Tourmalines from rare metal pegmatites of Kolmozero-Voronjya Tundra, the Kola Peninsula

Abstract

АННОТАЦИЯ К выпускной квалификационной работе Мельянцова Никиты Олеговича, студента 2 курса магистратуры по направлению 05.04.01 «Геология» Тема ВКР: Турмалины из редкометальных пегматитов Колмозеро – Воронья Тундра (Кольский полуостров) Научный руководитель: Пономарёва Наталья Игоревна, к.г.-м.н., старший преподаватель кафедры минералогии Представленная работа посвящена изучению турмалина из редкометальных пегматитов района Колмозеро-Воронья, поскольку до настоящего времени имелась только минералогическое описание минерала в работе А.Ф. Соседко и информация об олените в статье П.Б. Соколова и его соавторов. Более подробное изучение турмалина этого района не предпринималось, несмотря на многочисленные минералого-геохимические исследования пегматитов, проводимые здесь. Автором детально изучались три разновидности турмалина: шерл, эльбаит и розовый турмалин, который совместно с кварцем образует мелкозернистый агрегат, окаймляющий кристаллы шерла. Первоначально было предположено, что это оленит. В работе приведены средние составы шерла (по 24 анализам), эльбаита (по 30 анализам) и розового турмалина из кварц- турмалинового агрегата. Пересчёт химического состава шерла на его минальный состав показал, что шерловый минал составляет от 49,55% до 30,02, при этом наименьшие значения характерны для внешних зон кристаллов. Самые низкие содержания эльбаитового минала установлены в центральных участках кристаллов до 6,42%. Анализ данных для кристаллов эльбаита показал, что все они обладают достаточно однородным химическим составом. Содержания Li2O в эльбаите варьируют от 0,64 до 1,32 масс. %. Эльбаит характеризуется высоким содержанием алюминия (в среднем до 41,33 вес.% Al2O3), повышенной концентрацией марганца (в среднем до 1,28 вес % MnO), лития (в среднем до 1,1 вес.% Li2O) и низким содержанием железа (в среднем 0,14 вес.% FeO). Розовый эльбаит, образующий совместно с кварцем оторочки вокруг кристаллов шерла, при сравнении его оленитом, содержит заметно меньше алюминия, марганца и цинка, но существенно больше натрия и кальция. Он характеризуется высоким содержанием эльбаитового минала (46,12%) и низким содержанием алюмобергиритового (оленитового) минала - 43-47%, в то время как в олените на долю эльбаитового минала приходится 21, 45 %, алюмобергиритового (оленитового) 71,42% . Показано, что розовый эльбаит из кварц-турмалинового агрегата не является оленитом, а представляет собой более позднюю генерацию эльбаита. В работе приведены параметры элементарной ячейки шерла и эльбаита. Изучение включений в турмалине показало, что в шерле они не отличаются разнообразием: они представлены биотитом и магнетитом. Включения в эльбаите многочисленны и разнообразны: это касситерит, поллуцит, апатит, танталит, имеющий очень неоднородный состав Автором оценены P-T условия формирования турмалина в различных ассоциациях по различным геотермобарометрам. При этом температура для ранней ассоциации, содержащей шерл, составляет 56520, давление ~6 кбар. Для поздней эльбаитовой ассоциации температура оценена в 400 оС На основе расчетных методов химической термодинамики оценены активности ионов в минералообразующей среде, формирующей ассоциацию, содержащую шерл. Оптимальными условиями для существования турмалина являются: для шерла в ассоциации с плагиоклазом и холмквиститом - рН =5, аNa+ =10-2, аК+ =10-2, аLi+ <10-2, аFeOH+ =10-3, аСa2+, Mg2+ =10-4, а Mn2+ =10-6, аH3ВО3 =10-3, fHF=10 бар при 500 оC; для эльбаита в ассоциации с альбитом, лепидолитом, микроклином, сподуменом, поллуцитом и амблигонитом: рН~ 4,5, аLi+ ≤ 10-2, аCs+ < 10-5 , аК+ =10-1 и аH4SiO4 ≤10-2, аH4PО4 =10-4, аH3ВО3 =10-3, fHF=10 бар при 400 оС. ВКР состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы, содержит 56 страниц, 18 таблиц и 37 рисунков. Список литературы содержит 25 наименований.ANNOTATION To the final qualifying work of Nikita Melyantsov, 2nd year master's student in the direction 05.04.01 «Geology» Topic of the WRC: Tourmalines from rare metal pegmatites of Kolmozero-Crow Tundra (Kola Peninsula) Scientific supervisor: Natalia Ponomareva, PhD, senior lecturer of the Department of Mineralogy This work is devoted to the study of tourmaline from rare-metal pegmatites of the Kolmozero-crow area, since until now there was only a mineralogical description of the mineral in the work of A. F. Sosedko and information about olenite in the article of P. B. Sokolov and his co-authors. A more detailed study of the tourmaline of this area has not been undertaken, despite numerous mineral and geochemical studies of pegmatites conducted here. The author studied in detail three varieties of tourmaline: schorl, elbaite and pink tourmaline, which together with quartz forms a fine-grained aggregate that borders the SCHERL crystals. It was initially assumed to be an olenite. The paper presents the average compositions of SCHERL (24 analyses), elbaite (30 analyses) and pink tourmaline from the quartz - tourmaline aggregate. Conversion of the chemical composition of schorl to its minal composition showed that the schorl minal is from 49.55% to 30.02, with the lowest values typical for the outer zones of crystals. The lowest content of elbaite minal is found in the Central areas of crystals up to 6.42%. Analysis of data for elbaite crystals showed that they all have a fairly uniform chemical composition. The Li2O content in elbaite varies from 0.64 to 1.32 wt.%. elbaite is characterized by a high content of aluminum (on average up to 41.33 wt.% Al2O3), increased concentration of manganese (on average up to 1.28 wt % MnO), lithium (on average up to 1.1 wt.% Li2O) and low iron content (average 0.14 wt.% FeO). Pink elbaite, which forms borders around SCHERL crystals together with quartz, when compared with venison, contains noticeably less aluminum, manganese and zinc, but significantly more sodium and calcium. It is characterized by a high content of elbaite minal (46.12%) and a low content of alumobergirite (olenite) minal - 43-47%, while in olenite, the share of elbaite minal is 21.45 %, and alumobergirite (olenite) 71.42% . It is shown that pink elbaite from the quartz-tourmaline aggregate is not olenite, but represents a later generation of elbaite. The paper presents the parameters of the unit cell of schorl and elbaite. The study of inclusions in tourmaline showed that they do not differ in diversity in schorl: they are represented by biotite and magnetite. Inclusions in elbaite are numerous and diverse: cassiterite, pollucite, apatite, tantalite, which has a very heterogeneous composition The author estimates the P-T conditions for the formation of tourmaline in various associations using various geothermobarometers. At the same time, the temperature for an early association containing sherl is 56520, and the pressure is ~6 kbar. For the late elbaite association the temperature is estimated at 400 oC Based on calculated methods of chemical thermodynamics, the activity of ions in a mineral-forming medium forming an Association containing sherl is estimated. Optimal conditions for the existence of tourmaline are: for SCHERL in Association with plagioclase and holmquistite - рН =5, аNa+ =10-2, аК+ =10-2, аLi+ <10-2, аFeOH+ =10-3, аСa2+, Mg2+ =10-4, а Mn2+ =10-6, аH3ВО3 =10-3, fHF=10 bar at 500 оC; for elbaite in Association with albite, lepidolite, microcline, spodumene, pollucite and amblygonite: рН~ 4,5, аLi+ ≤ 10-2, аCs+ < 10-5 , аК+ =10-1 и аH4SiO4 ≤10-2, аH4PО4 =10-4, аH3ВО3 =10-3, fHF=10 bar at 400 оC. The WRC consists of an introduction, five chapters, conclusion, and a list of references, containing 56 pages, 18 tables, and 37 figures. The list of references contains 25 titles.