УДК 548.4 + 553.83

Термобарогеохимические параметры формирования гельциркон-бадделеит-кварцевых руд изучены по флюидным включениям в кварце и карбонатах методами гомогенизации и криометрии. Выполнены также единичные замеры декрептоактивности кварца, газово-хроматографический анализ, определение степени кристаллического совершенства (СКС) кварца дифрактометрическим методом, электронномикроскопические исследования монофракции бадделеита.

В термо- и криометрических опытах изучено около 800 природных флюидных включений, методом декрепитации и хроматографии проведено 20 определений монофракций кварца и карбонатов. Получены оригинальные данные по устойчивости ассоциации ZrSiO₄-SiO₂-ZrO₂ в щелочных растворах при температуре 500°С и давлении 1 кбар, с последующим анализом состава твердых и жидких продуктов. На основании проведенных экспериментов сделан вывод о сопоставимости результатов термобарогеохимических характеристик природной гидротермальной системы и модельного рудообразующего раствора ассоциации циркон – бадделеит – кварц в лабораторных условиях при контролируемых параметрах; предложена гипотеза образования тонкодисперсных гельциркон – бадделеитовых руд, основанная на геолого-минералогических, экспериментальных и теоретических данных.

We have studied the thermobarogeochemical parameters of helzircon-baddeleyite-quartz ore formation from the fluid inclusions in quartz and carbonate using homogenization and cryometry methods. We have also done individual measurements of quartz decreptoactivity, gas-chromatography analysis, determination of the degree of crystalline perfection (DCP) of quartz using difractometry method, and electron-microscopic research of baddeleyite monofraction. Through thermo- and cryometric experiments, about 800 natural fluidic inclusions have been studied and about 20 determinations of quartz and carbonate monofractions have been done with decrepitation and chromatography methods. We have obtained original data on the stability of ZrSiO₄-SiO₂-ZrO₂ association in alkaline solutions at 500°C and 1 kbar and analyzed the composition of solid and liquid products. The experiments we carried out allowed conclusion about the comparison of the results of thermobarogeochemical characteristics of a natural hydrothermal system and model ore-forming solution of zircon-baddeleyite-quartz association under the laboratory conditions at controlled parameters. A hypothesis of fine-dispersed helzircon-baddeleyite ore formation is proposed on the base of geologomineralogical, experimental, and theoretical data.

Известно лишь три месторождения циркония в мире, в которых минерализация проявлена сочетанием в рудах двух циркониевых минералов – бадделеита и гельциркона: крупнейшее в мире – Покос де Калдас в Бразилии, крупное – Алгама в России и небольшое – в Центральном Казахстане. Рудные зоны представлены штокверками ветвящихся маломощных жил в нефелиновых сиенитах (Покос де Калдас), в слоистых доломитах в эндоконтакте ультращелочного массива Ингили (чехол Алданского щита, Алгама), в вулканитах (Центральный Казахстан).

Изученность известных проявлений этой циркониевой минерализации различна и в целом чрезвычайно слабая. Исключение, вероятно, представляет месторождение Алгама, как наиболее разведанное. Неоднозначность интерпретации геологической позиции месторождения, специфика геологического строения (характер вмещающих пород, субгоризонтальное залегание рудных тел, относительная удаленность от магматических образований) приводят различных авторов к противоречивым взглядам, в частности, на генезис месторождения, возраст оруденения и многие другие принципиальные вопросы (Ю.А. Багдасаров, И.Я. Некрасов, 1994 г.). Не обсуждаются или остаются нерешенными вопросы, связанные с рудообразованием, в том числе конкретизации источника рудообразующих растворов, создание геолого-генетической модели с элементами количественного описания. Наши работы направлены на частичное восполнение этих пробелов.

