ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИРКОНИЙ-РЕДКОМЕТАЛЬНОГО ОРУДЕНЕНИЯ В ВОЛОДАРСКОМ ПЛУТОНЕ

Цирконий - четырехвалентный металл, относящийся к редким элементам, несмотря на достаточно высокое среднее содержание земной коре (0,017%). Этот факт объясняется тем, что, во-первых, он редко образует собственные месторождения, а, во-вторых, его трудно выделять из природных минералов. Высокая температура плавления (1900°С), химическая инертность по отношению к кислотам и расплавам, способность к отражению нейтронов за счет малого сечения их захвата - вот те полезные свойства, которые обусловили широкое применение циркония в промышленности, в основном в виде двуокиси циркония (ZrO2). Из 35 собственных минералов циркония, представленных цирконосиликатами и оксидами, промышленное значение имеют лишь два: циркон (ZrSiO4) и бадделеит (ZrO2). Первый из них содержит 65% ZrO2, второй - 98%. В будущем возможно применение эвдиалита, содержащего всего лишь 13% ZrO2 . Циркон является одним из наиболее распространенных минералов циркония. В Приазовье открыто два крупных месторождения циркона - Мазуровское и Азовске и несколько рудопроявлений анлогичного типа. Кроме того, известны россыпи циркона в бассене реки Мокрые Ялы. В связи с этим представляет интерес изучение условий концентрирования циркона в Приазовье с целью определения поисковых предпосылок формирования его месторождений.

Для решения этого вопроса нами были отобраны данные полуколичественного спектрального анализа проб картировочных скважин литохимических поисков в пределах Володарского массива. По ним были получены средние содержания, коэффициенты вариации и парагенетические ассоциации циркония в породах различных фаз Володарского интрузива. Ранее аналогичные исследования были проведены на Азовском комплексном цирконий-редкоземельном месторождении, которое приурочено к наиболее поздней фазе становления этого массива . В дальнейшем проводилось сравнение этих геохимических характеристик, делались выводы о факторах и интенсивности концентрирования циркона в пределах отдельных участков. Основным ожидаемым результатом работы является оценка перспективности отдельных участков по косвенным признакам, без использования дорогостоящего бурения.

Цирконий на ранних стадиях кристаллизации магматических расплавов рассеивается в составе титановых акцессориев и породообразующих минералов, поскольку имеет наиболее близкое геохимическое родство с титаном. В ильмените и рутиле он может концентрироваться до десятых долей процента, в других акцессориях - пирохлоре, колумбите, ксенотиме, настуране - до первых долей процента . Накопление циркония в процессе кристаллизации гранитной магмы незначительно, в основном, в виде акцессорного циркона - 100 г/т. В основных и ультраосновных породах кристаллизуется бадделеит. В щелочных и ультращелочных породах собственные минералы циркония представлены сложными цирконосиликатами. Максимальное содержание в интрузивных породах наблюдается у циркона в нефелиновых сиенитах (300 г/т), а наиболее низкое - в основных и ультраосновных породах (40 г/т). Вероятная причина повышенного содержания в щелочных породах - способность циркония образовывать сложные щелочно-гидро-фтор-карбонатные комплексы, удерживающие его в жидкой фазе кристаллизующейся магмы . На основании экспериментальных данных установлено, что растворимость циркона в магмах увеличивается с повышением щелочности. Поэтому частичное плавление земной коры, в которой циркон содержится в акцессорных количествах, повышает его содержание в магмах . Это означает, что циркон накапливается в процессах фракционирования и дифференциации вещества. Дополнительным доказательством этому служит значительная концентрация циркона в осадочных породах (песчаниках, конгломератах - 250 г/т. В россыпях циркона она достигает промышленных содержаний - до 70000 г/т .

Циркон широко распространен во всех стратиграфических и интрузивных комплексах Приазовского блока . В древних метаморфических толщах он встречается в ассоциации с магнетитом, апатитом, реже сфеном и содержания его не превышают 100 г/т. Эта ассоциация сохраняется и в интрузивном токмакском комплексе эндербитов и чарнокитов. В породах салтычанского комплекса появляется циркон-сфен-ортитовая ассоциация. Если в других комплексах содержание ортита обычно не превышает 10 г/т, то в салтычанских гранитах оно составляет 343 г/т, а циркона -377 г/т. Для пород анадольского комплекса весьма характерной является монацит-апатит-магнетитовая ассоциация, содержание монацита в гранитах достигает 520 г/т. Породы хлебодаровского, южнокальчикского, октябрьского, волновахско-еланчикского комплесов также содержат циркон в акцессорных содержаниях, меняющихся в широком диапазоне. Первично-магматические ассоциации акцессорных и породообразующих минералов носят достаточно равномерный характер распределения. В метасоматически измененных гранитоидах Приазовья происходит замещение одних минералов другими, появляются новые акцессорные минералы, нехарактерные для первичных пород такие как флюорит, топаз, бастнезит, колумбит-танталит и др. При этом меняется характер распределения минералов, который становится крайне неравномерным . Это отражается в резком повышении дисперсий и коэффициента вариации содержаний элементов, геохимически подвижных в этих процессах, и может служить признаком эпигенетических преобразований пород.

Циркон особенно интенсивно концентрируется в процессе щелочного метасоматоза. Такая тенденция хорошо выражена в Октябрьском массиве щелочных пород, где в зависимости от степени альбитизации пород увеличивается содержание циркона до 0,5% в околорудных метасоматитах с дальнейшей концентрацией в Мазуровском месторождении до 1% . Многостадийную концентрацию циркона особенно интересно проследить в породах многофазного Володарского массива, где расположено Азовское комплексное цирконий-редкоземельное месторождение. Особенности строения, геохимического состава пород и руд этого уникального месторождения неоднократно освещалось на страницах журналов.

Володарский массив приурочен к юго-восточному отрезку Азово-Днепровского пояса глубинных разломов. Становление массива происходило в позднем протерозое (1800±20 млн.лет) в течение длительной магматической фазовой дифференциации, результатом которой явились разнообразные породы от основного до субщелочного состава. Границы с вмещающими массив породами тектонические: с востока ограничен разрывами Мало-Янисольской зоны, с юго-запада - Федоровским разломом, с северо-запада - Володарской зоной разломов, на юге граничит с породами центрально-приазовской серии. Площадь массива 170 км2. Первая фаза массива представлена расслоенной габбро-сиенитовой интрузией, занимающей около 60% площади Володарского интрузива в юго-восточном секторе [10]. Среднее содержание циркония составляет здесь 200 г/т. Акцессорный циркон распространен в ассоциации с апатитом и магнетитом. Вторая, фаза представлена интрузией щелочнополевошпатовых гастингситовых сиенитов, среднее содержание циркония в которых составляет 300 г/т. Становится более разнообразной акцессорная ассоциация, представленная цирконом, ортитом и пирохлором. Третья фаза представлена интрузией розовых щелочнополевошпатовых гастингситовых граносиенитов и володарских гранитов, которые незакономерно переходят друг в друга. Среднее содержание циркония в них составляет около 370 г/т. В центре массива выделяется три, соединенных между собой, округлых в плане тела гранитов. Диаметр каждого из них около 6 км. По периферии гранитных тел развита оторочка граносиенитов. В центре северного тела гранитов выделяется шток сиенит-пегматитов диаметром 2 км, названный Азовской структурой. Она представляет четвертую фазу пород Володарского интрузива. Для них характерна акцессорная ассоциация циркона, флюорита, бастнезита, ортита. Среднее содержание циркония практически не отличается от предыдущей фазы, составляя 330-1600 г/т. Все это подтверждает факт концентрирования циркона в процессе магматической дифференциации пород Володарского массива. Однако его содержания не достигает промышленного уровня, составляющего более 1%.

Азовское цирконий-редкоземельное месторождение в структурном плане приурочено к экзоконтакту северной интрузии пегматоидных сиенитов . При более детальном картировании установлено, что это интрузивное образование расслоено на лейкократовые и меланократовые слои. В лейкократовых слоях отмечаются, главным образом, кристаллы циркона размером до 0,5 см. В меланократовых слоях локализована циркониевая, бастнезитовая и бритолитовая минерализация. Установлено три генерации циркона. Первые две из них, высокотемпературные кристаллизовалась из магматического расплава. Последняя, третья генерация представлена низкотемпературным метасоматическим цирконом . Аналогичные породы выявлены на Панновском участоке, расположенном в юго-западном теле граносиенитов . Еще в нескольких скважинах, пробуренных в пределах пород второй и третьей фазы Володарского массива при литохимических поисках обнаружены участки повышенных концентраций. Необходимо выявить отличительные признаки наличия возможного промышленного оруденения на глубине. Для сравнения геохимического образа Азовского месторождения и участков повышенных концентраций циркония ниже приведена таблица средних содержаний, коэффициентов вариации и значимых корреляционных связей циркония с различными элементами. Последняя строка таблицы характеризует кору выветривания Азовского месторождения. Все рассмотренные скважины не превышают глубины 50 метров, пересекая кору выветривания и зону дезинтеграции пород. Поэтому представленные в таблице данные отражают характеристики не рудных тел, а их вторичных ореолов.