Группа пирохлора

30.08.2018
Бетафит (Ca, Na, U)2(Ti, Nb, Та)2 O6(OH), названный по месту первой находки в пегматитах Бетафо на Мадагаскаре, является одним из типичных кубических акцессорных минералов пегматитов редкометалльно-редкоземельной формации. Наряду с элементами, входящими в формулу, он постоянно содержит примеси редкоземельных элементов, свинца, магния, марганца, тория, иногда циркония, олова, фтора и хлора. При высоких содержаниях иттрия выделяется самостоятельный минеральный вид иттробетафит-(Y), в формуле которого иттрий занимает позицию кальция, а вместо натрия фигурирует церий. Разновидность бетафита, выделенная В.И. Вернадским как новый минерал под названием менделеевита, в дальнейшем не получила подтверждения, как и другие разновидности — эльсвортит и виикит. В некоторых пегматитах Карелии выделяется как разновидность циркониевый бетафит, а на Урале — кальциобетафит Ca2 (Nb, Ti)2(O, ОН)7, близкий менделеевиту, но получивший статус минерального вида в 1983 г.

Обычно бетафит встречается в виде мелких изометричных зерен округлого сечения, бурого и темно-бурого цвета. Характерны раковистый излом и жирный блеск — постоянные признаки всех радиоактивных минералов. Изредка наблюдаются октаэдрические кристаллы, комбинации октаэдра с додекаэдром. В пегматитах Бетафо отмечались уникальные крупные выделения минерала — до 6 кг. Ho, как правило, зерна бетафита имеют доли миллиметра или несколько миллиметров в поперечнике.

Как показывают химические анализы, в целом состав бетафита отвечает формуле минералов группы пирохлора A2B2O6X при значительной роли ниобия, масса оксида которого обычно превышает количество TiO2 (табл. 5.12). Масса оксидов урана всегда существенно больше, чем оксидов кальция и натрия, вместе взятых. Повышено содержание воды, обусловленное метамиктным состоянием минерала. Из постоянных элементов-примесей необходимо отметить РЗЭ, магний и железо в форме Fe2O3. Во многих образцах присутствуют также торий, алюминий, кремний и свинец, а в некоторых — закисное железо, цирконий, олово и фтор или хлор.

Приводимые в таблице анализы «менделеевита» выделяются повышенными содержаниями кальция, причем в такой же разновидности бетафита из Прибайкалья. М.В. Соболева и И.А. Пудовкина отмечают 13,41 % CaO. Образцы иттробетафита характеризуются самыми высокими содержаниями РЗЭ (от 9 до 20 % TR2O3) при пониженных концентрациях урана. В циркониевом бетафите (образец 9) наблюдаются низкое содержание РЗЭ и самое низкое из приводимых количество TiO2, а концентрация тантала в нем максимальна.

В спектре РЗЭ бетафита обычно не менее 50 % составляет иттрий, а среди лантаноидов преобладают Gd, Dy, реже Ce, Nd и Sm. Только в одном приводимом Е.И. Семеновым случае среди лантаноидов преобладает церий (43 % от суммы TR2O3) и неодимий (19 %); в этом образце всего около 10 % составляет иттрий, а количества лантаноидов иnnриевой группы измеряются десятыми долями процента.

Для бетафита характерна ассоциация с эвксенитом, алланитом и цирконом, реже с монацитом, ксенотимом, торитом, чевкинитом. Все эти минералы встречаются обычно в центральных частях пегматитовых тел, в крупноблоковых или пегматоидных структурных зонах. Взаимоотношения бетафита с другими минералами этих относительно поздних зон изучены недостаточно. Иттробетафит, описанный А.П. Калитой в пегматитах Алакуртти, приурочен к контакту зоны грубозернистого альбита жилы 1 с внешней зоной кварц-альбит-олигоклазового состава. Подчеркивается связь выделений этого минерала и других представителей группы пирохлора с участками альбитизации и мусковитизации.

Микролит (Ca, Na)2Ta2O6(O, ОН, F), танталовый член изоморфного ряда микролит — пирохлор, отмечается преимущественно в редкометалльных пегматитах, но изредка в пегматитах редкометалльно-редкоземельной формации. Является одним из акцессорных минералов зон альбитизации этих пегматитов и встречается в виде мелких зерен неправильной формы или округлого сечения. Реже образует октаэдрические и псевдоромбические кристаллы небольших размеров.

В отличие от бетафита и пирохлора, микролит обычно содержит малое количество воды, особенно при отсутствии урана и тория (образец 10 в табл. 5.12). Зато типичные микролиты богаче фтором, чем другие минералы группы пирохлора. Количество примеси РЗЭ относительно невысоко. В спектре лантаноидов микролита из пегматитов Карелии, по данным Л.Н. Рудовской и М.Е. Казаковой, преобладает самарий (22 % от суммы TR2O3), далее идут Ce, Nd и Gd (по 16 %). Иттрий, в отличие от бетафита, не играет главной роли: его, как и самария, 22 %. В пегматитах Намибии Д. Дэна отмечает микролит с 1,07 % ЕY2O3 и 0,55 % ЕCe2O3.

В качестве отдельных минеральных видов, описанных в редкометалльных пегматитах, фигурируют бисмутомикролит (вестгренит), бариомикролит (риджкеборит или рейкебурит), станномикролит (сукулаит) и уран-микролит (джалмаит). Однако для пегматитов редкометалльно-редкоземельной формации характерны микролиты с низкими содержаниями Bi, Ba, Sn и U. Судя по немногочисленным анализам микролитов, в них всегда есть ниобий и титан, а из малых элементов-примесей присутствуют только К, Mg, Mn, Fe и Th. При наличии урана всегда появляется вода — постоянный признак метамиктности минерала (образец U в табл. 5.12), но ее количество никогда не достигает

4-12 %, отмечаемых в бетафитах.

Отдельного рассмотрения заслуживает плюмбомикролит (Pb, Ca, U)2Ta2O6(OH), открытый в 1961 г. за рубежом, а в 1976 г. обнаруженный В.В. Букановым в амазонитовых пегматитах Кольского полуострова. Обычно минерал здесь встречается в виде непрозрачных темных кристаллов октаэдрического или кубооктаэдрического облика величиной несколько миллиметров, но иногда достигает 5 см в поперечнике. Пространственно плюмбомикролит и плюмбопирохлор тяготеют к участкам развития позднего пластинчатого альбита, ассоциируя с флюоритом, амазонитом и кварцем, а также с касситеритом и самородным висмутом, слагающим включения в зернах плюмбомикролита. Нередко кристаллы плюмбомикролита нарастают на концентрически зональные овоиды, сложенные манганоколумбитом и плюмбопирохлором. Отмечено развитие плюмбомикролита по ранее образованному фергусониту.

А.В. Волошин и Я.А. Пахомовский выделяют пять цветовых разностей плюмбомикролита, различающихся некоторыми особенностями химического состава: зеленый, желтый, оранжевый (до коричневого), темно-бурый и черный. Приводимый нами анализ (табл. 5.12, образец 12) относится к черному плюмбомикролиту. Суммы практически всех анализов в цитируемой работе не достигают 100 %, так что вполне вероятно присутствие в образцах примесей марганца и закисного железа, по которым данные отсутствуют. Всем плюмбо-микролитам и плюмбопирохлорам из пегматитов Кольского полуострова свойственно необычно высокое содержание свинца при низких содержаниях кальция, натрия и урана, а также отсутствие примесей РЗЭ.

Муратаит (Na, Y)4(Zn, Fe2+)3(Ti, Nb)6О18(F, ОН)4 обнаружен в гранитных пегматитах, связанных со щелочными гранитами Маунт Роза в массиве Пайке Пик. Пегматиты состоят в основном из кварца и микроклина, а второстепенные и акцессорные минералы представлены альбитом, рибекитом, астрофиллитом, эгирином, цирконом, рутилом, торитом, пирохлором, ксенотимом, гентгельвином. Муратаит образует небольшие кристаллы кубического облика в срастаниях с кварцем и астрофиллитом или ксеноморфные выделения в ассоциации с ксенотимом и пирохлором. Минерал имеет черный цвет, в шлифах просвечивает в коричневых тонах, иногда обнаруживает анизотропность.

По мнению Дж. Адамса и его соавторов, муратаит — один из ранних минералов пегматитов, он кристаллизовался одновременно с астрофиллитом и рибекитом раньше кварца. Высокое содержание цинка в минерале (12,45 мас.%) коррелирует с наличием в пегматитах другого цинксодержащего минерала — гентгельвина, а также с повышенными концентрациями примеси Zn в силикатах: астрофиллите (2 %) и рибеките (1,5 %). Кроме того, в некоторых пегматитовых телах, связанных со щелочными гранитами Маунт Роза, обнаружен акцессорный сфалерит. Таким образом, весь этот гранитный комплекс характеризуется высокими содержаниями цинка.

