Новые данные о химическом составе ильменита из кимберлитов Якутии
Ильменит (пикроильменит) - один из важнейших индикаторных минералов кимберлитов, изучению которого уделяется большое внимание. В ряде публикаций приведены сведения о химическом составе ильменита - как результаты анализа отдельных образцов, так и средние значения для кимберлитовых трубок. Вместе с тем, разные авторы иногда приводят совершенно несопоставимые данные. Так, средние содержания Сr(2)О(3) в ильменитах из трубок Ну, погоди и Саратовская (Далдынское поле) в работе соответственно 0,67 и 0,73% (подсчитано по данным метода ИНАА), а в работе -1,63 и 1,26%. Обработка результатов выполненных нами анализов, дополненная изучением литературных данных, позволила оценить причины этих расхождений, а также получить дополнительные сведения о сложном строении отдельных трубок и реальных различиях между ильменитами из отдельных фрагментов кимберлитовых полей.
Причинами отмеченных расхождений могут быть: аналитические ошибки; изучение зерен ильменита разного размера; изучение ильменита из разных частей (участков, блоков) кимберлитовых трубок. Рассмотрим этот материал на примере Далдыно-Алакитского района (объединяющего Далдынское и Алакит-Мархинское поля) Якутской кимберлитовой провинции.
Аналитические ошибки. Один из примеров вероятного влияния ошибок анализа на результаты приведен в работе. Сопоставлены содержания хрома в ильменитах по данным (метод ИНАА) (химический анализ) из трубок Искорка, Удачная, Сытыканская. Во всех трех случаях методом ИНАА получены более высокие значения - соответственно 0,32 против 0,16; 0,70 против 0,45; 1,28 против 1,01%.
Несколько примеров вероятных аналитических ошибок рассмотрены в работе. Резко занижено (на 1-2 порядка по сравнению с "нормальными" значениями) содержание ванадия в серии образцов ильменита, проанализированных Ю.В.Шевченко и Б.М.Туркевичем (Институт геологии полезных ископаемых, г. Львов). Занижено содержание хрома в ильменитах из трубки Сытыканская (те же аналитики), завышено - магния в ильмените из трубки Искорка (данные Н.А.Курылевой и др.).
Во всех случаях в работе показаны более высокие средние содержания магния и хрома в ильменитах по сравнению с данными ИГГ СО АН (г. Новосибирск). Не исключено, что и здесь расхождения объясняются ошибками одной из лабораторий.
Размер зерен. Наиболее высокие содержания хрома выявляются обычно у ильменита, образующего в кимберлитах относительно мелкие зерна (желваки), что впервые отмечено в работе. Эта закономерность подтверждена в ходе изучения многих десятков зерен ильменита (материалы И.П.Илупина, В.М.Кулигина, Г.Ч.Витоженца). В пределах Алакит-Мархинского поля выделяются своеобразные фрагменты - группа трубки НИИГА и группа трубки Искорка. Приуроченность наиболее высоких концентраций хрома к зернам малого размера справедлива как для образцов из этих групп, так и для образцов основной части поля. Сходная картина получена для ильменитов Далдынского поля. Здесь наиболее богаты хромом ильмениты групп трубок Малютка+Дайковая+Соседняя и Осенняя+Зимняя; трубки этих двух групп выделяются на фоне других трубок
Далдынского поля незначительными размерами выделений ильменита.
Авторы работы, изучив ильмениты из трубки Зарница, установили отсутствие зависимости состава ильменита от размера зерен. В целом отсутствие связи подтверждается, однако две фигуративные точки, отвечающие наиболее высоким концентрациям хрома (примерно 1,83 и 1,95% 01-203), принадлежат самым мелким зернам; самое высокое значение для остальной группы зерен - около 1,43%. Большинство точек образуют на графике три компактных поля с содержаниями Сr(2)О(3) примерно 0,4-0,5; 0,7-0,9 и 1,0-1,3%.
В работе для ильменита из трубки Москвичка (Алакит-Мархинское поле) показан закономерный рост среднего содержания Сr(2)О(3) с уменьшением размера материала от +2 мм к -2+1 и далее к -1+0,5 (1,64-1,95-2,93%). Однако в ильмените фракции -0,5 мм содержание Cr(2)-O(3) низкое (1,42%).
Нами изучены преимущественно относительно крупные зерна ильменита -от 2 до 8 мм (по длинной оси). Проанализированы также немногочисленные мелкие зерна - 0,25-0,6 мм. Концентрация хрома в мелких зернах оказалась (в этой выборке) в среднем в 1,78 раза выше, чем в крупных. Зерна с содержанием более 0,9% Cr(2)-O(3) среди крупных составляют 18,8% (13 из 69), а среди мелких 58,8% (10 из 17). В двух мелких зернах найдено более 4% Cr(2)-O(3), тогда как в группе крупных максимальное значение 1,41%.
Для мелких зерен ильменита (0,1-0,3 мм, очень редко крупнее - до 1 мм), встреченных в кимберлитах в виде включений в гранате, также характерны высокие концентрации хрома. Н.В.Соболевым с соавторами для включений ильменита в зональном гранате из трубки Мир приведены значения от 4,11 до 10,7% Cr(2)-O(3) и отмечено, что хромистость ильменита весьма высокая по сравнению с хромистостью обычных пикроильменитов из кимберлитов. В работе для ильменитов - включений в гранатах из трубок Мамбо, Угадайка, Мастахская, Осенняя и Иксовая (Далдынское поле) - приведены соответственно содержания 5,88; 1,55; 1,11; 4,26 и 0,59% Cr(2)-O(3). По-видимому, следует сделать вывод о близких условиях кристаллизации мелких высокохромистых мономинеральных зерен ильменита и зерен, присутствующих в виде включений в гранате.
Упомянутое выше расхождение оценок для ильменитов из двух трубок Далдынского поля обусловлено, скорее всего, изучением выделений ильменита разного размера. В работах И.П.Илупина даны результаты анализа относительно крупных зерен. Только такие желваки (как правило, не менее 4 мм) можно анализировать методом ИНАА, поскольку требуется определенная навеска. При этом необходимо удалять периферические части желвака для избавления от вторичных образований. Возникает вопрос: можно ли считать представительными для трубок результаты анализа крупных зерен?
Гистограммы построены на основании массовых замеров выделений (желваков, зерен) ильменита на поверхности штуфов кимберлита с помощью окулярной линейки микроскопа МБС-1. Средний размер каждого зерна принимался как среднее геометрическое из его размеров по длинной и короткой осям. Чаще других встречаются самые мелкие зерна , на долю которых приходится до 75% от общего числа измеренных выделений.
Однако несмотря на резкое количественное преобладание мелких (менее 1 мм) зерен, их площадь (на поверхности штуфа) составляет лишь от 3 до 20% от общей площади всех измеренных выделений ильменита. Видимо, эту долю можно принять за объемный процент выделений соответствующего размера. Конечно, крупные желваки имеют и больший размер в третьем измерении (перпендикулярно поверхности штуфа), но если мы будем мысленно "снимать" ("срезать") слои породы, чтобы выявить третье измерение крупных желваков, то, несомненно, обнаружим новые мелкие зерна.
Учитывая незначительную роль "мелочи" в общей массе ильменита, можно утверждать, что изучение крупных выделений дает вполне приемлемую картину химического состава ильменита. Поправка на мелкие зерна (в тех случаях, когда мелкие зерна заметно богаче хромом по сравнению с крупными) лишь ненамного повысит среднее содержание хрома, поскольку зерна размером более 1 мм составляют по объему от 80 до 97% всего ильменита, находящегося в данной трубке.
Сложное строение трубок. Даже при идеальной работе аналитиков и при изучении зерен ильменита одинаковой размерности расхождения в оценках химического состава ильменита возможны по той причине, что ильменит из разных частей (участков, блоков, разновидностей) трубок может заметно различаться по составу. К сожалению, на эту "деталь" исследователи обычно не обращают внимания. В публикациях указывается лишь название трубки, из которой отобран ильменит для анализа; очевидно, при этом подразумевается, что ильменит в пределах трубки одинаков по составу. Возможно, такое представление подкрепляется, в частности, опубликованными данными по трубке Дальняя. В пределах трубки выделены брекчия и массивный кимберлит. По данным представительных выборок ильменита (соответственно 232 и 210 образцов) в работе показаны практически совпадающие средние данные - 0,74 и 0,72% Cr(2)-O(3); 11,70 и 12,05% MgO.
В ходе выполненного нами изучения ильменитов выявлены отчетливые различия (по содержанию хрома, магния) между образцами из разных частей некоторых трубок Далдынского полд. Из кимберлитов Алакит-Мархинского поля проанализировано небольшое число зерен ильменита; вероятно, при более детальном изучении и в этом поле удастся найти различия между фрагментами некоторых трубок.
Нетрудно заметить, что отдельные значения группируются примерно в тех же интервалах, что и в работе. Различия выражены в преобладании зерен то одной, то другой группы. Так, "низкохромистые" зерна играют повышенную роль в выборках из канав 6, 12, 18, "среднехромистые"- в выборках из шурфа 72 и канавы 15, "высокохромистые" - в выборке из шурфа 141.
Ранее для выявления неоднородности трубки Зарница И.П.Илупиным были подготовлены образцы кимберлита из шурфов, расположенных по квадратной сетке 80х80 м. Образцы проанализированы на никель (в один прием) в химической лаборатории ВНИИЯГГ (аналитики С.И.Угарова и С.И.Соколова). Образцы кимберлита, обедненные никелем (менее 800 г/т), приурочены к восточной части трубки, а также к двум точкам в западной части. Повышенные концентрации (более 900 г/т) обнаружены в кимберлитах из выработок, образующих полосу, проходящую через центр трубки с севера на юг и затем изгибающуюся к юго-западу. Картину нельзя назвать идеально четкой; заслуживает внимания, однако, то обстоятельство, что выработки, ильменит из которых наиболее обогащен хромом (шурф 141, канава 15; шурф 72), находятся в пределах полосы повышенных концентраций никеля в кимберлитах. Таким образом, сочетание двух показателей (хром в ильмените, никель в кимберлите) не противоречит представлению о сложном строении трубки Зарница.
Среди изученных нами образцов ильменита в трубке Зарница встречен желвак с более высоким содержанием Сr(2)О(3) (2,11%) по сравнению с максимальным (около 1,95%), показанным в работе. хотя общее число изученных зерен у нас значительно меньше (107 против 440). Вероятно, обогащенный хромом образец взят из того участка трубки, который не был изучен авторами работы.
Не менее интересны данные об ильменитах из разных частей трубки Дальняя. Показаны содержания хрома в ильменитах из трех шурфов, вскрывших брекчию, т.е. ту разновидность (блок) трубки, которая рассматривалась как единое целое. Средние содержания хрома в выборках из шурфов 36 и 63 значимо различаются с достоверностью 95% (по t-критерию). Как и в случае с трубкой Зарница, независимый показатель говорит о неоднородности брекчии трубки Дальняя. Шурфы 6, 36 и 63 относятся к участкам с разными содержаниями алмазов. Нами не ставится вопрос о корреляции между составом ильменита и алмазоносностью кимберлита; подчеркивается лишь, что два независимых признака подтверждают сложное строение трубки Дальняя.
Всего из брекчии трубки Дальняя нами проанализировано 44 образца ильменитов: среднее арифметическое содержание Сr(2)О(3) по этим образцам (0,80%) выше, чем среднее по 232 образцам (0,74%). Различия объясняются, вероятно, тем, что в нашу выборку входят образцы ильменита из участка (шурф 36), где этот минерал обогащен хромом.
Помимо традиционно выделяемых разновидностей (брекчия и массивный кимберлит), приведены средние данные по ильменитам из разных частей еще трех трубок Далдынского поля - Любимая, Иксовая, Мастахская. Представление о сложном строении этих трубок также подтверждается другими показателями. Кимберлит разных участков трубки Любимая заметно различается по содержанию пиропа (0,12 и около 0,01 %). Рыхлый материал, вскрытый разными шурфами на трубке Иксовая, различается по содержанию диопсида и хромдиопсида, а также обломков метаморфических пород. Кимберлит из разных частей трубки Мастахская характеризуется разной обогащенностью ильменитом и пиропом.
Таким образом, для выявления неоднородности кимберлитовых трубок, наряду с другими показателями вещественного состава, в ряде случаев могут с успехом использоваться результаты массового изучения особенностей химического состава желваков ильменита.
Ильмениты отдельных фрагментов Далдыно-Алакитского района. Различия между ильменитами из отдельных частей Далдыно-Алакитского района даны в работе (метод ИНАА. Здесь же представлены средние содержания хрома по нашим данным. Сведения о содержании хрома практически совпадают. Наиболее бедны хромом ильмениты группы трубки Искорка, наиболее богаты ильмениты основной части Алакит-Мархинского поля. Содержания гафния и тантала в ильменитах Далдына в среднем несколько выше, чем в ильменитах Алакита, и на графиках "хром - гафний" и "хром - тантал" ильмениты Далдынского поля и основной части Алакит-Мархинского поля образуют почти обособленные (слабо перекрывающиеся) поля.
Полученные нами результаты анализа позволяют наметить различия и по содержанию алюминия. Наиболее бедны Аl(2)О(3) - 0,316% (среднее из 15) ильмениты из располагающихся в непосредственной близости друг к другу трубок Начальная и Смежная; здесь же ильмениты исключительно богаты хромом (4,16% Сr(2)О(3)). Оригинален и сам кимберлит этих двух трубок (обогащен фосфором и калием).
Более высокие содержания Аl(2)О(3) найдены в ильменитах из групп трубки Искорка (0,426% - среднее из 21) и трубки НИИГА (0,450% - из 26). В ильменитах основной части Алакит-Мархинского поля (без трубок Начальная и Смежная) алюминия еще больше (0,569% Аl(2)О(3) - из 89). В ильменитах из прочных кимберлитов Далдына в среднем 0,622% Аl(2)О(3) (из 433), из рыхлых - 0,663% (из 209).
Различия в концентрациях марганца менее четкие. В Алакит-Мархинском поле относительно обеднены марганцем ильмениты из ряда трубок восточной и юго-восточной частей поля. Так, ильмениты из трубок Комсомольская, Юность, Восток, Заря, Нодтрапповая, Лира содержат в среднем (из 37) 0,230% MnO. В то же время для ильменитов большинства трубок западной и северо-западной частей поля, а также групп трубок НИИГА и Искорка средние содержания МnО близки к 0,290% (лишь в трубке Файнштейновская - 0,212% из 4 и трубке Краснопресненская - 0,251% из 8). О повышенной концентрации марганца в ильменитах трубки Москвичка (0,390% Мп0) говорить рискованно, так как проанализировано всего два образца.
В работе на небольшом числе образцов, проанализированных в химических лабораториях, показано различие между ильменитами севера и юга Далдынского поля, а именно повышенное содержание магния на юге. С накоплением аналитических данных эти различия несколько сгладились, но тенденция сохранилась. По нашим данным, в ильменитах юга Далдынского поля содержится в среднем (из 206) 11,56% MgO, а в ильменитах центра (включая трубку Украинская) и севера -10,06% (из 436).
Содержание магния в ильменитах Алакит-Мархинского поля также позволяет наметить признаки зональности. Повышенные содержания MgO установлены в ильменитах из трубок Комсомольская+Юность+Юбилейная+Озерйая ( 11,18% из 26) и трубок Дружба+Сытыканская+Олимпийская+Москвичка (10,53% из 23). В северной и южной частях поля ильмениты беднее Mg0: 8,97% (из 26) в группе трубки НИИГА; 9,28% (из 21) в группе трубки Искорка; 9,19% (из 15) в группе трубок Начальная+Смежная; 9,50% (из 38) в трубках Лира+Заря+Подтрапповая+Байтахскаяч+ Файнштейновская+Кылахская; 9,39% (из 8) в трубке Краснопресненская. Нарушает общую картину ильменит из трубки Восток, находящейся в центре поля - 9,78% Mg0 (из 5).
Из сказанного следует, что особенности химического состава ильменита могут использоваться для районирования площадей развития кимберлитовых тел.