ГЕОХІМІЯ ТА ЗАБАРВЛЕННЯ ПРИРОДНИХ ФЛЮОРИТІВ: ЕФЕКТИВНІСТЬ І ПРОСТОТА ЗАСТОСУВАННЯ В ПРАКТИЦІ МІНЕРАЛОГО-ГЕОХІМІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

І.  Лазарєва

doi:10.17721/1728-2713.68.06.32-38

Authors

І. Lazareva Taras Schevchenko National University of Kyiv Institute of Geology, 90 Vasylkivska Str., Kyiv, 03022, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2713.68.06.32-38

Keywords:

fluorite, geochemical type, metasomatites, geochemical modeling, indicator properties

Abstract

Research on fluorite indicator properties primarily focuses on the formation processes and geological setting of ore occurrences in order to predict fluorspar deposits. Recent papers have suggested new data on fluorite properties (REE distribution, isotopic ratios, color and luminescent properties and even morphology) indicative of mineralization. These properties differ in information value, which limits the range of their application. The objective of the paper was to assess the indicator properties of color and distribution for the most common trace elements in accessory fluorites (Sr, Y) in order to enhance the methodology of extensive mineralogical research. Our study focused on a large set of data on trace-element composition and the color of fluorite grains extracted from various Suschano-Perzhansk zone (SPZ) metasomatites and the Korosten pluton (KP) granitoids of the Ukrainian shield that have spatial association and show genetic affinity. The following tasks have been accomplished: (1) fluorite grain typing based on geochemical characteristics; (2) fluorite grain typing based on color; (3) geochemical modeling of the trace element composition of metasomatic fluorite aimed at confirming the results of the geochemical typing; (4) identifying fluorite-zircon paragenesis in different mineral types of metasomatites; (5) determining the Y relationship for the fluorite-zircon paragenetic pairs and their formation temperatures; (6) analyzing the information value of the fluorite geochemical properties and color. Our research yielded data on the geochemical types of fluorite suggesting the multiphase formation of the SPZ metasomatites. There was also identified the type of fluorite relating to the major metasomatic phase (by the trace element ratios and the age estimation). Results of geochemical typing were confirmed by geochemical modeling of the trace element composition of fluorites that are genetically related to the KP magmatogene-hydrothermal system. Geochemical modeling allowed us to suggest selection criteria for the fluorite-zircon paragenetic pairs; to determine linear dependence for the selected pairs ln Fl Zrn Y K – 1000 T ; to test the temperature dependence by solving the inverse equation. The minimally sufficient set of the constitutive elements of fluorite under study may be reduced to the most typical trace elements (Sr, Y) characterized by simplicity of analytical assessment and genetic information value which is potentially equal to that of REE. Observations on the selected groups of fluorite color features generally confirm the results of geochemical typing.

References

Андреев А.В., (1992). Современные возможности метода общего свинца в радиогеохронологических исследованиях. Геол. журнал, 6, 125–130. Andreev A.V., (1992). Modern opportunities of general lead method in geochronological research. Geol. zhurn., 6, 125–130. (In Russian).

Вынар О.Н., Разумеева Н.Н., (1972). Особенности образования гидротермальной минерализации Сущано-Пержанской зоны. Минералогич. сб. Львовск. ун-та, 2, 26, 197-206. Vyinar O.N., Razumeeva N.N., (1972). Suschano-Perzhansk zone hydrothermal mineralization generation features. Mineralogich. sb. Lvovsk. un-ta, 2, 26, 197-206. (In Russian).

Гликин А.Э., (2004). Полиминерально-метасоматический кристаллогенез. М.: Изд-во РФФИ, 300 с.

Glikin A.E., (2004). Polymineral-metasomatitecrystalgenesis. Moscow, Izd-vo RFFI, 300 p. (In Russian).

Глухов Ю.В., (1998). Спектр рентгенолюминесценции Gd3+ как индикатор механизмов гидротермальной кристаллизации флюорита в карбонатных отложениях Пай-Хоя и Таймыра. Тр. Ин-та геологии Коми научного центра УрО РАН., Сыктывкарский минералогический сборник, Сыктывкар, 98, 27, 110–124. Gluhov Yu.V., (1998). Gd3+ X-ray luminescence spectre as an indicator of hydrothermal crystallization of fluorite in carbonate sediments of Pai-Hoi mechanisms. Tr. In-ta geologii Komi nauchnogo tsentra UrO RAN. Syiktyivkarskiy mineralogicheskiy sbornik, Syiktyivkar,98, 27, 110–124. (In Russian).

Гореликова Н.В., Бортников Н.С., Гоневчук В.Г., Коростелев П.Г., Семеняк Б.И., Горбачева С.А., (2010). Редкометальные элементы в минералах как индикаторы условий минералообразования. Современная минералогия от теории к практике: ХІ Съезд Российского минералогического общества и Федоровская сессия, Санкт-Петербург, Россия, 169-171. Gorelikova N.V., Bortnikov N.S. et al., (2010). Rare metals in minerals as indicators of mineralogenetic conditions. Modern mineralogy from theory to practice: XI congress of Russian mineralogical society and Fedorovskaya session, Sankt-Peterburg, Russia, 169-171. (In Russian).

Гусев А.И., (2013). К геохимии флюорита горного Алтая. Успехи соврем. естествознания, 11, 103-107. Gusev A.I., (2013). Geochemistry of Altai fluorite. The success of modern science, 11, 103-107. (In Russian).

Красильщикова О.А., Таращан А.Н., Платонов А.Н., (1986). Окраска и люминесценция природного флюорита. К.: Наукова думка, 224. Krasilschikova O.A., Taraschan A.N., Platonov A.N., (1986). Color and luminescence of natural fluorite. Kiev, Naukova dumka, 224. (In Russian).

Куприянова И.И., Беляцкий Б.В., Шпанов Е.П., Кукушкина О.А., Кувшинова К.А., Рассулов В.А., (2004). Роль типоморфизма минералов в интерпретации изотопных данных (на примере флюорита Вознесенского рудного района). Петрология, 12, 5, 530-546. Kupriyanova I.I., Belyatskiy B.V. et al., (2004). Rolethe minerals typomorphismin interpretation of isotopic data (at example of Voznesensk ore district). Petrologiya, 12, 5, 530-546. (In Russian).

Куприянова И.И., Кукушкина О.А., Шпанов Е.П., Скоробогатова Н.В., (2008). Типоморфизм минералов и геологические коллекции как вещественные модели месторождений бериллия. Типоморфные минералы и минеральные ассоциации – индикаторы масштабности природных и техногенных месторождений и качества руд: Матер. Всероссийской науч. конф., Екатеринбург, Россия (16-18 окт.), 60-63. Kupriyanova I.I., Kukushkina O.A., Shpanov E.P., Skorobogatova N.V., (2008). Typomorphism of minerals and geological colections as beryl deposits material models. Typomorphic minerals and associations of minerals – indicators of natural and technogenic deposits scale and ore quality: Materials of All-Russian scientific conference annual assembly RMO, Ekaterinburg, Russia (16-18 Oct. 2008), 60-63. (In Russian).

Лазарева І.І., Шнюков С.Є., Андреєв О.В., Морозенко В.Р., (2006). Елементи-домішки цирконів, монацитів, флюоритів з метасоматитів Сущано-Пержанської зони (північно-західна частина Українського щита). Геохімія та рудоутворення, 24, 95-102. Lazareva I.I., Shnyukov S.E., Andreev O.V., Morozenko V.R., (2006). Metasomatite zircons, monocytes and fluorites trace elements composition of Suschano-Perzhanska zone (north-western part of Ukrainian shield). Geohimiya ta rudoutvorennya, 24, 95-102. (In Ukrainian).

Лупашко Т.Н., Таращан А.Н., Ильченко Е.А., Гречановская Е.Е., Дерский Л.С., Вишневский А.А., (2013). U-флюорит – индикатор дифференцированности рудных компонентов Пержанского фенакитгентгельвинового месторождения (Украинский щит). Юшкинские чтения, ИнГео Коми НЦ Уро РАН, Сыктывкар, 228-231. Lupashko T.N., Taraschan A.N., Ilchenko E.A., Grechanovskaya E.E., Derskiy L.S., Vishnevskiy A.A., (2013). U-fluorite – indicator of ore components differentiation of Perzhansk phenacite-gentgelvin field (Ukrainian shield). Yushkinskie chteniya, InGeo Komi NTs Uro RAN, Syiktyivkar, 228-231. (In Russian).

Моргунов К.Г., Быкова В.Г., (2009). Термодинамическое моделирование распределения редкоземельных элементов между флюоритом и рудообразующим флюидом в постмагматических месторождениях западного забайкалья. Геология и геофизика, 50, 7, 778-785. (In Russian). Morgunov K.G., Byikova V.G., (2009). Thermodynamic modeling of REE distribution between fluorite and ore-forming fluid in western Baikal postmagmatic deposits. Geology and geophysics, 50, 7, 778-785. (In Russian).

Морозов М.В., (1998). Элементы-примеси и оптически активные центры флюорита как генетические индикаторы (на примере грейзеновых месторождений вольфрама и олова): автор….канд. геол.–мин. наук: 27.03.1998. Санкт-Петербург, 22.

Morozov M.V., (1998). Trace elements and optical active fluorite centers as genetic indicators (at example of greisen tungsten and tin deposits): abstract cand. Sci. (Geol.-Min.): 27.03.1998. Sankt-Peterburg, 22. (In Russian).

Попов М.П., (2014). Геолого-минералогические особенности редкометальной минерализации в восточном экзоконтакте Адуйского массива в пределах уральской изумрудоносной полосы: научная монография. Урал. гос. Горный ун-т. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 136. Popov M.P., (2014). Geologic-mineralogical features of rare metal mineralization in eastern exocontact of Adui massive within Ural emerald band: scientific monography. Ural. gos. Gornyiy un-t. Ekaterinburg: Izd-vo UGGU, 136. (In Russian).

Файзиев А.Р., (1989). Иттрий во флюорите из эндогенных проявлений СССР (Забайкалья, Приморья, северо-востока СССР, Якутии и других). Геохимия, 7, 1037-1042. Fayziev A.R., (1989). Yttrium in fluorites from endogenic deposits of USSR (Baikal, Primorye, north-eastern USSR, Yakutia etc.). Geochemistry, 7, 1037-1042. (In Russian).

Файзиев А.Р., (2002). Элементы-примеси как индикаторы генезиса флюоритов. Душанбе: Изд-во Деваштич, 185 c. Fayziev A.R. (1989). The elements-impurities as indicators of the genesis of fluorite. Dushanbe, Izd-vo Devashtich, 185 p. (In Russian).

Шнюков С.Є., (2002). Геохимические модели эволюции магматических систем и земной коры: потенциальный источник петрофизической и рудогенетической информации. Геофиз. журнал, 24, 6, 201-219. Shnyukov S.E., (2002). Geochemical models of magmatic systems and Earth`s crust evolution: potential source of petrophysical and mineralization information. Geophysical joutnal, 24, 6, 201-219. (In Russian).

Шнюков С.Е., (2001). Распределение иттрия в апатит-цирконовых парагенезисах: зависимость от температуры и возможность ее использования в геохимическом моделировании магматических процессов. Кристаллогенез и минералогия (памяти проф. Г.Г. Леммлейна): Матер. междунар. конф. (Санкт-Петербург, Россия, 17-21 сент. 2001 г.), 352. Shnyukov S.E., (2001). Yttrium distribution in apatite-zircon paragenesises: dependence from temperature and its application ability in magmatic processes geochemical modeling. Crystalogenesis and mineralogy (memory of Prof. G.G. Lemmlein): international conference materials (Sankt-Peterburg, Russia, 17-21 Sept. 2001), 352. (In Russian).

Шнюков С.Е., Андреев А.В., Белоусова Е.А., Савенок С.П., (2002). Рентгено-флуоресцентный анализ микроколичеств вещества в геохимии акцессорных минералов: исследовательские возможности в сопоставлении с локальными аналитическими методами. Минерал. журн., 1, 80-95. Shnyukov S.E., Andreev A.V., Belousova E.A., Savenok S.P., (2002). Microquantity matter XRF analysis in geochemistry of accessory minerals: research opportunities in correlation with local analytical methods. Mineral. zhurn., 1, 80-95. (In Russian).

Шнюков С.Є., Лазарева І.І., (2004) .Модельна оцінка мікроелементного складу акцесорних мінералів метасоматитів, пов'язаних з магматичними комплексами. Зб. наук. праць УкрДГРІ, 2, 116-122. Shnyukov S.E., Lazareva I.I., (2004). Model evaluation of trace elements composition of metasomatic through accessory minerals connected to magmatic complexes. Zb. nauk. prats UkrDGRI, 2, 116-122. (In Ukrainian).

Щербак Н.П., Артеменко Г.В., Лесная И.М., Пономаренко А.Н., Щумлянский Л.В., (2008). Геохронология раннего докембрия Украинского щита. Протерозой. К.: Наук. думка, 239. Scherbak N.P., Artemenko G.V., Lesnaya I.M., Ponomarenko A.N., Shumlyanskij L.V., (2008). Early Precambrian Ukrainian shield geochronology. Proterozoic. Kiev, Nauk. Dumka, 239 p. (In Russian).

Harrison T.M., Watson E.B., (1984). The behavior of apatite during crustal anatexis: equilibrium and kinetic considerations. Geochim. et Cosmochim. Acta, 8, 7, 1467-147.

Hartman P., (1974). On the crystal habit of fluorite. Minerogenezis [Минерогенезис]. Sofiya: Izd-vo Blg. AN – София: Изд-во Блг. АН, 111-117.

Montel J.M., (1993). A model for monazite/melt equilibrium and application to the generation of granitic magmas. Chemical Geology, 110, 127-145.

Salle R., Moritz R., Fontignie D., (2000). Fluorite 87Sr/86Sr and REE constraints on fluid-melt relation, crystallization time span and bulk DSr of evolved high-silica granites. Tabuleiro granites, Santa Catarina, Brazil. Chemю Geol., 164, 81–92.

Schonenberger J., Kohler J., Markl G., (2008). REE systematics of fluorides, calcite and siderite in peralkaline plutonic rocks from the Gardar Province, South Greenland. Chem. Geol., 247, 16–35.

Watson E.B., Harrison T.M., (1983). Zircon saturation revisited: temperature and composition effects in a variety of crustal magma types. Earth and Planetary Science Letters, 64, 295-304.