Минералого-геохимическая типизация и условия образования рудоносных метасоматитов еловского месторождения

жүктеу/скачать 355.44 Kb.

Дата	14.07.2016
өлшемі	355.44 Kb.
	#199150
түрі	Автореферат

Защищаемые положения и их обоснование

На правах рукописи

МЕЗЕНЦЕВА Оксана Петровна

МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ РУДОНОСНЫХ МЕТАСОМАТИТОВ ЕЛОВСКОГО месторождения (СЕВЕРНый урал)

Специальность 25.00.09 – Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург

2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.
Научный руководитель –

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Лазаренков Вадим Григорьевич
Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук

Ланда Эдуард Александрович,

доктор геолого-минералогических наук Бугельский Юрий Юрьевич
Ведущее предприятие – Санкт-Петербургский государственный университет.
Защита диссертации состоится 29 июня 2011 г. в 16 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.224.04 в Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 4312.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.
Автореферат разослан 27 мая 2011 г.
УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

канд. геол.-мин. наук Ю.Л. Гульбин

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Еловское никелевое месторождение, расположенное в Свердловской области, входит в состав Серовской группы месторождений, являющейся самым крупным никелевым объектом на всем Урале. Группа обладает значительными запасами никеля (по категории С₂ составляют около 1 млрд. т) и является ресурсной базой для Уфалейского никелевого комбината и Режского никелевого завода.

Изучение особенностей геологического строения и минерального состава метасоматитов Серовской группы месторождений проводилось в 70-80-е годы прошлого столетия Л.И. Кононовой, К.Г. Бородиной, Е.Н. Куземкиной, Н.А. Журавлевой, А.В.Вторушиным, И.В. Витовской, а в последствии А.С. Вершининым, Б.М. Михайловым и другими исследователями. Большой теоретический и практический вклад в исследования гипергенных никелевых месторождений Урала внесли работы И.И. Гинзбурга, Ю.Ю. Бугельского, И.В. Витовской, К.К. Никитина. Однако, геохимические особенности метасоматитов Еловского месторождения практически не рассматривались. Кроме того, руды никелевых гипергенных месторождений Серовской группы, отличаются высокой дисперсностью и разнообразием минеральных типов, что требует уточнения их минерального состава с применением современных приборно-лабораторных методов исследования.

В этой связи разработка классификации рудоносных метасоматитов Еловского месторождения, анализ их минералого-геохимических особенностей и условий образования, выполненные с привлечением новых геологических данных, актуальны для комплексного исследования технологических свойств руд, что может послужить совершенствованию схем металлургического передела руд не только Еловского месторождения, но и других, готовящихся к эксплуатации других месторождений Серовской группы.

Цель работы: выявление минералого-геохимических особенностей рудоносных метасоматитов Еловского месторождения и уточнение условий их формирования для совершенствования схем технологического и металлургического передела руд и повышения полноты извлечения запасов полезного ископаемого.

Основные задачи исследования: 1) выделить типы рудоносных метасоматитов Еловского месторождения на основе изучения их минерального состава и условий залегания; 2) проанализировать геохимические особенности рудоносных метасоматитов; 3) изучить изотопный состав серы, углерода и кислорода отдельных минералов рудоносных метасоматитов и уточнить условия их образования.

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен каменный материал, состоящий из 250 проб метасоматитов и руд, собранный автором в 2008-2010 годах на Еловском месторождении, а также 50 проб пород того же месторождения из коллекции В.Г. Лазаренкова и И.В. Таловиной. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях Горного института, ВСЕГЕИ, РИАН, АО «Механобр-Аналит». Изучено около 100 прозрачных шлифов методами оптической микроскопии. Для 102 образцов выполнен рентгеноструктурный анализ (АО «Механобр-Аналит», рентгеновский порошковый дифрактометр XRD-6000; ВСЕГЕИ, рентгеновский дифрактометр ДРОН-6; Фрайбергская горная академия (Германия), дифрактометры XRD 3000 TT и URD-6). Для 55 образцов выполнен микрорентгено-спектральный анализ (РИАН, растровый электронный микроскоп CAMSCAN 4DV с полупроводниковым спектрометром AN 10000; Фрайбергская горная академия, растровый электронный микроскоп JEOL JSM 6400 и JXA-8900RL). Термический анализ выполнен для 40 образцов (СПГГУ), термическая установка фирмы NETZSCH: STA 429C). Химические анализы выполнены: для 60 проб основных разновидностей рудоносных метасоматитов (59 элементов) (ВСЕГЕИ, метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе «Элан-6100 DRC» после разложения проб сплавлением с метаборатом лития; метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе «Оптима-4300 DV»). Изотопные исследования проводились в Изотопно-геохимической лаборатории Института Минералогии Фрайбергской Горной Академии под руководством директора лаборатории, профессора доктора М. Тихомировой, для 2 проб миллерита (δ³⁴S) и 3 проб кальцита (δ¹⁸O и δ¹³С) с последующим измерением на масс-спектрометре «Finnigan MAT Delta plus».

Научная новизна:

1) уточнён минеральный состав руд Еловского месторождения; установлены следующие минералы-носители никеля: никелевый лизардит, непуит, никелевый клинохлор, никелевый шамозит, миллерит, в том числе в рудах месторождения впервые обнаружены и описаны: пекораит, бриндлейит, виллемсит.

2) выделены и охарактеризованы основные минералого-геохимические типы рудоносных метасоматитов: хризотил-лизардитовый, гётитовый, шамозитовый, клинохлор-бриндлейит-шамозитовый, клинохлор-тальк-шамозитовый и непуит-хризотил-лизардитовый;

3) исследованы закономерности распределения элементов-примесей в рудах, определены величины коэффициентов накопления для 53 химических элементов;

4) конкретизированы условия образования уникальных шамозитовых типов рудоносных метасоматитов с учетом впервые полученных для Еловского месторождения данных по изотопии серы, углерода и кислорода.
Защищаемые положения:

1. Рудоносные метасоматиты Еловского месторождения представлены хризотил-лизардитовым, непуит-хризотил-лизардитовым, гётитовым, шамозитовым, клинохлор-бриндлейит-шамозитовым, клинохлор-тальк-шамозитовым типами, основными минералами–носителями никеля в которых являются никелевый лизардит, непуит, никелевый хризотил, бриндлейит, никелевый клинохлор, никелевый шамозит, никелевый гётит, а также пекораит и миллерит.

3. Уникальные для гипергенных никелевых месторождений Урала шамозитовые типы рудоносных метасоматитов Еловского месторождения по данным изучения изотопов серы в миллерите, изотопов кислорода и углерода в кальците, образовались в эвксинных условиях под действием метеорных вод озерно-болотного происхождения.

Практическая значимость. Разработанная классификация может быть использована для рациональной выемки руд в карьере месторождения и совершенствования технологии переработки рудоносных метасоматитов Еловского месторождения, а также при разработке других месторождений Серовской группы.
Достоверность защищаемых положений и выводов определяется представительностью каменного материала, детальностью проведенных геологических исследований, детальными петрографическими наблюдениями, представительностью и надежностью исходных данных, использованием в работе современных методов изучения вещества, анализом результатов предыдущих исследований по тематике работы.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на всероссийских и международных научных конференциях: I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009), конференции «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2009), конференции «Challenges and Solution in Mineral Industry. Freiberger Forschungsforum, 60. Berg- und Hüttenmännischer Tag 2009». (Фрайберг, Германия, 2009), конференции «2010 Mikhail Lomonosov / Immanuel Kant Seminar» (Бонн, Германия, 2010).

По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 5 работ в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 148 страниц, включая 49 рисунков, 20 таблиц и список литературы из 104 наименований. Введение аналогично вводной части автореферата. В первой главе дается описание Кольского массива и Еловского никелевого месторождения. Во второй главе содержится классификация рудоносных метасоматитов Еловского месторождения и описание их главных типов на базе современных минералогических исследований. Третья глава посвящена геохимической характеристике основных разновидностей рудоносных метасоматитов Еловского месторождения. В четвертой главе рассматривается генезис некоторых выделенных типов рудоносных метасоматитов. Приводятся результаты изотопных исследований серы в миллерите, углерода и кислорода в кальците Еловского месторождения. В заключении приведены главные выводы.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору В.Г. Лазаренкову. Автор выражает благодарность сотрудникам ОАО «Уфалейникель» и Серовского рудника В.И. Володину, В.С. Лузину, Н.Л. Волынкиной, В.Н. Гавриловой, сотрудникам ГП «Воронцовская ГРП» И.С. Лапину, Ф.Г. Таразанову и С.В. Быковой за оказание содействия и помощь в сборе диссертационных материалов. Особую благодарность автор выражает директору изотопно-геохимической лаборатории Института Минералогии Фрайбергской Горной Академии профессору доктору М. Тихомировой за проведенные исследования, а также доктору У. Кемпе за содействие в работе. Автор благодарит за помощь и замечания д.г.-м.н. Ю.Б. Марина, к.г.-м.н. В.В. Смоленского, к.г.-м.н. И.В. Таловину, к.г.-м.н. С.О. Рыжкову, к.г.-м.н. Н.И. Воронцову.

Тема исследований соискателя поддержана персональным грантом Научно-образовательного центра (НОЦ) СПГГУ в 2008 г., совместным грантом Министерства образования и науки РФ и Германской службы академических обменов (DAAD) по программе «Михаил Ломоносов» 2010-2011 гг.

Краткая геологическая характеристика Еловского никелевого месторождения

Еловское никелевое месторождение входит в состав Серовской группы месторождений, расположенной на Северном Урале (рис.1). Материнскими породами и источником никеля при образовании Еловского месторождения послужили ультрамафиты Кольского (Серовского) офиолитового массива (O_1-2). Массив входит в зону ультраосновных массивов, слагающую Серовский пояс, прослеживающийся в меридиональном направлении в пределах восточного крыла Тагило-Магнитогорского прогиба (Вторушин, 1972). Основным структурным элементом Тагило-Магнитогорского прогиба в рассматриваемом районе является Турьинская брахисинклиналь, восточное крыло которой прорывает Ауэрбаховский габбро-диорит-гранодиоритовый комплекс (D_1-2) и Дмитриевский диоритовый массив (S₂-D₁). Ультрамафиты Кольского массива прорваны многочисленными дайками и жильными телами базальтов, диоритов, кварцевых диоритов, гранодиоритов, плагиогранитов, габбро и пироксенитов (Кононова, 1972). В триас-юрское время на ультрамафитовом субстрате Кольского массива сформировалась никелевая кора выветривания. В мезозойско-кайнозойский период Кольский массив был расчленен на три блока: западный, центральный и восточный с амплитудами вертикальных перемещений около 200 м (Вторушин, 1967). На уровне современного эрозионного среза обнажаются только ультрамафиты приподнятого центрального блока (рис. 2). Ультрамафиты западного и восточного блоков Кольского массива погружены и образуют грабенообразные структуры фундамента западной Замарайской и восточной Сосьвинской депрессий, где в альб-сеноманское время существовали озёрно-болотные водоёмы и речная сеть, что способствовало образованию осадочных бобово-конгломератовых руд (Куземкина, 1970). В Сосьвинской депрессии никелевая кора выветривания имеет наибольшую сохранность, и в ней залегает Еловское никелевое месторождение. В развитом на месторождении смешанном (площадно-трещинном) типе коры выветривания преобладает серпентин-охристый профиль, который не везде имеет одинаковое строение.

Защищаемые положения и их обоснование

В результате проведенных минералого-петрографических и химических исследований был существенно уточнен минеральный состав метасоматитов и руд Еловского месторождения. Многие уже известные на месторождении минералы получили современные названия, был установлен целый ряд новых для месторождения минеральных фаз, изучена их никеленосность. Гипергенные породы и руды Еловского месторождения впервые получили свои петрографические названия (железные охры → гётитовые метасоматиты и руды; выщелоченные серпентиниты → хризотил-лизардитовые серпентиниты, шамозитовые метасоматиты → клинохлор-бриндлейит-шамозитовые метасоматиты и т.д.). Выделенные минералого-петрографические разновидности руд с учетом условий залегания и пространственного обособления, были объединены в шесть основных типов рудоносных метасоматитов, представленных на рис. 3 и в табл. 1.

Как видно из рис. 3, руды непуит-хризотил-лизардитового и хризотил-лизардитового типов локализуются в верхней части нижней серпентинитовой зоны месторождения, руды гётитового типа – в оксидно-железной зоне месторождения. В профиле коры выветривания месторождения отмечены нонтронитовые метасоматиты, которые локализуются в нонтронитовой зоне, но они не описаны в данной работе, так как на Еловском месторождении имеют ограниченное распространение. Хлоритовые метасоматиты и руды, а именно шамозитовые, клинохлор-бриндлейит-шамозитовые и клинохлор-тальк-шамозитовые, развиты в преобразованной части коры выветривания.

Рис. 3. Вертикальный профиль Еловского месторождения.
1 – серпентинизированные ультрамафиты (гарцбургиты, реже дуниты);

2 – карбонатизированные серпентиниты;

3 – хризотил-лизардитовые метасоматиты;

4 – непуит-хризотил-лизардитовые метасоматиты;

5 – клинохлор-тальк-шамозитовые метасоматиты;

6 – нонтрониты, нонтронитизированные серпентиниты;

7 – гётитовые метасоматиты;

8 – шамозитовые метасоматиты;

9 – клинохлор-бриндлейит-шамозитовые метасоматиты;

10 –дайки.

Зоны: I – серпентинитовая;

II - нонтронитовая;

III – оксидно-железная;

IV –шамозитовая зона (преобразованная кора выветривания).

При этом руды хризотил-лизардитового, клинохлор-тальк-шамозитового, шамозитового, гётитового типов метасоматитов слагают, в основном, субгоризонтальные плащеобразные, линзообразные залежи; руды клинохлор-бриндлейит-шамозитового типа - как объемные, так и жильные тела, а руды непуит-хризотил-лизардитовых метасоматитов развиты преимущественно в виде прожилков.

Хризотил-лизардитовые метасоматиты слагают около 15 % объема руд месторождения и содержат по нашим данным в среднем 1,82 мас. % Ni. Метасоматиты образуют плащеобразные залежи мощностью до 30 м, нарушенные вертикальными малоаплитудными блоковыми подвижками. Согласно проведенным исследованиям, главным породообразующим минералом хризотил-лизардитовых руд является серпентин (40-90 %), представленный лизардитом (со средним содержанием NiO 0,78 мас.%) и хризотилом (5-10 %, до 35 %).

Непуит-хризотил-лизардитовые метасоматиты составляют 5-10 % объема руд месторождения, содержат в среднем 7,14 мас.% Ni и слагают горизонт (мощностью 0,5-16 м) серпентинитов серо-зеленого, буровато-коричневого и буровато-зеленого оттенков с прожилками и гнёздами ярко-сине-зеленого, изумрудно-зеленого и светло-зеленого непуита в верхней части серпентинитовой зоны месторождения. Главные породообразующие минералы представлены лизардитом, непуитом (13-35,2 мас.% NiO), тальком, клинохлором, нонтронитом.

Клинохлор-тальк-шамозитовые метасоматиты выделены и описаны впервые, составляют 10-15 % объема руд месторождения и содержат в среднем 1,83 мас.% Ni. Слагают плащеобразные залежи (мощностью до 12 м) в преобразованной части коры выветривания над непуит-лизардитовыми метасоматитами. Главными породообразующими минералами являются клинохлор (3,3-7,0 мас.% NiO), тальк, шамозит.

Клинохлор-бриндлейит-шамозитовые метасоматиты выделены и описаны впервые, составляют 15-20 % объема руд месторождения при среднем содержании Ni 1,46 мас.%. Слагают столбообразные и жильные рудные тела размером до 2 м в диаметре, а также контактовые придайковые оторочки в преобразованной части коры выветривания. Главными породообразующими минералами в них являются клинохлор, бриндлейит (19,82-26,99 мас.% NiO), шамозит.

Шамозитовые метасоматиты составляют около 10 % объема руд месторождения при среднем содержании Ni 1,65 мас.%. Представлены линзообразными и пластообразными залежами (мощностью до 10 м), расположенными между пересекающими их по простиранию клинохлор-бриндлейит-шамозитовыми метасоматитами. Главными породообразующими минералами являются шамозит (1,78 мас.% NiO), клинохлор, гётит.

Гётитовые метасоматиты составляют около 35 % объема руд месторождения при среднем содержании Ni 0,96 мас.%, залегают в форме плащеобразной залежи (20-25 м), слагающей большую часть оксидно-железной зоны месторождения. Главным породообразующим и рудообразующим минералом в них является гётит (0,3-1,9 мас.% NiO), находящийся иногда в смеси с гематитом, нонтронитом и магнетитом. В метасоматитах также присутствуют хромит, тальк, хлорит, миллерит, каолинит, сидерит, пирит, кальцит, кварц, гидроокислы марганца.

Таким образом, главные рудные минералы выделенных метасоматитов являются в то же время главными породообразующими минералами, слагающими их (никелевые лизардит, хризотил, непуит, клинохлор, шамозит, бриндлейит, гётит).

2. Выделенные типы рудоносных метасоматитов Еловского месторождения по отношению к ультрамафитовому субстрату характеризуются повышенным содержанием большинства элементов-примесей. Исключение составляет непуит-хризотил-лизардитовый тип, который отличается высокой концентрацией никеля при пониженном содержании других элементов-примесей.
Геохимические особенности метасоматитов Еловского месторождения изучены крайне недостаточно. Разными исследователями – Л.И. Кононовой и К.Г. Бородиной (1969, 1974), Е.Н. Куземкиной (1969) исследовались особенности строения и минеральный состав коры выветривания Серовской группы месторождений, в которую входит Еловское месторождение. В основном изучение касалось содержания рудных элементов – никеля и кобальта, также Н.А. Журавлевой, А.В. Вторушиным (1974), А.С. Вершининым (1993) рассматривался химический состав по содержанию петрогенных элементов. Сведения о содержаниях других групп элементов-примесей в метасоматитах и рудах Еловского месторождения в настоящее время отсутствуют. Для восполнения этого пробела все выделенные рудоносные метасоматиты Еловского месторождения анализировались на содержание целого ряда элементов-примесей, перечень которых и уровень содержания представлен в табл. 2.

Таблица 2. Распределение групп элементов-примесей по количественным категориям на Еловском месторождении, г/т

№ п/п	Категория	Группа химических элементов
1.	n·10⁴ - n·10⁰	Элементы группы железа (ЭГЖ): Ni, Cr, Mn, Ti, V, Sc, Co
2.	n·10³	Элементы магматических эманаций (ЭМЭ): P
3.	n·10² - n·10¹	Элементы магматических эманаций (ЭМЭ): S, F, Cl Металлические элементы (МЭ): Zn, Cu
4.	n·10¹ - n·10⁰	Щелочные земли (ЩЗ): Ba, Sr Y
5.	n·10¹- n·10^-1	Редкоземельные элементы (РЗЭ) Элементы с большим зарядом (ЭБЗ): Zr, Nb, Ta Металлические элементы (МЭ): Pb, Mo, Ga
6.	n·10⁰- n·10^-1	Металлоидные элементы (МД): As, Sb Радиоактивные элементы (РЭ): U, Th Редкие щёлочи (РЩ): Rb, Cs Металлические элементы (МЭ): Be
7.	n·10^-1	Металлические элементы (МЭ): W, Sn

Из групп элементов-примесей количественно наиболее значимой является группа железа. Высокими содержаниями отличается группа элементов магматических эманаций и ряд металлических элементов. Далее, по мере убывания, следует группа редкоземельных, щелочноземельных элементов, иттрия, высокозарядных элементов и металлоидных элементов. Наименее значимыми являются группы редких щелочей и радиоактивных элементов.

Для сравнения содержаний элементов-примесей в рудоносных метасоматитах Еловского месторождения с их содержаниями в породах субстрата, за неимением данных по дунитам и гарцбургитам Кольского массива, использованы составы примитивной мантии по Мак Доноу (Mc Donough, 1990), Х. Венке с соавторами (1984). С их учетом рассчитаны коэффициенты накопления (К_н) элементов в рудоносных метасоматитах Еловского месторождения (табл. 3). Коэффициенты накопления позволили выявить элементы-примеси, накапливающиеся или убывающие относительно своего содержания в примитивной мантии.

Таблица 3. Коэффициенты накопления химических элементов в метасоматитах и рудах Еловского месторождения

Группа	Элемент	1	2	3	4	5	6
ПЭ	Al	0,87	2,45	8,19	2,68	2,66	2,01
	Ca	0,12	0,59	0,24	0,24	0,14	0,17
	Mg	0,75	0,82	0,24	0,28	0,22	0,15
ПЭ	Si	0,56	0,75	0,72	0,88	0,56	0,47
ПЭ	Fe	0,32	0,59	1,83	1,50	2,33	3,55
ЭГЖ	Mn	1,00	1,84	0,91	6,51	4,09	4,79
	Ti	0,30	1,04	5,31	0,07	0,21	0,26
	V	0,67	0,67	2,26	1,55	4,30	2,71
	Sc	0,10	0,35	2,74	1,35	4,56	4,55
	Cr	0,08	0,20	1,46	1,26	2,94	5,34
	Ni	33,06	8,47	8,48	7,65	6,76	4,47
	Co	1,00	0,76	1,52	1,53	4,49	4,82
ЭМЭ	P	4,54	3,53	4,57	4,55	5,36	5,97
	S	3,36	5,40	0,98	0,43	3,49	5,48
	F	4,12	3,53	2,70	2,72	2,48	2,49
	Cl	1,76	1,86	2,76	2,30	2,45	1,29
МД	As	24,19	21,18	15,96	16,36	46,66	25,32
	Sb	39,58	125,04	27,69	385,90	86,25	110,54
	Se	74,66	75,04	75,76	73,05	99,84	104,69
	Bi	-	-	-	-	0,01	0,01
РЩ	Rb	0,15	1,99	4,76	-	-	-
	Cs	0,09	0,42	0,75	0,07	0,02	-
	Li	12,82	26,57	33,73	2,58	4,28	3,36
ЩЗ	Ba	0,11	1,64	2,24	0,20	0,19	0,17
ЩЗ	Sr	0,12	1,47	0,61	0,22	0,24	0,22
ЭБЗ	Zr	0,30	1,23	1,85	0,17	0,24	0,24
	Nb	0,02	0,13	0,18	-	-	0,01
	Ta	-	0,11	0,08	-	-	-
РЭ	U	4,76	2,76	3,73	3,58	6,75	4,69
РЭ	Th	0,72	1,16	1,87	0,04	0,39	0,48
Иттрий	Y	1,15	0,90	2,82	3,52	7,87	5,36
РЗЭ	La	0,70	1,31	2,00	2,78	6,53	2,29
	Ce	0,26	0,91	1,54	0,53	2,62	0,80
	Pr	0,76	1,27	2,95	4,83	10,58	3,50
	Nd	0,70	1,11	2,90	4,92	10,68	3,49
	Sm	0,77	1,34	4,01	7,33	14,72	5,36
	Eu	0,68	1,23	3,66	6,15	12,59	5,08
	Gd	0,66	0,95	2,99	4,19	10,07	4,54
	Tb	0,97	1,27	4,55	6,79	14,02	7,33

Продолжение таблицы 3

Группа	Элемент	1	2	3	4	5	6
РЗЭ	Dy	0,82	1,06	4,08	5,56	11,77	6,80
	Ho	0,84	1,00	3,85	5,05	10,97	6,80
	Er	1,05	1,27	4,80	5,87	12,79	8,38
	Tm	1,22	1,57	5,59	6,72	14,63	9,49
	Yb	1,29	1,49	4,80	7,11	14,08	9,22
	Lu	1,53	1,59	5,33	6,41	13,66	8,59
МЭ	Cu	0,62	0,63	8,36	1,14	5,47	12,32
	Zn	7,34	1,53	5,70	4,08	5,14	6,67
	Pb	0,00	11,06	22,08	37,72	65,41	96,61
	Mo	110,84	19,95	20,84	24,00	18,53	36,22
	Ga	1,34	1,75	6,18	1,14	3,61	2,11
	W	-	50,82	20,28	-	39,65	70,99
	Sn	0,84	6,05	10,00	1,34	2,74	3,48
	Be	0,70	-	6,32	-	2,87	3,14
Количество проб		16	17	5	4	11	9

Примечание. «-» - содержание элемента ниже предела обнаружения. Типы рудоносных метасоматитов: 1 – непуит-хризотил-лизардитовый; 2 – хризотил-лизардитовый; 3 – клинохлор-тальк-шамозитовый; 4 – шамозитовый; 5 – клинохлор-бриндлейит-шамозитовый; 6 – гётитовый.

Было рассмотрено поведение рудного элемента – никеля по профилю карьера Еловского месторождения. Наибольшую концентрацию никеля имеет непуит-хризотил-лизардитовый тип метасоматитов, содержание никеля в нем заметно отличается от остальных типов. Выше по разрезу коры наблюдается слабая тенденция к последовательному убыванию никеля от хризотил-лизардитового типа к клинохлор-тальк-шамозитовому, шамозитовому, клинохлор-бриндлейит-шамозитовому и гётитовому типу, с наименьшим содержанием никеля (рис. 4).

Анализ геохимических особенностей рудоносных метасоматитов Еловского месторождения показывает:

В шамозитовом, клинохлор-бриндлейит-шамозитовом, клинохлор-тальк-шамозитовом, гётитовом и хризотил-лизардитовом типах метасоматитов наблюдается накопление бóльшей части проанализированных элементов-примесей с различными коэффициентами накопления (от 1 до 15).
В непуит-хризотил-лизардитовых рудоносных метасоматитах накапливается наибольшее количество никеля, с самым высоким коэффициентом накопления этого рудного элемента (Кн = 33,06) по сравнению с остальными типами метасоматитов. Большинство проанализированных элементов-примесей в этой группе обладает величинами Кн меньше 1.

Рис. 4. Содержание никеля в рудоносных метасоматитах Еловского месторождения (г/т).

1-6 – тип рудоносных метасоматитов: 1 – непуит-хризотил-лизардитовый; 2 – хризотил-лизардитовый; 3 – клинохлор-тальк-шамозитовый; 4 – шамозитовый; 5 – клинохлор-бриндлейит-шамозитовый; 6 – гётитовый.

Во всех типах метасоматитов Еловского месторождения можно выделить отдельную группу элементов, с весьма высокими коэффициентами накопления (иногда выше 100), которая отличается отчетливой «гранитофильной» спецификой, и, в целом, нехарактерна для ультраосновных пород, по которым развита кора выветривания месторождения. Это: металлоиды (Sb, Se, As), металлические элементы (Mo, W, Pb), Li и элементы магматических эманаций (F, Cl). Вероятно, высокая степень накопления данных элементов объясняется влиянием дайкового комплекса кислых гранитоидных пород соседних Ауэрбахского и Дмитриевского массивов.

Вопрос образования шамозитовых типов рудоносных метасоматитов Еловского месторождения дискуссионен. Наряду с традиционной экзогенной точкой зрения (Л.И. Кононова, К.Г. Бородина) в последнее время активно развивается гипотеза гидротермального их происхождения (Б.М. Михайлов). Для прояснения этого вопроса автором в период работы над диссертацией впервые для гипергенных никелевых месторождений Уральской провинции изучен изотопный состав серы (δ³⁴S) в миллерите, а также изотопный состав кислорода (δ¹⁸О) и углерода (δ¹³С) в кальците, отобранных из разных типов рудоносных метасоматитов в карьере Еловского месторождения. Результаты исследований представлены в таблицах 4, 5 и на рис. 6, 7 и 8, где они сопоставлены с обобщенными данными Й. Хёвса (Hoefs, 2009).

Таблица 4. Результаты анализа изотопного состава серы в миллерите из метасоматитов Еловского месторождения.

№ п/п	Рудоносные метасоматиты	δ³⁴S (‰) CDT
1	Шамозитовые	-45,6±0,6
2	Хризотил-лизардитовые	-35,5

Примечание: Погрешность оценки изотопного сдвига по данным трех параллельных измерений составляет ≤ ± 0,3 ‰.
Таблица 5. Результаты анализа изотопного состава кислорода и углерода в кальците Еловского месторождения.

№ п/п	Рудоносные метасоматиты	δ¹⁸О (‰) V-PDB	δ¹³С (‰) V-PDB
1	Хризотил-лизардитовые серпентиниты, нижние горизонты месторождения	-13,5	4,7
2	Клинохлор-бриндлейит-шамозитовые метасоматиты	-9,5	-10,8
3	Шамозитизированные хризотил-лизардитовые серпентиниты	-8,7	-14,3

Примечание: Погрешность измерения по данным трех параллельных измерений составляет для δ¹⁸О ≤ ± 0,2 ‰, для δ¹³С ≤ ± 0,3 ‰.

Рис 6. Диаграмма Й. Хевса (Hoefs, 2009) по ³⁴S с данными по миллериту Еловского месторождения

Рис 7. Диаграмма Й. Хевса (Hoefs, 2009) по δ¹³С с данными по кальциту Еловского месторождения
Согласно полученным данным, величина δ³⁴S миллерита Еловского месторождения перекрывается с областью резко отрицательных значений изотопного сдвига осадочных горных пород, формирующихся в эвксинных условиях застойных анаэробных бассейнов с токсичными водами, обогащенными органикой и сероводородом (Schwarcz, Burnie, 1973; Hoefs, 2009). Это вполне отвечает физико-химической обстановке вод болотной среды образования шамозитовых руд Еловского месторождения (Куземкина, 1970), существовавшей в Сосьвинской депрессии в альб-сеноманское время и характеризовавшейся пониженным химическим потенциалом кислорода и повышенными химическими потенциалами серы, железа, никеля и высоким содержанием органики.

Рис 8. Диаграмма Й. Хевса (Hoefs, 2009) по δ¹⁸O с данными по кальциту Еловского месторождения
Значения величин δ¹³С в кальците Еловского месторождения на диаграмме Й. Хевса перекрываются с областью этих величин пресноводных карбонатов и морских и неморских организмов. Значения величин δ¹⁸O в кальците Еловского месторождения на диаграмме Й. Хевса перекрываются с областью этих величин метеорных вод. В целом, полученные данные по δ¹⁸O и δ¹³С в кальците Еловского месторождения отвечают экзогенным условиям формирования шамозитовых типов рудоносных метасоматитов.

Результаты изотопных исследований серы в миллерите и кислорода и углерода в кальците позволяют предполагать, что процесс образования уникальных шамозитовых метасоматитов для Еловского месторождения протекал под действием вод метеорного происхождения в условиях озерно-болотной среды.

Заключение
Основные результаты работы:

1. Проведенные минералого-петрографические и геохимические исследования позволили существенно уточнить и дополнить минеральный состав рудоносных метасоматитов Еловского месторождения и разработать их минералого-петрографическую классификацию. Она включает несколько главных типов и более 15 разновидностей. Клинохлор-бриндлейит-шамозитовый, клинохлор-тальк-шамозитовый и непуит-хризотил-лизардитовый в качестве самостоятельных типов рудоносных метасоматитов выделены и изучены впервые.

2. Геохимические исследования рудоносных метасоматитов Еловского месторождения, затронувшие широкий круг химических элементов, позволили выявить в характере их распределения следующие закономерности. В хризотил-лизардитовом, шамозитовом, клинохлор-тальк-шамозитовом и клинохлор-бриндлейит-шамозитовом типах метасоматитов отмечается повышенное содержание элементов-примесей относительно ультрамафитового субстрата. Большинство проанализированных элементов-примесей в данных типах метасоматитов имеет коэффициенты накопления Кн от 1 до 15. Непуит-хризотил-лизардитовый тип рудоносных метасоматитов отличается высоким содержанием никеля с самым большим коэффициентом накопления этого рудного элемента (Кн_Ni = 33,06) и пониженным содержанием большинства элементов-примесей с величинами коэффициентов накопления Кн меньше 1.

3. По результатам проведенных изотопных исследований в миллерите и кальците Еловского месторождения можно предположить, что процесс образования шамозитовых метасоматитов протекал под действием метеорных вод озерно-болотного происхождения.

По теме диссертации опубликованы следующие основные работы:

Мезенцева О.П. Распределение групп элементов-примесей по типам метасоматитов и руд на Еловском никелевом месторождении / О.П. Мезенцева, И.В. Таловина // СПГГИ (ТУ). Записки Горного института, 2011. Т. 189. С. 54-57.
Мезенцева О.П. Величина δ³⁴S в миллерите и генезис шамозитовых никелевых руд Еловского месторождения, Северный Урал / О.П. Мезенцева, И.В. Таловина // СПГГИ (ТУ). Записки Горного института, 2011. Т. 189. С. 58-61.
Мезенцева О.П. Никелевые хлориты оксидно-силикатных никелевых месторождений Урала / В.Г. Лазаренков, И.В. Таловина, Н.И. Воронцова, О.П. Мезенцева, С.О. Рыжкова // Москва. Литология и полезные ископаемые, 2011. № 3. С.1-10.
Мезенцева О.П. Никелевые серпентины серии лизардит-непуит и кариопилит в гипергенных никелевых месторождениях Урала / И.В. Таловина, В.Г. Лазаренков, У. Кемпе, Н.И. Воронцова, О.П. Мезенцева С.О. Рыжкова, В.Л. Уголков // Записки РМО, 2010. Ч. 139. Вып. 4. С. 80-94.
Мезенцева О.П. Перспективы никелевой промышленности Урала в свете изучения структур рудных полей гипергенных никелевых месторождений / Н.И. Воронцова, И.В. Таловина, В.Г. Лазаренков, С.О. Рыжкова, О.П. Мезенцева // СПГГИ (ТУ). Записки Горного института, 2009. Т. 183. С. 78-87.
Мезенцева О.П. Industrial role of the nepouite in supergene nickel ores of the Elov deposit, Northern // Challenges and Solution in Mineral Industry. TU Bergakademie Freiberg, Germany, 2009. P. 49-52.
Мезенцева О.П. Промышленная роль миллерита в никелевых рудах Еловского месторождения / А.С. Лапицкий, О.П. Мезенцева // Материалы I международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского. СПб: Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. С. 210-212.
Мезенцева О.П. Карбонатные и сульфатные минералы гипергенных никелевых месторождений Урала // Материалы X Международной молодежной научной конференции. Ухта: Изд-во УГТУ, 2009. Ч. II. С.301-304.
Мезенцева О.П. Гидротермальная и экзогенная минерализация никелевых месторождений кор выветривания на офиолитовых массивах Урала / И.В. Таловина, В.Г. Лазаренков, Н.И. Воронцова, О.П. Мезенцева // Материалы третьей международной конференции. Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2009. Т. 2. C. 209-212.

жүктеу/скачать 355.44 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: