Карбонатитовые месторождения

Карбонатитовые месторождения — полезные ископаемые, в основной состав которых входят карбонатиты — магматические породы, сложенные до 90% карбонатами, такими как кальцит, доломит, реже анкерит и сидерит. Пространственно и генетически связаны с магматическими комплексами ультраосновного и основного состава повышенной щелочности.

Карбонатиты — завершающее звено в эволюции интрузий ультрабазит-базитового состава. Выделяют карбонатиты центрального и линейного типа.

Условия рудообразования

По данным экспериментальных исследований, минералообразующая среда представляла собой сложную низковязкую высококонцентрированную водную систему. Это — эндогенный рассол-расплав. Иначе, «тяжелый флюид». Состав катионной части: калий, натрий, кальций, стронций. Анионы: хлориды, фосфаты, карбонаты. В рассоле-расплаве существует мантийный источник углерода. Этим условия напоминают кимберлитовые образования. Исключение в характере углерода. Если в кимберлитах углерод присутствует в восстановительных условиях, то в карбонатитах – в окислительных. Следующая особенность: обилие летучих компонентов не позволяет рассеяться на ранних стадиях кристаллизации редким элементам, ибо по ходу становления, «созревания» расплава, редкие компоненты находятся в комплексных взаимодействиях с летучими, пока не приходит подходящая обстановка.

Общий ход процесса: после становления магматической камеры идет «стандартный» магматический процесс с характерными для него чертами: зона закалки, кристаллизационная дифференциация и т. д. Процессы ассимиляции не играют большой роли в химизме среды. Первыми выделяются типично магматические породы: дуниты, оливиниты, пироксениты, чуть позже могут появиться нефелиновые сиениты. Одновременно с этим насыщенный флюид по ослабленным зонам может проникнуть выше и здесь уже большую роль будет играть тектонический фактор: если вмещающие породы будут обильны деформациями, то вполне вероятно что произойдет формирование большого числа даек, обогащенных редкоземельными компонентами. Если территория относительно монолитна, произойдет формирование достаточно крупного карбонатитового штока. Также во все время процесса продолжается активное поступление флюида из мантийного источника и происходит достаточно сильное изменение как вмещающих, так и собственно интрузивных пород массива. Идет формирование оконтуривающих пород — фенитов, которые тоже могут быть рудоносными.

Вертикальная зональность

В вертикальном разрезе карбонатитовых систем выделяют 4 фации глубинности:

• Поверхностная, или вулканическая фация (0-0.5 км). Представлена древними и современными вулканами (Африка). Лавы содового и кальцитового состава. Температура кристаллизации около 500 градусов. Минерализация представлена баритом, апатитом и др., однако запасы редко бывают промышленных масштабов.
• Субвулканическая фация (0.5-1.5 км). Месторождения этой части приурочены к корневым частям вулканов. Представлена более чем сотней массивов Африки с высоким содержанием Nb2O5.
• Гипабиссальная фация(1.5-6 км). Широко развиты силикатные карбонатитоиды(оливиновые, мелилититовые и монтичеллитовые породы). Собственно карбонатиты слагают не более 10% объема тел поперечником 3-4 км. Оруденение приурочено к карбонатитоидам и имеет большой вертикальный размах. Выделяют апатит-магнетитовые (Ессейское, Ковдор); перовскит-магнетитовые (Кугдинское); флогопитовые (Одихинча, Ковдор); редкоземельные (Маунтин-Пасс). С двухкилометровой глубины развиты редкометалльные урановые и медные месторождения: гаттчетолитовые и пирохлоровые руды в карбонатитах (Араша, Сокли), халькопиритовые (Палабора).
• Аббисальная фация (6-12 км). Представлена пироксенитами и карбонатитами, вмещающими редкометальное оруденение.

Температуры формирования также имеют градацию по глубине: если абиссальные зоны формируются при 1350-1100 градусах, то субвулканические зоны при 750-620.

Формирование комплекса пород

Формирование щелочно-карбонатитового комплекса — процесс многостадийный! Основные этапы:

1. Формирование комплекса ультраосновных пород — дуниты-перидотиты.
2. Формирование щелочно-ультраосновных пород — биотит- и флогопитсодержащих перидотитов и пироксенитов.
3. Формирование щелочных пород — нефелиновые сиениты, йолиты, мельтейгиты, якупирангиты, уртиты. Также возможны метасоматические разности этих пород.
4. Формирование собственно карбонатитов. Их температура образования 630-190 градусов.

Формирование карбонатитов

По Гинзбургу выделяют следующие стадии формирования собственно карбонатитов:

• I стадия. Температура: 650-550 градусов. Минеральный состав: крупнозернистый кальцит, авгит-диопсид, форстерит, биотит, апатит, магнетит. Геохимическая специализация: Zr, Nb. Основные рудные компоненты: P, Fe.
• II стадия. Температура: 520-430 градусов. Минеральный состав: среднезернистый кальцит, диопсид, биотит, циркон, бадделеит, гаттчетолит ,пирохлор. Геохимическая специализация:Ta, Nb, U, Zr. Основные рудные компоненты: Ta, Nb, U, Zr, P, Fe.
• III стадия. Температура: 440-330 градусов. Минеральный состав: мелкозернистый кальцит-доломитовый агрегат, щелочные амфиболы, серпентин, тальк, пирохлор, циркон. Геохимическая специализация: Th, Nb. Основные рудные компоненты: Nb, P, Fe.
• IV стадия. Температура: 330-230 градусов. Минеральный состав: мелкозернистый доломит-анкеритовый агрегат с сидеритом, эгирин, арфведсонит, хлорит, эпидот, гроссуляр. Геохимическая специализация: Th, Sr, Ba, Zn, Pb, Nb Основные рудные компоненты: Th, Sr, Ba, Zn, Pb, Nb, CaF2

Как заметно, с понижением температуры происходит характерная смена карбонатов-индикаторов: кальцит — доломит — анкерит — сидерит. Также происходит смена редкоземельных фаций: перовскит-флогопитовая — гаттчетолит-пирохлор-флогопитовая — пирохлоровая — колумбит-бастнезитовая.

Литература

1. Смирнов В.И. Геология месторождений полезных ископаемых // М., Недра, 1976 г. - 685 с.
2. Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых // М., Издательство МГУ, 1997 г. - 304 с.
3. Авдонин В.В. Месторождения металлических полезных ископаемых // М., Трикста, 2005 г. - 720 с.