Район месторождения циркониевых руд Алгама, открытого в 1987 г сотрудниками Восточной партии Геофизической экспедиции ПГО "Дальгеология", располагается в пределах Учуро – Майской плиты (юго – восток Сибирской платформы), сложенной отложениями рифея, венда и кембрия, среди которых установлены редкие выходы кристаллического фундамента (рис. 1). Гельциркон – бадделеитовое месторождение и ряд аналогичных рудопроявлений локализованы в породах кристаллического фундамента и платформенного чехла Сибирской платформы в обрамлении Ингилийской структуры центрального типа, ядро которой диаметром около 2 км представлено штоком шорломит – эгириновых ийолит – пегматитов и широким метасоматическим ореолом фенитов.

Рис.1. Геологическая карта района щелочно-ультраосновного массива Ингили и разме-щение вольфрам-циркониевых проявлений.
1 - протерозой-рифей-вендский осадочный чехол; 2 - кристаллосланцы и гнейсы одо-линской свиты, архей; 3 - 8 - породы щелочно-ультраосновного массива Ингили; 3 - уртит-ийолит-мельтейгиты; 4 - фениты; 5 - сиениты; 6 - карбонатиты; 7 - камафориты; 8 - дайки щелочных пород; 9 - тела ингилитов; 10 - дайки конгадиабазов (девон?): а) установленные, б) предполагаемые; 11 - установленные вольфрам-циркониевые рудопроявления; 12 - предпо-лагаемые вольфрам-циркониевые рудопроявления; 13 - разломы; 14 - элементы залегания пород чехла: а) наклонные, б) горизонтальные; 15 - а) географическое положение района ме-сторождения Алгама, б) участок, представленный на блок-диаграмме

Ингилийский щелочно – ультраосновной массив располагается в центральной части одноименной купольной структуры, имеет в плане овальную форму и поперечник около 6 км. Фундамент структуры сложен дислоцированными метаморфическими породами одолинской свиты архея, перекрытыми горизонтально залегающими рифейскими и вендскими терригенными и карбонатными отложениями платформенного чехла. Рифейские отложения, залегающие за пределами структуры горизонтально, изогнуты и падают от массива под крутыми углами в пределах структуры. Массив сформирован в следующей последовательности:

1. Габбро-пироксенитовый комплекс, включающий диопсидиты, габбро и анортозиты. Породы комплекса подверглись щелочному метасоматозу – фенитизации, фельдшпатизации, биотитизации, гастингситизации, пелитизации.

2. Интрузия ийолит – пегматитов с переходными разностями к уртитам и мельтейгитам, в составе которых, кроме нефелина, шорломита, эгирина, установлены апатит, сфен, везувиан, эвдиалит, пирохлор, колумбит, бадделеит, монацит, луешит, сопровождающаяся высокотемпературным метасоматозом с образованием камафоритов.

3. Комплекс нефелиновых и канкринитовых эгириновых сиенитов.

4. Дайковый комплекс тингуаитов, ийолит – порфиров, оливинсодержащих лампрофиров.

5. Комплекс карбонатитов, включающий пять фаций (750 – 50^оС): калишпат – кальцитовую, альбит – кальцитовую, амфибол – доломит – кальцитовую, хлорит – серицит – кальцитовую, цеолитовую.

В пределах массива развита разнообразная минерализация: редкоземельная, ниобиевая, циркониевая, золотая, платиновая, фосфорная. В рудном районе установлены также трубки взрыва (диатремы) и дайки ингилитов, интенсивно карбонатизированных и содержащих иногда более 1 масс.% диоксида циркония, и дайки конга – диабазов, в т.ч. Великая дайка Алдана. Район характеризуется длительным магматизмом (не менее 0,5 млрд. лет).

Формирование штокверков вольфрам – циркониевых руд происходило в северо-северо-западных разрывных зонах растяжения и сопровождалось повсеместно катаклазом и брекчированием вмещающих пород. Руды имеют исключительно брекчиевые текстуры. Предполагается, что руды по относительному возрасту являются самыми поздними: абсолютный возраст гельциркона оказался равным около 100 млн. лет (свинцовый метод).

Выделено два типа руд: 1 – "твердые" руды, представляющие собой секущие прожилки и штокверковые зоны в горизонтально залегающих секреционных доломитовых мраморах, и 2 – "рыхлые" руды, слагающие тела в карстовых горизонтах тех же мраморов. Эти типы руд имеют различный генезис, слагают самостоятельные, как правило, пространственно разобщенные тела.

Рудные штокверковые зоны беспорядочного сетчатого прожилкования гельциркона и вольфрамсодержащего бадделеита размещены в доломитовых мраморах (рис. 2). Циркониевые руды имеют брекчиевую текстуру и криптокристаллическую структуру. Этот новый генетический тип циркониевых месторождений сформирован, вероятно, в процессе возгонки летучих галогенидов циркония, источником которых явились щелочно-ультраосновные магматиты Ингилийского массива.

Рис.2. Блок-диаграмма одного из участков месторождения Алгама.
1 - мелкозернистый доломитовый мрамор секреционный; 2 - кварцевопесчанистый до-ломитовый мрамор; 3 - апоонколитовый доломитовый мрамор; 4 - апопесчаниковый кварцит; 5 - микросланец; 6 - дайка ингилитов; 7 - штокверк вольфрам-циркониевых руд; 8 - разломы; 9 - буровые скважины

Термобарогеохимические параметры формирования бадделеит-кварцевых руд изучались по флюидным включениям в кварце методами гомогенизации и криометрии. Выполнены также единичные замеры декрептоактивности кварца, газово-хроматографический анализ, определение степени совершенства кварца дифрактометрическим методом (Т.Б. Афанасьева), электронномикроскопические исследования монофракции бадделеита (Н.Н. Баринов).

Поскольку полученные нами результаты исследований включений привлечены к объяснению полиморфных модификаций в природных условиях (гетерогенно-дисперсные системы), что рассматривается в качестве гипотезы природы рудоносных растворов, мы отдаем предпочтение стилю исследований, допускающему экспериментальную проверку. В области экспериментальных исследований структурообразования аналогов природных минералов и синтетических фаз в гидротермальных системах с последующим анализом состава твердых и жидких продуктов получены оригинальные данные по устойчивости ассоциации ZrSiO₄-SiO₂-ZrO₂ в щелочных растворах при температуре 500⁰С и давлении 1 кбар. Состав твердых фаз контролировался рентгенофазовым методом на дифрактометре ДРОН-2 с использованием медного анода. Содержание циркония в растворе после опытов определяли фотоколориметрическим методом с реактивом арсеназо III. Растворителем служили как карбонатные растворы Na₂CO₃ с концентрациями 0,1; 1 и 2 моль/кг H₂O, так и NaOH (2M, 4M). Продолжительность опытов варьировала от 2 до 20 суток. Результаты исследований позволяют сделать вывод о том, что для ассоциации ZrSiO₄-SiO₂-ZrO₂ устойчивой фазой в карбонатных растворах до 400°С будет бадделеит в его моноклинной модификации. Только при температуре 500°С в карбонатных растворах начинают образовываться (вместе с цирконом и бадделеитом) цирконосиликаты: власовит, паракелдышит. И лишь в сильно щелочных растворах (2,4M NaOH), не характерных для природного флюида, циркон, кварц и бадделеит полностью растворяются с образованием цирконосиликата Na₄ZrSi₃O₁₀.

Минеральный состав изученных образцов бадделеит-кварцевых жил несложен:кварц, карбонаты, бадделеит. Тем не менее, при общей его простоте, руды отличаются крайне своеобразными формами проявления некоторых минералов и, в первую очередь, кварца.

По структурно – морфологическим особенностям во всех исследованных образцах установлены в переменных количествах следующие разновидности кварца: тонкозернистый (иногда колломорфный), крупно- и среднезернистый с четкими кристаллографическими очертаниями, подчеркнутыми распределением пылевидных включений (пирамидально – призматический с зонами роста), шестоватый (иногда – друзовидный), колломорфно – полосчатый, мелкозернистый (полигональный).

Для большинства образцов бадделеит-кварцевых жил обычна брекчиевая (или микробрекчиевая) текстура, обусловленная присутствием обломков раннего кварца, сцементированного более поздним кварцем или карбонатом (иногда – с бадделеитом). Кроме того, бадделеит, в виде колломорфных или фестончатых зерен, образует в поздних зонах пирамидально – призматического кварца цепочки, в которых выделения бадделеита перемежаются с флюидными включениями.

Наиболее широко распространенный в бадделеит-кварцевых жильных телах крупно- и среднезернистый зональный кварц с двухвершинной формой зерен может образовывать беспорядочно расположенные гнезда в массе тонкозернистого кварца. Отмечается наличие в жильной массе изолированных обломков глинистых сланцев или доломитов, "обрастающих" зональным кварцем (крустификационные структуры). Весьма информативной особенностью зонального кварца является искажение облика (ассиметрия в строении вершин) кристаллов. Искажение внешней формы вершин кристаллов кварца отражает не только положение растущего кристалла в пространстве, но и величину пересыщения растворов кремнеземом, определяющую абсолютные и относительные скорости роста различных граней (В.С. Балицкий, 1978). Кристаллы кварца растут в любом положении в пространстве без искажения вершин, если скорости роста граней { 0111} и { 1011} близки между собой. В природе подобные условия реализуются либо при весьма низкотемпературных процессах (например, при образовании идеально ограненных кристаллов марморовских диамантов, кристаллов кварца в ртутных месторождениях, из окремнелых известняков, агатовых жеод и т.д.), когда заметные пересыщения могут возникать вследствие весьма низкой общей растворимости кремнезема, либо при более высоких параметрах (ранние этапы в камерных пегматитах и реже – в гидротермальных хрусталеносных жилах) при формировании кристаллов в весьма спокойных тектонических условиях. Нарушение физико-химических параметров кристаллизации, связанное обычно с внутриминерализационными тектоническими подвижками, приводит к заметному, иногда существенному пересыщению растворов кремнеземом, а также другими компонентами, что способствует проявлению анизотропии скоростей роста одноименных граней, обращенных кверху и книзу во время роста и определяет степень искаженности вершин кристаллов кварца. Установленная экспериментально связь искажения формы кристаллов со степенью пересыщения раствора и полевые наблюдения приводят к предположению о том, что в природе, так же как и в эксперименте, одним из важных факторов искажения формы кристаллов является неоднородность минералообразующей cреды.

В большинстве изученных образцов бадделеит-кварцевых жил стандартным сочетанием морфологических разностей (в пределах, ограниченных размером пластинки) является ритмичный переход непрозрачного тонкозернистого (иногда колломорфного) кварца, окрашенного по периферии кристаллов в красно-коричневые тона (I макрозона) в средне- и крупнозернистый пирамидально-призматический мутный слабоокрашенный зональный кварц (II макрозона) и, затем – в средне- крупнозернистый полупрозрачный зональный (III макрозона). Из образца, в котором представлены все три перечисленные разновидности кварца, выпилены (по макрозонам) и отобраны фракции морфологически однотипных кристаллов для определения степени кристаллического совершенства (СКС) дифрактометрическим методом. Для удобства методика предусматривает выражение результата в процентах относительно эталона. Результаты измерений по макрозонам от первой к третьей (72, 86 и 67% соответственно) хорошо согласуются между собой и отличаются от среднего значения (75%) на 3 – 13%. Средняя относительная ошибка измерений – 3,2% отн.

Изменчивость совершенства кристаллов опосредовано зависит от скорости изменения термодинамических параметров условий кристаллизации и от вариаций температуры гомогенизации газово-жидких включений и количества в них газовой фазы. Известные закономерности изменчивости СКС (увеличение степени совершенства кристаллов с понижением температуры и давления, уменьшение СКС при наложении разновременных генераций – в более поздних, увеличение СКС по мере повышения глубин образования месторождений) позволяют интерпретировать полученные результаты следующим образом. В раннем, относительно высокотемпературном кварце первой макрозоны СКС выше, чем в зональном кварце третьей зоны, имеющем наиболее "рыхлую" постройку в связи с понижением температуры кристаллизации. "Продуктивный" кварц второй макрозоны, включающий цепочки бадделеита, трассирующего зоны роста, имеет наиболее высокую степень совершенства. Незначительная (max 13%) изменчивость СКС в объеме образца свидетельствует об отложении вещества исследуемых макрозон без перерыва.

