Анализ перспектив хромитоносности массива сыум-кеу

ПЛОТНИКОВ Андрей Валерьевич

Специальность 25.00.11 – Геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

 

Пермь – 2009

Защита состоится 25 декабря 2009 г. в 13³⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.01 в Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Генкеля, 8, ПГУ, корп 8, ауд. 616.

Факс: (342) 239 68 32. E-mail: geophysic@psu.ru.

Массив Сыум-Кеу по сравнению с другими полярноуральскими ультрабазитовыми массивами длительное время оставался наименее изученным. После строительства железнодорожной ветки Обская-Баваненково резко изменилось экономико-географическое положение массива и в его пределах начались поисковые работы на хромовые руды. Вышесказанным определяется актуальность выбранной темы и объекта диссертационного исследования.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

1) проанализировать тектоническое положение ультрабазитового массива Сыум-Кеу в структуре Урала и его геологическое строение;

2) выявить закономерности локализации хромовых руд разных типов в пределах массива Сыум-Кеу;

3) изучить химический состав хромшпинелей руд и вмещающих пород;

4) оценить влияние процессов высокотемпературного корового метаморфизма на качество хромовых руд массива Сыум-Кеу.

Полевые исследования массива проводились автором в течение трех сезонов поисковых работ (2004-2006 гг.). За три года общая протяженность маршрутов, выполненных автором, составила 300 км. В ходе полевых работ были отобраны и подготовлены к исследованиям образцы хромовых руд и ультрабазитов.

При работе над диссертацией автором было проведено макроописание хромовых руд разных типов, с помощью многоцелевого микроскопа Nikon Eklipsis 100 Pol исследовано более 140 петрографических шлифов хромовых руд и ультрабазитов, обработано около 300 определений состава хромшпинели, в том числе 93 собственных. Для изучения химического состава хромшпинели применялся метод микрозондового анализа (на 10 компонентов). Микрозондовые определения выполнялись на сканирующем электронном микроскопе JSM-6390 (фирма Jeol) с электронно-зондовыми приставками (энергодисперсионный и волновой спектрометы) фирмы OXFORD INSTRUMENTS. Для обработки полученных данных автором применялись описательные, аналитические и статистические методы. При обработке иллюстраций использовались методы компьютерной графики.

Научная новизна.

1. Автором определено пространственное положение двух рудогенерирующих комплексов ультрабазитов, образующих грубую вертикальную зональность, выраженную в смене вверх по разрезу дунит-гарцбургитового комплекса гарцбургитовым.

2. Установлено, что из трех типов хромшпинелевого оруденения (глиноземистого, высокохромистого и повышенной железистости) в приповерхностной части массива наиболее развит глиноземистый тип.

3. Для богатых глиноземистых руд выявлена обратная зависимость глиноземистости хромшпинели руд от степени истощенности вмещающих ультрабазитов.

4. Оценено влияние корового метаморфизма на качество хромовых руд и их пригодность для использования в металлургии.

5. Результаты диссертационного исследования (в первую очередь – изучения состава хромшпинелей) могут быть использованы при уточнении условий формирования альпинотипных ультрабазитов.

1. Результаты проведенных исследований рекомендуется применить для более эффективной реализации поисково-оценочных работ путем оптимизации прогнозно-поискового комплекса на хромовые руды, а также уточнения положения перспективных на локализацию хромшпинелевого оруденения площадей.

2. Оценка степени влияния метаморфизма на качество хромовых руд позволяет более точно произвести их разделение на металлургический и огнеупорный технологические типы.

Личный вклад автора. Все результаты диссертационного исследования получены лично автором. В диссертации использованы материалы, собранные в течение трех сезонов поисковых работ на массиве Сыум-Кеу (2004-2006 гг.), в которых соискатель принимал непосредственное участие в качестве техника-геолога и геолога поискового отряда, а также результаты собственных минералого-петрографических и микрозондовых исследований хромовых руд и ультрабазитов. В течение 2006-2007 гг. автор был одним из исполнителей договорных работ «Обобщение материалов поисковых и оценочных работ, создание базы данных по хромитовым месторождениям и проявлениям Полярного Урала». Работы выполнялись на кафедре минералогии и петрографии Пермского государственного университета по договору с ОАО «СибНАЦ». При выполнении вышеуказанного договора автор работал над базой данных по хромитопроявлениям массива Сыум-Кеу и разделами, посвященными месторождениям и проявлениям хромовых руд массивов Рай-Из и Сыум-Кеу.

Защищаемые положения.

1. Размещение хромшпинелевого оруденения разных рудно-формационных типов, определяемое выявленной вертикальной зональностью в строении ультрабазитового массива Сыум-Кеу.

2. Доминирующая роль хромовых руд глиноземистого типа, обусловленная широким развитием гарцбургитового рудогенерирующего комплекса в верхних частях разреза массива.

3. Повышение хромистости хромшпинели руд глиноземистого типа в результате корового метаморфизма, позволяющее использовать эти руды в металлургическом производстве.

•  Геологи XXI века (г. Саратов, 2006);

•  Научные чтения памяти А.Н. Заварицкого (г. Екатеринбург, 2007, 2009);

•  Научные чтения памяти П.Н.Чирвинского (г. Пермь, 2007, 2008);

•  Геология и полезные ископаемые Западного Урала (г. Пермь, 2007, 2008, 2009).

Результаты работы внедрены:

в ОАО «СибНАЦ» (г.Тюмень) при обобщении материалов поисковых и оценочных работ.

Всего по теме диссертации опубликовано 9 печатных работ. В том числе одна работа опубликована в издании, рекомендованном ВАК для публикации основных результатов докторских и кандидатских диссертаций.

Общий объем работы составляет 120 страниц, в том числе 30 рисунков, 15 таблиц и 5 приложений. Список использованной литературы включает 97 наименований.

Геологическое картирование массива масштаба 1:50000 начато Ю.Н. Никитиным в 1960-х годах в западной части (Никитин и др., 1964) и В.Н. Охотниковым в северном окончании (Охотников и др., 1970). В результате площадь ультрабазитового массива Сыум-Кеу была полностью покрыта геологической съемкой масштаба 1: 50000.

Ранние петрологические исследования массива Сыум-Кеу выполнены Н.Л. Добрецовым (Добрецов и др., 1977). Ультрабазиты массива были отнесены к дунит-гарцбургитовой формации и разделены на гарцбургит-лерцолитовый и дунит-гарцбургитовый комплексы.

Большой вклад в изучение ультрабазитового массива Сыум-Кеу и в выделение хромитоносных площадей внесли результаты геологической съемки масштаба 1:50000 А.К. Афанасьева 1977-1984 гг. (Афанасьев и др., 1984). Им были выделены два типа разреза ультрабазитов массива Сыум-Кеу: 1) недифференцированный гарцбургитовый; 2) дифференцированный дунит-гарцбургитовый. Позднее В.Р. Шмелевым эти типы разреза ультрабазитов были названы лерцолит-гарцбургитовым и дунит-гарцбургитовым комплексами (Шмелев, 1991). В северной части Хадатинского рудного поля под руководством А.К. Афанасьева были проведены поисковые работы на хромовые руды (Афанасьев и др., 1984). По материалам этих работ А.К. Афанасьевым прогнозные ресурсы хромовых руд массива Сыум-Кеу по категории Р₂+Р₃ до глубины 500 м оценены в 25 млн т.

С 1996 по 2007 гг. в пределах перспективных площадей под руководством И.И. Попова и Б.В. Печенкина проведены прогнозно-поисковые работы на хромовые руды масштаба 1:25000 (Печенкин и др., 2002). В 1997 г. прогнозные ресурсы хромовых руд массива Сыум-Кеу оценены И.И. Поповым и Б.В. Печенкиным в 150-170 млн т. По результатам работ И.И. Поповым и Б.В. Печенкиным составлена геологическая карта массива масштаба 1:25000 с элементами хромитоносности.

По сравнению с другими массивами Полярного Урала (Рай-Из и Войкаро-Сынинский) массив Сыум-Кеу остается наименее изученным.

Во второй главе раскрывается первое защищаемое положение.

В разделе 2.1 освещается позиция массива Сыум-Кеу в региональных структурах. Сыум-Кеу является самым северным массивом в пределах Главного ультрабазитового пояса Урала (рис. 1). Он расположен в нижней части палеозойского офиолитового разреза, слагающего основание Щучьинской палеоостроводужной зоны, надвинутой по зоне Главного Уральского разлома на протерозойские и палеозойские комплексы Баренцево-Печорской платформы (Хаин, Лимонов, 2004). С юга к породам массива Сыум-Кеу примыкают протерозойские комплексы Харбейского антиклинория. Офиолиты, в состав которых входит массив Сыум-Кеу, представлены следующим разрезом: в основании − мантийные ультрабазиты массива Сыум-Кеу, выше − “полосчатый” дунит-верлит-клинопироксенитовый комплекс, перекрытый апогабброноритовыми амфиболитами малыкского комплекса. И, наконец, габброиды в виде широкой (до 3,5-4,5 км) полосы, преобразованные в гранатовые амфиболиты.

Раздел 2.2 посвящен геологическому строению объекта исследования. При протяженности порядка 50 км и максимальной ширине до 12 км площадь массива более 520 км². Мощность ультрабазитовой пластины по геофизическим данным составляет 1-6 км. В плане массив имеет серповидную форму, обращенную выпуклостью на запад. С севера на юг в строении массива Сыум-Кеу выделяются четыре блока, разделенные тектоническими разрывами: Няропэинский, Пусьеркинский, Хадатинский и Харчерузский.

В геологическом строении ультрабазитов массива нами выделены три разновозрастных последовательно формирующихся комплекса: гарцбургитовый, дунит-гарцбургитовый и верлит-дунитовый.

Гарцбургитовый комплекс является преобладающим на массиве (Перевозчиков, Плотников, 2008). Следует отметить, что при выделении комплексов ультрабазитов предшественниками не было обращено внимание на повышение хромистости хромшпинели при наложении процессов метаморфизма. В результате часть гарцбургитового комплекса была ошибочно отнесена ими к дунит-гарцбургитовому. В составе комплекса нами выделены две разновозрастные ассоциации: 1) ранняя, представленная неистощенными гарцбургитами, содержащими 20-35 % пироксенов, и телами реликтовых лерцолитов; 2) поздняя, в которую входят дуниты, хромовые руды с глиноземистой хромшпинелью и пироксениты.

Гарцбургиты и лерцолиты ранней ассоциации образовались при деплетировании мантийных лерцолитов и имеют массивную и полосчатую текстуры с постепенными переходами между разновидностями,
Рис. 1. Схема размещения альпинотипных ультрабазитов Полярного Урала. 1 – чехол Баренцево-Печорской платформы; 2 – мезо-кайнозойский чехол Западно-Сибирской плиты; 3 – Тагило-Магнитогорская мегазона океанических и островодужных палеозойских комплексов; 4 – альпинотипные ультрабазиты; 5 – Главный Уральский разлом; 6 – границы мегазон. Цифрами показаны номера ультрабазитовых массивов: 1 – Сыум-Кеу, 2 – Рай-Из, 3 – Войкаро-Сыньинский. А – перикратонная часть Баренцево-Печорской платформы: протерозойские комплексы Центрально-Уральской мегазоны и палеозойские комплексы Западно-Уральской и Предуральской мегазон

а также характеризуются низкой степенью истощенности. Породы поздней ассоциации сформировались по породам ранней. Этот процесс происходил при смятии пород ранней ассоциации и образовании зон пластично-сколовых деформаций. В этих зонах при падении давления происходило дальнейшее истощение гарцбургитов с формированием рудно-силикатного расплава и образование гарцбургитов, насыщенных сетчатыми выделениями дунитов. Дуниты сформировались в результате локального плавления по зонам пластично-сколовых деформаций и выноса наиболее легкоплавких компонентов (Перевозчиков, Плотников, 2009). Реликты лерцолитов в массиве Сыум-Кеу присутствуют в его западной, гипсометрически приподнятой части (рис. 2).

Дунит-гарцбургитовый комплекс массива имеет подчиненное значение. Он обрамляет выходы пород гарцбургитового комплекса с севера, востока и юга, а также развит локально в пределах гарцбургитового комплекса. Механизмы формирования дунит-гарцбургитового и гарцбургитового комплексов имеют много общего. Дунит-гарцбургитовый комплекс сформировался в результате поэтапного деплетирования пород гарцбургитового комплекса в островодужных условиях. В его составе, подобно гарцбургитовому комплексу, также выделены две разновременные ассоциации: 1) ранняя, представленная истощенными гарцбургитами, содержащими 15-25 % пироксенов; 2) поздняя, в которую входят сильноистощенные гарцбургиты, содержащие 10-20% пироксенов, дуниты, клинопироксениты и хромовые руды с высокохромистой хромшпинелью (Перевозчиков, 1996).

Рис. 2. Схематический вертикальный разрез обнаженной части ультрабазитов массива Сыум-Кеу. 1 – гарцбургитовый комплекс; 2 – участки гарцбургитового комплекса, содержащие реликты лерцолитов; 3 – дунит-гарцбургитовый комплекс; 4 – верлит-дунитовый комплекс; 5 – дунитовые тела; 6 - убого-редковкрапленные руды; 7 – густовкрапленные и сплошные руды

Верлит-дунитовый комплекс с позиции времени образования является самым поздним. Об этом свидетельствуют следующие положения: 1) породы верлит-дунитового комплекса наследуют структурно-текстурные особенности более древних комплексов; 2) состав хромшпинели также наследуется от гарцбургитового и дунит-гарцбургитового комплексов. Сформировался верлит-дунитовый комплекс по породам и рудам гарцбургитового и дунит-гарцбургитового комплексов в граничной зоне кора − мантия, где мощность островодужной коры была достаточной, чтобы сохранить высокие температуры, необходимые для дальнейшего истощения пород ранних комплексов и формирования верлит-дунитового комплекса. При этом породообразующий оливин и хромшпинель приобретали повышенную железистость.

В разделе 2.3 приводится характеристика интенсивно проявившегося на массиве корового метаморфизма ультрабазитов. По результатам изучения пород массива в шлифах было выделено несколько минеральных ассоциаций, отвечающих разным этапам метаморфизма. Фотографии шлифов приведены в тексте диссертации.

Таким образом, выделенная автором грубая вертикальная зональность в строении массива, выражающаяся в смене вверх по разрезу дунит-гарцбургитового комплекса гарцбургитовым, определяет размещение хромовых руд разных типов. Этим обосновывается первое защищаемое положение.
Глава 3. Рудно-формационные типы хромовых руд массива Сыум-Кеу и закономерности их локализации

В третьей главе раскрывается второе защищаемое положение.

Раздел 3.1 посвящен хромшпинелевому оруденению глиноземистого типа, которое в приповерхностной части массива является доминирующим (Перевозчиков, Плотников, 2009). Этот факт иллюстрируется схемой размещения проявлений хромовых руд массива Сыум-Кеу (рис. 3). Морфологические, структурные особенности и особенности вещественного состава проявлений глиноземистых руд определяются их пространствен-
Рис. 3. Схема размещения хромитопроявлений массива Сыум-Кеу. 1 – дунит-верлит-клинопироксенитовый комплекс; 2 – верлит-дунитовый комплекс; 3 – дунит-гарцбургитовый комплекс; 4 – гарцбургитовый комплекс; 5 - геологические границы (а), границы ультраосновных пород (б); 6 – тектонические разрывы; 7 – проявления хромовых руд глиноземистого (1), высокохромистого (2) типов и типа повышенной железистости (3). Цифрами на схеме обозначены рудопроявления: 1 – Няропэ 4; 2 – Няропэ 1; 3 – 40; 4 – 56; 5 – 70; 6 – 1335; 7 – Сэргайское; 8 – Пэлянг; 9 – 262; 10 –1144; 11 – Еснгытарка; 12 – Малыко; 13 – Южное 1; 14 – Южное 3; 15 – 253; 16 – Южное 2; 17 – Южное 4.
ной и генетической связью с породами поздней ассоциации гарцбургитового комплекса. Данный тип оруденения представлен рудопроявлениями 56, 40, 70, Южные 1 и 3 и др. (рис. 2, 3).

В зонах сколово-пластичных деформаций в результате локального понижения давления происходило частичное выплавление рудно-силикатных расплавов с образованием тугоплавкого рестита дунитового состава. Хромшпинелевое оруденение локализовалось или в дунитовых телах среди гарцбургитов, или отжато в сколовые зоны в гарцбургитах (Плотников, Перевозчиков, 2009). По условиям локализации, морфологии и характеру контактов рудных тел, текстурно-структурным особенностям и густоте вкрапленности хромовых руд на массиве Сыум-Кеу выделены два класса глиноземистого типа хромшпинелевого оруденения (Перевозчиков, 1999):

1. Класс бедных, редко-, убоговкрапленных руд в дунитовых телах гарцбургитового комплекса. Признаками класса являются шлировая, неправильная линзовидная форма рудных тел, нечеткие границы рудных тел с вмещающими породами. Класс представлен рудопроявлением Южное 1.

2. Класс богатых, густовкрапленных и сплошных руд в проницаемых зонах среди гарцбургитов. Признаками класса является локализация среди гарцбургитов в локальных зонах пластично-сколовых деформаций, секущее положение этих зон к структурным элементам гарцбургитов, резкие контакты рудных тел. Класс представлен рудопроявлениями 56, 40, 70 и Южное 3 и 4.

Результаты обобщения материалов по глиноземистому типу оруденения массива Сыум-Кеу приведены в таблице 1.

Таблица 1

Типоморфные черты хромшпинелевого оруденения глиноземистого

типа массива Сыум-Кеу

Классы оруденения (рудопроявления)	Форма и размер рудных тел (м)	Контакты рудных тел	Типы руд	Текстуры (Т) и структуры (С) руд	Средний состав хромшпинели мас.%
					Сr2O3	Al2O3
1. Бедные руды в дунитах (Южное 1)	Линзовидная (0,1-1)n  10n	Постепенные и резкие	Убого-, редко-вкрапленные, меньше средне-густовкрапленные	Т: струйчато-полос-чатая, вкрапленная	45,83	21,82
2. Богатые руды в проницаемых зонах в гарцбургитах (45, 40, 70, Южное 3)	Линзовидная, жильная (0,1-1)n  (1-10)n, до 500	Резкие	Сплошные, густовкрапленные, меньше средне-густовкрапленные	Т: массивная, вкрапленная С: средне-крупнозернистая, мелко-среднезернистая	34-46	21-29

В разделе 3.1 приводятся также подробные характеристики наиболее значимых проявлений хромовых руд глиноземистого типа.

Раздел 3.2 посвящен характеристике хромшпинелевого оруденения высокохромистого типа, генетически и пространственно связанного с породами дунит-гарцбургитового комплекса. Локализация хромовых руд высокохромистого типа имеет очень сложный характер. Ведущую роль в размещении оруденения играют деформационные складчатые структуры и зоны сколовых деформаций. На массиве Сыум-Кеу высокохромистый тип оруденения представлен рудопроявлениями Пэлянг и Южное 2 (рис. 2, 3).

По густоте вкрапленности хромовых руд и положению их в структуре хромитоносных ультрабазитов в высокохромистом типе оруденения можно выделить следующие классы (Перевозчиков, 1999):

1. Класс бедных руд в дунитах. Представлен убого-, редковкрапленными рудами, залегающими в дунитовых телах в виде штокообразных, неправильных линзовидных, шлировых тел, имеющих нечеткие границы с вмещающими породами. Состав рудной хромшпинели характеризуется высокой хромистостью. Класс представлен рудопроявлениями Пэлянг и Южное 2.

2. Класс богатых руд в гарцбургитах со шлирово-полосчатыми выделениями дунитов.

3. Класс смешанных бедных и богатых руд.

Второй и третий классы представлены в массиве малочисленными пунктами минерализации и в данной работе не рассматриваются.

Результаты обобщения материалов по высокохромистому типу оруденения массива Сыум-Кеу приведены в таблице 2.
Таблица 2

Типоморфные черты хромшпинелевого оруденения высокохромистого

типа массива Сыум-Кеу

Классы оруденения (рудопроявления)	Форма и размер рудных тел (м)	Контакты рудных тел	Типы руд	Текстуры (т) и структуры (с) руд	Средний состав хромшпинели (мас.%)
					Сr2O3	Al2O3
1. Бедные руды в дунитах (Пэлянг, Южное 2)	Линзовидная, полосовидная, шлировая (0,1-1)n, до 20 × (1-10)n, до 200-300	Постепенные	Убого-, редковкрапленные со шлирами густовкрапленных и сплошных	Т: полосчатая, струйчато-полосчатая, шлировая, массивная С: неравномернозернистая, мелко-среднезернистая, крупнозернистая	46-55	11-16

В этом же разделе описаны геологическое строение и хромовые руды наиболее значимых рудопроявлений высокохромистого типа – Пэлянг и Южное 2.

В разделе 3.3 приводится характеристика хромшпинелевого оруденения типа повышенной железистости, представленного на массиве Сыум-Кеу в пределах самого северного Няропэинского тектонического блока (рудопроявления Няропэ 1 и 4) (рис. 2, 3). Данный тип оруденения характеризуется повышенной железистостью хромшпинели и локализован в верлит-дунитовом комплексе. Как породы верлит-дунитового комплекса, так и хромовые руды типа повышенной железистости образуются по породам и рудам более ранних комплексов. Таким образом, они наследуют особенности состава и строения более ранних комплексов (Плотников, Макиев, 2007). С другой стороны, они приобретают характерные черты, отражающие условия формирования верлит-дунитового комплекса.

По составу унаследованной хромшпинели хромовые руды с повышенной железистостью делятся на два подтипа:

1. Высокохромистый, образованный по хромовым рудам дунит-гарцбургитового комплекса.

2. Глиноземистый, образованный по рудам гарцбургитового комплекса.

Результаты обобщения материалов по оруденению типа повышенной железистости массива Сыум-Кеу приведены в таблице 3.

Таблица 3

Типоморфные черты хромшпинелевого оруденения типа повышенной железистости массива Сыум-Кеу

Подтипы оруденения (рудопроявления)	Форма и размер рудных тел (м)	Контакты рудных тел	Типы руд	Текстуры (Т) и структуры (С) руд	Средний состав хромшпинели (мас.%)
					Сr2O3	Al2O3	FeO'
1. Руды с высокохромистой хромшпинелью (Няропэ 1 и 4)	Линзовидная, полосовидная, реже гнездообразная, неправильная (0,1-1)n  (1-10)n	Резкие и постепенные	Убого-редковкрапленные, средне-густовкрапленные, частично сплошные	Т: полосчатая, струйчато-полосчатая, вкрапленная, пятнистая, нодулярная, массивная С: мелкозернистая	48-61	8-13	16-24

В основном руды типа повышенной железистости на массиве Сыум-Кеу относятся к высокохромистому подтипу.

В разделе 3.3 также охарактеризованы проявления хромовых руд типа повышенной железистости – Няропэ 1 и 4.

В разделе 3.4 приводится характеристика метаморфизма хромовых руд. Интенсивность метаморфизма и степень его завершенности зависит от густоты вкрапленности руд и мощности рудных тел: она резко уменьшается при увеличении густоты вкрапленности хромовых руд, а также при увеличении мощности рудных тел.

Для оценки влияния степени метаморфизма на качество хромовых руд автором применялась методика, предложенная Б.В. Перевозчиковым. Заключается она в определении количества инертных компонентов хромшпинели (Fe, Ti и Mn), количество которых увеличивается при росте интенсивности метаморфического преобразования хромовых руд за счет выноса подвижных компонентов (Mg и Al). Из приведенных малоподвижных компонентов для определения степени метаморфизма используется железо.

Таким образом, по содержанию в хромшпинели руд железа (FeO) выделяются следующие степени метаморфического преобразования хромовых руд:

1) неметаморфизованные – < 15–16 мас.% FeO;

2) слабометаморфизованные – от 15–16 до 19–20 мас.% FeO;

3) среднеметаморфизованные – от 19–20 до 24–26 мас.% FeO;

4) сильнометаморфизованные – > 24–26 мас.% FeO.

Более подробно вопрос воздействия метаморфизма на состав и качество хромовых руд рассмотрен в следующей главе.

В заключительной части главы 3 дается характеристика выделяемых рудных полей массива Сыум-Кеу (Няропэинское, Пусьеркинское, Хадатинское, Южно-Хадатинское и Харчерузьское). Также приведены результаты оценки прогнозных ресурсов хромовых руд массива Сыум-Кеу по категориям Р₁ и Р₂, произведенной нами в ходе выполнения работ по тематике «Обобщение материалов поисковых и оценочных работ, создание базы данных по хромитовым месторождениям и проявлениям Полярного Урала» в 2007 г. Суммарные прогнозные ресурсы по категориям Р₁ и Р₂ были оценены нами в 7,4 млн т.

Таким образом, содержание третьей главы обосновывает доминирующую роль глиноземистого типа оруденения, обусловленную широким развитием гарцбургитового комплекса в приповерхностной части массива, и доказывает второе защищаемое положение.
Глава 4. Эволюция состава хромшпинели руд и

вмещающих пород

В данной главе приводятся особенности химического состава хромшпинели массива Сыум-Кеу и результаты проведенных исследований, посвященных тенденциям изменения химического состава хромшпинели в мантийных и коровых условиях. Результаты исследований позволили сформулировать третье защищаемое положение о влиянии процессов метаморфизма на состав хромшпинели руд и качество хромовых руд. Помимо собственных материалов, при характеристике вещественного состава хромшпинелей и хромовых руд автором использовались данные А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, Н.И. Брянчаниновой, Г.Н. Савельевой. Химический состав минералов хромовых руд определялся микрозондовым анализом.

Широко проявившиеся процессы метаморфизма привели к тому, что только немногие анализы хромшпинели отвечают неметаморфизованным разностям с содержанием Fe³⁺ до 1 формульной единицы (рис. 4, 5). Первоначальный тренд состава хромшпинели массива Сыум-Кеу
Рис. 4. Состав хромшпинели из ультрабазитов массива Сыум-Кеу на диаграмме Павлова (с использованием данных А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, В.Р. Шмелева). 1 – хромит; 2 – субферрихромит; 3 – алюмохромит; 4 – субферриалюмохромит; 5 - ферриалюмохромит; 6 – субалюмоферрихромит; 7 - феррихромит; 8 – хромпикотит; 9 – субферрихромпикотит; 10 – субалюмохроммагнетит; 11 – хроммагнетит; 12 – пикотит; 13 – магнетит; 14 – поле неметаморфизованной акцессорной хромшпинели Кемпирсайского массива; 15 – тренды изменчивости состава хромшпинели из ультрабазитов: а – первичный тренд дифференциации в верхней мантии; б – вторичные тренды метаморфического преобразования в коровых условиях
имеет вид Al  Cr (от пикотита и хромпикотита до алюмохромита и хромита) и характеризует преобразование ультрабазитов в мантийных условиях: реликтовые лерцолиты – неистощенные гарцбургиты и дуниты гарцбургитового комплекса – истощенные гарцбургиты и дуниты дунит-гарцбургитового комплекса. Более поздние тренды (Al, Cr  Fe⁺³ для хромшпинели из ультрабазитов и Al, Mg  Fe, Cr для хромшпинели руд) обусловлены процессами корового метаморфизма (Перевозчиков, Плотников, Макиев, 2007), проявившегося в выносе

Рис. 5. Состав хромшпинели руд массива Сыум-Кеу на диаграмме Павлова (с использованием данных А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, В.Р. Шмелева). 1 – поле неметаморфизованной рудной хромшпинели Кемпирсайского массива; 2 – тренды изменчивости состава рудной хромшпинели: первичный тренд дифференциации в верхней мантии (а); вторичные тренды метаморфического преобразования в коровых условиях (б). 1 – хромит; 2 – субферрихромит; 3 – алюмохромит; 4 – субферриалюмохромит; 5 – ферриалюмохромит; 6 – субалюмоферрихромит; 7 – феррихромит; 8 – хромпикотит; 9 – субферрихромпикотит; 12 – пикотит. Пустыми кружками показаны авторские анализы, залитыми - заимствованные

подвижных компонентов (Al и Mg) из хромшпинели в силикатные минералы (хлорит, серпентин) (рис. 6).

Более детально характер метаморфического преобразования хромшпинели виден на диаграммах, представленных на рис. 7, 8, 9 и 10. Показано, что при средне- высокотемпературном метаморфизме

Рис. 6. Хлоритовая рубашка зерен хромшпинели в апогарцбургитовом сланце. Шлиф 3-29. Без анализатора. Spl-хромшпинель, chl-хлорит
происходил вынос Al и Mg из хромшпинели в силикатные минералы, в результате чего в хромшпинели увеличивалось содержание Fe и Cr.

При усилении метаморфического преобразования из хромшпинели начинал выноситься Cr. Графики были построены раздельно для хромшпинели руд и вмещающих пород, т.к. характер их метаморфического преобразования несколько различается.

Графики связи между содержанием Cr₂O₃, Al₂O₃, MgO и содержанием FeO (общее железо) для хромшпинели из ультрабазитов массива Сыум-Кеу имеют сложный характер и делятся на три части (рис. 7). Первая часть графика (I) характеризует преобразование хромшпинели от слабой до сильной степени. К ней относится преобладающая

Рис. 7. Связь между содержанием Cr₂O₃, Al₂O₃, MgO и содержанием FeO в хромшпинели из ультрабазитов массива Сыум-Кеу (с использованием данных А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, В.Р. Шмелева). 1 – граница неметаморфизованной (слева) и метаморфизованной хромшпинели; 2 – граница пород комплексов: Л – реликтовые лерцолиты, Г – ультрабазиты гарцбургитового комплекса, ДГ – ультрабазиты дунит-гарцбургитового комплекса; 3 – части графиков, характеризующие характер изменения состава хромшпинели с увеличением интенсивности метаморфизма

часть анализов. Здесь характерен интенсивный вынос Al₂O₃ и MgO и увеличение содержания Cr₂O₃ и FeO. При увеличении содержания FeO до 35–37 мас.% содержание Cr₂O₃ возрастает в реликтовых лерцолитах до 22 мас.%, в ультрабазитах гарцбургитового комплекса до 50 мас.% и дунит-гарцбургитового комплекса до 60 мас.%. Содержание Al₂O₃ в породах разных комплексов уменьшается (до 3-4 мас.%) с увеличением содержания Cr₂O₃. Вторая часть графика является переходной от первой к третьей и представлена единичными анализами. Третья часть графика отвечает интервалу увеличения содержания FeO от 47–49 до 87 мас.% и выносу хрома, алюминия и магния. Особенно интенсив-
Рис. 8. Связь между содержанием Cr₂O₃ и содержанием Al₂O₃ в хромшпинели из ультрабазитов массива Сыум-Кеу (с использованием данных А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, В.Р. Шмелева)
но и равномерно выносился оксид хрома – от 42 до 5–6 мас.% (рис. 9). Содержания Al₂O₃ и MgO понижаются до 0 (Перевозчиков, Плотников, Макиев, 2007).

Преобладающая часть хромшпинели руд массива Сыум-Кеу также метаморфизована (рис. 9).

Рис. 9. Связь между содержанием Cr₂O₃, Al₂O₃, MgO и содержанием FeO в хромшпинели руд (с использованием данных А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, В.Р. Шмелева). 1 – граница неметаморфизованной (слева) и метаморфизованной хромшпинели; 2 – границы типов хромшпинели: ВХР – высокохромистой, ГЛ – глиноземистой, ВГЛ – высокоглиноземистой; 3 – линия перехода метаморфизма от средней степени к интенсивной. Пустыми кружками показаны авторские анализы, залитыми - заимствованные
На диаграммах связи между содержанием Cr₂O₃, Al₂O₃, MgO и содержанием FeO в хромшпинели руд выделяются две области. К области с содержанием FeO до 25 мас.%, относится наибольшее число анализов – хромшпинели средне-густовкрапленных и сплошных хромовых руд, измененных в условиях слабой и средней степени метаморфизма. Для хромшпинели этой области характерно увеличение содержания Cr₂O₃ и уменьшение Al₂O₃ с ростом интенсивности метаморфизма. При концентрации FeO 25 мас.% выполаживаются тренды увеличения содержания Cr₂O₃ и интенсивного выноса Al₂O₃. При содержании FeO выше 25 мас.%, в области интенсивного метаморфизма происходит незначительный вынос Cr₂O₃ и Al₂O₃ из хромшпинели. В эту область попадают анализы хромшпинели убого- и редковкрапленных руд. Верхний предел метаморфизма хромшпинели руд ограничен ростом концентрации FeO до 38 мас.% (Перевозчиков, Плотников, Макиев, 2007).
Рис. 10. Связь между содержанием Cr₂O₃ и содержанием Al₂O₃ в хромшпинели руд массива Сыум-Кеу (с использованием данных А.К. Афанасьева, А.Б. Макеева, В.Р. Шмелева). 1–2 – тренды изменчивости состава хромшпинели руд: 1 – первичный тренд дифференциации в верхней мантии, 2 – вторичные тренды метаморфического преобразования в коровых условиях; 3 – границы глиноземистой и высокохромистой хромшпинели: по геолого-промышленной классификации (а), по генетической классификации с учетом изменения первичного состава хромшпинели при метаморфизме (б). Пустыми кружками показаны авторские анализы, залитыми - заимствованные
Таким образом, результаты исследований химического состава хромшпинели массива Сыум-Кеу доказывают третье защищаемое положение о повышении хромистости хромшпинели глиноземистых руд в результате корового метаморфизма.
Глава 5. Условия формирования хромовых руд

В пятой главе рассматриваются четыре основные признанные на данный момент модели формирования альпинотипных ультрабазитов и хромовых руд. Показана неразрывная связь процессов образования оруденения с формированием различных комплексов.

К настоящему моменту наиболее распространены следующие модели формирования хромовых руд и мантийных ультрабазитов:

1. Магматическая модель (Павлов, 1949; Павлов и др, 1968; Кравченко, 1969; Ballhaus, 2002; Kornprobst, 1981).

2. Метасоматическая модель (Москалева, 1974).

3. Модель деплетирования мантийного субстрата (реститовая) (Савельева и др., 1995).

4. Гетерогенная модель (Булыкин и др., 1990; Луцкина, 1983; Варлаков, 1980).

Результаты исследования массива Сыум-Кеу позволяют сделать вывод о том, что ведущая роль при формировании ультрабазитов массива принадлежит, вероятно, процессам деплетирования мантийного вещества. Об этом свидетельствует отсутствие горячих контактов массива Сыум-Кеу, невозможность протекания объемного метасоматоза в относительно «сухой» и не содержащей достаточного количества флюидов мантии, постепенное (от комплекса к комплексу) понижение содержания пироксенов в породах и повышение хромистости хромшпинели, а также понижение содержания Al₂O₃ в породах и пироксенах. Однако в силу текстурно-структурных особенностей хромовых руд массива мы никак не можем отрицать магматического пути их образования. Вполне вероятно, что одним из основных механизмов разделения рудно-силикатных расплавов на рудную и силикатную части являлась ликвация (Маракушев, 1988). В качестве доказательства данного тезиса можно привести присутствие на массиве Сыум-Кеу нодулярных хромовых руд с клинопироксеновым цементом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

На основании выполненных автором исследований сформулированы следующие основные выводы.

1. Ультрабазитовый массив Сыум-Кеу располагается в нижней части офиолитового основания островодужной коры Щучьинской зоны. В геологическом строении массива принимают участие три комплекса ультрабазитов: гарцбургитовый, дунит-гарцбургитовый и верлит-дунитовый. Гарцбургитовый комплекс широко развит во всех тектонических блоках массива и является доминирующим.

2. Хромовые руды большинства проявлений, локализованных в пределах доминирующего в массиве гарцбургитового комплекса, отнесены автором к глиноземистому типу. Хромшпинелевое оруденение высокохромистого типа и типа повышенной железистости представлено единичными рудопроявлениями в связи с незначительным развитием дунит-гарцбургитового и верлит-дунитового комплексов.

3. Проведенные исследования химического состава хромшпинели подтвердили справедливость применения к оруденению массива Сыум-Кеу выявленных ранее закономерностей состава хромшпинели. Выделены два тренда изменчивости её химического состава. Первый тренд Al  Cr характеризует эволюцию мантийного вещества в процессе его селективного деплетирования. Второй, более поздний, тренд Al, Mg  Fe, Cr отражает процессы метаморфического преобразования в коровых условиях.

4. Хромовые руды массива в той или иной степени подверглись метаморфической переработке. Качество метаморфизованных руд улучшается за счет увеличения хромистости хромшпинели при выносе наиболее подвижных компонентов (Al, Mg) в силикатные минералы.

Подводя итог диссертационного исследования необходимо отметить, что по тектонической позиции и особенностям внутреннего строения, по закономерностям локализации хромшпинелевого оруденения массив Сыум-Кеу оценен как весьма перспективный на обнаружение промышленных скоплений хромовых руд. Оценка прогнозных ресурсов массива на 2007 г., выполненная при участии соискателя, составила 7387,8 тыс. т.
Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В., Макиев Т.Т. Природа вариаций состава рудной и акцессорной хромшпинели ультрабазитового массива Сыум-Кеу (Полярный Урал) // Известия Высших Учебных заведений. Геология и разведка. 2007. № 4. С. 32-39 (доля соискателя в публикации составляет 70 %).

2. Плотников А.В. Критерии прогнозирования хромитовых месторождений Полярного Урала // Геологи 21 века. Саратов, 2006. С. 39-41.

3. Макиев Т.Т., Плотников А.В. Особенности хромитового оруденения типа повышенной железистости на примере рудопроявления Няропэ I (массив Сыум-Кеу, Полярный Урал) // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Перм. ун-т. Пермь, 2007. С. 140-146 (соискателем рассмотрено геологическое строение рудопроявления Няропэ I, доля соискателя в публикации 60 %).

4. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В., Попов И.И., Печенкин Б.В. Рудно-формационные типы хромовых руд массива Сыум-Кеу (Полярный Урал) // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. Пермь, 2007. Вып. 10. С. 230-239 (соискателем охарактеризовано геологическое строение массива, доля соискателя в публикации 40 %).

5. Плотников А.В., Макиев Т.Т. Иерархия прогнозных параметров хромитового оруденения в составе дунит-гарцбургитовой рудоносной формации на Полярном Урале // Эндогенное оруденение в подвижных поясах: материалы XIII чтений памяти Заварицкого. Екатеринбург, 2007. С. 275-277 (соискателем описаны критерии прогнозирования, доля соискателя в публикации 80 %).

6. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В. Тектоническая позиция хромитоносных ультрабазитов Полярного Урала // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: научные чтения памяти П.Н. Чирвинского. Пермь, 2008. Вып. 11. С. 195-200 (соискателем показано положение массива Сыум-Кеу в тектонических структурах Урала, доля соискателя в публикации 40 %).

7. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В. Эволюция представлений на строение и комплексы офиолитовых ультрабазитов массива Сыум-Кеу (Полярный Урал) // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Перм. ун-т. Пермь, 2008. С. 21-25 (соискателем охарактеризована изученность массива Сыум-Кеу, доля соискателя в публикации 40 %).

8. Плотников А.В., Перевозчиков Б.В. Глиноземистый тип хромитового оруденения массива Сыум-Кеу (Полярный Урал) // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Перм. ун-т. Пермь, 2009. С. 67-73 (соискателем приведено описание проявлений глиноземистых руд, доля соискателя в публикации 60 %).

9. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В. Хромовые руды гарцбургитового и дунит-гарцбургитового рудогенерирующих комплексов массива Сыум-Кеу // Петрогенезис и рудообразование: материалы XIV чтений памяти Заварицкого. Екатеринбург, 2009. С. 51-56 (соискателем показано развитие рудогенерирующих комплексов ультрабазитов в структуре массива, доля соискателя в публикации 50 %).

Подписано в печать 17.11.09. Формат 60х84/16

Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 388.

Типография Пермского государственного университета

614990. г. Пермь, ул. Букирева, 15.

жүктеу/скачать 5.55 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: