Ильменит в ходе кристаллизации способен захватывать порции родоначального расплава. В качестве включений в исследуемых ильменитах отмечены монацит, апатит и тальк (рис. 3). Монацит хорошо выделяется под электронным микроскопом, за счет яркого белого цвета, обусловленного содержанием редкоземельных элементов. Состав монацита (в мас. %): Ce2O3 - 27,61, La2O3 - 15,69, ThO2 - 9,07. Кроме того для него характерно присутствие неодима, содержание Nd2O3 составляет 9,49%.
Апатит в полированном препарате выделяется по более темному оттенку, зерна ксеноморфные, по форме близки к изометричным. Для него характерно присутствие редкоземельных элементов - лантана, церия, неодима и эрбия. Содержание составляет (в мас. %): La2O3 - 1,83, Ce2O3 - 2,35, Nd2O3 - 1,41, Er2O3 - 1,35. Тальк, по-видимому, является конечным продуктом изменения оливина, содержит в мас. %: MgO - 31,03, SiO2 - 62,82, MnO - 0,37.
Для ильменитов существует несколько взаимоисключающих выводов. По данным В.А. Канцерова часть ильменитов относится к высокомагнезиальным (пикроильменит), которые близки по составу пикроильменитам кимберлитов [6, 13]. М. В. Михайлов для юго-востока Воронежской антеклизы выделил два типа ильменитов - ястребовский и осетровский [8]. Ястре- бовский характерен для вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород, а осетровский для более молодых образований в песчано-каолиновой толще [15]. Ильмениты ястребовского типа характеризуются преимущественно низким содержанием MgO, нехарактерным для алмазоносных пород [8].
Проанализированные нами ильмениты (рис. 4) отличаются большим разнообразием содержания MgO. При этом довольно значительная часть точек составов попадает в поле ильменитов осетровского типа.
При изучении полированных препаратов с использованием рентгеновского микроспектрального анализа выявлено, что два зерна характеризуются повышенным содержанием титана, заметно более высоким, чем у ильменита (66,18-66,38% TiO2). Полученные данные по химическому составу достаточно уверенно пересчитываются на кристаллохимическую формулу псевдорутила. По сравнению с ильменитом он характеризуется пониженным содержанием MgO (не более 2,78%). Псевдорутил является обычным минералом титановых россыпей [15-16], в основном он формируется в результате окисления ильменита.
Рис. 4. Химический состав ильменитов: I - поле ильменитов ястребовского типа; II - поле ильменитов осетровского типа; III - поле кимберлитовых пикроильменитов. 1 - состав ильменитов по данным М. В. Михайлова [8]; 2 - состав ильменитов и пикроильменитов.
Магнетит является обычным минералом, представлен преимущественно ксеноморфными зернами, гораздо реже встречаются октаэдрические кристаллы. В магнетите присутствует титан, часть зерен относится к титаномагнетиту. Содержание в рудах непостоянно, достигает 3% для магнетита и 5% для титаномагнетита [6].
Хромшпинелиды являются характерным минералом, их количество в пробах составляет от единичных знаков до 2-3%. Изученные зерна хромшпинелидов представлены правильными кристаллами октаэдрического облика, реже встречаются зерна без кристаллографических очертаний (рис. 5). Для них обычны хорошо выраженные грани и немного сглаженные ребра и вершины. Поверхность зерен чаще всего шероховатая или матированная. Для большинства зерен характерны каналы травления. На гранях отмечаются углубления правильных геометрических очертаний, среди которых преобладают треугольники.
Для изучения особенностей химического состава хромшпинелидов, с помощью рентгеновского микро- спектрального анализа, было исследовано 39 зерен. Для хромшпинелидов характерны довольно широкие вариации состава компонентов, в том числе и по основному элементу - оксиду хрома. В изученных зернах содержания составляют (мас. %): TiO2 - 3,56-19,97, AI2O3 - 3,18-9,0, MgO - 5,61-16,96, СГ2О3 - 20,1846,08, FeO - 24,95-51,76. Для 4 изученных зерен характерно наличие MnO, его количество составляет до 0,98%, для одного зерна отмечается V2O5 - 0,65%. Таким образом, для выявленных зерен имеются следующие особенности химического состава: низкая глиноземистость, высокие содержания TiO2 и MgO, широкие вариации для хрома и железа. При этом наблюдается обратная корреляция содержания Cr2O3 и FeO.
Хромшпинелиды являются хорошими индикаторами фаций глубинности и условий образования пород, обладают способностью к широкому изоморфизму входящих в их состав элементов и свойственны для различных по составу и происхождению пород [17].
Для генетической интерпретации проанализированных хромшпинелидов использованы различные диаграммы составов минералов [18-20].
На диаграмме Н.В. Соболева [19] области составов хромшпинелидов показаны в координатах Cr2O3- Al2O3 и Cr2O3-TiO2 (рис. 6). Для изученных зерен характерен хорошо выраженный пикритовый тренд. Точки составов зерен группируются вдоль оси хрома.
Рис. 5. Морфологические особенности хромшпинелидов
Рис. 6. Особенности состава хромшпинелидов в координатах TiO2-Cr2O3 и Al2O3-Cr2O3 (диаграмма Н. В. Соболева) и MgO-Cr2O3 (диаграмма Ч. Фипке)
На диаграмме Ч. Фипке [20] в координатах MgO-Cr2O3 для большинства точек составов наблюдается положительная корреляция Cr и Mg - пикритовый тренд (рис. 6). На диаграмме видно, что точки составов характерны не для платформенных базальтов, а наиболее соответствуют массиву Кондер, сложенному щелочно-ультраосновными изверженными породами.
Выводы
В ястребовское время на юго-востоке Воронежской антеклизы накопление отложений происходило в дельтовых, лагунных, прибрежно-морских и мелководно-морских условиях. Для рассматриваемого региона характерно наличие в разрезе эффузивных образований, представленных туфами, туффитами и вулканогенно-осадочными породами (туфогравелиты, туфопесчаники, туфоалевриты и туфоаргиллиты).
В вулканогенных и вулканогенно-осадочных породах, сформированных в ястребовское время, повышено содержание рудных минералов, представленных в основном ильменитом. Он характерен как для цементирующей массы, так представлен и в виде обломков. Количество ильменита меняется в довольно широких пределах, при максимальных содержаниях до 200-400 кг/м3. Титановые руды являются трудно- обогатимыми. Высокое содержание Cr2O3 снижает качество ильменитового концентрата.
Ильменит из вулканогенных пород юго-востока Воронежской антеклизы имеет специфический химический состав, который выражается в виде повышенного количества MgO и MnO. Среднее содержание MgO составляет 5,12%, при максимальных значениях - 8,29%. Часть изученных зерен по составу соответствуют пикроильмениту. MnO характерен для трети изученных зерен, его количество достигает 7,25%, при средних значениях 1,09%. Выявленные особенности химического состава обусловлены кристаллизацией минералов в магме повышенной щелочности, богатой титаном и магнием.
При использовании шлихоминералогического метода поиска алмазов, на рассматриваемой территории, необходимо учитывать, что часть ильменита поступающего из ястребовских вулканитов отличается повышенным содержанием MgO и на основании этого он может быть ошибочно отнесен к минералам-индикаторам кимберлитов.
Хромшпинелиды характеризуются относительно низким содержанием Cr2O3 и высоким TiO2. По своему химическому составу они отличаются от хромшпинелидов алмазной ассоциации, в которых содержание Cr2O3 более 62 мас. %, а также и низкие значения Al2O3 (менее 8,5 мас. %) и TiO2 (менее 0,5 мас. %) [22].
Литература
1. Милаш, А. В. Литолого-фациальная характеристика ястребовских отложений юго-востока Воронежской антеклизы / А. В. Милаш // Вестник Воронеж. гос. ун-та. - Сер.: Геология. - Воронеж. - 2016. - № 1. - С. 37-43.
2. Литология и фации донеогеновых отложений Воронежской антеклизы / А. Д. Савко [и др.]. - Труды научно-исследовательского института геологии Воронеж. гос. унта. - Вып. 3. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2001. - 201 с.
3. Савко, А. Д. Геология Воронежской антеклизы / А. Д. Савко. - Труды научно-исследовательского института гео-логии Воронеж. гос. ун-та. - Вып. 12. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2002. - 165 с.
4. Быков, И. Н. Верхнедевонские базальты юго-восточной части Воронежской антеклизы / И. Н. Быков. - Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та. - 1975. - 132 с.
5. Быков, И. Н. Полезные ископаемые вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород / И. Н. Быков, В.А. Канцеров // Полезные ископаемые Воронежской антеклизы. - Воронеж. - 1989. - С. 100-117.
6. Канцеров, В. А. Ильменитоносные вулканогенно-осадочные породы верхнего девона юго-востока Воронежской антеклизы / В. А. Канцеров. - Автореф. дис. к. г.-м.н. - Харьков: ХГУ. - 1984. - 23 с.
7. Одокий, Б. Н. Проявление верхнедевонского вулканизма на юге Воронежской области / Б. Н. Одокий, В. Н. Бунеев, В. И. Беляев // Тр. 3-го совещания по проблеме изучения Воронежской антеклизы. - Воронеж. - 1966. - С. 208-212.
8. Перспективы обнаружения на Русской платформе новых среднепалеозойских месторождений алмазов / М. В. Ми-хайлов [и др.] // Региональная геология и металлогения. - 2000. - № 12. - С. 158-177.
9. Савко, А. Д. Ассоциация минералов-индикаторов алма- зоносности в осадочном чехле Воронежской антеклизы / А. Д. Савко, Л. Т. Шевырёв, В. В. Ильяш // Проблемы алмазной геологии и некоторые пути их решения. - Воронеж. - 2001. - С. 423-433.
10. Минералогические критерии и перспективы алмазонос- ности юго-восточной части Воронежского кристалличе-ского массива / С. Д. Черный [и др.] // Проблемы алмазной геологии, Воронеж, ВГУ, 2001. - С. 437-442.
11. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Издание второе. Лист М-37-XVII (Павловск). Объяснительная записка. - М.: МФ ВСЕГЕИ, 2013. - 176 с.
12. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1 000 000 (третье поколение). Лист M-37. Воронеж. Объяснительная записка. - СПб.: ВСЕГЕИ, 2011. - 255 с.
13. Канцеров, В. А. О минералах-спутниках алмаза в фанерозойских отложениях юго-востока Воронежской антеклизы / В. А. Канцеров, И. Н. Быков // Соврем. проблемы геологии. мат. юбилейной научн. сес. геолфака ВГУ. Воронеж. - 1998. - С. 71-73.
14. Багдасаров, Э. А. Сравнительная характеристика состава ильменитов изверженных пород. / Э. А. Багдасаров // Записки Всесоюзного минералогического общества. - 1986. - №2. - С. 155-165.
15. Савко, А.Д. Литология и полезные ископаемые мамонской песчано-каолиновой толщи Воронежской антеклизы / А.Д. Савко, С.В. Мануковский, Л. Т. Шевырев. - Труды научно-исследовательского института геологии Воронеж. гос. ун-та. - Вып. 53. - Воронеж : Изд-во ВГУ, 2009. - 112 с.
16. Игнатьев, В. Д. Новые данные о механизме гипергенного окисления ильменита. / В. Д. Игнатьев // Уральский геологический журнал. - 1999. - № 4 (10). - С. 119-126.
17. Макеев, А. Б. Типоморфные особенности минералов титановых руд Пижемского месторождения. / А. Б. Макеев // Минералогия. - 2016. - № 1. - С. 24-49.
18. Плаксенко, А. Н. Типоморфизм акцессорных хромшпинелидов ультрамафит-мафитовых магматических форма-ций / А. Н. Плаксенко. - Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1989. - 221 с.
19. Ваганов, В. И. Алмазные месторождения России и мира (основы прогнозирования) / В. И. Ваганов. - М.: ЗАО «Гео- информмарк». - 2000. - 371 с.
20. Соболев, Н. В. О минералогических критериях алмазо- носности / Н. В. Соболев // Геология и геофизика, 1971. - № 1. - С. 70-80.
21. Fipke, C. E. Significance of chromite, ilmenite, G5 Mg- almandine garnet, zircon and tourmaline in heavy mineral detection of diamond bearing lamproite / C. E. Fipke // V International Kimberlite Conference, Brazil. Spec. Publ. 1A. - 1994. - С. 366-381.
22. Харькив, А. Д. Коренные месторождения алмазов мира / А.Д. Харькив, Н. Н. Зинчук, А. И. Крючков. - М. - 1998. - 555 с.