Внутреннее строение зональных кристаллов кварца отличается неоднородностью. Четкие ограничения монокристалличских ядер и зон, расположенных в средней части кристаллов, сменяются в периферической части перемежающимися эонами, которые под микроскопом представляют собой неравномерногаснущий агрегат кристаллических индивидов тонкошестоватого ("перистого") кварца. Неравномерное угасание отдельных блоков связано, видимо, с изменением ориентировки вторичных блоков, заполняющих пространство между основными блоками. Подобная дезориентация отдельных блоков обусловлена, прежде всего, аномальными условиями роста, а именно – скелетным ростом.

Гнездовидные агрегаты крупно- и среднезернистого кварца обрамляются обычно оторочками "перистого" кварца, переходящего по периферии в равномернозернистый агрегат, в котором проявлена порфировидность (появление в общей массе мелко- и среднезернистого кварца крупных идиоморфных зерен с признаками скелетного роста. Порфировидность в таких участках обусловлена явлениями собирательной кристаллизации и наблюдается там, где этот процесс не завершен. Таким образом, агрегаты кварца из бадделеит-кварцевых руд характеризуются ярко выраженной полиструктурностью, обусловленной различной степенью проявления процессов собирательной перекристаллизации.

Средне- и крупнозернистый кварц тесно ассоциирует с выделениями бадделеита. Взаимоотношения их крайне противоречивы; в одних случаях цепочки бадделеита трассируют зоны роста кварца (без поверхностей раздела), в других – отчетливо пересекают субпараллельно ориентированные кристаллические индивиды, или располагаются в интерстициях между кристаллами и блоками кристаллов кварца. Для оценки размеров и формы частиц, слагающих выделения бадделеита, а также изучения механизмов роста монофракция бадделеита была изучена с помощью электронного микроскопа BS-500 методом суспензии (Н.Н. Баринов). Возможность наблюдать с помощью электронного микроскопа зарождение и рост кристаллов в твердом метамиктном веществе при нагревании, установленная в 1965 г. (И.Д. Беляева, Г.А. Тучкова), открыла большие перспективы в онтогенических исследованиях, а также в уточнении количества фаз при рентгенографической диагностике прокаленных минералов.

Изучение монофракции бадделеита показало, что основная масса препарата состоит из поликристаллических частиц бадделеита, сложенных зернами с различной пространственной ориентировкой, что находит отражение в кольцевом характере электронограмм бадделеита. В образце присутствуют частицы самой разнообразной формы, в том числе и веретенообразной. Частицы бадделеита слагаются мелкими зернами, минимальный размер которых колеблется от 160 до 200 Ǻ. Кроме бадделеита, в образце присутствуют отдельные монокристаллические частицы циркона и слоистого силиката, на поверхности которых обнаружены мелкие зерна бадделеита. После пятичасового прокаливания препарата при температуре 700°С наблюдается увеличение размеров частиц бадделеита, связанное, видимо, с явлениями собирательной кристаллизации – поглощением мелких кристаллитов вновь образующимися кристаллами.

Большинство термометрических опытов, связанных с визуально-оптическими наблюдениями, проведено на интракристаллических включениях, расположенных в пределах зональных кристаллов кварца; имеются единичные замеры в мелкозернистом полигональном кварце; определены термометрические характеристики интракристаллических включений в цепочках, образованных выделениями бадделеита.

По фазовому составу и морфологическим особенностям обнаруженные включения весьма разнообразны. Специфической особенностью включений, трассирующих зоны пирамидально-призматических кристаллов кварца, является невыдержанность фазового состава и разнообразие комбинаций флюид – твёрдая фаза в вакуолях. Эти включения могут содержать жидкий флюид, газовый пузырек, составляющий от 5 до 20% объема вакуоли, и одну или несколько твердых фаз.

Наиболее часто ассоциация твердых фаз представлена гексагональной чешуйкой, обладающей окраской от красно-оранжевой до чёрной (гематит?) и выделениями битуминозного углеродистого вещества. Вокруг вакуолей, содержащих твёрдую изотропную фазу, нередко наблюдаются плеохроичныс ореолы (радиоактивные "дворики") желто- бурого цвета. Ни биотит (?), ни углеводороды (?) не растворяются при нагревании, если даже образец выдерживается при повышенной температуре в течение длительного времени. Гематит (?), кроме того, образует самостоятельные твердые минеральные включения в виде гексагональных пластинок или дендритов.

Непостоянство объемных соотношений является основным критерием для разграничения включений, захвативших гетерогенную смесь и тех, в которых разделение первоначально гомогенного флюида произошло после его захвата. В данном случае несмесимость, наблюдаемая во включениях, видимо, существовала во время захвата флюида в вакуоль. Обычно это объясняют тем, что захваченный флюид находился в дисперсном виде (т.е. в виде глобулей) в объеме другой фазы, из которой происходила кристаллизация минерала-хозяина.

Определение физико-химических параметров флюидов производилось на основании термометрических данных по включениям в бадделеитсодержащих генерациях кварца с учётом наблюдавшихся признаков синхронности или асинхронности их образования с бадделеитом (совместное нахождение в одних к тех же зонах роста или прожилках).

Установленные особенности флюидных включений, различная их информативность в разнотипных кварцах, исключительно мелкие размеры (первые мкм – десятки мкм), значительно затрудняют реконструкцию условий минералообразования. Исходными (реперными) для установления температурных условий образования являлись группы включений, которые характеризуются наиболее ясной генетической связью с элементами роста кварца, азональные – хаотично расположенные в кристалле, либо тяготеющие к линейным зонам или прожилкам, а также сингенетичные включения разного наполнения, гомогенизирующиеся в разные фазы при одинаковой или близких температурах.

Многочисленными термометрическими опытами выявлены группы включений, гомогенизирующиеся в трех температурных интервалах: 110-160°С, 240-250°С, 340-360°С, что в первом приближении неплохо согласуется с анализом декрептоактивности. Термобарограммы имеют одномодальный вид, осложняющийся двумя пиками на нисходящей ветви кривой, с началом газовыделения при температуре около I00°С. Средняя температура декрепитации составляет 262°С, температура ее окончания – 400°С.

Изучение распределения температур гомогенизации флюидных включений в образцах кварц-бадделеитовых жил позволило выявить следующие особенности. Высокие температуры гомогенизации включений (340-360°С) характеризуют, как правило, участки кварца, приуроченные к выделениям бадделеита, или непосредственно примыкающие к этим участкам мелкие кристаллы полигонального кварца. Нередко включения этой группы представляют собой семейства гетерогенного захвата и характеризуются вариациями содержания газовой фазы от 20 до 80 объемных процентов (рис. 3). Вакуоли имеют овальную или каплевидную форму

Температуры гомогенизации 240 – 250°С замерены в кварце вблизи бадделеит-карбонатного прожилка и во внешней части зонального кристалла, во включениях, имеющих форму дипирамидально-призматического отрицательного кристалла или удлиненно-овальную, с объемом газовой фазы 20-25%.

