авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Минералы и минеральные ассоциации эпг в малосульфидных рудах массива панских тундр

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Габов Дмитрий Александрович

МИНЕРАЛЫ И МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ ЭПГ В МАЛОСУЛЬФИДНЫХ РУДАХ МАССИВА ПАНСКИХ ТУНДР

Специальность 25.00.05 – Минералогия, кристаллография

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2009

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии Наук

Геологический институт Кольского научного центра РАН

(ГИ КНЦ РАН)

Научный руководитель:

Академик РАН, доктор геолого-минералогических наук, профессор Митрофанов Феликс Петрович

Официальные оппоненты:

доктор геол.-мин. наук, профессор

Лазаренков Вадим Григорьевич

кандидат геол.-мин. наук

Петров Сергей Викторович

Ведущая организация: Учреждение Российской Академии Наук

Институт Геологии Карельского научного центра РАН

(ИГ КарНЦ РАН)

Защита диссертации состоится _18 июня 2009 г. в 16 ч 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.224.04 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 4312

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 15 мая 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

Диссертационного совета

к.г.-м.н., доцент Ю.Л. Гульбин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: благодаря разнообразным уникальным физико-химическим свойствам элементов платиновой группы (ЭПГ) спрос на них за последние годы резко возрос. Одними из ведущих по запасам ЭПГ в мире являются месторождения малосульфидного типа, связанные с мафит-ультарамафитовыми магматическими комплексами. Активные поиски ЭПГ оруденения в этих интрузивах начали проводиться на Кольском полуострове с середины 80-х годов. Наиболее перспективным из них является раннепротерозойский Панский расслоенный массив. Он обладает значительными размерами и отличается сложным геологическим строением. На данный момент ЭПГ оруденение обнаружено во всех блоках массива и на нескольких уровнях разреза. В различных месторождениях и рудопроявлениях массива отмечается сильная неоднородность минерального состава и содержаний рудных элементов. Накопленный за последние годы большой минералогический и геохимический материал позволяет по-новому взглянуть на ряд вопросов условий рудообразования в Панском массиве. Изучение минерального состава оруденения, форм нахождения ЭПГ, морфологии и взаимоотношений минералов платиновых металлов (МПМ) важно для разработки технологических процессов, связанных с обогащением руд и извлечением платиновых металлов.

Цели работы: выявление главных и второстепенных форм концентрации ЭПГ в малосульфидных рудах, изучение закономерностей изменения качественного и количественного состава платинометальной минерализации по разрезу и простиранию массива.

Задачи исследования: изучить геохимические особенности распределения ЭПГ, Cu и Ni в различных рудных зонах массива Панских тундр; изучить гранулометрический состав платинометальной минерализации; определить массовые доли главных сульфидных минералов в руде; выявить формы нахождения ЭПГ в рудах массива и рассчитать их количественное распределение между собственными минералами и сульфидами Fe и Ni; изучить ассоциации и генетические взаимоотношения МПМ между собой, с сульфидными и силикатными минералами; отследить изменения в составе и характере платинометальной минерализации по разрезу и по простиранию массива.

Фактический материал и методы исследования. Основу диссертационной работы составили материалы, собранные автором в 2000-2008 гг. Основную часть материалов по геологическому строению массива и составу оруденения автор получил, работая в Геологическом Институте КНЦ РАН и ОАО «Пана». Геологическое строение массива автор изучал путем детального картирования коренных обнажений и глыбовых развалов, а также описания керна скважин. Автором задокументировано около 10000 погонных метров керна с различных участков массива. По результатам полевых геолого-съемочных работ на различных участках массива при участии автора были составлены детальные карты, планы, разрезы масштабов 1:1000, 1:2000, 1:5000. Определение главных сульфидов, оксидов и относительно крупных зерен МПМ, установление типа рудоносной породы и степени ее вторичных преобразований проводилось методами оптической микроскопии приблизительно в 700 аншлифах. Около 200 наиболее интересных аншлифов были детально изучены на сканирующем электронном микроскопе Leo-1450. Минералы и фазы ЭПГ диагностировались по химическому составу с использованием рентгеновского энергодисперсионного спектрометра в режиме бесстандартного анализа. Также зерна платиноидов диагностировались по рентгеновским спектрам, методом сравнения с эталонными спектрами известных минералов. Всего выполнено приблизительно 3500 анализов. Для 400 из них были рассчитаны кристаллохимические формулы. Для определения размеров МПМ, изучения их морфологии и микроассоциаций было получено около 2000 цифровых изображений в оптическом спектре и отраженных электронах. Химический состав минералов неблагородных металлов изучался при помощи рентгеноспектрального микроанализатора MS-46 CAMECA с использованием стандартных методик и эталонов. Электронно-микроскопические и микрозондовые исследования выполнены в Геологическом институте КНЦ РАН.

Научная новизна. В данной работе, впервые для массива, была высказана и обоснована идея связи распределения Pt и Pd с составом и возрастом магматических расплавов, а также составом сульфидной минерализации. Впервые приведено детальное, основанное на использовании современных методов локального исследования и представительном фактическом материале, описание состава Fe-Cu-Ni-ЭПГ минерализации для главных рудных зон массива. Установлен ряд неизвестных здесь ранее МПМ, а также несколько новых минеральных фаз, не имеющих пока собственных названий. Впервые для данного массива выделены две разновозрастные ассоциации МПМ, различные по своей продуктивности в отношении ЭПГ. Изучена роль постмагматических изменений в накоплении ЭПГ и формировании платинометальной минерализации в разрезе и по простиранию массива. Для каждой рудной зоны определены все основные формы нахождения ЭПГ и Au в рудах, а также количественное распределение Pt и Pd по минеральным формам.

Практическая значимость. Результаты данных исследований послужили основанием для разработки технологии обогащения Cu-Ni-платинометальных руд и извлечения из них полезных компонентов двух месторождений Панского массива - Восточные Чуарвы и Северного рифа (поставлены на баланс в ГКЗ в 2007 и 2008 г.).

Защищаемые положения:

1. Различия в валовом содержании и количественном соотношении главных рудообразующих сульфидов и ЭПГ в расслоенных горизонтах массива Панских тундр обусловлены геохимическими особенностями исходных расплавов. Обогащение платиной происходило в ранних, более основных дифференциатах, а поздние, менее основные расплавы, были обогащены палладием и медью.

2. Установленные в составе оруденения массива Панских тундр 49 минералов и фаз ЭПГ и Au образуют две устойчиво повторяющиеся минеральные ассоциации МПM: а - сульфидно-теллуридно-сульфоарсенидную, раннюю и наиболее продуктивную; б - арсенидно-теллуридную, позднюю и развитую локально. Вверх по разрезу интрузии и в направлении с запада на восток увеличивается роль сульфидов и арсенидов Pd и Pt и параллельно снижается концентрация Pd в пентландите.

3. Формирование платинометальной минерализации в массиве Панских тундр являлось длительным и многостадийным процессом. Появление платиноидов ранней ассоциации связано с кристаллизацией основных рудообразующих сульфидов на поздне-магматическом этапе. Дальнейшая эволюция, связанная с постмагматическими преобразованиями, приводила к локальному перераспределению рудного вещества и увеличению видового разнообразия платиноидов.

Публикации и апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 15 научных работах. Результаты исследований докладывались и были представлены на научных конференциях памяти чл.-корр. К.О. Кратца (С.Петербург, 2001, 2004; Петрозаводск, 2003, 2006; Апатиты 2002, 2005, 2008); на 32-м и 33-м Международных Геологических Конгрессах (Италия и Норвегия), 2004 и 2008; на Ферсмановских научных сессиях Кольского отделения Российского минералогического общества (Апатиты, 2004, 2006, 2007); Х Всероссийском петрографическом совещании (Апатиты, 2005); на 10-м Платиновом симпозиуме (Оулу, Финляндия, 2005); на конференции «Международное сотрудничество и обмен опытом в геологическом изучении и разведке платинометальных месторождений севера Фенноскандии» (Рованиеми, Финляндия, 2009).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 135 наименований и 8 приложений. Общий объем работы 187 машинописных листов, включая 39 рисунков и 25 таблиц в тексте.

Благодарности. Автор выражает признательность своим руководителям академику РАН Ф.П. Митрофанову и к.г.-м.н. В.В. Субботину, директору геологического института КНЦ РАН д.г.-м.н. Ю.Л. Войтеховскому и руководителю лаборатории палатинометального рудогенеза к.г.-м.н. А.У.Корчагину. Автор пользовался поддержкой, советами и консультациями сотрудников геологического института: д.г.-м.н. А.А. Арзамасцева, д.г.-м.н. А.В. Волошина, к.г.-м.н. Г.Л. Вурсия, к.г.-м.н. А.В. Мокрушина, к.г.-м.н. Ю.Н. Нерадовского, д.г.-м.н. В.З. Негруца, к.г.-м.н. Е.Е. Ниткиной, к.г.-м.н. П.В. Припачкина, к.г.-м.н. Т.В. Рундквист, Е.Э. Савченко и многих других. Автор выражает благодарность сотрудникам ОАО «Пана», а также своей жене и сыну.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

Панский расслоенный интрузив является крупнейшим в Кольской платинометальной провинции и одним из наиболее крупных интрузивов этого типа на Балтийском щите (Митрофанов и др., 1999). Он относится к раннепротерозойской перидотит-пироксенит-габбронорит-анортозитовой формации. Вмещающими интрузив с севера являются архейские породы гнейсового комплекса, с юга - нижнепротерозойский осадочно-вулканогенный комплекс Имандра-Варзуги. Массив имеет плитообразную форму, вытянут в юго-восточном направлении почти на 80 км, имеет ширину от 0,5 до 7 км и площадь около 250 км2 (рис. 1). Согласно доминирующим представлениям (Докучаева, 1994; Карпов, 2004) массив Панских тундр является частью единого Федрово-Панского интрузивного комплекса, разбитого тектоническими нарушениями на ряд блоков (рис.1). Блоки значительно смещены относительно друг друга в горизонтальном и вертикальном направлениях, что обусловило выход на поверхность различных уровней разреза. Предполагается, что Восточно-Панский блок опущен относительно Западно-Панского на 1,5-2 км, вследствие чего менее эродирован (Карпов, 2004). Весьма вероятно, что Западно- и Восточно-Панские блоки, а также Федорова тундра на определенном этапе развития массива формировались как самостоятельные магматические камеры (Латыпов, Чистякова, 2000).

Западный блок характеризуется преимущественным развитием габброноритов и пологими углами падения пород (25-35о) в южном направлении. Восточный блок - существенным развитием габбро наряду с габброноритами и крутым (50-80о) падением пород. Главной особенностью геологического строения массива является наличие в его разрезе серий интенсивного чередования пород – расслоенных горизонтов. Они являются надежными маркирующими элементами в мощной толще основных пород и именно с ними связана комплексная малосульфидная Cu-Ni-ЭПГ-минерализация. В Западно-Панском блоке выделяются два расслоенных горизонта - Нижний (НРГ) и Верхний (ВРГ). В Восточно-Панском блоке выделен только один расслоенный горизонт, который по своему строению и положению в разрезе существенно отличается от НРГ или ВРГ.

Согласно систематизации А. Налдреда (Налдред, 2003) рудные зоны массива Панских Тундр относятся к месторождениям, контролируемым рифами с доминирующей сульфидной ассоциацией. В массиве выделяются следующие уровни ЭПГ оруденения:

Северный риф (СР) – приурочен к нижней части НРГ, вмещающими для него являются нориты, пироксениты, габбронориты и лейкократовые габбро. В большинстве случаев пироксениты фиксируют нижнюю границу рифа. Северный риф – наиболее изученный уровень, он отличается выдержанностью и прослежен на всем протяжении Западного блока (около 25 км). Отношение Pd/Pt~6-7 относительно стабильно на всем протяжении.

Южный Риф – связан с мощными телами (до 10 м) крупнозернистых анортозитов в подошве ВРГ. Оруденение здесь отличается крайней степенью невыдержанности, но прослеживается на всем протяжении Западно-Панского блока (около 25 км). Отношение Pd/Pt относительно стабильное (8-10) на всем протяжении рифа.

В расслоенном горизонте Восточно-Панского блока выделяется два уровня оруденения - А и B уровни (Казанов, Калинин, 2008). Уровень А лучше всего проявлен на участке Чурозерский и прослежен по отдельным пересечениям на расстояние до 12 км. Рудная зона находится в интервале частого чередования разнозернистых габброноритов, норитов и лейкократовых пятнистых габбро. По ряду характеристик оруденение участка Чурозерский аналогично Северному рифу (Pd/Pt ~6-7).

Уровень В лучше всего проявлен на участке Восточные Чуарвы. Рудная зона прослежена на расстояние до 18 км по отдельным пересечениям (Казанов, Калинин, 2008). Отношение Pd/Pt~2-3. Оруденение связанно с контактом мелкозернистых пойкилитовых габброноритов с линзами вебстеритов, пегматоидных габброноритов и габбро (вмещающая зона) и массивных среднезернистых габброноритов (перекрывающая зона).

Во всех рудных зонах сульфидная минерализация представлена, главным образом, бедным вкрапленным типом, среднее содержание сульфидов 0,1-2 мас.%. Размер выделений сульфидов от тысячных долей до 2-3 мм. Механизм формирования сульфидной вкрапленности рассматривается в рамках магматической ликвационной модели (Карпов, 2004).

Установлено, что минерализация ЭПГ пространственно и генетически связана исключительно с сульфидной Cu-Ni минерализацией, однако обратная зависимость не обязательна. Положительная корреляция установлена между такими элементами как Pt, Pd, Rh, Au и Ni, Cu, S. Максимальные содержания ЭПГ (более 50 г/т) были обнаружены в анортозитах из Южного рифа.

Отношение Pd/Pt значительно характеризует промышленный потенциал руд массива. Южный риф обладает самым высоким отношением Pd/Pt (9-9,5), а участок Восточные Чуарвы сильно выбивается из общего ряда, значение Pd/Pt здесь колеблется в пределах от 1 до 3. Закономерной связи между отношениями Pt/Pd и Cu/Ni не зафиксировано. Но было установлено, что роль Pt заметно возрастает в рудах богатых пирротином, а роль Pd возрастает в рудах богатых халькопиритом (рис. 3).

Важным для понимания закономерностей распределения ЭПГ оруденения в массиве являются исследования касающиеся источников, возраста и эволюции расплавов. Современные представления связывают появление Панского интрузива с действием обширного мантийного плюма (Митрофанов, 2003), сформировавшего ряд расслоенных гипербазит-базитовых интрузивов на Балтийском щите. В эпоху 2,53-2,40 млрд. лет тому назад этот резервуар был активизирован и образовал систему мантийных диапиров, которые и продуцировали рудоносную магму (Серов, 2008).

На основе геолого-петрологических (Латыпов, Чистякова, 1998) и изотопно-возрастных данных (Баянова, 2004) был сделан вывод о многоэтапной истории формирования Панского интрузива. Формирование НРГ было связано с поступлением в придонную часть магматической камеры новых порций магмы (2491±1,5 млн.лет). Объем новых порций магмы, судя по мощности НРГ, был незначителен. Образование ВРГ было связанно с неоднократными поступлениями свежих порций примитивных магм, существенно различных по компонентному составу. Анортозиты Южного рифа имеют возраст 2447±12 млн.лет. Это свидетельствует о весьма длительном периоде формирования массива, составляющем около 40 млн.лет. Важно, что формирование рудных такситовых габброноритов Федоровой тундры также связано с поступлениями свежих порций магмы в придонную часть магматической камеры (2485±9 млн.лет). Таким образом, формирование всех рудных зон в пределах Федорово-Панского интрузивного комплекса связано с поступлением в магматическую камеру свежих порций расплава, что вполне может объяснить их индивидуальные геохимические характеристики.

Оценить состав новых порций расплава весьма затруднительно, так как они смешивались со старыми с образованием гибридных расплавов. Однако поведение изотопных отношений 87Sr/86Sr позволяет предположить, что исходная и новая магма были из одного источника. В случае НРГ они были близки по поставу к родоначальному расплаву интрузии и соответствовали насыщенному толеиту (Латыпов, Чистякова, 2000г.). Особенности изотопного состава He и Ar подтверждают петрологические данные о различных условиях образования расслоенных горизонтов. (Нивин и др., 2005).

В монотонной габброноритовой толще (2496±7 млн.лет) Западно-Панского блока между расслоенными горизонтами выделено несколько уровней бедной сульфидной минерализации (рис. 2) протяженностью до сотен метров и мощностью до нескольких метров. Они часто расположены вблизи тел магнетитовых габбро (2498±5 млн.лет). Содержание в них сульфидов варьирует от долей процента до 3-5 %, корреляции между сульфидными компонентами и ЭПГ не наблюдается. При значимых концентрациях Cu, Ni и S содержание ЭПГ составляет только 0,2-0,5 г/т, а отношение Pd/Pt в обогащенных участках около 4. Возраст вмещающих пород и положение в разрезе позволяют сделать вывод, что появление этих “висячих” сульфидных зон является результатом направленной кристаллизации остаточного расплава от краев к центру камеры, фракционированием рудных элементов и сегрегированием их из расплава после сульфидного насыщения. Они несут в себе информацию о составе расплава на момент самого начала формирования массива (Pd/Pt~4). Из этого следует, что дополнительные импульсы магмы, сформировавшие расслоенные зоны, были обогащены ЭПГ и характеризовались разными отношениями Pd/Pt.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.