распределению хлора между отдельными зернами и в пределах конкретных зерен. Ренттеноспектральное определение хлора и фтора проводилось на MS-46 при напряжении 10 кВ и токе 150 нА. Ускоряющее напряжение является промежуточным между оптимальными условиями возбуждения рентгеновских спектров хлора и было выбрано с целью одновременной регистрации аналитических ClKα- и FKα-линий. При таком режиме расчетная чувствительность обнаружения составила 0,04% для хлора и 0,12% для фтора. На площади месторождения вмещающие шахтаминские гранитоиды подвергались влиянию процессов, связанных со становлением субвулканического комплекса и развитием сопровождающей его эндогенной минерализации, что нашло отражение и на акцессорных минералах. В исследованных протолочках пород, наряду с апатитом, характерным для собственно шахтаминских гранитоидов и содержащим обычно 0,15—0,25% хлора и 2,30—2,80% фтора, как правило, встречается наложенный апатит со значительно повышенным содержанием хлора (до 0,57%). Количество последнего апатита в основном зависит от присутствия субвулканических тел вблизи места отбора протолочек; значительно меньшее влияние оказывают зоны метасоматически преобразованных пород.
Хлор и фтор в эндогенном процессе (по данным микрозондирования хлор- и фторсодержащих минералов)

Распределение хлора как в отдельных зернах акцессорного апатита шахтаминских гранитоидов (рис. 149, а), так и между зернами относительно равномерное. Для наложенного апатита характерно более неравномерное распределение хлора по зерну при некотором снижении его количества к периферии зерен (см. рис. 149,б), а также существенные различия по хлору отдельных зерен (в исследованных шести зернах от 0,29 до 0,57% Cl). Последнее особенно существенно для зерен наложенного апатита, выделенного из образцов гранитоидов, характеризующихся различной проницаемостью.
Апатит из штокообразного тела эксплозивных брекчий в отличие от всех других исследованных апатитов характеризуется резко повышенным (до 1,34%) содержанием хлора. Распределение хлора между отдельными зернами апатита крайне неравномерное, что, по-видимому, отражает резкую нестабильность условий формирования эксплозивных брекчий.
В протолочке № 2047, объединяющей весь материал эксплозивной брекчии, включая и обломки шахтаминских гранитоидов, зафиксирован апатит, по содержанию хлора аналогичный рассмотренному выше апатиту этих гранитоидов. Содержание фтора в апатите несколько понижено, в то же время, судя по данным инфракрасной спектроскопии, увеличена роль гидроксильной группы. Возможно, что возникновение подобных соотношений в анионной части апатита обусловлено воздействием перегретого водяного пара, являющегося одной из активных составляющих процесса эксплозивного брекчирования. В частности, близка к этому промышленная технология получения гидроксилапатита из фтор-апатита. Распределение хлора в последнем апатите, по сравнению с апатитом, выделенным непосредственно из. шахтаминских гранитоидов, более неравномерное (рис. 150, а), что, возможно, также связано с воздействием на него процесса эксплозивного брекчирования. В отдельных участках зерен апатита содержание хлора повышается до 0,4%.
Отмечаются случаи нарастания новообразованного в процессе брекчирования апатита на апатит шахтаминских гранитоидов, что отчетливо видно на графике распределения хлора, при сканировании поперек кристалла апатита (см. рис. 150, б). На этом же графике видно, как неравномерно распределен хлор по зерну апатита (особенно в областях высоких содержаний).
Хлор и фтор в эндогенном процессе (по данным микрозондирования хлор- и фторсодержащих минералов)

По сравнению с апатитом шахтаминских гранитоидов апатит брекчий отличается не только повышенным содержанием хлора, но и относительно пониженным количеством фтора наряду с увеличением роли (ОН). При этом наиболее низкие содержания фтора зафиксированы именно в апатите с повышенным количеством гидроксильной группы (в этом же апатите относительно понижено содержание хлора).
Жилообразные эксплозивные брекчии анализировались селективно с выделением обломков, представленных здесь только шахтаминскими гранитоидами, и цементирующей массы.
Содержание хлора в апатите из тех и других протолочек близко, за исключением единичных зерен апатита с содержанием 0,17% Cl, выявленных при анализе обломков. Последний апатит по хлору и фтору отвечает апатиту шахтаминских гранитоидов и в брекчии сохранился, по-видимому, как реликтовый минерал. В новообразованном апатите брекчий во многих случаях при данной чувствительности анализа хлор даже не обнаруживается. Особенно это характерно для апатита из цементирующей массы. В новообразованном апатите из обломков содержание хлора несколько выше, но здесь оно не превышает 0,07%.
Более существенны различия по фтору. Если для апатита цемента характерно резко повышенное содержание фтора (именно здесь встречен наиболее высокофторнстый апатит месторождения) ,то в апатите обломков количество фтора соизмеримо с его количеством в апатите шахтаминских гранитоидов (а в отдельных случаях даже ниже, опускаясь до 2,16%). Гидроксильная группа в первом апатите не зафиксирована. Характерно, что в цементирующей массе относительно часто встречается флюорит, практически отсутствующий на площади месторождения. По-видимому, повышенными концентрациями фтора в исходном минералообразующем растворе и объясняется образование среди цементирующей массы чистых фтор-апатитов.
В обломки брекчий, в связи с относительно высокой скоростью протекания эндогенных процессов в зоне брекчирования и высокой проницаемостью цементирующей массы, фтор, по-видимому, не проникал и не мог оказывать влияния на формировавшиеся там апатиты. Образование здесь апатитов с повышенной ролью гидроксила, возможно, объясняется теми же причинами, что н в случае штокообразного тела эксплозивных брекчий. Источником хлора для апатитов вполне могли являться хлорсодержащие минералы шахтаминских гранитоидов (например, тот же апатит), испытывающие в зоне брекчирования существенные преобразования.
Особенности апатитов из различных морфологических типов эксплозивных брекчий по содержанию хлора и фтора служат, по-видимому, отражением геохимической зональности в распределении этих элементов при процессе, эксплозивного брекчирования. Хлор характерен в основном только для апатита центрального крупного тела брекчий, фиксирующего, очевидно, зону наиболее активного теплового потока и проявления более позднего магматизма. В этом же апатите повышено содержание гидроксила за счет снижения количества фтора, особенно характерного для апатита дайкообразных эксплозивных брекчий, проявившихся в условиях относительно пониженной термоактивности минерализующих растворов. Возможно, что последнее обстоятельство также сыграло свою роль при образовании тех или иных апатитов. В частности, расчеты полей устойчивости апатитов в зависимости от температуры растворов показали, что с ростом ее в системе Cl — F — апатиты возрастает вероятность образования хлор-апатита, в системе F — ОН — апатиты —гидроксилалатита и в системе Cl — ОН — апатиты — хлор-апатита.
Хлор и фтор в эндогенном процессе (по данным микрозондирования хлор- и фторсодержащих минералов)

В сложной по мощности дайке (лампрофир-диоритовый порфирит-— гранит-порфир) субвуланического комплекса фиксируется некоторое сокращение содержания хлора в апатите от наиболее ранних лампрофиров, локализующихся в виде узких (до 0,1—0,2 м) полос по периферии дайки, к поздним разностям пород центральной части. В этом же направлении несколько повышается количество фтора, достигая содержаний, характерных для акцессорного апатита шахтаминский гранитоидов. Количество хлора в апатитах пород дайки всегда остается выше. Распределение хлора по группам апатита для всех пород дайки более или менее равномерное (рис. 151, а).
На составе апатита мелких ксенолитов лампрофира, заключенных в массе гранит-порфира, сказалось влияние поздних процессов. Здесь отмечаются, в частности, колебания в содержании хлора между отдельными зернами минерала, а в некоторых зернах фиксируются повышенные (до 3,26%) количества фтора.
В шахтаминских гранитоидах, вмещающих сложную дайку, установлен акцессорный апатит двух типов: а) апатит собственно шахтаминских гранитоидов, сохранивший те же количества хлора (см. рис. 151,б) и фтора, но изменивший цветовой характер люминесценции в УФ лучах: с розового на голубоватый; б) новообразованный под влиянием сложной дайки апатит с заметно повышенным содержанием хлора (см. рис. 151, е), что вообще характерно для акцессорного апатита образований субвулканического комплекса, и пониженной ролью фтора.
Акцессорный апатит гранит-порфиров штокообразного тела и особенно даек, сложенных одной петрографической разностью пород, характеризуется значительными колебаниями хлора, а отчасти и фтора между отдельными зернами минерала. В частности, это хорошо видно на примере апатита дайки кварцевых порфиров пос. Ушканка, являющихся, по-видимому, наименее глубинными субвулканическими образованиями района месторождения. Что касается распределения хлора по отдельными зернам, то и здесь неравномерность более характерна для апатита даек (рис. 152, а, б). В зернах апатита из гранит-порфиров штока хлор в основном распределяется относительно равномерно (см. рис. 152, е). Общее количество хлора в акцессорном апатите этих субвулканических образований заметно выше, чем в апатите шахтаминских гранитоидов. Однако в гранит-порфирам штока часто встречаются зерна апатита, по содержанию хлора аналогичные последнему.
Хлор и фтор в эндогенном процессе (по данным микрозондирования хлор- и фторсодержащих минералов)

Какой-либо зависимости содержания хлора в апатитах от количества SiO2 во вмещающих их породах, как это предполагалось А. Киндом, допускавшим обратную зависимость между этими компонентами, не отмечается. Если в апатитах гранит-порфиров штока действительно наблюдается некоторое сокращение количества хлора по сравнению с апатитами диоритового порфирита и гранодиорит-порфира, то в кварцевом порфире пос. Ушканка, являющемся наиболее кислой породой из всех исследованных субвулканических образований, апатит наиболее высокохлористый. Да и в пределах самой дайки кварцевых порфиров фиксируются значительные колебания содержаний хлора по отдельным зернам, что вряд ли можно связать с колебаниями содержаний SiО2. Если же сюда привлечь апатиты пород сложной дайки, то эти соотношения становятся еще более сложными. Скорее всего, количество хлора в акцессорном апатите пород зависит не только от их петрохимических особенностей (в частности, содержания SiO2), но и от их формационной принадлежности, геологических условий становления магматических тел и т. д.
Аналогичный же вывод, очевидно, следует сделать в отношении возможной зависимости содержаний фтора в апатитах от содержаний в породе SiO2. А. Кинд эту зависимость считал прямой. Однако в данном случае, как и при анализе содержаний хлора, автор делал свои выводы на недостаточно представительном материале, что и отмечал К. Корренс.
Новообразованный апатит из околожильных гидротермально измененных образований характеризуется резким снижением содержания хлора, что особенно отчетливо устанавливается для кварц-серицит-каолинитовых метасоматитов. Заметно возрастает роль фтора. Апатиты из слабо калишпатизированных пород, окаймляющих отмеченные метасоматиты, по хлору и фтору занимают промежуточное положение, несколько приближаясь к апатитам гранит-порфиров рудоносного комплекса.
Таким образом, для большинства рассмотренных эндогенных образований Шахтамы характерной особенностью является присутствие хлорсодержащего апатита со значительными колебаниями хлора, что, очевидно, обусловлено генетическими особенностями субвулканического комплекса, при формировании которого предполагается участие основной магмы. Значительная роль хлора для основной магмы отмечалась еще А.Е. Ферсманом.
Фиксируется отчетливое сокращение содержания хлора в апатитах из наиболее поздних образований: от 1,34% в эксплозивных брекчиях штокообразного тела до 0,04% в околожильных кварц-серицит-каолинитовых метасоматитах. В пределах эксплозивных брекчий количество хлора в апатитах резко сокращается с удалением этих образований от крупного брекчиевого тела, фиксирующего, очевидно, наиболее активную зону проявления флюидов, содержащих хлористый водород. Отмечается некоторое увеличение хлора в апатитах из менее глубинных разностей пород. Для фтора, наоборот, устанавливаются повышенные его содержания в апатитах из поздних образований (в частности, в метасоматитах) и из дайкообразных брекчиевых тел, удаленных от центрального тела брекчий (особенно в апатитах цементирующей массы). Таким образом, геохимическая история фтора и хлора в эндогенном процессе при формировании Шахтаминского месторождения различна. На различное поведение этих двух элементов, но только при кристаллизации гранитоидов (на примере Джидинского комплекса Западного Забайкалья), указывали, в частности, Е.В. Костецкая и В.И. Мордвинова.
Характерно неравномерное распределение хлора и фтора как между отдельными зернами апатита, так и по конкретным зернам, что, возможно, является отражением нестабильности условий формирования субвулканического комплекса и его производных.
Аналогичная эволюция соотношений хлора и фтора в апатитах из разных производных эндогенного процесса отмечалась нами и на других месторождениях. В частности, апатиты с относительно повышенной ролью хлора были установлены в эксплозивных брекчиях Цаган-Субурги. С другой стороны, для апатитов из гидротермально измененных пород Жирекена, Бугдаи, Кальмакыра постоянно отмечалось сокращение содержания хлора при возрастании количеств фтора в случае перехода от ранних наиболее высокотемпературных метасоматитов к метасоматитам, наиболее приближенным во времени к основному рудоотложению. Последняя закономерность дает основание предполагать, что анализ содержаний фтора и хлора в апатитах может не только дать денную информацию о роли этих минерализаторов в эндогенном процессе, но и позволит оценить степень метасоматического преобразования пород и получить дополнительные данные о возрастном положении тех или иных метасоматитов в генетическом ряду метасоматических фаций и их связях с концентрированным рудообразованием.