Рис. 3. Включения гетерогенного захвата в полигональном кварце,
непосредственно примыкающем к выделениям бадделеита. Т гом. = 340-360оС

Включения третьей группы (с температурой гомогенизации 110-160^оС) более многообразны и характеризуются различной плотностью в зонах роста, инверсиями объемных соотношений фаз, разнообразной формой вакуолей. В ходе нагревания включений, содержащих газ + жидкость + гематит (?)+ битуминозное вещество при температурах 70-110°С происходила их частичная гомогенизация. На дальнейшее повышение температуры эти включения реагировали по-разному: одни растрескивались, причем в различных температурных интервалах, от 260°С до 410°С, другие оставались герметичными, но при температурах около 100-120°С красно-бурые пластинки гематита чернели, а затем, при незначительном повышении температуры, битуминозное вещество заполняло всю полость; гетерогенизация фаз в этом случае при охлаждении не возникала.

Обращают на себя внимание значительные инверсии температур гомогенизации (до 80–100^оС) в кварце одной генерации, фиксируемые не только в пределах одной пластины, но даже в пределах препарата, размеры которого не превышают 5–7 мм в диаметре.

Самые низкие из установленных криометрическими опытами эвтектических температур (–110-100°С), соответствуют включениям, газовый пузырек которых представлен, видимо, смесью газов CО₂ + СН₄ или СО₂ + N₂, о чем свидетельствуют разделение "газовой" фазы, сосуществующей с твердой СО₂, при температуре –110°С.

Включения с температурой эвтектики –85-64^оС, скорее всего, представлены смесью углекислоты и метана в различных объемных соотношениях; чистая углекислота вымораживается в единичных случаях и лишь в вакуолях, приуроченных к внешним зонам зональных кристаллов.

Более высокие температуры звтектики характеризуют группы растворов, содержащих: CaCl₂ (Тэвт. = –55,6°С); FeCl₂, FeCl₃ или K₂CO_{3 +} Na₂CO₃ (Тэвт. = –35,5-38°С); NaCl (Тэвт. = –21°С); карбонатных растворов (Тэвт. = = –4-2°С) (рис. 4). Измерения температур эвтектик растворов позволили установить лишь общий набор элементов в вакуолях и постепенное уменьшение концентраций при документации зональных кристаллов от центра к вершинам пирамиды. Растворы, обнаруженные во включениях внешних зон пирамидально-призматических кристаллов, отвечают хлоридному составу с преобладанием катионов кальция; во включениях, пространственно приуроченных к выделениям бадделиита, зафиксированы хлоридно-карбонатные растворы, которые характеризуются присутствием катионов натрия, кальция, калия и железа. Значительные вариации составов растворов во включениях в кварце одной генерации и отсутствие видимых закономерностей их распределения рассматриваются нами как свидетельство в пользу неоднократной гетерогенизации системы. Широкое проявление твердых фаз в вакуолях почти всех типов включений приводит к выводу о высоких концентрациях растворов (более 30 масс.%).

Проведенные исследования со всей определенностью показали следующее:

Температурный интервал формирования бадделеит-кварцевых руд составляет 370 – 110°С.

В вакуолях флюидных включений обнаружены хлоридные и хлоридно-карбонатные растворы с преобладанием катионов Na+ , K+ , Ca+ + и Fe+ + ; присутствуют также двуокись углерода и метан. Широкое проявление твердых фаз почти во всех типах включений приводит к выводу о высоких (более 30 масс.%) концентрациях растворов.

Отмечается неоднократное изменение агрегатного состояния растворов в интервалах 370 – 340; 250 – 240°С, одной из причин которого может быть падение давления в процессе кристаллизации гелей. Явления гетерогенизации фиксируются не только по существованию в одной зоне кристалла газово-жидких включений, гомогенизирующихся при одной температуре в разные фазы, но и по наличию в многофазовых включениях минералов-спугников, попавших в вакуоль до ее замыкания. При образовании бадделеит-кварцевых жил начальные температуры могли быть близкими, а

Рис. 4. Термо- и криометрические характеристики жильного кварца из гельциркон-баделиит-кварцевых руд.

* – в газовой фазе включений; г – газ; т.ф. – твердая фаза; 110 – температура частичной гомогенизации

выявляемая термометрическими исследованиями разница температур минералообразования (370-110^оС) объясняется различной скоростью протекания процессов охлаждения и кристаллизации гетерофазных дисперсных систем с возможной последующей перекристаллизацией.

На основании проведенных экспериментов сделан вывод о сопоставимости результатов термобарогеохимических характеристик природной гидротермальной системы и модельного рудообразующего раствора ассоциации циркон – бадделеит – кварц в лабораторных условиях при контролируемых параметрах.

Анализ результатов проведенных исследований приводит к выводу о формировании бадделеит-кварцевых жил из высококонцентрированного гетерогенно-дисперсного флюида, что подтверждают следующие факты:

1. 3ернистое строение и полиструктурность агрегатов кварца, признаки микроблочного роста.

2. Полосчатое распределение бадделеита в массе жильного выполнения, которое объясняется появлением центров кристаллизации в геле кремнезема.

3. Наличие в жильной массе изолированных обломков доломитов и сланцев (без признаков замещения жильным материалом), которые не могут быть удержаны во взвешенном состоянии в разбавленных истинных и коллоидных растворах, но могут перемещаться довольно вязкими массами и оставаться взвешенными в них.

4. Значительные инверсии температур гомогенизации (и минералообразования) в кварце, фиксируемые в объеме одного препарата, а также вариации состава растворов в группах сингенетичных флюидных включений.

5. Присутствие в обособлениях бадделеита частиц циркона и цирконосиликата, а также способность бадделеита к рекристаллизации, установленная в результате электронно-микроскопических исследований прокаленной в течение 5 часов при температуре 700^оС монофракции бадделеита, свидетельствует в пользу быстрой, спонтанной кристаллизации жильного вещества.

Процесс формирования бадделеит-кварцевых жил, по имеющимся данным, представляется следующим образом. На заключительных стадиях эволюции магматического расплава происходит образование высококонцентрированного кремнеземистого флюида (раствор-расплава). Проникновение флюида по ослабленным зонам и изменение физико-химических условий неизбежно приводит к расслоению кремнеземсодержащего флюида на существенно кремнеземистую (тяжелую) и обедненную кремнеземом (легкую) фазы. Относительно высокотемпературные флюидные включения (360 – 340^оС) отражают условия формирования кварца из "тяжелой" фазы. Дальнейшая кристаллизация, происходящая на фоне непрекращающейся тектонической активности, приводит к деформации уже образованного кварца в присутствии "легкой" фазы, проникающей по трещинам, участкам деформаций и отлагающей поздние ассоциации минералов и сопровождается "очисткой" минералов от рудогенных примесей.

Асхабов А.М. Регенерация кристаллов. Кинетические и морфолого-генетические аспекты. Ленинград: Наука, 1979, 176 с.

Багдасаров Ю.А., Потоцкий Ю.П., Зинкова О.Н. Бадделеитовые пластовые тела среди древних карбонатных толщ – новый возможный генетический тип месторождений циркония. ДАН, 1990. Т. 315, № 3, с. 670-673.

Некрасов И.Я., Ананьев В.В. Вольфрамсодержащий бадделеит – новая разновидность оксида циркония. ДАН, 1990. Т. 313, № 4, с. 947-950.

Багдасаров Ю.А., Журавлев Д.З. Изотопный состав неодима и стронция пород и руд Ингилийско-Алгаминского узла (В. Алдан) и проблемы их генезиса. Геохимия, 1994, № 11, с. 1668 – 1673.

Багдасаров Ю.А. (ИМГРЭ). Ингилийско-Алгаминский узел Восточного Алдана. Отечественная геология, 1994, № 1, с. 18-28.

Борисенко А.С. Анализ солевого состава растворов газово-жидких включений методом криометрии. Сб.: Использование метода термобарогеохимии при поисках и изучении рудных месторождений. 1982. С.37-47.

Коржинская В.С., Некрасов И.Я..Устойчивость ассоциации ZrSiO₄-SiO₂-ZrO₂ в щелочных растворах при температуре 500°С и давлении 1 кбар. ДАН, № 359, М. Наука, 1998. С. 205-207.