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 |

Изотопный состав гелия и аргона как критерий рудоносности интрузивов норильского района

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ХАЛЕНЁВ Владимир Олегович

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ ГЕЛИЯ И АРГОНА КАК КРИТЕРИЙ РУДОНОСНОСТИ ИНТРУЗИВОВ НОРИЛЬСКОГО РАЙОНА

Специальность 25.00.09 Геохимия, геохимические

методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург

2010

Работа выполнена во Всероссийском геологическом институте им. А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ)

и Санкт-Петербургском государственном университете

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук,

Прасолов Эдуард Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Лазаренков Вадим Григорьевич

доктор химических наук, профессор

Левский Лев Константинович

Ведущее предприятие - Общество с ограниченной ответственностью ООО “Институт Гипроникель”

Защита диссертации состоится __18 июня_2010_ в 16:00 на заседании диссертационного совета Д 212.224.04 в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В. Плеханова (технического университета).

Автореферат разослан 18 мая 2009г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета,

доцент Ю.Л. Гульбин


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Решение проблем истощения минерально-сырьевой базы России, мониторинга и рационального потребления всего комплекса природных богатств является стратегической целью государственной политики в сфере недропользования и охраны природных ресурсов РФ. Исчерпание разрабатываемых месторождений, возрастание стоимости геологоразведочных работ, снижающаяся успешность традиционных подходов – эти и другие причины требуют постоянного совершенствования комплекса прогнозно-поисково-оценочных методов, отыскания инновационных решений. В связи с этим весьма перспективными представляются целенаправленные изотопно-геохимические исследования благородных газов, дающие возможность определять в составе реликтов минералообразующих флюидов – газово-жидких микровключений - разные генетические компоненты, выявлять вклад газов каждого из трех глобальных резервуаров Земли (мантии, коры и атмосферы) и, соответственно, диагностировать происхождение минералообразующих флюидов, включая и рудообразующие. Эти возможности, предоставляемые геохимией изотопов благородных газов, могут использоваться для отыскания изотопных критериев масштабов Pt-Cu-Ni-рудоносности расслоенных мафитовых интрузивов Норильского рудного района. Указания на перспективы такого подхода были представлены ранее С.С.Неручевым и Э.М.Прасоловым (1995).

Цель работы – разработка новых критериев оценки перспектив и масштабов рудоносности ультрамафит-мафитовых массивов Норильского рудного района с использованием данных об изотопном составе гелия и аргона в газово-жидких микровключениях пород и руд.

Задачи исследования:

  1. систематизация геологической информации по известным месторождениям и критериям оценки рудоносности интрузивов Норильского района;
  2. подбор коллекции образцов горных пород и руд Норильского района, представительных с геолого-экономических позиций;
  3. разработка методики исследования изотопов гелия и аргона из газово-жидких микровключений применительно к образцам пород и руд Норильского района;
  4. исследование распространенности изотопов гелия и аргона в палеофлюидах из интрузий Норильского района;
  5. разработка изотопного критерия оценки рудоносности интрузивов Норильского района.

Фактический материал и методы исследования. Были изучены валовые пробы пород и руд преимущественно ультрамафит-мафитовых интрузивных комплексов трех основных геолого-экономических типов (типизация по геолого-экономическим группам - Малич, 2008ф): промышленно-рудоносных, содержащих сплошные (массивные), вкрапленные и прожилково-вкрапленные руды; рудоносных (забалансовых), содержащих вкрапленные и прожилково-вкрапленные руды; слаборудоносных, не несущих промышленного оруденения, а также сателлитов промышленно-рудоносных интрузивов. Исследовались лейкогаббро, оливиновые, пикритовые и такситовые габбродолериты, халькопирит-пирротиновые руды и др. Кроме того, использовались литературные данные по некоторым интрузивам Таймырского района (Неручев, Прасолов, 1995), а также ранее полученные изотопные характеристики по интрузиву Норильск-I (Завилейский Д. И., Э. М. Прасолов, 2004).

В результате анализировались данные по следующим интрузивам промышленно-рудоносные (богатые): Хараелахский, Талнахский, Норильск-I; рудоносные (средние): Черногорский, Вологочанский, Южнопясинский, Зуб-Маркшейдерский; слаборудоносные (бедные): Зеленогривский, Тулай-Кирякский, Боотанкагский, Нижнефокинский; сателлиты промышленно-рудоносных интрузивов: Нижненорильский, Нижнеталнахский, Масловский; слабоизученные: Микчандинский, Бинюдинский.

Каменный материал был частично предоставлен к.г.-м.н. К. Н. Маличем (ВСЕГЕИ), а также сотрудниками (ИГЕМ РАН и КНИИГиМС). Часть образцов была собрана автором в ходе полевых работ в 2006 и 2008 гг. Очистка и изотопный анализ благородных газов проводились на масс-спектрометре Micromass NG-5400. Газы из микровключений извлекались в результате механического разрушения образцов при высоком вакууме по методике принятой в ГИ КНЦ РАН. Изотопы серы сульфидов анализировались на масс-спектрометре DELTAplusXL c приставкой EA-ConFlo III по методике IRM-MS. Сера исследовалась в тех же объектах и даже пробах, что и благородные газы. Было изучено содержание и изотопный состав гелия и аргона в газово-жидких микровключениях из 73 образцов, а также изотопный состав серы в 177 образцах. При обработке результатов использовались методы математической статистики. Автор участвовал в полевых работах, выполнял отбор образцов, осуществлял подготовку проб к изотопному анализу, принимал участие в измерениях.

Научная новизна. В работе впервые исследован изотопный состав благородных газов в ряде интрузивных массивов Норильского промышленного района (Хараелахский, Черногорский, Вологочанский, Южно-Пясинский, Зуб-Маркшейдерский, Зеленогривский, Нижнеталнахский, Нижненорильский, Масловский, Микчандинский, Бинюдинский) и установлено, что их формирование происходило при активном участии коровых флюидов. Впервые выявлены закономерности распределения изотопов из газово-жидких микровключений в интрузивах с различной степенью рудоносности и показано, что магматические системы при формировании рудоносных интрузивов Норильского района были открыты по отношению к близповерхностным (инфильтрационным, седиментационным) флюидам.

Практическая значимость. Работа направлена на повышение эффективности геологоразведочных работ и восполнение сырьевого потенциала Норильского промышленного района путем разработки новых критериев оценки масштабов рудоносности различных интрузивных массивов. Предложен изотопный критерий, основанный на данных о распространенности изотопов гелия и аргона, позволяющий оценивать их потенциальную рудоносность на начальных этапах геологоразведочных работ, и показано, что интрузивные массивы разной рудоносности (промышленно-рудоносные, рудоносные и слаборудоносные) отличаются величинами 3He/4He и 40Ar/36Ar.

Защищаемые положения:

  1. Формирование расслоенных мафитовых интрузивов Норильского района происходило при активном участии коровых флюидов, индикатором присутствия которых является величина изотопного отношения 3He/4He. Установленные вариации отношения 3He/4He (0,05 – 2,5)х10-6 в палеофлюидах из пород и руд свидетельствуют о низкой (1-22%) доле мантийного гелия.
  2. Преобладание атмосферной компоненты аргона в палеофлюидах (от 65% до 100%) из пород и руд свидетельствует, что магматические системы при формировании рудоносных расслоенных интрузивов Норильского района были открыты по отношению к близповерхностным (инфильтрационным, седиментационным) флюидам.
  3. Интрузивы разного масштаба рудоносности (промышленно-рудоносные, рудоносные и слаборудоносные) отличаются величинами 3He/4He, 40Ar/36Ar и отчасти 34S, что позволяет оценивать потенциальную рудоносность интрузивов Норильского района на начальных этапах геологоразведочных работ.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 1 работа, входящая в перечень ВАК Минобрнауки России. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на XVIII Симпозиуме по геохимии изотопов (Москва, 2007); на 7-ом Международном симпозиуме по прикладной изотопной геохимии (AIG-7) (ЮАР, 2007); на 33 Международном геологическом конгрессе (Осло, 2008); на 4-ом Международном симпозиуме SHRIMP (Санкт-Петербург, 2008); на I-ой Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А. П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии, включающей 163 наименования. Общий объем работы составляет 172 страниц машинописного текста, 34 рисунков и 27 таблицы. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены сведения о методах и исходных материалах для их решения, дана оценка научной новизны и практической значимости результатов работы, приведены сведения об изученности данной проблематики. Первая глава содержит историю развития геохимии благородных газов и краткий обзор публикаций об изотопах гелия и аргона в палеофлюидах и в современных природных резервуарах. Во второй главе представлен краткий геологический очерк Норильского рудного района, типы интрузивного магматизма и различные генетические модели формирования уникальных Pt-Cu-Ni месторождений, а также известные критерии рудоносности интрузивных тел. В третьей главе описывается методика извлечения, очистки и разделения благородных газов, их напуска в камеру анализатора масс-спектрометра, расчета и обработки данных. В четвертой главе содержатся данные об изотопных характеристиках отдельных интрузивов, отнесенных к различным геолого-экономическим типам. В пятой главе обобщаются и обсуждаются результаты изотопных исследований гелия, аргона и серы, выявляются изотопные закономерности, формулируется изотопный критерий рудоносности, приводятся примеры его применения. В заключении подводится итог исследования и основные выводы применимости изотопно-геохимического критерия рудоносности.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. профессору Э. М. Прасолову за неоценимую помощь и постоянную поддержку, оказанную на протяжении всего периода научного исследования. Автор признателен за консультации к.г.-м.н. О. В. Петрову, к.г.-м.н. С. А. Сергееву, к.г.-м.н. К. И. Лохову, а также сотрудникам Центра изотопных исследований «ЦИИ ВСЕГЕИ» н.с. К. А. Груздову, н.с. В. П. Бадиновой, к.х.н. Э. Б. Прилепскому, инж. Т. А. Назаровой за выполнение на высоком профессиональном уровне пробоподготовительных и аналитических работ. В период подготовки диссертации автор обсуждал отдельные ее положения с В. В. Дистлером, С. Ф. Служеникиным, С. Г. Снисаром, К. Н. Маличем, Ю. Б. Мариным, А. В. Козловым.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

Норильский рудный район располагается в северо-западной части Сибирской платформы, в краевой части одной из наиболее крупных структур чехла – Тунгусской синеклизы. Район состоит из следующих основных структурных элементов: Норильской, Хараелахской, Вологочанской, Имангдинской, Иконской мульд, выполненных вулканогенно-осадочными отложениями верхнепермско-нижнетриасового возраста, Хантайско-Рыбнинского вала и Пясинского поднятия, сложенных палеозойскими осадочными породами.

Магматических образований от кембрия до верхнего палеозоя не выявлено. Ряд магматических формаций Норильского района позднепалеозойско-раннемезозойского этапа представлен трахибазальтовой, чередующейся со щелочноосновной пирокластической (ивакинская свита, 0-380 м), трахидолеритовой (ергалахский комплекс), толеит-базальтовой (сыверминская и низы гудчихинской свит, 0-375 м), пикритбазальтовой (средняя и верхняя часть гудчихинской свиты, 0-175 м), туффито-песчаниковой (верхи гудчихинской свиты, хакончанская свита, 0-500 м), толеит-базальтовой, переслаивающейся с пикрит-базальтовой (туклонская свита, 90-300 м), толеит-базальтовой (надеждинская свита, 150- 530 м, моронговская, мокулаевская, хараелахская, кумгинская, самоедская свиты, 1280-2970 м) с прослоями (5-100 м) туффито-песчаниковой и пачкой (до 35 м) анкарамит-базальтовой формации, а также интрузивными комплексами толеит-долеритового состава: катангский (оганерский), ангарский, далдыканский, агатский комплексы; троктолит-долеритового состава (курейский комплекс), плагиооливинит-габбрового состава (норильский комплекс) (Лурье и др., 1962; 1973; Туганова, 1977 и др.). Интрузивные комплексы представлены недифференцированными телами трахидолеритов, безоливиновых, оливинсодержащих и оливиновых габбродолеритов, пикритовых порфиритов и дифференцированными интрузивами мафит-ультрамафитового состава с сульфидным медно-никелевым оруденением. Основные рудные узлы и рудопроявления локализованы в пределах Игарско-Норильской палеорифтогенной системы и приурочены к центриклиналям трапповых мульд (Геология и полезные…, 2002).

Для Игарско-Норильского региона важнейшее значение имеют глубинные разломы. Одним из наиболее значимых является глубинный Норильско-Хараелахский разлом, с которым связаны дифференцированные интрузивы и крупнейшие месторождения платиноидно-никелево-медных руд (Норильское, Талнахское, Октябрьское). Вторым крупным разломом является Ламско-Летнинский (или Имангдино-Летнинский) долгоживущий разлом. Он неоднократно активизировался в эпохи рифтогенеза (рифей, венд, девон, поздний палеозой, ранний мезозой).

1. Формирование расслоенных мафитовых интрузивов Норильского района происходило при активном участии коровых флюидов, индикатором присутствия которых является величина изотопного отношения 3He/4He. Установленные вариации отношения 3He/4He (0,05 2,5)х10-6 в палеофлюидах из пород и руд свидетельствуют о низкой (1-22%) доле мантийного гелия.

Открытие гелия с чрезвычайно высоким соотношением изотопов 3He/4He в вулканических газах было одним из первых результатов «Ленинградской группы» (с 1966 г. группа сотрудников ИГГД АН СССР, ВНИГРИ, ФТИ АН СССР по инициативе И. Н. Толстихина начала работы по исследованию изотопов гелия в различных земных объектах). Первые измерения изотопного состава гелия (и аргона) во включениях были проведены в конце 60-х годов ХХ столетия Э.М.Прасоловым и И.Н.Толстихиным (Прасолов, Толстихин, 1969). Прогресс в области изотопной геохимии благородных газов во многом предопределялся работами Дж. Вассербурга, А. П. Виноградова, Э. К. Герлинга, Л. К. Левского, Р. Зартмана, Е. Мазора, А. Нира, Л. Олдрича, Р. Моррисона, Дж. Пайна, Дж. Рейнольдса, И. Н. Толстихина, В. В. Чердынцева, Ю. А. Шуколюкова, Э. М. Прасолова и других. Было выяснено, что в мантийных флюидах и силикатных массах соотношение изотопов гелия 3Не/4Не очень высокое (~10-5), примерно в тысячу раз выше, чем во флюидах, возникающих в породах земной коры (~10-8). Это дало возможность выделять в составе флюидов даже небольшую долю ювенильной компоненты.

Результаты определения количества и изотопного состава гелия во включениях из пород, полученные в процессе работы, представлены на рис. 1 и в обобщающей табл. 1.

Расчет доли мантийного гелия проводился, исходя из значений отношения 3Не/4Не в мантии Земли и ее коре, соответственно, 1.2х10-5 и 2х 10-8, по следующей формуле:

(3He/4He)образец - (3He/4He)кора

m (%) = He мантия/He = -------------------------------------------------- * 100

(3He/4He) мантии

В промышленно-рудоносных объектах (Хараелахский и Талнахский интрузивы) соотношение изотопов низкое и находится в пределах от 0,06 до 0,43х10-6, что соответствует доле мантийного гелия m от 0,3 до 3,4%. Таким образом, установленное ранее отличие изотопного состава гелия в богатых интрузивах подтвердилось. Значение m уменьшается в ряду Норильск – I – Талнах – Хараелах от 3,7% – 2,7 – до 1,3% табл. 1. Наименьшие значения (0,3-0,6%) присущи интрузивам-сателлитам (Нижнеталнахский, Нижненорильский и Масловский).

Диапазон вариаций состава гелия в интрузивах со средней рудоносностью примерно такой же, как и в выше названных (m = 0,6-4,3%).

В противоположность этому в слаборудоносных интрузивах доля мантийного гелия гораздо выше; значение m изменяется от 5,9% до 22%, что позволяет с достаточной долей уверенности отличать их от остальных рудоносных интрузивов.

Из полученных данных следует, что формирование наиболее масштабных месторождений связано с весьма высоким вкладом коровой компоненты во флюидной среде. Коровый гелий мог поступать в магматические расплавы или в виде флюидной составляющей непосредственно из вмещающих пород, или в результате контаминации магмой пород коры в промежуточных очагах, как это предполагали В.К. Котульский (1948), М.Н. Годлевский (1959); Н.Н. Урванцев (1962) и др. Мобилизации коровых флюидов и формированию малоглубинных промежуточных очагов могли способствовать тектоно-магматические процессы распада трапповых полей на мульды (Люлько, 1975; Петров, 1985). Не случайно упомянутые авторы рассматривали приуроченность промышленных рудных полей к центриклиналям трапповых мульд в качестве структурно-тектонического поискового признака норильских месторождений.

2. Преобладание атмосферной компоненты аргона в палеофлюидах (от 65% до 100%) из пород и руд свидетельствует, что магматические системы при формировании рудоносных расслоенных интрузивов Норильского района были открыты по отношению к близповерхностным (инфильтрационным, седиментационным) флюидам.



Pages:   || 2 |
 





 
© 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.