Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

Актуальность проведенных исследований не вызывает сомнений, так как бериллий, используемый в атомной энергетике, наряду с другими редкими металлами включён Правительством РФ в число стратегических металлов. В Горном Алтае Казандинское месторождение бериллия является самым крупным по запасам, а вблизи него локализуется несколько не изученных перспективных проявлений бериллия.

Казандинский массив, локализованный на востоке Талицко-Бащелакского района, сложен преимущественно биотитовыми и амфибол-биотитовыми мелко-среднезернистыми лейкогранитами с фациальными переходами к гранитам. Минеральный состав лейкогранитов, умеренно-щелочных лейкогранитов и рибекитовых лейкогранитов включает кварц (32,5; 34,5 и 40,6 %), пертитовый калишпат D = 0,78 (28,1; 48 и 46,2 %), плагиоклаз (34,8 % (№ 24-5); 13,6 % (№ 0-5) и 10 % (№ 0-5)), железистый (ƒ = 87) биотит (3,5; 1,1% и ед. з.), амфибол (ед. з.; 0,6 и 2,6 %), вторичные – серицит, хлорит, акцессорные (в г/т, данные С. А. Кузнецова) – магнетит (1447; 2172 и 572), ильменит (2; 3 и 23), циркон (10; 3 и 54), ортит (47; 25 и ед. з.), малакон (1,2; 1,3 и 96), флюорит (2; 8 и 28). Структура пойкилитовая, гипидиоморфнозернистая, микрографическая. Химический состав пород Казандинского массива представлен в табл. 1 и 2. Породы характеризуются повышенной и высокой щелочностью (несколько меньше в лейкогранитах Казандинского массива), преобладанием K2O (3,8; 4,3 и 4,6 %) над Na2O (3,7; 3,8 и 4,2 %), низкой глиноземистостью (индекс Шенда = 1), высокой железистостью (F = 84; 87,8 и 89,7) и агпаитностью (КАГ = 0,76; 0,85; 0,95). От гранитов к умеренно-щелочным лейкогранитам происходит закономерное увеличение отношения Eu/Eu* от 0,71 до 0,82 и снижение отношения La/YbN от 4,17 до 2,8 (табл. 2). Последнее отношение указывает на снижение степени дифференцированности в указанном направлении и увеличение доли тяжёлых редких земель. Следует отметить, что отношения лёгких РЗЭ к средним значительно выше отношений лёгких к тяжёлым РЗЭ. При этом максимальных значений это отношение достигает в умеренно-щелочных лейкогранитах (7,44). От гранитов к умеренно-щелочным лейкогранитам наблюдается снижение таких элементов как Sr, Be, Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Tm, Yb, Hf, Mo, Sn, Nb и увеличение Ga, Dy, Ho, Er (см. табл. 2). Сумма РЗЭ снижается также в направлении от гранитов к лейкогранитам и умеренно-щелочным лейкогранитам от 215,22 до 175,06. Следует указать, что для всех пород, кроме умеренно-щелочных лейкогранитов, характерны повышенные концентрации бария, что сближает их с шошонитовыми гранитами. Отношения U/Th и Nb/Ta в процессе образования последовательных фаз от гранитов к умеренно-щелочным лейкогранитам не показывают чёткой закономерности (см. табл. 2). Рибекитовые лейкограниты розовато- и желтовато-серой окраски. В их составе преобладает призматический полевой шпат (55-60 %), в значительном количестве (до 30–32 %) отмечается кварц Характерным темноцветным минералом является амфибол, равномерно распределённый в породе с редкими гломеропорфировыми скоплениями размерами до 0,5 см. Его содержания варьируют от 5 до 7 % при среднем значении 6 %. Спорадически отмечаются астрофиллит, эгирин. Характерна гипидиоморфнозернистая структура, местами переходящая в аллотриоморфнозернистую. Амфибол представлен средниими (до 5–6 мм) удлинённо-призматическими кристаллами почти чёрного цвета с буровато-синим оттенком. Химический состав амфибола: SiO2 – 48,25, TiO2 – 1,34, Al2O3 – 1,55, Fe2O3 – 14,21, FeO – 22,12, MgO – 0,07, MnO – 0,87, CaO – 2,56, Na2O – 3,87, K2O – 2,1, H2O – 1,08, F – 0,45 при пересчёте на структурную формулу диагностируется рибекитом. Геохимические особенности рибекитовых лейкогранитов близки к таковым лейкогранитов (табл. 3). Геохимической особенностью гранитоидов являются низкие содержания стронция (160; 119 и 48 г/т), повышенные концентрации редких земель (Σрзэ = 114 г/т в щелочных лейкогранитах), минимальные (относительно лейкогранитов других комплексов) – лития (14,7; 15 и 5,6 г/т) и цезия (4,6; 3,8 и 2,2 г/т). С лейкогранитами четвёртой фазы связаны жильные образования гранит-порфиров и щелочных гранит-порфиров, приуроченных к трещинам субмеридионального простирания. Наши данные по микроэлемннтному составу пород Казандинского массива несолько отличаются от приводимых В.А. Кривчиковым (2001) [50]. Причина в том, что составы гранитов, лейкогранитов и умеренно-щелочных лейкогранитов, приводимых последним автором включают разнородные породы всей топольнинской ассоциации. Наши данные относятся к породам Казандинского массива, относимого к елиновскому комплексу, который в петротипическом массиве содержит также рибекитовые граниты и лейкограниты [1].

Химические составы пород Казандинского массива сведены в табл. 1, а микроэлемнтный и состав РЗЭ по единичным пробам – в табл. 2.

Таблица 1

Химические и средние составы интрузивных пород Казандинского массива (масс. %)

Примечание. Силикатные анализы выполнены в Западно-Сибирском аналитическом центре (г. Новокузнецк). Породы Казандинского массива: 1–7 – граниты; 8–18 – лейкограниты; 19–20 – лейкограниты умеренно-щелочные; 21 – рибекитовый лейкогранит умеренно-щелочной; ср – средние содержания по породным типам.

Таблица 2

Концентрации химических элементов в породах Казандинского массив (г/т)

Примечание. Анализы выполнены методом ICP-MS в лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). Значения РЗЭ нормированы по хондриту по Anders E., Greevesse N. [2].

Рис. 1. Петрохимическая диаграмма диагностики горных пород в координатах SiO2 – (Na2O + K2O) для пород Казандинского массива:1 – граниты; 2 – лейкограниты; 3 – умеренно-щелочные лейкограниты; 4 – рибекитовый лейкогранит умеренно-щелочной; 5 – тренд для породных типов Казандинского массива

На диаграмме ТАС гранитоиды Казандинского массива располагаются в поле известково-щелочной серии вблизи границы раздела известково-щелочной и умеренно-щелочной серий. Умеренно-щелочные лейкограниты и рибекитовые лейкограниты попадают целиком в поле умеренно-щелочной серии (рис. 1).

На диаграмме распределения РЗЭ во всех породах отсутствует минимум по европию, но наблюдается чёткий минимум по диспрозию и максимум по иттербию (рис. 2). На диаграмме (La/Yb)N – (Yb)N все породные типы располагаются кучно за пределами поля верхней коры на продолжении трендов плавления кварцевых эклогитов, гранатовых амфиболитов и амфиболитов (ВК) (рис. 3)

В Щебетинском рудном узле известны месторождение, ряд проявлений и пунктов минерализации молибден-вольфрам-бериллиевой кварцево-грейзеновой формации (Огнёвая Яма, Строчихинское, Казандинское 2 и другие) расположенных среди двуслюдяных и мусковитовых гранитов елиновского комплекса и вблизи его контактов: Казандинское вольфрамовое и Казандинское бериллиевые месторождения. К северо-востоку от месторождений прогнозируется нетрадиционное бериллиевое оруденение в местасоматитах на контакте известняков и алюмосиликатных пород, где выявлены аномалии бериллия, висмута, вольфрама.

Казандинское вольфрамовое месторождение открыто в 1944 г. Разведывалось с поверхности канавами и шурфами в 1945–1947 гг. Дальнейшая разведка (1948–1952 гг.) проводилась совместно с эксплуатацией, добыто – 9,5 т WО3. Расположено в эндоконтакте Казандинского гранитного массива. Оруденение выявлено в 9 кварцевых жилах, имеющих северо-западную ориентировку и крутое падение. Основной интерес представляет Главная жила, прослеженная на 144 м при мощности от 0,05 до 2,5 м. Кварц крупнозернистый светло-серый с вкрапленностью флюорита. Из рудных минералов присутствуют вольфрамит, шеелит, висмутин, халькопирит, молибденит, пирит, сфалерит. Вольфрамит представлен гюбнеритом, который встречается в виде вкрапленности (0,5–1 см) и сростков кристаллов размерами до 10 см. Состав гюбнерита (масс. %): WO3 – 74,4–74,9, MnO – 18,0–20,6, CaO – 3,3–3,6, SiO2 – 1,2–1,5. Высокое содержание извести обусловлено микровключениями шеелита. Последний нередко образует зёрна среди сульфидов размерами от 0,5 до 1,8 мм. Местами совместно с гюбнеритом отмечается вкрапленность флюорита размерами от 1 до 5 мм. Околорудные изменения проявлены в виде грейзенизации гранитов, окварцевании и пиритизации. Мощность метасоматитов достигает 15 м. Местами среди грейзенов встречается мелкочешуйчатый молибденит.