Муратаит содержит 12,06 % оксида иттрия и 9,65 % оксидов лантаноидов при 5,80 % оксида натрия, что позволяет называть его сложным по составу титанатом РЗЭ и цинка. По комплексу минералов, содержащих редкие земли, ниобий и бериллий, пегматиты с муратаитом могут быть отнесены к редкометалльно-редкоземельной формации.

Этот редкий минерал кубической сингонии включен нами в группу пирохлора. По элементному составу он близок к иттробетафитам (см. анализы 7 и 8 в табл. 5.12), отличаясь от них высоким содержанием ZnO (12,45 %) и низким CaO (0,90 %). Кроме того, в муратаите обнаружено высокое содержание фтора (6,55 %), который в бетафитах обычно отсутствует.

Пирохлор (Ca, Na)2Nb2О6(0H, F), являющийся одним из самых распространенных ниобиевых минералов, характерен в основном для карбонатитов и щелочных изверженных пород. В гранитных пегматитах редкометалльно-редкоземельной формации пирохлор представлен обогащенной иттрием и ураном разновидностью, за которой в отечественной литературе закрепилось название обручевита и которой свойственна формула (Y, U, Ca)2(Nb, Та)2О7. Выделенный А.А. Беусом в 1949 г. в качестве нового минерала, обручевит детально изучен А.П. Калитой, но не утвержден в качестве самостоятельного минерального вида.

Основная часть выделений обручевита образует каемки коричневого цвета вокруг зерен колумбита и манганоколумбита, явно замещаемых обручевитом. Реже обручевит встречается в виде самостоятельных кристаллов октаэдрического облика. Обе разновидности находятся в участках развития мусковита и пластинчатого альбита в зонах замещения.

В пегматитовой жиле 1 Алакуртти А.П. Калита обнаружил разновидность пирохлора черного цвета, которую после изучения состава минерала назвал танталоураноиттриевой разновидностью. Она тоже связана с зернами колумбита в участках мусковитизации и альбитизации. Несколько позднее в 1977 г. аналогичные по составу пирохлоры были выделены в самостоятельный минеральный вид иттропирохлор (Y, Na, Ca, U)1-2 (Nb, Ta, Ti)2 (О, ОН)7, хотя Д.Д. Хогарт считал это название синонимом иттрогатчеттолита, описанного А.П. Калитой.

Особый интерес представляет плюмбопирохлор (Pb, Y, U, Са)2-х Nb2O6(OH), выделенный в 1970 г. и детально описанный А.В. Волошиным и Я.А. Пахомовским в амазонитовых пегматитах редкометалльно-редкоземельной формации на Кольском полуострове. Как и обручевит, плюмбопирохлор обычно слагает краевые зоны вокруг зерен колумбита, реже встречается в виде самостоятельных октаэдрических кристаллов или псевдоморфоз по фергусониту. Нередко плюмбопирохлор содержит включения других минералов, но в пределах каждой фазы наблюдается достаточная однородность. Как видно из табл. 5.13, минерал отличается высокими содержаниями свинца при низких — кальция. Кроме того, характерно постоянное присутствие примесей олова и железа. Анализы образцов 7-10 демонстрируют разное соотношение между количествами Nb, Ta и Ti, но нигде содержание тантала не достигает значений, свойственных иттропирохлорам.

Наиболее высокие концентрации ниобия и кальция при низких Ta и Fe фиксируются в пирохлорах из пегматитов Урала, но эти образцы, судя по высоким содержаниям натрия и присутствию фтора, происходят из щелочных пегматитов (образцы 5 и 6). Повышенные концентрации редкоземельных элементов и урана характерны как для обручевитов, так и для итгропирохлоров. Друг от друга эти разновидности отличаются прежде всего разными соотношениями ниобия и тантала, а также более высокими содержаниями щелочных элементов и железа в обручевитах (образцы 1 и 2) при повышенных содержаниях кальция и тория в иттропирохлорах (образцы 3 и 4). Кроме того, только иттропирохлорам свойственны присутствие циркония и резкое преобладание иттрия в составе TR2O3. В обручевитах иттрия значительную долю (примерно 50 %)'составляют Sm, Gd и Dy.

Выделяемый в современной классификации уранпирохлор (U, Ca, Ce)2(Nb, Та)2О6 (ОН, F) для гранитных пегматитов не характерен, хотя в некоторых иттропирохлорах фиксируется достаточно высокое содержание урана, иногда превышающее TR2O3 (образец 3). Название гатчеттолит является синонимом уранпирохлора и в настоящее время не используется.