Фосфаты

30.08.2018
Апатит Ca5(PO4)3F широко распространен во всех гранитоидах, связывая основную часть фосфора и фтора (или хлора в хлор-апатитах). Это типичный акцессорный минерал гранитных пегматитов, в том числе пегматитов редкометалльно-редкоземельной и полевошпатовой формаций. При этом благодаря изоморфизму кальция и РЗЭ обычно апатиты содержат до 1 % TR2O3, а иногда и более.

Типичный пример апатита из редкометалльно-редкоземельных пегматитов Слюдянского района в Южном Прибайкалье — апатит из жил копей Ферсмана и Вернадского. Это светло-зеленые прозрачные зерна небольшого размера (не более 5 мм), приуроченные чаще к эндоконтактовым аплитовым и мелкозернистым зонам, где преобладают плагиоклаз и кварц, а темноцветные минералы представлены биотитом, роговой обманкой и магнетитом. Реже апатит встречается в центральных крупнозернистых частях жил, где наблюдается разнообразная редкоземельная минерализация: алланит, бетафит, монацит, титанит, эвксенит.

Анализ апатита из контактовой оторочки жилы в копи Ферсмана (образец 1 в табл. 5.9) показал, что это фтор-апатит с умеренным содержанием РЗЭ (1 %) и незначительными примесями щелочных элементов, Sr, Mn, Mg, CO2 и SO3. Разделение суммы TR2O3 рентгеноспектральным методом обнаружило явное преобладание Ce (37 % от суммы), La (25 %) и Nd (18 %), в то время как доля иттрия — всего около 9 %.

Совершенно другой состав имеет апатит из пегматитов Наэги в Японии, в нем сумма TR2O3 равна 10,97 %, из которых 10,65 % — это Y2O3 (образец 2 в табл. 5.9). Фтор среди летучих компонентов тоже преобладает, но есть и связанная вода, и хлор. Из других компонентов обращает на себя внимание высокое содержание SiO2, что может быть связано с тем, что апатит Наэги располагается в кварце, и авторы предполагают наличие кварцевых включений в отобранном для анализа материале. Разумеется, главной особенностью японского апатита является существенно иттриевый состав РЗЭ и очень высокое их содержание при соответствующем снижении количества кальция. В аналогичных пегматитах Японии имеются и другие богатые иттрием минералы: иттриалит и абукумалит (иттриевый бритолит), описанные несколько ранее.

Примером апатита из пегматитов полевошпатовой формации может служить акцессорный апатит пегматитов Куранахского флогопитоносного района на Алданском щите в Якутии. Это мелкие удлиненные зерна, бесцветные или бледно-зеленые, включенные в блоки полевых шпатов. Судя по химическому анализу (образец 3 в табл. 5.9), это практически чистый фтор-апатит с подчиненными количествами хлора и воды, содержащий всего 0,59 % TR2O3 незначительные примеси CO2, SO3, Fe, Al и Mn. Оптический спектральный анализ показал преобладание Ce и La над Y, присутствие Zr, Ti, Be и Ga.

Изучение апатитов из пегматитов Украинского щита, многих других регионов развития пегматитов полевошпатовой формации свидетельствует о преобладании достаточно свободных от примесей фтор-апатитов. Пожалуй, максимальное количество TR2O3 (1,79 %) отмечено в таком апатите из пегматитов Кристал Лоуд в штате Колорадо при минимальных количествах всех других примесных компонентов (образец 4 в табл. 5.9). Данных о спектре РЗЭ в данном случае не приводится.

Монацит CePO4 в настоящее время представлен в справочниках, в зависимости от преобладания того или иного элемента семейства лантаноидов, тремя минеральными видами: монацит-(Се), монацит-(Lа) и монацит-(Nd), причем наряду с Ce, La и Nd в формулу может включаться торий, изоморфный с РЗЭ и содержащийся в минерале в существенных количествах. При присутствии в составе монацита кремния следует предполагать вхождение хаттонитового компонента ThSiO4, но обычно предполагается наличие того или иного количества чералита (Ca, Ce, Th)(P, Si)О4, утвержденного в качестве самостоятельного минерального вида в 1953 г.

Монацит — один из наиболее распространенных акцессорных минералов горных пород. Чаще всего он встречается в виде уплощенных мелких кристаллов в гранитах, чарнокитах, щелочных породах, грейзенах, скарнах, в некоторых гидротермальных месторождениях и метаморфических породах. Наибольший интерес представляют более крупные монациты гранитных пегматитов, обогащенные ураном, торием, а иногда и частью тяжелых лантаноидов. При выветривании пегматитов и гранитов возникают достаточно крупные россыпные месторождения монацита, эксплуатирующиеся в Индии, Бразилии, Нигерии и Малайзии.

В пегматитах редкометалльно-редкоземельной формации монацит обычно обогащен торием, иногда ураном, а лантаноиды представлены не только Ce, La и Nd, но также Sm и Gd. Однако во всех случаях среди лантаноидов преобладает церий. Например, в амазонитовых пегматитах Западных Кейв монациты содержат 36-40 % Ce2O3 при 14-15 % La2O3 и 6-7 % Nd2O3. Оксида иттрия в них всего 0,5-2,2 %, многие лантаноиды иттриевой группы вообще отсутствуют. Только в некоторых пегматитах Скандинавии монацит обогащен тяжелыми лантаноидами и иттрием наряду с ураном, торием и скандием. Обычно такой монацит имеет темно-коричневую окраску в отличие от желтых и светлобурых монацитов. Как показывает сравнение образцов 5-9 в табл. 5.9, с ростом ThO2 в монацитах уменьшается TR2O3 — вплоть до 27,56 % в чералите, содержащем 31,50 % ThO2; 6,30 % CaO; 2,10 % SiO2 и 4,05 % U3O8.

Обнаруженная недавно в Ильменских горах лантановая разновидность монацита характерна для жильных доскладчатых гранитов, в то время как редкометалльно-редкоземельные пегматиты этого района содержат монациты с преобладанием церия над другими лантаноидами, аналогичные монацитам из пегматитов Кольского полуострова.

В пегматитах полевошпатовой формации монациты тоже имеют цериевый максимум в спектре лантаноидов, но совершенно лишены иттрия и элементов иттриевой группы. В частности, изученные монациты из пегматитов Украинского щита содержат (от суммы TR2O3) 42-47 % Ce, 22-26 % La, 18-22 % Nd, 5-6 % Pr, 2-5 % Sm и от 1,5 до 2,3 % Gd.

Ксенотим YPO4, в отличие от моноклинного монацита, относится к тетрагональной сингонии. Он образует призматические и дипирамидальные кристаллы, похожие на кристаллы циркона. Минерал изоструктурен с фосфатами, арсенатами и ванадатами скандия, урана и РЗЭ, в связи с чем часто содержит примеси этих элементов. Урана в ксенотиме, в отличие от монацита, всегда больше, чем тория.

В качестве акцессорного минерала ксенотим встречается во многих гранитах и связанных с ними пегматитах. Как и монацит, он может накапливаться в россыпях. Особенно характерен ксенотим для пегматитов редкометалльно-редкоземельной формации, развитых в Фенно-Скандии, Японии, США и Бразилии.

В детально изученных амазонитовых пегматитах Западных Кейв на Кольском полуострове ксенотим отмечен в двух генерациях. Для первой, приуроченной к зонам пластинчатого альбита, характерны кристаллы с хорошо развитым пинакоидом — это пластинки тетрагональных очертаний. Для второй генерации, ассоциирующей с торитом и фергусонитом в зонах позднего метасоматоза и нередко образующей срастания с фергусонитом, замещающим колумбит, характерны дипирамидальные кристаллы с подчиненным развитием граней призмы и пинакоида.

По суммарному содержанию РЗЭ генерации ксенотима мало различаются (анализы 10 и 11 в табл. 5.9), но по количеству иттрия и спектру лантаноидов можно видеть существенные различия. Вторая генерация явно богаче иттрием и беднее лантаноидами, особенно Yb, Er и Dy, а несколько относительно легких лантаноидов, зафиксированных в первой генерации в небольших количествах (Sm и Tb), во второй генерации ксенотима отсутствуют. Содержания тория и урана в этих неполных анализах не даются.

В приводимых Е.И. Семеновым анализах ксенотима из гранитных пегматитов сумма иттрия и иггриевых лантаноидов составляет 55-59 мас.%, а пентоксида фосфора в них 30-35 %. Всегда присутствуют уран и/или торий, кремний, а в некоторых образцах Fe, Zr, Sn, Nb и Pb. В сумме TR2O3 доля иттрия в ксенотимах Швеции, Норвегии и Японии составляет 62-74 отн.% при 8-13 % Yb, 5-8 % Dy и Er. Легкие лантаноиды обычно отсутствуют, и только в ксенотиме из пегматитов Ивеланда (Норвегия) зафиксированы 15 отн.% церия и от 2 до 9 % La, Pr и Nd, в то время как доля иттрия здесь составляет 47 %. В ксенотиме с Урала, по данным В.В. Ляховича, тоже наблюдается полный спектр лантаноидов, но относительная доля La, Ce, Pr, Nd и Sm составляет от 0,2 до 3,2 %. Главную роль среди лантаноидов играют Yb (19 %), Dy, Er и Gd (от 4 до 9 %).

Пироморфит Pb5(PO4)3Cl встречается в ряде пегматитовых месторождений редкометалльно-редкоземельной формации, содержащих галенит. Обычно он приурочен к полостям растворения или к поздним секущим трещинам. Характерны радиально-лучистые срастания игловидных кристаллов и тонкозернистые корочки зеленого цвета. Более крупные кристаллы могут иметь зональное строение, причем внутренняя зона имеет состав, близкий к теоретическому (образец 14 в табл. 5.9), а во внешних зонах возрастает содержание кальция — явно за счет свинца. Как показало детальное изучение пироморфита в амазонитовых пегматитах Кольского полуострова? его кристаллы могут расти из геля фосфатов и кремнезема, как это следует из растровых картин под электронным микроскопом.

Чёрчит YPO4*2Н2O — типичный низкотемпературный гипергенный фосфат иттрия и лантаноидов иттриевой группы, присутствующий в редкометалльно-редкоземельных пегматитах и иногда образующий псевдоморфозы по ксенотиму. В амазонитовых пегматитах Кольского полуострова слагает корочки по трещинам, обрастает кристаллы плюмбомикролита и других редкоземельных минералов. Нередко выделения чёрчита имеют радиально-лучистое строение, а в мелких пустотах встречаются сферолиты. А.В. Волошин и Я.А. Пахомовский выделяют две генерации чёрчита, различающиеся содержаниями иттрия и лантаноидов, но полных анализов они не приводят. В описываемом нами минерале из Сибири (образец 12 в табл. 5.9) присутствуют примеси SiO2, Al2O3 и Fe2O3, но радиоактивных элементов нет. При прокаливании этого образца образовывался ксенотим. В спектре лантаноидов, составляющих 50 % от суммы TR2O3, преобладает Dy (12 отн.%), далее следуют Er (8,5 %), Yb (7 %) и Gd (6,5 %). В анализе чёрчита Кольского полуострова, выполненном с помощью электронного микрозондирования (образец 13 в табл. 5.9), иттрий составляет 59,3 % от суммы TR2O3, а среди лантаноидов преобладает иттербий (23,5 отн.%). Из остальных элементов заметную роль играют только Er (6,5 %), Dy, Tm и Lu (по 2,2-3,2 %).

В амазонитовых пегматитах Кольского полуострова, кроме чёрчита, а в некоторых случаях и в качестве предшественника этого минерала в участках поздних минералообразующих процессов, описан колломорфный фосфат иттрия, первоначально фигурировавший под условным названием РАФИ (рентгеноаморфный фосфат иттрия), но позднее получивший название КФИ — коллоидный фосфат иттрия. Его состав и соотношение отдельных РЗЭ практически не отличаются от тех, что приведены для чёрчита. Образуется КФИ при температуре не выше 100 °С в кислой среде, в то время как чёрчит возникает в нейтральной или щелочной обстановке. Сделан вывод, что колебания pH обусловливают попеременную кристаллизацию КФИ и чёрчита.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: