Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

GEOCHEMICSTRY OF ORES VLADIMIROVSKOE COBALT DEPOSIT OF MOUNTAIN ALTAI

Gusev A.I. 1
1 The Shukshin Altai State Humane-Pedagogical University
1431 KB
Data on geochemistry of ores complex cobalt-nickel-rare earth elements Vladimirovskoe deposit of Mountain Altai lead in paper. Three types of ores: skarns with cobaltite, metasomatic carbonate-garnet-actinolite with cobaltite, and carbonate-garnet-epidote- actinolite with cobaltite and monazite. The rare earth elements present in ores besides of cobalt and nickel. The tetradic effect fractionation (TEF) REE W- and M- types discover. Increasing of concentrations cobalt in ores happen with regular increasing value TEF REE M- type, causing by active of fluor-complexis in hydrothermal solutions and enlargement of acidity of environment.
skarns
metasomatic
cobaltite
monazite
rare earth elements
tetradic effect fractionation of REE

Геохимия – одна из ведущих геологических наук, пронизывающая все важнейшие проблемы геологии фундаментального и прикладного характера, которые касаются изучения закономерностей как рассеяния химических элементов, так и их концентраций в конкретных природных системах и особенно в месторождениях [1]. Геохимия руд эндогенных месторождений является важнейшей их характеристикой и позволяет воссоздать некоторые геохимические процессы и генетические стороны объектов. Теоретические основы рудной геохимии и новые аналитические данные полученные по рудам Владимировского месторождения позволяют использовать их для расшифровки генезиса оруденения и в поисковых целях при региональных металлогенических исследованиях [3]. Актуальность исследования и определяется необходимостью получения геохимической характеристики и геохимической модели Владимировского кобальтового месторождения. Цель исследования – на основе современного анализа рудных образований Владимировского месторождения получить геохимическую характеристику руд.

Результаты исследования и их обсуждение

Владимировское кобальтовое месторождение находится в верховьях левого притока р. Кумы. Локализуется оно в вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах ергольской свиты на контакте с интрузиями габбро-диоритов одноимённого массива майорского комплекса.

На местрождении нами выделяются три главных типа руд: скарновый с кобальтином, метаосматический карбонат-гранат-епидот-актинолитовый с кобальтином и монацитом и метасоматический карбонат-гранат-актинолитовыый по песчаникам. Главную роль играют скарны, образованные в результате метасоматического замещения туфов вмещающей девонской толщи и в меньшей мере – самих диоритов. Среди скарнов выделяются амфибол-гранатовые и гранат-пироксеновые разновидности, которые в рудных зонах изменены последующими гидротермальными гистерогенными процессами в кварц-скаполит-амфибол-анкеритовые и другие породы сложного состава. Метасоматический тип руд образован по песчаникам. Наложенное кобальтовое оруденение имеет гнездово-вкрапленный и прожилковый характер. Величина вкрапленников от долей миллиметров до 2–3 см, мощность прожилков 0,5–0,7 см.

Нами обнаружены впервые для месторождения метасоматиты с кобальтовым оруденением и монацитом. Редкоземельный минерал образует вкрапленность размерами от 0,5 до 1,6 мм. И составляет от 1 до 2,5 % на массу.

Химический состав руд месторождения показан в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав руд Владимировского месторождения (оксиды в %, элементы – в г/т)

 

1

2

3

4

5

6

SiO2

37,1

37,7

35,7

34,4

34,9

38,1

TiO2

0,82

0,61

0,65

0,7

0,6

0,5

Al2O3

12,0

8,64

8,5

9,6

9,3

8,55

Fe2O3

12,2

7,36

8,4

8,1

7,5

7,4

FeO

6,95

10,4

9,5

9,3

10,1

9,6

MnO

0,08

0,26

0,5

0,4

0,7

0,3

MgO

11,8

1,87

2,8

3,1

3,5

2,0

CaO

7,33

21,1

20,6

21,6

21,4

20,6

Na2O

4,36

0,86

1,3

1,5

1,7

0,8

K2O

0,89

2,3

3,4

3,2

3,6

2,4

P2O5

0,05

0,12

0,76

0,8

0,9

0,5

V

46,9

95,0

55,6

65,7

65,3

48,7

Cr

61,3

57,1

76,9

97,8

98,5

55,4

Co

6600

903

9670

11260

11255

1056

Ni

1970

26,8

2350

2870

2850

38,7

Cu

625

17

1056

1245

1250

21,5

Zn

68,6

32,1

126

143

141

47,8

Rb

13,3

40,2

15,7

16,3

18,3

45,7

Sr

143

81,8

150

154

159

90,4

Nb

8,31

5,83

10,6

9,6

9,8

6,3

Cs

0,8

0,44

1,5

1,2

1,3

0,8

Ba

65,6

357

124

134

144

345

Pb

11,4

4,3

135

187

184

8,8

Th

1,19

3,77

2,3

3,2

3,4

4,0

La

2,63

169

2,76

3,1

3,4

150,6

Ce

5,93

224

17,0

33,2

35,2

305,1

Pr

1,06

21,5

1,2

2,5

2,1

20,5

Nd

5,36

67,5

10,4

26,8

25,4

35,7

 

1

2

3

4

5

6

Sm

1,42

7,72

2,2

6,5

6,2

7,5

Eu

0,14

1,88

0,4

1,0

1,1

1,3

Gd

1,31

9,49

5,6

6,9

8,9

9,5

Tb

0,26

0,92

4,3

8,7

6,7

0,95

Dy

1,98

4,82

3,6

4,5

5,2

4,9

Ho

0,47

0,85

1,03

1,1

1,5

0,83

Er

1,39

2,5

2,2

2,1

2,0

2,4

Tm

0,28

0,32

0,4

0,55

0,58

0,4

Yb

1,67

2,2

2,1

3,2

3,6

2,3

Lu

0,21

0,32

0,25

0,3

0,32

0,33

Y

12,1

24,1

18,5

20,7

21,4

25,1

Ga

7,81

15,8

10,6

12,3

12,9

16,0

Zr

95,6

88,7

105

123

125

90,7

Sc

1,63

8,71

12,6

17,9

18,2

9,5

Hf

2,34

2,42

3,4

4,1

4,6

2,6

Ta

0,36

0,4

0,43

0,5

0,7

0,5

Mo

2620

3,53

1957

1870

1750

4,1

Sb

8,83

2,31

104,6

112

110

2,5

Sn

0,9

2,12

3,4

3,3

3,9

2,2

Be

1,99

1,0

2,6

2,9

3,5

1,2

W

1,13

8,16

4,5

4,1

6,1

8,3

U

9,59

12,1

12,7

13,1

12,0

11,9

Li

16,6

15,9

16,7

17,2

16,2

16,1

Ge

0,68

2,47

5,7

6,3

6,8

2,6

Ag

0,098

0,031

2,8

3,2

3,9

0,04

Bi

2,72

0,25

10,6

15,7

17,2

0,3

∑TR

36,21

537,12

71,94

88,9

123,6

567,4

(La/Yb)N

1,04

50,6

0,87

0,64

0,62

43,2

Eu|Eu*

0,31

0,68

0,34

0,46

0,45

0,48

ТЕ1,3

0,96

0,86

1,49

1,82

1,54

1,19

Примечание. Анализы выполнены в Лаборатории ОИГиМ СО РАН (г. Новосибирск) методом ICP-MS и в Лаборатории ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург). ∑TR – сумма редкоземельных элементов. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [13]. Eu* = (SmN+GdN)/2. Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [12]. 1 – карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином; 2, 6 – карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый метасоматит с кобальтином и монацитом; 3, 5 – гранат-пироксеновые скарны с кобальтином.

Руды относятся к низко-титанистым, низко-глинозёмистым и высоко-железистым. Следует отметить, что помимо кобальта, руды месторождения характеризуются повышенными концентрациями (г/т) никеля (от 26,8 до 2870), меди (от 17 до 1250), молибдена (от 3,53 до 2620). А в метасоматитах с монацитом сумма редких земель достигает 567 г/т. Отношения (La/Yb)N в рудах весьма разнообразны. Они понижены в скарнах и карбонат-гранат-актинолитовых метасоматитах (вариации составляют от 0,62 до 1,04) и весьма высоки для карбонат-гранат-эпидот-актинолитовых метасоматитов с кобальтином и монацитом, варьирующим от 43,2 до 50,6, что указывает на сильно дифференцированный тип распределения РЗЭ в последних. Соотношение Eu|Eu* в рудах колеблются от 0,34 до 0,68, намного отличающиеся от таковых в хондритах в сторону низких значений.

В рудах проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ двух типов: W- и М- типа. При этом значимые величины ТЭФ РЗЭ М- типа проявлены только в скарнах и карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином (вариации от 1.49 до 1,82). В карбонат-гранат-эпидот-актинолитовых метасоматитах с кобальтином и монацитом проявлены оба типа ТЭФ РЗЭ: М- типа (значение 1,19) и W- типа (значения менее 0,9 и составляют 0,86). Такие значения ТЭФ РЗЭ свидетельствуют о менявшихся особенностях насыщения летучими компонентами, такими как фтор, углекислота, вода и другие.

Новые данные, полученные нами в этом исследовании руд Владимировского месторождения показывают, что месторождение следует относить к комплексным объектам, в которых помимо кобальта и никеля присутствуют редкие земли, овеществлённые в редкоземельном минерале – монаците. Это значительно увеличивает ценность месторождения, так как редкие земли в настоящее время востребованы в отраслях высоких технологий. В этом плане руды Владимровского месторождения аналогичны рудам комплексных объектов Каракульскому [6], Уландрыкскому [10], Кумирскому [8] по содержаниям редкоземельных элементов и другим.

Особенности руд месторождений чаще всего характеризуются не только конкретными содержаниями, но и соотношениями различных элементов. Такие соотношения элементов в рудах и соотношения в хондритах показаны в табл. 2. Новый тип руд, выявленный нами, – метасоматиты с кобальтином и монацитом, отличаются от остальных типов повышенными отношениями La/Ta, La/Nb и пониженными отношениями Sr/Y и Sr/Eu.

Таблица 2

Отношения элементов и значения тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ в рудах Владимировского месторождения

Отношения элементов и значения ТЭФ

1

2

3

4

5

6

Отношения в хондритах

Y/Ho

25,7

28,3

17,9

18,8

14,3

30,2

29,0

Zr/Hf

40,8

36,7

30,9

30,0

27,2

34,9

36,0

La/Nb

0,31

29,0

0,26

0,32

0,35

23,9

30,75

La/Ta

7,3

422

6,4

6,2

4,8

23,2

17,57

Sr/Eu

1021

43,5

375

154

144

69,5

100,5

Eu/Eu*

0,31

0,68

0,34

0,46

0,45

0,48

1,0

Sr/Y

11,8

3,4

8,1

7,4

7,4

3,6

4,62

TE1,3

0,96

0,86

1,49

1,82

1,54

1,19

-

Примечание. ТЕ1.3 – тетрадный эффект фракционирования РЗЭ (среднее между первой и третьей тетрадами) по В. Ирбер [13]; Eu*= (SmN+GdN)/2. Значения в хондритах приняты по [12]. 1 – карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином; 2, 6 – карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый метасоматит с кобальтином и монацитом; 3, 5 – гранат-пироксеновые скарны с кобальтином.

gus1.wmf

Рис. 1. Диаграмма Сo – TE1,3 для руд Владимировского кобальтового месторождения (составлена автором)

На диаграмме соотношений содержаний кобальта в рудах и величины тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ отчётливо видно, что с увеличением значений ТЭФ РЗЭ М- типа происходит и повышение концентраций Co в рудах (рис. 1).

Серым показана область варьирования содержаний кобальта в магматических породах по [Виноградову]. Среднее содержание кобальта в хондритах по [14]. Типы руд Владимировского месторождения: 1 – карбонат-гранат-актинолитовые метасоматиты с кобальтином; 2 – карбонат-гранат-эпидот-актинолитовый метасоматит с кобальтином и монацитом; 3 – гранат-пироксеновые скарны с кобальтином.

Известно, что проявление ТЭФ РЗЭ М- типа обусловлено активностью фторидных комплексов в растворах [5]. Следовательно, увеличение концентраций кобальта в рудах коррелируется с содержанием фтора в рудных гидротермальных растворах.

Физико-химическую обстановку формирования руд и проявления ТЭФ РЗЭ возможно определить путём проведения анализа соотношений Eu/Eu* и ТЕ1,3, как это было сделано для месторождений Кызыл-Тау в Монголии [4] и Кумирского месторождения в Горном Алтае [9]. На диаграмме Eu/Eu* – ТЕ1,3 тренд увеличения значений ТЭФ РЗЭ М- типа происходит со слабым увеличением наклона Eu/Eu* к хондритовым значениям (рис. 2).

gus2.wmf

Рис. 2. Диаграмма Eu/Eu* – ТЕ1,3 для руд Владимировского кобальтового месторождения

Сравнение величин отношений Eu/Eu* для приведенных данных показывает, что чем выше указанное отношение, тем выше кислотность среды, согласно рядам кислотности-щёлочности А.А. Маракушева [11] для ряда элементов Sm, Gd, Eu в водно-сероводородных растворах при стандартных условиях. Следовательно, тренд изменения соотношений Eu/Eu* и ТЕ1,3 а также и концентраций кобальта для руд Владимировского месторождения связан с повышением кислотности среды кристаллизации.

Обнаружение редкоземельного оруденения в составе кобальтовых месторождений Горного Алтая Владимровского, Каракульского, Карагемского [7] позволяет предположить, что руды с редкими землями могут присутствовать и на месторождении Ховуаксы в Туве, расположенном на продолжении общих тектонических структур к востоку.

Выводы

1. Геохимия руд Владимировского кобальтового месторождения показывает, что они должны рассматриваться как комплексные – кобальт-никель-редкоземельные.

2. Тренд увеличение концентраций кобальта в рудах коррелируется с повышением ТЭФ РЗЭ М- типа.

3. Увеличение концентраций кобальта в рудах проходило в условиях повышения кислотности среды и при участи фтор-комплексов, переносивших металлы в гидротермальных растворах.

4. Предполагается обнаружение редкоземельного оруденения и на месторождении Ховуаксы в Туве.

Исследование выполнено в рамках базовой части государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации, проект 593 «Исследование закономерностей размещения и генезиса скандиевого и кобальтового оруденения».