Редкие и редкоземельные элементы в кианитовых рудах Кольского полуострова и Урала

УДК 549.613:553.61 РО! 10.21440/2307-2091-2016-3-13-19

РЕДКИЕ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В КИАНИТОВЫХ РУДАХ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА И УРАЛА

В. А. Коротеев, В. Н. Огородников, Ю. А. Поленов, А. Н. Савичев

Rare and rare-earth elements in kyanite ores of Kola peninsula and the Urals

V. A. Koroteev, V. N. Ogorodnikov, Yu. A. Polenov, A. N. Savichev

Authors distinguish two groups of productive metamorphogenic-metasomatic rocks enriched with high-alumina minerals: stratified horizons in the stratum of plagiogneisses of early Archean and Proterozoic ages widely spread in Karelia and the Kola peninsula (Keyv formation) — aluminous (kyanite) formation of shields of the ancient platforms (metamorphic, Keyv type); unstratified metasomatic rocks that form the internal and external suture zones of the gneiss blocks, polyfacial metamorphic complexes of the andalusite-sillimanite and kyanite-sillimanite thermodynamic types, formed along the uneven-aged, typically pelitic rocks, widely manifested in the Urals — aluminous formation of folded belts (hydrothermal-metasomatic, Ural type). Comparison of the distribution of rare-earth elements in the rocks enclosing kyanite deposits of Keyv suite and Ural deposits revealed that they have the same type of directivity, but in the rocks of the Kola peninsula, the amount of rare-earth elements is higher. The reason is, apparently, a larger process of metamorphism and alkaline magmatism in the Kola peninsula in the Precambrian. A detailed study of kyanite deposits allowed to determine polygenic and polychronic properties of kyanite ores, as well as to identify three natural morphogenetic ore types: metamorphic, metamorphogenic-metasomatic and metasomatic. Comparison of the rare-earth elements shows that the metamorphogenic kyanites contain the greatest amount of rare-earth elements, and the lowest contents are characteristic for the metasomatic kyanites from quartz veins selvages and kyanite porphyroblasts of recrystallization zones. Deposit reserves of the metamorphogenic-metasomatic kyanites are low. In order to increase their economic importance the authors advise to implement the industrial development of kyanite deposits containing rare and rare-earth elements at levels that allow under certain dressing technologies to carry out their complementary profitable extraction.

Keywords: rare elements; dispersed elements; kyanite ore; Urals; Kola peninsula; factor analysis; aluminous formation.

Выделено две группы продуктивных метаморфогенно-метасоматических пород, обогащенных высокоглиноземистыми минералами: стратифицированные горизонты в толще плагиогнейсов раннего архея и протерозоя, широко проявленные в Карелии и на Кольском полуострове (свита Кейв) — глиноземистая (кианитовая) формация щитов древних платформ (метаморфогенный, кейвский тип); нестра-тифицированные метасоматические породы, слагающие внутренние и внешние шовные зоны гнейсовых блоков, полифациальных метаморфических комплексов андалузит-силлиманитового и кианит-силлиманитового термодинамических типов, образующихся по разновозрастным, обычно пелитовым породам, широко проявленные на Урале — глиноземистая формация складчатых поясов (гидротер-мально-метасоматический, уральский тип). Сопоставление распределения редкоземельных элементов в породах, вмещающих кианитовые месторождения кей-вской свиты и уральских месторождений, показало, что они имеют однотипную направленность, но в породах Кольского полуострова количество редкоземельных элементов выше. Обусловлено это, по-видимому, более масштабными процессами метаморфизма и щелочного магматизма на Кольском полуострове в докембрии. Детальное изучение кианитовых месторождений позволило установить полигенность и полихронность кианитовых руд, а также выделить три природных морфогенетических типа руд: метаморфогенный, метаморфогенно-метасома-тический и метасоматический. Факторный анализ показал, что наиболее значимые преобразования пород сопровождаются, прежде всего, резкими изменениями в поведении редкоземельных элементов. Из сравнения редкоземельных элементов видно, что метаморфогенные кианиты содержат их наибольшее количество, а наименьшие содержания характерны для метасоматических кианитов из зальбандов кварцевых жил и порфиробласт кианита зон перекристаллизации. Запасы месторождений метаморфогенно-метасоматических кианитов небольшие. Для повышения их экономической значимости целесообразно промышленное освоение кианитовых месторождений, содержащих редкие и редкоземельные элементы в количествах, позволяющих при определенных технологиях обогащения осуществлять их попутное рентабельное извлечение.

Ключевые слова: редкие элементы; рассеянные элементы; кианитовые руды; Урал; Кольский полуостров; факторный анализ; глиноземистая формация.

С докембрием связана значительная масса редкоземельных руд в пегматитах, щелочных, редкометалльных гранитах и карбонатитах, содержащих высокие концентрации редких и редкоземельных элементов (РЗЭ). В фанерозойских складчатых структурах аналогичные месторождения размещаются в докембрийских блоках в тесных пространственных и генетических связях с наиболее глубинными субмантийными субщелочными гранитоидами и карбонатитами. Эти ассоциации, как известно, структурно приурочены к зонам длительно развивающихся глубинных разломов рифтогенной природы, где широко развиты месторождения кианитовых кварцитов [1, 2].

Процессам регионального метаморфизма и сопутствующему ему определенному типу магматизма как рудогенерирующему фактору придается все более значительная роль в формировании месторождений, залегающих в глубокометаморфизованных комплексах докембрия. Уста-

новление природы метаморфогенных руд заключается в установлении генетических связей кианитовых руд с тем или иным типом регионального метаморфизма, сопутствующего магматизма и сопровождающих их гидротермально-метасоматических преобразований. Выявлены причины локализации руд в определенных частях кристаллических толщ, установлены зависимости состава и масштабов рудогенеза, показана роль шовных зон, которые в докембрии представляли собой зоны рифтинга (растяжения). Во время коллизионных преобразований шовные зоны являлись высокобарическими зонами дислокационного метаморфизма [2, 3].

Среди метаморфических формаций докембрия развит достаточно широкий спектр месторождений полезных ископаемых (глиноземистые, марганцевые, железорудные, золото-урановые и др.). Подавляющее большинство месторождений глиноземистого сырья, связанных с глиноземистыми сланцами осадочного генезиса, независимо от их возраста (архей или протерозой) залегают в породах, метаморфизованных в условиях амфиболитовой фации. Их масштабы зависят от формационной принадлежности.

В настоящее время [4, 5] выделено две группы продуктивных мета-морфогенно-метасоматических пород, обогащенных высокоглиноземистыми минералами:

- стратифицированные горизонты в толще плагиогнейсов раннего архея и протерозоя, широко проявленные в Карелии и на Кольском полуострове (свита Кейв), - глиноземистая (кианитовая) формация щитов древних платформ (метаморфогенный, кейвский тип);

- нестратифицированные метасоматические породы, слагающие внутренние и внешние шовные зоны гнейсовых блоков, полифациаль-ных метаморфических комплексов андалузит-силлиманитового и ки-анит-силлиманитового термодинамических типов, образующихся по разновозрастным, обычно пелитовым породам, широко проявленные на Урале, - глиноземистая формация складчатых поясов (гидротермально-метасоматический, уральский тип).

Для большинства зональных метаморфических комплексов Кольского полуострова, Карелии, Сибири, Урала, в которых кианит-, силлиманитсодержащие породы слагают определенные зоны метаморфизма и развиваются по постархейским, постпротерозойским пели-товым толщам, зоны обогащения высокоглиноземистыми минералами приурочены к шовным зонам с активным проявлением метасоматоза и окварцевания с образованием метаморфогенного, метаморфогенно-метасоматического и метасоматического типов оруденения.

При анализе генезиса месторождений неметаллических полезных ископаемых (кианита, мусковита, талька, керамического сырья, антофиллита, горного хрусталя и т. д.), многие из которых связаны с различными типами гранитоидов, чаще всего не анализируется поведение рудных, редкометалльных, редкоземельных, благородных и радиоактивных элементов. Эти элементы, находясь в виде изоморфных или механических

Таблица 1. Статистические параметры содержаний элементов-примесей во вмещающих породах Кейв и Урала (ppm).

Кейвы Урал Кейвы Урал Кейвы Урал

Элемент *ср s *ср s Элемент *ср s *ср s Элемент *ср s *ср s

Li 47,98 50,08 1,14 1,22 Zr 181,5 225,98 34,37 31,22 Gd 6,27 3,53 2,60 1,88

Be 1,76 1,51 0,67 0,57 Nb 9,86 6,75 2,10 2,27 Tb 0,68 0,31 0,43 0,31

Sc 12,54 6,78 12,01 11,03 Mo 0,54 0,49 5,53 7,40 Dy 3,58 1,46 2,65 1,95

Ti 4008,62 3076,77 1961,28 2601,05 Ag 0,54 0,32 0,02 0,02 Ho 0,65 0,25 0,55 0,42

V 140,73 102,41 104,86 83,62 Cd 0,05 0,05 0,17 0,24 Er 1,71 0,71 1,52 1,18

Cr 275,55 592,38 296,27 456,47 Sn 4,32 3,14 0,64 0,58 Tm 0,25 0,12 0,22 0,17

Mn 666,79 525,04 413 525,82 Sb 0,28 0,33 0,52 1,05 Yb 1,72 0,91 1,36 1,09

Co 23,51 30,01 17,12 27,61 Te 0,04 0,04 0,13 0,08 Lu 0,27 0,16 0,21 0,17

Ni 132,02 290,48 112,16 167,01 Cs 4,27 3,98 0,67 1,05 Hf 5,48 6,47 1,06 0,94

Cu 11,93 7,55 49,26 64,76 Ba 285,08 242,38 157,28 189,27 Ta 0,82 0,62 0,11 0,19

Zn 56,29 31,23 40,05 48,24 La 37,73 27,42 10,54 8,80 W 1,37 1,87 0,86 0,75

Ga 18,59 9,16 7,51 6,96 Ce 75,09 55,12 23,20 19,09 Tl 0,70 0,71 0,14 0,16

Ge 1,93 1,11 7,24 6,77 Pr 9,20 6,54 3,01 2,57 Pb 13,62 10,96 26,49 46,4

Rb 53,53 45,59 29,52 45,05 Nd 33,97 23,75 12,36 10,43 Bi 1,01 1,98 0,20 0,21

Sr 62,11 58,34 83,2 132,65 Sm 5,92 3,79 2,66 1,95 Th 11,94 10,60 2,71 1,45

Y 12,32 4,49 17,28 17,85 Eu 1,24 0,62 0,62 0,51 U 2,71 2,53 2,92 1,41

Рисунок 1. Распределение средних содержаний Хср элементов-примесей во вмещающих породах месторождений кианита Кейв и Урала / Figure 1. Distribution of the average contents of Xav of impurity elements in the host rocks of kyanite deposits of the Keyv and the Urals.

примесей в таких минералах, характеризуют геологическую обстановку, являются производным тех ультраметаморфических, магматических, постмагматических и гидротермальных процессов, которые осуществляются от докембрия до фанерозоя.

К. И. Розанов и Д. А. Минеев [6] предполагают, что гранитизация архейских и протерозойских толщ сопровождается миграцией тяжелых лантаноидов в верхние структурные этажи. В ходе гранитизации продукты анатексиса относительно обогащаются легкими лантаноидами. Тяжелые лантаноиды выносятся при процессах ультраметаморфизма. Значительное разделение РЗЭ достигается при щелочно-фторидном метасоматозе, где также тяжелые лантаноиды и иттрий выносятся в зоны эндоконтактов интрузий. Со щелочными и субщелочными гра-нитоидами докембрия связаны типичные гидротермальные проявления, формирующиеся в условиях различных температур и давлений. Специфическая особенность этих гидротермальных образований - появление в них в значительных количествах минералов редких земель (фторкарбонаты, фосфаты, силикофосфаты), ниобия, ильменита или ильменорутила, молибденита и других сульфидов. С развитием щелочного магматизма и метасоматизма связана геохимия № (Та), 2г (НО и редких земель (ТБ). Каждому крупному генотипу пород свойственны определенные парагенезисы, несущие эти элементы. Их вхождение в кристаллические решетки идет на протяжении всего магматического процесса с преимущественным обогащением более поздних фаз и постмагматических этапов.

Большие Кейвы - уникальная провинция высокоглиноземистых кристаллических сланцев докембрия на Кольском полуострове [7-10]. Уральские месторождения кианита размещаются в гнейсовых толщах до-кембрийского возраста и весьма схожи с месторождениями свиты Кейв, но уступают им по масштабам проявления [5, 6].

Вмещающие плагиогнейсы кианитовых месторождений Кейв и Урала были проанализированы методом ICP MS на приборе ELAN 9000 DRC-e. Среднестатистические значения содержаний редких, редкоземельных, благородных и радиоактивных элементов приведены в табл. 1 и на рис. 1. Из таблицы и рисунка видно, что вмещающие породы Кольского полуострова по ряду элементов количественно превосходят породы Урала. Таковыми являются Li, Be, Ti,Rb, Zr, Nb, Sn, Ba, La, TR (Ce-группы), Hf, Ta, Bi, Th. Обусловлено это более масштабными процессами метаморфизма, ультраметаморфизма, широкого развития процессов щелочного магматизма и карбонатитов, создающих редкоземельную специализацию докембрия по отношению к фанерозою.

Сопоставление распределения редкоземельных элементов в породах, вмещающих кианитовые месторождения кейвской свиты и уральских месторождений, показало, что они имеют однотипную направленность, но в породах Кольского полуострова количество РЗЭ выше (рис. 2). Обусловлено это, по-видимому, более масштабными процессами метаморфизма и щелочного магматизма на Кольском полуострове в докембрии.

Алюмокремниевые метасоматиты глиноземистой формации локализуются в шовных долгоживущих зонах складчатых областей и отчетливо накладываются на метаморфогенные кианитовые руды.

Таблица 2. Распределение элементов-примесей в кианитах различных морфогенетических типов Кольского полуострова и Урала (ppm).

Метасоматические

Метаморфические Метаморфогенно-метасоматические Элемент Оторочки кварцевых жил Порфиробласты зон перекристаллизации

s s s s

Li 39,087 56,000 7,466 21,108 6,767 10,184 3,311 2,297

Be 1,346 1,491 0,645 0,799 0,107 0,059 0,215 0,107

Na 1101,150 454,230 962,926 1276,460 981,170 983,196 387,880 193,840

Sc 6,272 5,486 3,926 5,143 1,065 1,781 0,542 0,599

Ti 4637,060 3263,830 3698,900 2499,240 1055,680 1387,940 2766,470 1997,520

V 127,208 92,512 123,354 112,396 232,814 228,068 154,912 51,319

Cr 89,733 71,085 49,567 78,283 9,825 6,155 277,432 234,930

Mn 400,528 371,024 37,818 108,644 6,797 4,220 12,313 7,499

Co 8,846 7,453 1,353 3,944 0,183 0,091 0,323 0,238

Ni 22,043 13,866 3,306 6,420 3,787 7,669 1,565 1,172

Cu 16,807 10,309 11,874 7,895 4,880 3,486 7,700 4,494

Zn 47,951 30,139 15,095 16,800 5,194 3,848 9,257 6,015

Ga 22,138 11,978 22,541 12,597 13,661 15,738 27,003 9,109

Ge 2,375 1,673 1,839 1,322 2,126 2,006 2,876 1,030

Rb 30,101 43,483 9,198 16,897 4,780 7,419 1,819 3,068

Sr 35,661 31,529 20,665 29,983 18,725 33,899 12,389 14,057

Y 6,506 4,973 6,071 7,018 0,615 0,959 1,013 0,637

Zr 137,392 98,359 192,284 217,559 59,936 125,661 92,188 42,014

Nb 10,885 7,079 9,764 7,866 1,139 2,309 6,787 4,749

Mo 0,337 0,296 0,767 0,710 0,141 0,171 0,295 0,272

Ag 0,533 0,321 0,421 0,358 0,127 0,129 0,243 0,134

Cd 0,029 0,018 0,023 0,052 0,002 0,002 0,017 0,023

Sn 3,043 1,569 2,933 2,534 1,367 1,592 1,267 0,860

Sb 0,277 0,237 1,275 1,200 0,226 0,208 0,976 0,559

Te 0,039 0,026 0,055 0,131 0,010 0,015 0,018 0,028

Cs 2,011 2,658 0,497 1,052 0,100 0,176 0,043 0,040

Ba 169,07 192,074 90,519 156,690 22,350 22,049 35,130 48,800

La 29,817 23,885 28,494 43,747 4,750 6,872 3,920 3,539

Ce 62,139 47,576 65,308 113,261 10,500 16,060 6,919 6,387

Pr 7,235 5,823 7,770 14,430 1,225 2,086 0,755 0,669

Nd 26,699 20,543 30,914 60,518 4,824 8,816 2,755 2,427

Sm 4,487 3,341 6,012 12,194 0,717 1,407 0,477 0,371

Eu 0,906 0,622 0,857 1,228 0,154 0,297 0,108 0,072

Gd 4,041 3,144 4,311 8,844 0,500 1,049 0,349 0,210

Tb 0,403 0,310 0,396 0,683 0,039 0,074 0,053 0,031

Dy 1,969 1,522 1,848 2,737 0,196 0,342 0,296 0,157

Ho 0,333 0,265 0,305 0,397 0,035 0,057 0,052 0,028

Er 0,868 0,703 0,780 0,929 0,091 0,144 0,135 0,071

Tm 0,127 0,105 0,115 0,137 0,013 0,020 0,019 0,010

Yb 0,893 0,734 0,826 1,039 0,099 0,152 0,135 0,097

Lu 0,144 0,119 0,132 0,181 0,019 0,029 0,022 0,015

Hf 3,991 2,859 5,632 6,294 1,600 3,272 2,469 1,008

Ta 0,879 0,539 1,168 1,254 0,159 0,308 0,608 0,327

W 3,430 4,837 302,200 1448,330 7,086 7,487 310,670 666,310

Tl 0,296 0,329 0,158 0,326 0,027 0,030 0,030 0,038

Pb 12,558 7,786 29,890 61,288 1,327 0,975 13,634 7,200

Bi 0,232 0,181 0,345 0,485 0,006 0,006 0,258 0,225

Th 12,439 9,238 8,592 14,170 1,300 1,901 1,858 2,018

U 3,340 1,360 4,123 3,223 0,506 0,654 1,918 0,850

Образование алюмокремниевых метасоматитов обусловлено хими- тенсивней, чем активнее раствор и выше проницаемость пород. Естест-ческим воздействием инфильтрующегося раствора на горные породы, венно, для развития таких метасоматитов наиболее благоприятны зоны они формируются в широком диапазоне температуры и давления тем ин- пониженных динамических нагрузок, чем и определяется приурочен-

500 400 300

200

100

о с

50 40 30

20

S

I

5 4

Кейвы

B^i... % ? . .......: g

« frr"*--^ 4+ /V-- <-......* * "

"-в:.- T ,Л;Г ^ , ± ......+

С ,в

-afc„ >....... »—в

—*—

La Ca Pr Nd Sm Eli Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Элемент

Кейвы

-о- Кей 1 о- Кей 6 -о Кей 7 -л- Кей 9 « Кбй 14 -• Кей 15 . Кей 17

Урал а 3368 кир 15 -о- СП 4 ~п~ ш 15 -<>» кум 36 -а - куи 28

с 714  сел 52/6 а 3324

Рисунок 2. Распределение редкоземельных элементов, нормированных по хондриту во вмещающих породах месторождений кианита кейвской свиты и месторождений кианита на Урале / Figure 2. Distribution of the rare-earth elements normalized by chondrite, in the host rocks of kyanite deposits of the Keyv formation and the Urals.

ность их к структурам растяжения, участкам повышенной трещинова-тости и т. д. Соответственно, для возникающих ассоциаций характерны минералы более низкой структурной плотности, в которых алюминий в четверной координации преобладает над алюминием в шестерной координации: силлиманит, андалузит, мусковит и т. д.

Таким образом, образование месторождений высокоглиноземистых минералов связывается с метаморфическими комплексами архей-ско-протерозойского возраста и метасоматическим преобразованием их во время орогенеза. Метаморфогенно-метасоматический механизм образования кианитовых месторождений создает относительно стратифицированные залежи с крупными запасами, наибольшие из которых сконцентрированы на Кольском полуострове (свита Кейв), в Карелии, Сибири и на Урале.

Детальное изучение кианитовых месторождений позволило установить полигенность и полихронность кианитовых руд, а также выделить три природных морфогенетических типа руд: метаморфогенный,

метаморфогенно-метасоматический и метасоматический, которые различаются минеральным и гранулометрическим составами и характером срастаний кианита с другими минералами [2, 5, 10-12].

Эти разновидности кианитов были проанализированы методом 1СР М8. Согласно анализу поведения средних значений редких и редкоземельных элементов в различных морфогенетических типах кианитов Кейв и Урала (табл. 2) установлено, что наиболее высокие содержания РЭ и РЗЭ характерны для метаморфогенных руд, а наибольший разброс значений - для РЗЭ (рис. 3).

Факторный анализ по программе 81аЙ8Йса-7 (метод главных компонент с варимаксным вращением), проведенный по всей совокупной выборке кианитов Кольского полуострова (кейвская серия) и Урала (табл. 3), показал, что наиболее значимый фактор-1 характеризует метаморфо-генный тип кианитов, которые образуются в породах докембрийского возраста, в которых широко развиты щелочные гранитоиды, с которыми связана редкоземельная минерализация:

Li Na Ti Cr Co Си Ga Rb Y Nb Ag Sn Tc Ba Cc Nd Eu Tb Ho Tm Lu Та Tl Bi U Be Sc V Mn Ni ZnGe SrZr MoCdSbCsLa Pr Sm GtlDyEr Yb Hf W Pb Th

Рисунок 3. Распределение средних содержаний Хср элементов-примесей в кианитах разных морфогенетических типов Кейв и Урала. 1 - метамор-фогенные; 2 - метасоматические; 3 - оторочки кварцевых жил; 4 - порфиробластические кианиты зон перекристаллизации / Figure 3. Distribution of the average contents of Xav of impurity elements in kyanites of different morphogenetic types of the Keyv and the Urals.

Таблица 3. Факторные нагрузки, характеризующие поведение элементов-примесей в кианитах месторождений Кольского полуострова и Урала (метод главных компонент с варимаксным вращением).

Элемент Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3 Фактор 4 Фактор 5

Li 0,02396 *0,640632 -0,032731 0,286093 -0,030892

Be 0,15281 **0,756701 0,291481 0,280706 0,054318

Na 0,08735 *0,591075 0,368909 -0,237860 -0,133997

Sc 0,26547 **0,812358 0,164857 -0,094653 0,182681

Ti -0,05374 0,131370 0,231870 *0,536645 0,456534

V -0,16682 -0,056328 -0,216718 *0,502176 -0,024014

Cr -0,13949 -0,070399 -0,017908 *0,528024 -0,012386

Mn 0,07479 *0,526008 0,001499 *0,587462 0,025950

Co 0,09391 *0,578605 0,020230 *0,594680 0,100571

Ni 0,09863 0,333805 0,004777 0,435340 0,340397

Cu 0,06318 0,375676 *0,516575 0,340655 0,220518

Zn 0,31196 *0,625978 0,143613 0,461192 0,079084

Ga -0,19276 -0,057190 0,444563 *0,596462 -0,059911

Ge -0,15670 -0,102358 0,028595 *0,652409 -0,358820

Rb 0,19888 **0,868069 0,168010 0,094582 -0,000559

Sr 0,11869 *0,676062 -0,025605 -0365482 -0,017137

Y **0,78375 0,325397 0,453399 -0,070731 -0,065860

Zr 0,33093 0,082354 **0,866005 -0,69790 -0,011831

Nb 0,00924 0,104922 **0,783678 0,372629 0,294340

Mo 0,22204 0,162322 0,313626 -0,199406 *0,524493

Ag 0,17414 0,287119 **0,785939 0,244989 0,095255

Cd 0,02837 0,212045 0,129233 0,338036 0,306782

Sn 0,12114 0,161616 **0,785713 0,103719 -0,000994

Sb -0,09371 -0,372153 0,206611 0,127228 0,411150

Te 0,00393 0,026796 -0,045824 -0,079547 *0,688210

Cs 0,27949 **0,778608 0,190389 0,178476 0,018507

Ba 0,14296 **0,889961 0,065955 -0,059210 0,112689

La **0,93141 0,091844 0,115094 0,017494 0,136274

Ce **0,97968 0,038975 0,068523 0,003276 0,075500

Pr **0,98673 0,026558 0,048701 -0,003315 0,038018

Nd **0,98655 -0,008178 0,024368 -0,006213 0,014655

Sm **0,96156 -0,044542 0,013227 -0,010480 -0,023613

Eu **0,95122 0,140475 0,089888 -0,004491 0,082046

Gd **0,97384 0,042108 0,073467 -0,014598 -0,067079

Tb **0,97036 0,130127 0,165935 0,005645 -0,052020

Dy **0,91182 0,236527 0,283160 -0,006693 -0,043710

Ho **0,82129 0,338987 0,393694 -0,030474 -0,055223

Er **0,71305 0,415432 0,483508 -0,048135 -0,068517

Tm *0,61610 0,437213 *0,556715 -0,071647 -0,092976

Yb *0,55868 0,420592 *0,607829 -0,098044 -0,115475

Lu *0,52997 0,415845 *0,620244 -0,117684 -0,130371

Hf 0,35328 0,094652 **0,864889 -0,068568 -0,039511

Ta -0,02599 -0,046945 *0,563235 0,135286 0,365160

W -0,01825 -0,123216 0,110796 0,194395 0,117890

Tl 0,25482 **0,712405 0,458553 -0,058884 -0,072935

Pb 0,08376 -0,093126 0,178886 0,293791 0,112365

Bi 0,02509 0,123489 0,101212 0,041970 **0,775716

Th **0,91523 0,252812 0,076579 0,010123 0,123703

U *0,50803 0,016294 **0,726630 -0,063180 0,258364

•Факторные нагрузки со значением 0,5-0,7 при уровне значимости 0,05; **факторные нагрузки со значением > 0,7 при уровне значимости 0,01.

и формирования метаморфогенно-метасоматических кианитов, представленных радиально-лучистыми, тонкопризматическими разностями:

Li, Be, N8, Mn, Со, Zn, Rb, Sг, Cs, Ва, Tl Фактор - 2 - 7,9-.

Y, La, Ce, Pг, Nd, Sm, Eu, Gd, т Dy, Ho, Eг, Tm, Yb, Lu, Th, U Фактор - 1 - 13,09-.

Фактор-2 характеризует обстановку внедрения щелочных и субщелочных гранитоидов, пегматитов (Ц-Бе-направленности), сопровождаемых процессами альбитизации, грейзенизации, мусковитизации

500.0

50,0

Кейвы

Кей 1 -О- Кей 5  -s- Кей 8 -ft- Кей 11 -•- Кей 12 -»- Кей 15(х) Кей 16 Кей 19 + Кей 20

Урал

БС-1 БС-10 -а- БР-1 -s- КУ-2/7

КТ-1 —свл 531

La Се Рг Nd Sm El Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Элемент

Рисунок 4. Распределение редкоземельных элементов, нормированных по хондриту / Figure 4. Distribution of the rare-earth elements normalized by chondrite in kyanites of various morphogenetic types in deposits of Keyv and the Urals.

Фактор-3 характеризует обстановку развития гидротермально-метасоматических процессов, сопровождаемых формированием мета-соматических кианитовых кварцитов с кианитом игольчатого облика, образующих радиально-лучистые агрегаты, отложением сульфидов, циркона, тантало-ниобатов и урановой минерализации:

Cu, Zr, Nb, Ag, Sn, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, U Фактор - 3 - 7,32-.

Фактор-4 характеризует зоны переотложения сидерофильных элементов в зонах кислотного выщелачивания, интенсивной мусковитиза-ции (фукситизации) и перекристаллизации кианитов с образованием хорошо окристаллизованных, крупнопорфиробластовых кристаллов кианита с большим количеством включений гематита и иголок рутила, от которых очень сложно избавиться при обогащении:

Ti, V, Cr, Mn, Co, Ga, Ge Фактор - 4 - 3,8-.

Фактор-5 характеризует позднюю стадию образования метасома-тического игольчатого кианита, претерпевшего активное расщепление с образованием сферолитов и конкреций и осаждением висмута, молибдена и теллуридов:

Mo, Bi, Te Фактор - 5 - 2,64-.

Факторный анализ показал, что наиболее значимые преобразования пород сопровождаются, прежде всего, резкими изменениями в поведении РЗЭ.

Из сравнения редкоземельных элементов видно, что метаморфо-генные кианиты содержат наибольшее количество РЗЭ (рис. 4), а наименьшие содержания характерны для метасоматических кианитов из зальбандов кварцевых жил и порфиробластов кианита зон перекристаллизации.

Запасы метасоматического кианита небольшие, поэтому наиболее целесообразно разрабатывать метаморфогенно-метасоматические кианиты, которые содержат примеси в количестве, позволяющем при определенных технологиях обогащения добывать кианитовое сырье в промышленных масштабах, попутно добывая РЭ и РЗЭ. Такой опыт получен на месторождениях Кольского полуострова [11]. В лабораторных условиях из крупноконкреционной руды (метаморфогенно-метасома-тический тип) месторождения Новая Шуурурта, кроме кианитового концентрата, получен черновой концентрат РЭ и РЗЭ. Достигнуто содержание суммы РЗЭ и иттрия 1,62 %, редких элементов 0,37 %. Кон-

центрирование РЗЭ происходит неравномерно, элементов цериевой группы - в 11-13 раз относительно исходной руды, элементов иттри-евой группы - от 1,5 до 8 раз. В 13 раз увеличилась и концентрация Th. С учетом минералогических данных предполагается, что основной концентратор РЗЭ цериевой группы и Th - монацит. Таким образом, доказана возможность получения концентрата РЭ и РЗЭ из рядовых конкреционных кианитовых руд.

Работа выполнена в рамках Программ фундаментальных исследований № 14-23-24-27 Президиума РАН и Интеграционного проекта «Развитие минерально-сырьевой базы России...» (руководитель проекта академик РАН В. А. Коротеев) и Президиума УрО РАН № 15-11-5-17. Кроме того, исследования частично финансировались по госзаданию ФАНО по теме 0393-2014-0022 «Геохимические факторы зарождения и эволюции эндогенных рудогенерирующих систем складчатых областей», руководитель профессор В. Н. Огородников.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беляев К. Д., Ганеев И. Г., Чайка В. И., Чернов В. Д. Рудные ресурсы и их размещение по геоэпохам. Редкие металлы: тантал, ниобий, скандий, редкие земли, цирконий, гафний: справ. пособие. М.: Недра, 1996. 176 с.

2. Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А. Минерагения шовных зон Урала. Уфалейский гнейсово-амфиболитовый комплекс (Южный Урал). Екатеринбург: Изд-во Ин-та геологии и геохимии УрО РАН - УГГУ, 2007. 187 с.

3. Огородников В. Н., Сазонов В. Н., Поленов Ю. А. Минерагения шовных зон Урала. Кочкарский рудный район (Южный Урал). Екатеринбург: УГГГА, 2004. 216 с.

4. Коротеев В. А., Огородников В. Н., Войтеховский Ю. Л. и др. Небокситовое алюминиевое сырье России. Екатеринбург: УрО РАН, 2011. 228 с.

5. Огородников В. Н., Коротеев В. А., Войтеховский Ю. Л. и др. Кианитовые руды России. Екатеринбург: УрО РАН, 2012. 334 с.

6. Розанов К. И., Минеев Д. А. Геохимическая характеристика докембрий-ских гранитоидов Приазовья // Геохимия. 1973. № 2. С. 238-249.

7. Бельков И. В. Кианитовые сланцы свиты Кейв. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1963. 136 с.

8. Бельков И. В. Кианитовые месторождения // Минеральные месторождения Кольского полуострова. Л.: Наука, 1981. С. 163-177.

9. Лутц Б. Г., Минеев Д. А. Парагенетический анализ, геохимия и минералогия метаморфических пород Уфалейского массива на Урале // Редкие элементы в породах различных метаморфических фаций. М.: Наука, 1967. С. 59-104.

10. Войтеховский Ю. Л. Кианитовые сланцы Б. Кейв - стратегический ресурс России // Проблемы освоения кианитовых месторождений Кольского полуострова, Карелии и Урала. Апатиты: Горный ин-т КНЦ РАН, 2010. С. 3-21.

11. Каменева Е. Е., Скамницкая Л. С., Щипцов В. В. Букчина О. В. Особенности вещественного состава и технологические свойства кианитовых руд Хизоваарского месторождения // Обогащение руд. 2003. № 6. С. 17-21.

12. Щипцов В. В., Скамницкая Л. С., Бубнова Т. П., Данилевская Д. А. Роль геологических, минералогических и технологических исследований Института геологии КарНЦ РАН в оценке потенциала минерально-сырьевой базы Республики Карелия // Технологическая минералогия, методы переработки минерального сырья и новые материалы: сб. науч. тр. Петрозаводск, 2010. С. 37-55.

REFERENCES 8. Bel'kov I. V. 1981, Mineral'nye mestorozhdeniya Kol'skogopoluostrova [Miner-

1. Belyaev K. D., Ganeev I. G., Chayka V. I., Chernov V. D. 1996, Rudnye resursy al deposits of the Kola peninsula], Leningrad, pp. 163-177.

i ikh razmeshchenie po geoepokham. Redkie metally: tantal, niobiy, skandiy, 9. Lutts B. G., Mineev D. A. 1967, Redkie elementy vporodakh razlichnykh met-

redkie zemli, tsirkoniy, gafniy. Spravochnoe posobie [Ore resources and their amorficheskikh fatsiy [Rare elements in the rocks of various metamorphic facies],

placement along the geo eras. Rare metals: tantalum, niobium, scandium, ra- Moscow, pp. 59-104.

re-earths, zirconium, hafnium. A Reference guide], Moscow, 176 p. 10. Voytekhovskiy Yu. L. 2010, Kianitovye slantsy B. Keyv - strategicheskiy

2. Ogorodnikov V. N., Sazonov V. N., Polenov Yu. A. 2007, Minerageniya resurs Rossii. Problemy osvoeniya kianitovykh mestorozhdeniy Kol'skogo polu-shovnykh zon Urala. Ufaleyskiy gneysovo-amfibolitovyy kompleks (Yuzhnyy Ural) ostrova, Karelii i Urala [Kyanite schists of Keyv - Russia's strategic resource. [Minerageny suture zones of the Urals. Ufaley gneiss-amphibolite complex (the Problems of development of kyanite deposits of the Kola peninsula, Karelia and South Urals)], Ekaterinburg, 187 p. the Urals], Apatity, pp. 3-21.

3. Ogorodnikov V. N., Sazonov V. N., Polenov Yu. A. 2004, Minerageniya shovnykh 11. Kameneva E. E., Skamnitskaya L. S., Shchiptsov V. V. Bukchina O. V. 2003, zon Urala. Kochkarskiy rudnyy rayon (Yuzhnyy Ural) [Minerageny suture zones Osobennosti veshchestvennogo sostava i tekhnologicheskie svoystva kianitovy-of the Urals. Kochkarskoye ore district (Southern Urals)], Ekaterinburg, 216 p. kh rud Khizovaarskogo mestorozhdeniya [Features of material composition and

4. Koroteev V. A., Ogorodnikov V. N., Voytekhovskiy Yu. L., Shchiptsov V. V., technological properties of kyanite ore deposits of Hizovaarsk deposit]. Obogash-Polenov Yu. A., Savichev A. N., Koroteev D. V. 2011, Neboksitovoe alyuminievoe chenie rud [Ore dressing], no. 6, pp. 17-21.

syr'e Rossii [Non bauxite aluminum raw materials of Russia], Ekaterinburg, 228 p. 12. Shchiptsov V. V., Skamnitskaya L. S., Bubnova T. P., Danilevskaya D. A.

5. Ogorodnikov V. N., Koroteev V. A., Voytekhovskiy Yu. L., Shchiptsov V. V., Po- 2010, Rol'geologicheskikh, mineralogicheskikh i tekhnologicheskikh issledovaniy lenov Yu. A., Neradovskiy Yu. N., Skamnitskaya L. S., Savichev A. N., Koroteev Instituta geologii KarNTs RAN v otsenke potentsiala mineral'no-syr'evoy bazy D. V. 2012, Kianitovye rudy Rossii [Kyanite ores of Russia]. Ekaterinburg, 334 p. Respubliki Kareliya. Sb. nauchn. tr. «Tekhnologicheskaya mineralogiya, meto-

6. Rozanov K. I., Mineev D. A. 1973, Geokhimicheskaya kharakteristika dokem- dy pererabotki mineral'nogo syr'ya i novye materialy [The role of the geological, briyskikh granitoidov Priazov'ya [Geochemical characteristics of Precambrian mineralogical and technological researches of the Institute of Geology of Karelian granitoids of the Priazovye]. Geokhimiya [Geochemistry International], no. 2, pp. Research Centre of Russian Academy of Sciences to assess the potential of the 238-249. mineral resource base of the Republic of Karelia. Collection of scientific papers

7. Bel'kov I. V. 1963, Kianitovye slantsy svity Keyv [Kyanite schists of the Keyv «Technological mineralogy, methods for recycling of mineral products and new formation], Moscow, 136 p. materials], Petrozavodsk, pp. 37-55.

Виктор Алексеевич Коротеев,

Koroteev@igg.uran.ru

Институт геологии и геохимии УрО РАН

Россия, Екатеринбург, ул. Вонсовского, 15

Юрий Алексеевич Поленов, Виталий Николаевич Огородников, Александр Николаевич Савичев,

Уральский государственный горный университет Россия, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

Viktor Alekseevich Koroteev,

Koroteev@igg.uran.ru

The Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of sciences Ekaterinburg, Russia

Yuriy Alekseevich Polenov, Vitaliy Nikolaevich Ogorodnikov, Aleksandr Nikolaevich Savichev,

Ural State Mining University Ekatrinburg, Russia