Рис. 2. Диаграмма содержаний РЗЭ в породах Казандинского массива:1 – граниты; 2 – лейкограниты; 3 – умеренно-щелочные лейкограниты; 4 – рибекитовые лейкограниты

Рис. 3. Диаграмма (La/Yb) N – (Yb)N по [3] для пород Казандинского массива. Тренды плавления различных источников: I – кварцевые эклогиты; II – гранатовые амфиболиты; III – амфиболиты; IV – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 10 %; V – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 5 %; VI – гранат-содержащая мантия, с содержанием граната 3 %; ВМ – верхняя мантия; ВК – верхняя кора. Остальные условные см. на рис. 2

Кроме гюбнерита, жила в значительной степени обогащена сульфидами (до 5–10 %), в том числе, молибденитом. Сульфид молибдена встречается в виде чешуек в сером «льдистом» кварце. Значительно чаще он присутствует в грейзеновых оторочках кварцевых жил. Пирит иногда даёт кучные скопления размерами до 3–5 см. Среднее содержание WО3 в Главной жиле 0,62 % (с вариациями от следов до 4,15 %). В пробах кварца, обогащенного сульфидами, установлены максимальные содержания (%): Zn – 3; Pb – 0,7; Вi – 0,1; Аg – 334,2 г/т; Аu – 1,8 г/т. Содержание золота в пиритовом концентрате составляет – 0,2 г/т, серебра – 74,7 г/т. Запасы WО3 категории С1 по Главной жиле до глубины 35 м составляют – 71,5 т.

Казандинское бериллиевое месторождение разведывалось в 1951–1960 гг. на глубину до 300 м. Оруденение размещается в кварцевых жилах, сопровождаемых грейзенами, образующих полосу шириной более 500 м. Жилы (65 штук), вошедшие в подсчет запасов, имеют мощность до 1,2 м (средняя –0,39 м) и общую протяженность – 8115 м. Главным рудным минералом является берилл, представленный как мелкими, так и крупными кристаллами (10×2 см) и гнездами; в подчиненных количествах отмечаются пирит, молибденит, висмутин, вольфрамит, а из нерудных – турмалин, морион, дымчатый кварц. Среднее содержание ВеО в жилах составляет – 0,194 %. Отмечаются повышенные содержания (в %): Mo – до 0,3; Pb – до 0,1; Cu, Bi – до 0,05, а так же золота – до 0,2 г/т и серебра – до 9 г/т. В кварце, обогащенном пиритом, установлено 134 г/т серебра, 0,5 г/т золота.

По данным термобарогеохимического анализа содержание основных компонентов флюида ГЖВ кварца для бериллиевого Казандинского месторождения близки таковым Казандинского вольфрамового (табл. 3). Но имеются и отличия.

Таблица 3

Состав газово-жидких включений в кварце рудных жил Казандинского бериллиевого месторождения (мг/кг)

Примечание. 1–5 – номера проб; Kв×1000 – коэффициент восстановленности флюидов; с – следы.

Для бериллиевого Казандинского месторождения характерно более высокое содержание воды во флюидах и меньшее – углекислоты. Соответственно, у него меньше отношение СО2/Н2О×100, что свидетельствует о более открытой системе при становлении бериллиевого оруденения или его более глубоком эрозионном срезе, чем вольфрамового месторождения. Запасы ВеО категории В + С1 + С2 для Казандинского бериллиевого месторождения составляют 1 218,8 т.

Таким образом, Казандинский массив анорогенных щелочных гранитоидов представляет перспективы на бериллиевое оруденение. Многие проявления в рудном узле не доизучены. Вблизи месторождений прогнозируется нетрадиционный тип бериллиевого оруденения в метасоматитах.