Генетические основы геохимической изменчивости рудной минерализации оловоносных районов

Гавриленко, Владимир Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Генетические основы геохимической изменчивости рудной минерализации оловоносных районов
ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Генетические основы геохимической изменчивости рудной минерализации оловоносных районов"

рГ6 ол

^ На правах рукописи

ГАВРИЛЕНКО Владимир Васильевич

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ РУДНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОЛОВОНОСНЫХ РАЙОНОВ

Специальности: 04.00.20 — минералогия, кристаллография; 04.00.02 - геохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Санкт - Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова (техническом университете)

Официциальные оппоненты:

доктор геолого-мннералогнческнх наук, профессор, академик РАН Рундквист Дмитрий Васильевич; доктор геолого-минералогнческнх наук, профессор Плющев Евгений Витальевичу

доктор геолого-минералогических наук, профессор Рудник Вячеслав Александрович

Ведущая организация: Институт геологии Коми НЦ Уральского отделения РАН, г. Сыктывкар

Защита диссертации состоится 1998 г.

в </б часов на заседании диссертационного совета'Д 063.15.04 в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова по адресу: 199026, Санкт-Петербург, В-26, 21 линия, д. 2, ауд. 1203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института Автореферат разослан «'У» 1998 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета

М.А.Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Геохимическая изменчивость минерализации - это непостоянство состава минеральных индивидов и их совокупностей, которое является следствием меняющихся условий внешней среды и внутренних факторов самоорганизации вещества. Она предстает в качестве одного из проявлений общей изменчивости геологических объектов как их важнейшего свойства. Проблема изменчивости состава гидротермального оруденения в геологическом пространстве является одной из важнейших как при разработке общей теории рудообразования, так и в прикладном аспекте - при решении вопросов прогнозирования и промышленного использования рудных месторождений. Не удивительно, что эта проблема уже несколько десятилетий привлекает пристальное внимание геологов различных специальностей. Обычно она рассматривается в рамках решения вопросов зональности рудной и сопутствующей ей минерализации. Однако зональность является частным случаем общей изменчивости минерального вещества - упорядоченностью минерализации в пространстве под влиянием какого-либо ограниченного набора факторов, - и, соответственно, не всегда отражает их многообразие. С этим, очевидно, и связана известная дискуссионность вопросов зональности и отсутствие единства взглядов геологов на их решение.

С развитием новых и углублением традиционных аналитических методов исследования минерального вещества, а также с развитием систем автоматизированной обработки больших массивов накопленной информации появилась возможность рассмотреть проблему изменчивости состава гидротермальной минерализации в пределах рудоносных районов с геологических позиций, но на вещественной генетической основе. Оловоносные районы с давних времен служили своеобразным полигоном, где создавались научные концепции, повлиявшие на развитие научных направлений не только в исследовании генезиса месторождений полезных ископаемых, но и в других областях геологических знаний. С начала 90-х годов промышленная разработка многих месторождений резко сократилась В то же время, в связи с возникшей возможностью сопоставления реальной информации по месторождениям России и других стран, а также с лавинообразным накоплением новых аналитических данных, весьма актуально попытаться обобщить имеющиеся минералого-геохимические материалы по оловоносным районам и сделать новые шаги к пониманию причин геохимической изменчивости рудной минерализации на геолого-генетической основе.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлась разработка геолого-генетических основ анализа геохимической изменчивости гидротермальной рудной минерализации на примере

оловоносных районов и оценка возможностей их использования при прогнозировании оруденения и последствий его разработки.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1 - минералого-геохимическое исследование и определение условий локализации оруденения в ряде рудных районов и отдельных месторождений Дальнего Востока, Северо-Запада России и Казахстана,

2 - обобщение имеющихся авторских и опубликованных данных о характере изменчивости состава рудной минерализации в оловоносных районах, 3-фило- и онтогенический анализ важнейших рудных минералов этих районов, 4 - выявление главных геохимических особенностей минерализации и условий генезиса крупнейших месторождений олова, а также их сопоставление с месторождениями вольфрама и редких литофильных металлов, 5 - определение комплекса рациональных минералого-геохимических' методов локального прогнозирования рудной минерализации на оловоносных территориях, 6 - разработка методологии эколого-минералогического и эколого-геохимического анализа оловорудных районов.

Фактический материал и методы исследования. В работе обобщены материалы, собранные при проведении полевых исследований в Карелии, Казахстане, на Дальнем Востоке в период с 1976 по 1997 г.г. в рамках многочисленных хоздоговорных (с ПГО "Севзапгеология", "Южказгеология", Комсомольской экспедицией ПГО "Дальгеология", Солнечным ГОКом, Лермонтовским ГОКом, ВСЕГЕИ) и госбюджетных работ, ответственным исполнителем или научным руководителем которых являлся автор. Кроме того, в ряде случаев в работе использованы материалы, собранные при посещениях месторождений и рудопроявлений олова и вольфрама в Приморье, Забайкалье, на Северо-Востоке и Северо-Западе России, в Казахстане и Средней Азии. Привлекались и данные, полученные во время экскурсий и при знакомстве с фактическими материалами в олово- и вольфрамоворудных районах Англии, Австрии, Германии, Чехии, Финляндии, которые осуществлялись на основе творческих контактов с зарубежными специалистами и обеспечивались со стороны Фрайбергской Горной Академии (ФРГ), Стаффордширского университета (Англия) и "университета г.Турку (Финляндия). При разработке генетических концепций и их прикладных аспектов учитывались фактические данные и опыт, полученные автором при проведении поисков и разведки золото-серебряных месторождений в Магаданской области в 1970-1975 гг./ а также при минералого-геохимическом изучении гидротермальной минерализации ряда редко- и благороднометальных рудных районов, при посещении многочисленных месторождений различного типа в разных районах бывшего СССР, а также при проведении разноплановых эколого-геохимических исследований.

Число непосредственно отобранных при проведении данной работы и различным способом проанализированных проб руд и горных

пород составляет более 12 ООО. Количество выделенных и проанализированных мономинеральных фракций - более 1600. В целях получения корректных выводов по конкретным рудным районам и месторождениям в работе преимущественно используются результаты оригинальных аналитических данных, "привязанный к конкретным задокументированным точкам наблюдения в маршрутах, интервалам горных выработок и скважин. Аналитические работы проводились на кафедрах и в лабораториях СПбГУ и СПбГИ, а также в лабораториях ВСЕГЕИ, ИГГД РАН, ИМГРЭ, ГЕОХИ РАН, ПГО "Севзапгеология", "Невскгеология", "Дальгеология", "Читагеология", АО "Механобр-Аналит" и во Фрайбергской Горной Академии (ФРГ). Во всех случаях особое внимание уделялось метрологическому обеспечению аналитических работ. Выводы и обобщения основаны на результатах эмиссионно-спектральных, рентгено-флуоресцентных, плазменно-спектрометрических, нейтронно-

активационных, пламенно-фотометрических, атомно-абсорбционных, масс-спектрометрических анализов проб пород и руд. Кроме того, были использованы результаты исследования более 5000 шлифов и аншлифов, различные оптические, спектроскопические (ИКС, ЭПР, ЯГР, ДТА, люминесцентные), рентгеноструктурные, эмиссионно-спектрапьные, плазменно-спектрометрические, микрозондовые, изотопно-спектральные, масс-сп ектрометрические и другие виды анализов минералов.

Методологической основой работ на месторождениях являлось проведение систематического минералого-геохимического картирования рудных тел и рудных полей с учетом оперативных геологических материалов в контакте с геологами-производственниками.

Эколого-минералогические и эколого-геохимические исследования проводились автором на инициативных началах с 1981 года в Комсомольском оловорудном районе, а затем на ряд£.территорий европейской части России. Результаты работ по данному направлению, связанные с темой диссертации, основаны на оригинальных анализах около 1000 проб растений, 500 проб почв, донных осадков и поверхностных вод.

флюидных систем в процессе мантийно-корового взаимодействия в условиях многообразия геолого-структурных обстановок.

На основе выявления тенденций изменчивости состава гидротермально-метасоматических образований в зонах активных континентальных окраин получили дальнейшее развитие представления о важной роли метасоматизма в формировании земной коры.

Определены основные факторы, влияющие на характер изменчивости состава минеральных видов в пределах оловорудных месторождений.

Теория онтогенеза минералов дополнена новыми данными о явлении изменения конституции индивидов на фронте их метасоматического замещения.

Выявлено влияние дорудного метасоматизма на условия возникновения касситеритовой минерализации в оловоносных районах.

Определены теоретические и методические основы нового направления геологических знаний - экологической минералогии и геохимии рудных районов.

Практическая значимость. Разработаны новые методы и подходы к локальному прогнозированию промышленных оловянных руд в условиях развития многостадийного и полиформационного оруденения.

Разработаны новые критерии поисков вольфрамового и оловянного оруденения в докембрийских областях.

Определены перспективы промышленной рудоносности ряда районов и локальных участков территорий в Южной Карелии, Казахстане, на Дальнем Востоке.

Полученные материалы послужили основой для подсчета запасов попутных компонентов и типизации руд ряда месторождений олоэа, разведанных в 80-х годах в бывшем СССР - Правоурмийского, Соболиного и других.

Разработаны новые методы индикации участков загрязнения окружающей среды свинцом, оловом и некоторыми другими металлами.

Выявлены основные типы природных и техногенных аномалий в оловорудных районах и определены рациональные минералого-геохимические методы ихиследования.

Реализация результатов работы. Результаты работ вошли в материалы по подсчету запасов Соболиного и Правоурмийского месторождений, успешно защищенных в ГКЗ, использованы при оперативном подсчете запасов рудных тел Перевального и Придорожного месторождений, а также при определении перспектив рудоносности Северного Приладожья, Верхнеурмийского, Богутинского рудных полей и северной части Комсомольского района.

Полученные материалы вошли также в результаты работ ГДП-200 по Баджало-Комсомольскому геологическому полигону.

Данные по минералогии и геохимии оруденения, полученные автором, и изложенные в соответствующих отчетах и информационных записках, оперативно использовались геологами Комсомольской ГРЭ ПГО "Дальгеология", Солнечной ГРЭ Солнечного ГОКа, Карельской ГРЭ ПГО "Севзапгеология", Лермонтовского и Акчатауского ГОКов.

Кроме того, результаты исследований учитывались автором при чтении лекций и проведении занятий в Санкт-Петербургском университете и Санкт-Петербургском горном институте по курсам: "Минералогия", "Генетическая минералогия", "Поисковая минералогия", "Общая геохимия", "Прикладная геохимия", "Геохимия редких элементов", "Геохимические методы поисков", "Геохимические циклы токсичных элементов", "Экологическая минералогия и . геохимия месторождений полезных ископаемых".

Результаты исследований использовались и в опубликованных автором четырех учебных пособиях: "Геохимия редких литофильных металлов" (1986, соавтор В.В.Сахоненок), "Геохимические циклы токсичных элементов"(1988, соавтор Н.А.Сорокина), "Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых" (1993), "Современные методы анализа минералов, горных пород и руд" (1997, колл. авторов, под ред. В.В.Гавриленко).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались более чем в 30 докладах на различных конференциях и совещаниях, включая' II Международный симпозиум по методам прикладной геохимии (Иркутск, 1981), УН Симпозиум по геохимии магматических пород (Москва, 1981), Всесоюзное совещание "Генетические модели эндогенных рудных формаций (Новосибирск, 1985), ряд Всесоюзных совещаний по геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых (Хабаровск, 1979; Новосибирск, 1986; Ужгород, 1988), 1У и У Всесоюзные конференции по минералогии, геохимии, генезису и комплексному использованию вольфрамовых месторождений СССР (Ленинград, 1981, 1986), Конференцию "Современные геологические проблемы учения В.И.Вернадского о биосфере"(Ленинград, 1987), Всесоюзное совещание "Биогеохимическая индикация окружающей среды" (Ленинград, 1988), Собрания Всесоюзного минералогического общества АН (Ленинград, 1991, 1997), Международный симпозиум "Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов (С-Петербург,1996), Конференцию "Экологическая геология и рациональное недропользование. Становление научного направления и образования" (С-Петербург, 1997), Международный Брейтгауптовский коллоквиум по минеральным парагенезисам (Фрайберг, 1991), Международный симпозиум "Металлогения коллизионных орогенов" (Рудные Горы, 1993) и др. Некоторые выводы исследований были доложены в докладах, сделанных для сотрудников и студентов университета г.Турку (Финляндия) и Стаффордширского университета (Англия). Кроме того, результаты работ

многократно докладывались на заседаниях кафедр геохимии Ленинградского университета и минералогии, кристаллографии, петрографии Санкт-Петербургского горного института, а также на технических советах Комсомольской ГРЭ ПГО "Дальгеология", Солнечной ГРЭ Солнечного ГОКа, Карельской ГРЭ ПГО "Севзапгеология".

Публикации. Содержание диссертации отражено в 84 публикациях, в том числе двух монографиях. Результаты исследований, кроме того, вошли в 12 научных отчетов.

Объем и структура работы. Диссертация содержит 238 страниц текстового материала, 120 рисунков и 54 таблицы; в списке литературы -521 наименование. Работа состоит из трех частей: 1 - "Условия локализации и генезиса крупных месторождений олова и редких литофильных металлов"; 2 - "Закономерности изменчивости состава рудной минерализации в оловоносных районах"; 3 - "Прикладные аспекты генетического анализа геохимической изменчивости рудной минерализации оловоносных районов". В первой части с минералого-геохимических позиций рассмотрены метасоматизм, гранитоидный магматизм крупных оловоносных районов, а также особенности локализации и генезиса крупнейших месторождений олова и редких литофильных металлов. Вторая часть посвящена рассмотрению основных закономерностей изменчивости состава главных рудных минералов оловоносных районов с позиций фило-и онтогенического анализа. В третьей части проанализированы возможности использования минералого-геохимических данных при локальном прогнозировании оруденения, а также рассмотрены основные черты экологической минералогии и геохимии оловорудных районов.

Благодарности. Исследования были начаты на кафедре геохимии Санкт-Петербургского университета и завершены на кафедре минералогии, кристаллографии и петрографии Санкт-Петербургского горного института. Автор искренне благодарен всем сотрудникам этих кафедр, а также бывшим студентам и аспирантам, в разные годы участвовавшим в проведении работ и способствовавшим проведению исследований. Работа не могла бы состояться без постоянного внимательного отношения к ней профессора Ю.Б.Марина, советы которого, помощь и поддержку трудно переоценить. На начальных этапах работ их результаты обсуждались с профессором В.Ф.Барабановым, повлиявшим также и на выбор объектов исследований. Особую благодарность хотелось бы выразить Е.Г.Пановой, Н.А.Погребс, Е.А.Ольховой, Е.М.Леоновой, В.В.Смоленскому, активное участие которых в работе имело важное значение для достижения результатов. Данные о составе и особенностях конституции минералов были получены во многом благодаря И.М.Гайдамако, В.В.Семеновой, Н.Д.Сорокину, : С.М.Сухаржевскому, Л.А.Тимохиной, А.С.Шарову, Л.И.Юдиной. Решение многих вопросов стало результатом сотрудничества с геологами производственных организаций, в первую очередь, с Н.В.Огняновым, Г.АТкаченко, В.К.Кузьменко, В.С.Дмитренко,

С.А. Ефименко (ПГО "Дальгеология"), В.И. Сучковым (Солнечный ГОК). Важные выводы были получены благодаря совместным исследованиям с сотрудниками ИГГД РАН - Л.К.Левским, Б.В.Беляцким, Р.Ш.Крымским, ВНИИОкеангеология - Б.Г.Ванштейном, ВСЕГЕИ - Е.М.Заблоцким, С.И.Григорьевым, А.В.Путинцевым, СПбГУ - А.М.Беляевым. Проведению исследований способствовали также длительные творческие контакты с доктором У.Кемпе и профессором Д.Вольфом (ФРГ). В разное время автор имел возможность обсуждать результаты и направления работ со многими коллегами из различных исследовательских и производственных организаций России и зарубежных стран. Всем указанным выше лицам автор искренне благодарен.

Нэ заключительных этапах работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 9705-64420, 97-15-98356 и ФЦП "Интеграция", 1998), Минобразования и программы "Университеты России".

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ.

Положение 1. Метасоматизм, проявленный на значительных территориях в условиях континентальных окраин и вызванный глубинным флюидопотоком, играет роль подготовительного процесса, на фоне которого происходит становление гранитоидов и ассоциирующей с ними оловорудной минерализации.

Месторождения олова являются традиционным объектом различных геолого-генетических построений. Многие отечественные геологи внесли значительный вклад в познание их природы. Необходимо отметить работы С.С.Смирнова, Е.А.Радкевич, М.П.Материкова, Д.В.Рундквиста, С Ф.Лугова, Б.В.Макеева, И.Н.Томсона, В.А.Ларичкина, И.Я.Некрасова, В.Л.Барсукова, В.Н.Дубровского, И.Н.Кигая, О.П.Иванова, А.Б.Павловского и других ученых, без крупных обобщений которых знание геологии месторождений олова было бы далеко от современного.

Большинство оловоносных районов тяготеет к зонам обрамления жестких консолидированных структур, которые в настоящее время обычно рассматриваются как активные континентальные окраины либо коллизионные пояса различного возраста. Проведенный сравнительный анализ условий локализации наиболее крупных месторождений олова, вольфрама и редких литофильных металлов показал, что, хотя эти металлы часто ассоциируют друг с другом, крупнейшие их концентрации разобщены в пространстве. Линейные глубинные структуры, к которым приурочены крупнейшие месторождения олова и редких литофилов, являются зонами длительной импульсной разгрузки редкометальных щелочных флюидов, имевших восстановительный характер и насыщенных фтором. В ряду "вольфрам - олово - редкие литофильные металлы" наблюдается последовательное смещение условий формирования их

крупных и уникальных концентраций вглубь континентов. В указанном ряду, слева направо, фиксируется и приуроченность рудной минерализации к структурам все более глубокого заложения, а также усиление следов влияния на формирование месторождений вещества мантийного происхождения.

Крупнейшие месторождения олова локализованы на участках интенсивного мантийно-корового взаимодействия в пределах протяженных поясов, расположенных вдоль окраин палеоконтинентов. Такие участки фиксируются как территории глубинного разуплотнения, широкого развития разнообразных метасоматитов, гранитоидов. Локальные особенности пород земной коры, вовлеченных в процессы метасоматизма, гранитообразования и рудогенеза, находят свое отражение в специфике минерального и элементного состава того или иного конкретного оловорудного поля.

Исследования, проведенные в пределах зоны сочленения Бурвинского кристаллического массива и Сихотэ-Алиньской складчатой области, позволили установить общие закономерности развития метасоматических процессов и гранитоидного магматизма, важные для понимания особенностей размещения оловянного оруденения в зонах активных континентальных окраин. При региональном картировании выявлены (Крюков, 1990; Гавриленко, Панова, 1990,1994) значительные площади биотитовых метасоматитов, развитых по различным типам первичных пород. Близкие по характеру образования установлены и в других оловоносных районах Дальнего Востока (Размахнин, 1973; Финашин, 1986, и др.). Результаты картирования метасоматитов в Комсомольском рудном районе и сопоставление полей их развития со схемой изогипс кровли кристаллического фундамента, составленной на основе геофизических материалов (Брянский и др., 1990), показывает почти точное совпадение контура биотитовых метасоматитов с контурами куполообразных структур в кровле фундамента на глубине 4-6 км.

Из результатов исследования магматических и метасоматических образований следует, что с востока на запад, от окраины вглубь палеоконтинента, происходит закономерное изменение их состава. Восточная часть района представлена широким спектром магматических пород - от габбро до гранитов, причем развиты преимущественно умеренно кислые разновидности, среди которых отмечается подчиненное количество наиболее поздних мелких тел ультракислых гранитов. В западной части района встречаются преимущественно кислые магматические породы с широким проявлением ультракислых гранитов и липаритов. Во всех типах как региональных, так и локальных гидротермально-метасоматических образований прослеживается тенденция смены ведущей ассоциации химических элементов (рис. 1), что связывается с изменением структурно -тектонических условий и комплекса пород, с которыми взаимодействуют гидротермальные растворы.

рщю» Рв,Оз В7Оч АЬОз Аб УУ Эл 5!02 Ва N1 Нд Со (За 2п Ве В!

' Ад Г Аг вп Но ве Сс СаО ть 7п 1.1 Nb Ц У Мо

I ^25.0 V МдО ТЮгСе 1а МпО Со Т) I

МВгОзВ!

\ ! о*;

в» \

Аа. ■ 5

Рп132 Бе вЮ, В7О3М

А!г03 СаО МпО Сз Ре203

А)

1=142.0 ТЪ У Е^Ь Аз УУ 1-1 Ве Мо К,О Эг V Со ТЮз МдО Сг РвгОэ N1

А-а. а-5

Б)

Рис. 1. Диаграмма значений главных факторов по результатам анализа различных типов региональных (А) и локальных (Б) метасоматитов Анаджаканского (а), Комсомольского (б) и Баджальского (в) районов Приамурья. Цифрами обозначены разные типы метасоматитов.

Все месторождения олова на рассматриваемой территории приурочены к ареалам развития биотитовых метасоматитов в контуре одного из крупнейших на Дальнем Востоке гравитационного минимума, соответственно рассматривающегося как крупный участок глубинного гранитообразования, отражающегося на поверхности многочисленными мелкими выходами разнотипных гранитоидов близкого возраста. Аналогичные данные о наличии на глубине весьма крупных и сложных по составу массивов гранитоидов имеются практически по всем крупнейшим оловорудным месторождениям мира.

С целью разработки геохимической модели развития глубинных зон оловоносных районов рассматриваются закономерности развития Северного Приладожья, которое в последние годы трактуется как активная континентальная окраина с хорошо выраженной тектонической и метаморфической зональностью низкобарического андалузит-силлиманитового типа (Судовиков и др.,1970; Нагайцев, 1974; Глебозицкий, 1993, и др.).

Наиболее древними образованиями на данной территории являются интенсивно гранитизированные и мигматизированные гнейсы и кристаллические сланцы, обнажающиеся в ядрах своеобразных куполовидных структур, характерных для зоны сочленения свекофеннской области и кристаллического массива. Подобного рода структуры известны во многих глубинных зонах подвижных поясов, и не только докембрий^их. Рядом исследователей была показана важная роль гранито-гнейсовых куполов как своеобразных центров гранитообразования и металлогении в различных районах (Летников, 1975, 1984; Недашковский, 1976; Жданов, 1980; Буряк, 1982; Ножкин,1983; и др.). Проведенные нами детальные минералого-геохимические исследования показали, что в общем петролого-генетическом плане гранито-гнейсовые купола надо рассматривать не как простые тектонические структуры, а как своеобразные эпицентры развития сопряженных процессов метасоматизма и магмообразования, которые во многом определили металлогеническую специфику территории (Гавриленко, 1979, 1985, 1990).

Важнейшей тенденцией при развитии метасоматоза в породах гранито-гнейсовых куполов, является привнос некоторых литофильных элементов и вынос многих других химических компонентов. Исследования показали, что в дальнейшем они накапливались в обрамлении куполов, причем рудные элементы либо оказывались рассеянными в новообразованных минералах, в частности, в биотите, либо концентрировались на геохимических барьерах. Минералого-геохимические данные свидетельствуют, что так могли сформироваться вольфрамовые и полиметаллические проявления в метакарбонатных породах обрамления куполов (Гавриленко и др., 1979, 1991, и др.). Следует отметить, что в процессе метасоматоза и гранитообразования в восточной (питкярантской) группе куполов, в отличие от западной (сортавальской), проявляется

тенденция к накоплению олова, лития, бериллия, иттрия (Беляев, Гавриленко,1985), что отражает геохимическую специфику , глубинного флюидопотока, которая еще более ярко проявилась затем на позднем этапе эволюции территории - при формировании гранитов рапакиви и позже. .;.,

Оловянное оруденение Северного Приладожья (Хазов, 1973, 1982; Ларин и др., 1990) ассоциирует с комплексом гранитов рапакиви, сформированным э районе сочленения Свекофеннского подвижного пояса и Карельского кристаллического массива на более позднем, посткинематическом, этапе развития территории. По геохимическим данным граниты рапакиви резко отличаются от всех остальных гранитоидов Приладожья. Породы, проявленные в массиве, характеризуются высокими, по сравнению с другими гранитами района, концентрациями олова, лития, рубидия, бериллия, ниобия, урана, легких REE и наличием отрицательной европиевой аномалии. Результаты сопоставления данных о содержании фтора во всех типах гранитоидов Северного Приладожья, кроме того, показывают, что в гранитах рапакиви, начиная с самых ранних фаз, появляются беспрецедентные для всей истории развития территории концентрации фтора (рис. 2).

5т;.............................................................................................^

4,5 ; :

4-1 1 \

& 3,51; I i

1 23456789 10 Типы гранитоидов

□ породы ¡а биотиты

Рис. 2. Содержание фтора в гранитоидах Северного Приладожья 1-7 - позднекинематические микроклиновые граниты (1-4 - латвасюрские граниты и пегматиты, 5 - йокирантские, 6 - кирьявалахтинские, 7 - маткасельские граниты); 8 -10 -граниты рапакиви (8 - биотит-роговообманковые, 9 - бисггитовые, 10 - альбитовые протолитионитовые.

Месторождения олова, вольфрама и редких литофильных металлов, ассоциирующие с формацией гранитов рапакиви, известны не только в Южной Карелии, но и в других районах мира. При этом, граниты формации, особенно их поздние фазы, по петрографическим и геохимическим характеристикам часто практически неотличимы от фанерозойских редкометальных субщелочных лейкогранитов и аляскитовых гранитов. Ничем принципиальным не отличается и минеральный состав связанного с ними оруденения.

Изотопные данные (АтеПп е.а., 1991, 1997) свидетельствуют о длительном временном интервале формирования гранитов и рудной минерализации в Северном Приладожье (1546±20 - 1491+ 42 млн. лет). На позднем этапе развития активной континентальной окраины, которой являлась в свекокарельский период рассматриваемая территория, во внутренней (континентальной) ее зоне, произошло формирование гранитных расплавов, резко обогащенных фтором, оловом и редкими литофильными металлами. Учитывая результаты анализа геохимических и изотопных данных, следует, очевидно, остановиться на наименее противоречивой модели формирования гранитов рапакиви в результате выплавления из нижней коры под влиянием щелочных восстановительных флюидов, насыщенных фтором, оловом и редкими литофильными металлами. Полученные нами материалы приводят к выводу, близкому к сделанному ААБеусом, В.В.Ляховичем с соавторами (1993), о том, что в данном случае накопление водных флюидов с фтором в гранитном расплаве происходило в результате их инфильтрации в "сухую" магму из глубинного очага.

В настоящее время существует огромный объем литературы, в которой с различных сторон рассматривается вопрос о взаимоотношениях оруденения с магматизмом, однако эта проблема по-прежнему является дискуссионной, особенно для районов развития касситерит-силикатно-сульфидного оруденения. Геолого-геохимический анализ, проведенный нами в Приамурье, свидетельствует, что по времени возникновения наиболее близкими к оловянному оруденению являются поздние производные гранитных комплексов. Однако, ни малые масштабы проявления ультракислых гранитов, например в Комсомольском районе, ни относительно слабая обогащенность их рудными металлами не позволяют рассматривать процессы магматической дифференциации в качестве причины формирования гигантского по масштабам оруденения, сконцентрированного в нескольких линейных зонах турмалиновых метасоматитов, протягивающихся на десятки километров.

Наиболее молодыми магматическими образованиями здесь являются неогеновые базальты, отчетливо перекрывающие рудные тела и несущие повышенные, относительно обычных базальтоидов, концентрации олова (Онихимовский, Бакулин, 1979; Михневич, 1988). Обнаруженные нами в этих базальтах нодули шпинелевых лерцолитов тоже

характеризуются повышенным содержанием олова (12 г/т, а в слагающих их оливине, шпинели и флогопите соответственно 6, 8 и 16 г/т), что позволяет поддержать мнение В.В.Онихимовского с соавторами (1979, 1985), что мантийное вещество в данном районе обогащено оловом.

Проведенный нами совместно с сотрудниками ИГГД РАН анализ изотопных систем минералов, отобранных из рудных тел, околорудных образований и различных типов магматических пород в пределах Правоурмийского рудного поля в Баджальском районе (см. таблицу), однозначно свидетельствует о существовании значительного интервала во времени (порядка 20 млн. лет) между кристаллизацией Верхнеурмийского гранитного массива, в том числе и литий-фтористыми гранитами, и процессом рудообразования в экзо,- и эндоконтактовой зоне последнего.

Таблица.

Возраст и изотопные отношения пород и руд Правоурмийского

месторождения и прилегающих участков Баджальского района.

Породы Возраст, МЛН-Л. ЕМ

Граниты Верхнеурмийского массива 98+4 -2.1+0.5 0.7085±0.0010

Пропилитизированные игнимбриты липаритов 95±4 -1.8±0.5 0.7080+0.0004

Рудные тела ранней стадии формирования Правоурмийского месторождения 95±6 -1.6+0.5 0.7080±0.0001

Рудоносные кварцевые жилы и тела грейзенов в краевой зоне Верхнеурмийского гранитного массива 76±5 -1.0Й.5 0.7083±0.0002

Измененные гранит-порфиры дайки с поздней сульфидной минерализацией 51+1 -4.3+0.5 0.7122+0.0010

Это дает основание говорить лишь о парагенетическом характере связи между гранитами и оруденением и не позволяет рассматривать граниты в качестве непосредственного источника рудного вещества. Не.в пользу такой модели свидетельствует и наличие в районе даек и других малых тел диоритовых порфиритов, секущих кислые магматиты. Их возраст, по определениям, сделанным В.А.Лебедевым с соавторами (1997), 89-91 млн. лет. Таким образом, после становления кислых магматических образований, фиксируется существование на глубине очага магм среднего состава, что нарушает простую модель гомодромного развития магматизма с "рудным" завершением. Возраст, полученный с помощью РЬ-Эг изохроны по биотиту, полевому шпату и породе в целом для образца из дайки гранит-порфиров, отобранного на участке с обильной сульфидной минерализацией, равен 51±1 млн. лет. Следовательно, процесс

формирования оруденения начался сразу после становления гранитов и продолжался на протяжении длительного промежутка времени. При этом, фронт образования высокотемпературной вольфрамитовой минерализации с течением времени смещался в сторону центра массива, тогда как в зоне удаленного зкзоконтакга (Правоурмийское месторождение) появлялась относительно низкотемпературная сульфидная минерализация. Гранитоиды и флюиды, сформировавшие редкометальное оруденс.,ие, судя по изотопным характеристикам, возникали под влиянием единого длительно существовавшего глубинного источника. Выплавление гранитов в коре и дальнейшее функционирование гидротермальной системы происходило под воздействием флюидопотока мантийного происхождения. На наиболее поздних этапах формирования сульфидного оруденения роль глубинных растворов уменьшалась и усиливалось влияние источников корового происхождения.

Месторождения как касситерит-силикатного, так и и касситерит-кварцевого типов проявляют пространственное и временное тяготение к участкам развития гранитов. Однако, как показывают результаты анализа данных по различным крупным оловорудным полям, практически всегда отмечается также наличие проявлений основного магматизма, часто с повышенной щелочностью, сближенных во времени с процессами рудообразования. Результаты детальных исследований ламлрофиров, проведенных за последние 2-3 года в Рудных Горах (Seifert, 1997), показали что керсантитовые лампрофиры внедрились непосредственно перед формированием литий-фтористых "оловоносных" гранитов (300-290 млн. лет), а шошонитовые лампрофиры, образовавшиеся позже гранитов и грейзенов с касситеритом, но до сульфидной минерализации, имеют возраст 280-260 млн лет и значительно обогащены фтором и редкими литофилами. Эти данные, как и наши по Приамурью, свидетельствуют о геохимической специализации мантийных образований в крупных оловорудных районах, а также о наличии следов мантийно-корового взаимодействия в период формирования рудной минерализации.

В целом, полученные материалы свидетельствуют о том, что формирование оруденения является следствием длительного развития флюидных систем глубинного заложения, посредством которых осуществляется мантийно-коровое взаимодействие и происходит интенсивное перераспределение вещества в земной коре.

Положение 2. Изменчивость минерализации в рудовмещающих структурах оловоносных районов определяется положением каналов глубинного флюидного тепло-массопереноса, фиксируемых продуктами регионального и локального метасоматизма. В связи с этим особенности химизма гидротермально-метасоматических пород и слагающих их минералов являются индикаторами условий, определяющих формирование промышленного касситеритового оруденения.

Проведенные исследования показали, что Дорудный метасоматизм, развитый на значительных территориях, играет роль рудо'Подготбвительного процесса. Анализ условий локализации оловорудных тел свидетельствует, что они, размещаясь среди разных типов первичных осадочных и магматических пород, обычно приурочены к определенным фациям дорудных метасоматитов. Интрузии, сложенные полнокристаллическими и достаточно однородными магматическими породами, часто являлись удобными каналами для проникновения гидротермальных растворов и, активно взаимодействуя с последними, превращались в высокотемпературные кварц-полевошпатовые метасоматиты, выше и вокруг которых развивались зоны биотититов и прог.илитов. В результате формировалась физико-химическая обстановка, на фоне которой в дальнейшем при разгрузке глубинных флюидов, имевших восстановительный характер, в трещинных системах происходило образование рудной минерализации. В благоприятных условиях, при повышении окислительно-восстановительного потенциала, олово, переносившееся в форме Бл2*, переходило в Эл4* и формировался касситерит (Банникова и др.,1984; Дурасова и др.,1984; Некрасов, 1984; Гавриленко и др., 1985; Рыженко, 1995, и др.). Соответственно, зоны метасоматитов с восстановительной обстановкой, фиксирующейся в составе минералов метасоматитов, оказывались неблагоприятными для такого перехода. Это обстоятельство, наряду с температурным градиентом, является одним из важнейших факторов, определяющих позицию касситеритового оруденения в оловоносных районах.

Таким образом, минералого-геохимическая зональность отложения, проявляющаяся на ранних стадиях рудообразования, определяется положением каналов глубинного тепло-массопереноса и сформированной вокруг них температурной и метасоматич^кой зональностью. Распад оловоносных комплексов при образовании оруденения приводил к появлению в боковых породах своеобразных геохимических следов. Систематическое геохимическое картирование и анализ метасоматически измененных пород, проведенные нами на месторождении Соболином в Комсомольском районе, подтвердил мнение В.Л.Барсукова и др. (1967, 1974, и др.) о тесной связи олова с фтором, а кроме того и с редкими литофильными металлами, в процессе формирования касситерита не только на собственно грейзеновых месторождениях, но и на месторождениях касситерит-сил икатно-сульфидной формации. На поздних стадиях роль глубинных растворов понижается и усиливается влияние источников вещества корового происхождения. Так, сульфидные стадии олово-полиметаллических руд своим возникновением, судя по многочисленным изотопным данным, обязаны действию метеорных вод, мобилизованных под влиянием глубинных тепло- массопотоков. Поэтому сульфидная минерализация и

проявляется преимущественно среди мощных толщ вулканогенно-осадочных пород, служивших источниками серы и халькофилов.

Наиболее отчетливо описанная картина образования крупных концентраций касситерита проявлена в районах развития касситерит-силикатно-сульфидного оруденения, для которых характерна наиболее контрастная изменчивость термальных полей и зон метасоматитов. Так, оруденение в Комсомольском районе локализовано в линейных тектонических структурах, в пределах которых наблюдаются общие тенденции изменения химических составов минералов, связанные, в первую очередь, с положением каналов наиболее интенсивной миграции глубинных растворов. Их позиция, в свою очередь, определяется положением интрузий диоритов и гранодиоритов силинского комплркса, которые, размещаясь среди толщи существенно глинистых осадочных пород, являются наиболее проницаемыми участками, своеобразными каналами тепло- массопереноса, на пути движения растворов вдоль линейных тектонических зон. Они и определяют наиболее общие закономерности развития минералого-геохимической зональности в рудоносных структурах.

- гя/ ; •

11 *7 и

Е23< ЕЗ» Е> Е3< &

ЕЭ» ИЗ' № В' ЕЗ» Э» Рис. 3. Схема размещения оруденения на разрезе околорудных метасоматитов Комсомольского района. 1 - осадочные породы, 2 - кислые вулканиты, 3 - андезитовые порфириты, 4, 5 - зоны пропилитизации (4 - биотитовая, 5 - хлоритовая), 6,7 - зоны околотрещинного метасоматоза (6 - кварц-серицитовая, 7 - кварц-турмалиновая), 8 - касситеритовая минерализация, 9 - литологические границы, 10 - границы зон метасоматических изменений, 11 - земная поверхность.

Вертикальная метасоматическая зональность пролилитов, развитых по вулканогенно-осадочным породам, выражается (рис. 3) в смене снизу вверх по разрезу биотитовой фации серицит-хлоритовой, а затем и хлоритовой (Русинов, Тихомиров, 1982; Леонова, 1984; Гавриленко и др., 1985; и др.). В пределах месторождения Соболиного изучены закономерности изменения степени окисленности железа в различных зонах метасоматитов (Гавриленко и др., 1985). Как следует из результатов исследований, значение отношения Ре3+/Ре2++Ре3+ в породах последовательно увеличивается от зоны биотитизации к зоне хлоритизации. Во время раннего этапа гидротермальной деятельности формирование вертикальной колонки пропилитов происходило под действием восходящей волны восстановительных растворов в термальном поле. По мере приближения к земной поверхности, очевидно, возрастала активность кислорода, в связи с чем менялись и окислительно-восстановительные условия среды. Зафиксированное направленное изменение отношения Ре3+\Ре ++Ре3+ в породах, по-видимому, в значительной степени и обусловлено данным обстоятельством.

Последующее образование кварц-серицитовых и сопряженных с ними кварц-турмалиновых метасоматитов в околотрещинных системах происходило под влиянием той физико-химической обстановки, которая установилась в предшествующее время. В околотрещинных кварц-серицитовых метасоматитах значения этого отношения резко увеличиваются снизу вверх по разрезу, отражая повышение степени окисленности железа в направлении к земной поверхности Учитывая неизменный минеральный состав кварц-серицитовых метасоматитов, можно предполагать, что резкое повышение значений Реэ+\Ре2+ +Ре3+ в них снизу вверх объясняется увеличением в этом направлении окислительно-восстановительного потенциала среды минералообразования. Низкое отношение Ре37Ре2++Ре3+ в околотрещинных метасоматитах на глубоких горизонтах месторождения, а также наличие в ранней генерации шеелита из кварц-турмалиновых пород значительного количества лантаноидов, находящихся в двухвалентном состоянии, согласуются с выводами экспериментальны работ сотрудников ГЕОХИ (Князева и др., 1988; Банникова и др., 1989, и др.) о восстановительном характере растворов, отлагавших дорудную минеральную ассоциацию.

Формирование кварц-касситеритовой ассоциации происходило в процессе приоткрывания трещин среди кварц-турмалиновых метасоматитов. Начало отложения касситерита может быть связано (Банникова и др., 1984) с увеличением окислительного потенциала, вызванным поступлением к месту рудоотложения метеорных растворов, несущих сульфатную серу. При этом происходит смешение и взаимодействие растворов, идет окислительно- восстановительная реакция в системе углерод - сера, увеличивается количество Бл4* и, как следствие, кристаллизуется касситерит. Действительно, изменение окислительно-

восстановительного режима на этой стадии фиксируется по спектроскопическим данным изменением валентного состояния лантаноидов в шеелитах, ассоциирующих с касситеритом, по сравнению с более ранней генерацией этого минерала, выделившейся во время кварц-турмалиновой стадии, когда касситерит не кристаллизовался (рис. 4). Данные ЯГР-спектроскопии турмалинов и, в частности, довольно узкий интервал отношений катионов разновалентного железа, характерный для турмалинов, сопутствующих касситериту (рис. 5), дополнительно свидетельствуют о зависимости возникновения касситерита от окислительно-восстановительного режима минералообразования

о о

Ег7Ег

Г,и

0,6

I < ■ ■ «I». , . ■

о 1 -2

0,7 0,3 SmZ+/Sm3+

0,2 О,Б 1,0

Рис. 4. Диаграмма отношений 3т2+/3т , 0у270у3+ и Ег2+/Ег3+ в шеелите по данным фотолюминесценции. 1 -шеелит I, 2 - шеелит II.

жи

Рис. 5. Диаграмма соотношений между количествами атомов Fe22+ Fe^+ и Fe/+ в турмалинах 1 - турмалины, не ассоциирующие с касситеритом, 2 - турмалины, ассоциирующие с касситеритом.

Восстановительные условия, характерные для глубинных зон метасоматоза оказывались неблагоприятными для реализации в трещинных системах реакций, необходимых для появления касситерита. Выше по разрезу, на участке, соответствующем переходу от биотитового типа изменений к хлоритовому, фиксируется повышение окисленности железа, и здесь появляется промышленное касситеритовое оруденение. Условия, возникшие в процессе дорудного метасоматоза, в данном случае не препятствовали ходу окислительно-востановительных реакций, приводящих к кристаллизации касситерита. Литологическая граница между осадочными породами и кислыми вулканитами тоже служила своеобразным геохимическим барьером при рудоотложении, так как выше нее происходила резкая смена физико-химической обстановки минералообразования.

По-иному выглядит характер дорудных метасоматитов, развитых по интрузивным породам диоритового и гранодиоритбвого состава. В данном случае, породы, вмещающие рудоносные турмалиниты, подвержены актинолитизации, биотитизации, калишпатизации и окварцеванию. С глубиной интенсивность актинолитизации уменьшается и параллельно усиливаются биотитизация и кварцево-калишпатовые изменения. Однако в целом зональность дорудных метасоматитов выражена в данном случае относительно слабо. На глубине, где интенсивно проявлены калишпатизация, окварцевание и биотитизация пород, турмалиновые метасоматиты касситеритового оруденения обычно уже не несут.

Таким образом, дорудный метасоматоз, охватывающий большие объемы интрузивных пород диоритового состава, в целом имел щелочной характер и, в соответствии с эволюцией гидротермальных растворов во времени и пространстве, а также в зависимости от состава подвергавшихся изменению пород, приводил к появлению единой сложной колонки метасоматитов.

Важно отметить, что отношение Ре3+/Ре2++ Ре3* в измененных интрузивных и вулканогенно-осадочных породах, вмещающих рудные тела, практически одинаково, что косвенно свидетельствует о близкой окислительно-восстановительной обстановке, в которой развивалось оруденение в разных по характеру породах. При этом наиболее высокие значения отношения Ре37Ре + фиксируются в рудоносных околотрещинных кварцево-турмалиновых метасоматитах, что соответствует модели формирования касситерита при окислении олова.

С таких позиций становится понятной картина размещения гидротермально-метасоматической минерализации, выявленная в результате минералого-геохимического картирования в районе. Куполообразные выступы диорит-гранодиоритовых интрузий, относящихся к силинскому комплексу, являются центрами. рудно-метасоматической зональности, не будучи источниками рудоносных растворов и в большинстве случаев "оставаясь безрудными. Околотрещинные кварцево-турмалиновые метасоматиты, к которым и приурочены промышленные концентрации рудных минералов, развивались непосредственно вслед за формированием вертикальной колонки рассмотренных дорудных метасоматитов, в связи с чем физико-химические условия, фиксирующиеся минеральными ассоциациями этих метасоматитов, отражаются и в особенностях рудных минералов.

Ведущим физико-химическим фактором, влияющим на изменение других параметров гидротермального минералообразования, является температура. Ее понижение и связанные с этим изменения активностей химических компонентов проявляются как во времени, в процессе длительного охлаждения растворов, циркулирующих вдоль трещинных систем, так и в пространстве, по мере удаления от каналов проникновения

глубинных растворов. В общем случае наблюдается сочетание изменчивости состава рудных тел, обусловленное пространственным и временным факторами.

Так, рудные тела месторождения Соболиного размещаются на разном удалении от выступа Левохурмулинского купола, относительно которого закартировано зональное распределение биотитовых, актинолитовых и хлоритовых региональных метасоматитов, а также изменение состава рудной минерализации, приуроченной к секущим зонам околотрещинных турмалин-кварцевых метасоматитов. В рудной зоне Нежданной, тяготеющей непосредственно к куполу, наблюдается значительное количество вольфрама, в то время как в зонах Соболиной и Ленинградской, на значительном удалении от купола, в турмалинитах среди хлоритовых метасоматитов отмечается больше свинца, серебра, сурьмы, а обильная вольфрамовая минерализация развита преимущественно в южных и глубинных участках этих зон. Рудные зоны Соболиная и Ленинградская по вещественному составу очень близки, различия состоят лишь в количественном соотношении отдельных минералов и их геохимических характеристиках. Касситерит зоны Соболиной значимо отличается от касситерита зоны Ленинградской меньшими концентрациями 1п, Се, Вг Для арсенопирита и халькопирита из зоны Ленинградской также характерно обогащение элементами полиметаллической ассоциации: свинцом, сурьмой, висмутом, медью (рис. 6). В зоне Ленинградской, по сравнению с Соболиной, в большей степени проявлена дисульфидизация пирротина - минерала, наиболее раннего из сульфидов железа. Сульфосоли свинца (джемсонит и буланжерит) также обнаружены преимущественно в верхних частях рудной зоны Ленинградской.

: л я . ^ц |

■ ■ ■ Ш

Рь $ь В1 Си РЬ 2*3 в'

а б

Рис. 6. Гистограммы средних содержаний элементов-примесей в арсенопирите (а) и халькопирите (б) из разных рудных зон месторождения

Соболиного

светлое - зона Соболиная; темное - зона Ленинградская

Зональность устанавливается и в отдельных рудных телах, проявляясь в закономерной смене характера минерализации по вертикали и латерали в соответствии с изменением физико-химических обстановок

рудоотложения. Она зависит от размещения в пространстве последовательных продуктов эволюционировавшей во времени волны гидротермальных растворов, вызывавших возникновение околотрещинных (локальных) метасоматитов и оруденения. Отсутствие или, наоборот, широкое развитие внутриминерализационного (межстадийного) трещинообразования приводит к возникновению различных типов изменчивости в пространстве рудной минерализации.

Общая последовательность в развитии этапов и стадий минералообразования на месторождениях различных формационных типов обладает явно выраженными чертами сходства. Основными ее особенностями являются формирование касситеритовых и вольфрамитовых минеральных ассоциаций на ранних стадиях минералообразования и усиление роли халькофильных и карбонат-содержащих ассоциаций к конечным стадиям рудного процесса. Различие между составом руд главных формаций оловорудных месторождений, касситерит-кварцевой и касситерит-силикатно-сульфидной, состоит в соотношении масштабов проявления ранних, высокотемпературных, преимущественно литофильных (грейзеновых) минеральных ассоциаций, с одной стороны, и более поздних, относительно низкотемпературных, сидеро-халькофильных (пропилитовых) ассоциаций, с другой стороны. Во всех районах развития крупных месторождений касситерит-силикатко-сульфидной формации центральные, наиболее высокотемпературные, зоны развития глубинного флюидного подтока характеризуются наличием минеральных ассоциаций, близких по составу к проявлениям касситерит-кварцевой формации. Различия в физико-химических условиях, проявляющихся в каждой отдельной рудно-метасоматической системе и отражающихся как в петрографических, так и в минералого-геохимических особенностях метасоматитов, приводят и к появлению характерных черт оруденения, присущего разным районам территории, при общей видимой повторяемости типов гидротермальной минерализации. Эти особенности выявляются иногда лишь при глубоком минералогическом исследовании гидротермалитов. Например, внешне однотипные турмалиниты из разных районов различаются валентным состоянием железа в них, грейзены резко различны по содержанию редких элементов и фтора в минералах и т.д.

Длительное функционирование глубинной флюидной системы в процессе ее затухания иногда приводит к смене центробежного характера развития рудного процесса относительно осевых каналов ("горячих точек", "hot spots") центростремительным. Это проявляется в смещении поздних высокотемпературных литофильных ассоциаций в сторону таких каналов глубинного теплофлюидоподтока и "наступлении" на них относительно низкотемпературных минеральных ассоциаций, формирующихся под влиянием растворов с высокой долей метеорной составляющей. Такого рода сложная минералого-геохимическая зональность, обусловленная сочетанием одностадийной зональности отложения и пульсационной,

обусловленной разновременным поступление?,1 глубинных растворов, установлена, например, в Верхнеурмийском рудном поле.

Положение 3. Вариации состава минеральных видов с оловорудных полях зависят от особенностей проявления с пространстве разных стадий развития гидротермально-мстасоматичсской системы и обусловлены двумя типами изменчивости - пространственной и временной.

Особенности конституции и, соответственно, свойств минералов гидротермальных месторождений зависят от многочисленных факторов, определяющих условия зарождения и дальнейшей "жизни" минералов в конкретных блоках земной коры. Общая изменчивость конституции минералов при этом выступает как отражение их фило- и онтогенического развития.

Минералого-геохимическое картирование рудных тел разных месторождений свидетельствует, что для ранних стадий минералообразования характерна прямая геохимическая зональность отложения, ориентировка фронта которой совпадает с ориентировкой фронта метасоматической зональности в околорудных породах (рис. 7). а &

И- ВИЗ* Е3< Шг ЕЗз

Рис. 7. Элементы метасоматической (а) и минералого-геохимической (б-г)

зональности на вертикальной проекции зоны Соболиной, а: 1 - биститовые метасоматиты, 2 - хлоритовые метасоматиты, 3 - условная граница метасоматаческих зон; б; 1 - изолинии'отношения S/As, 2 - значения отношения S/As; в: 1 - более 0,05, 2 - 0,05-0,01, 3 - менее 0,01 %; г: 1 - более 0,2, 2 - 0,05-0,01, 3 - менее

0,01%.

Как правило, это отражается лишь в изменении особенностей конституции минералов. Анализ арсенопирита показал, что с глубиной проявляется тенденция к уменьшению значения отношения S/As, обычно связываемому с повышением температуры минералообразования. Логическим продолжением этой тенденции является появление на глубоких горизонтах месторождений, в частности Перевального, Солнечного, Правоурмийского, выделений леллингита. С глубиной, кроме того, изменяется и содержание элементов-примесей в арсенопирите: отчетливо возрастает количество изоморфных кобальта и никеля, понижаются содержания меди, свинца, серебра и индия. В связи с этим в ряде случаев арсенопирит и может служить показателем зональности минералообразования на месторождениях. В различных рудных телах наблюдается и достаточно устойчивое повышение с глубиной содержания висмута в халькопирите и галените, и, наоборот, понижение количества сурьмы в этих минералах, в связи с чем отношение Sb/Bi в указанных минералах, по-видимому, можно использовать как индикаторное при выявлении скрытой зональности рудных тел.

Чаще всего при анализе минералогического и химического состава оруденения его зональность определяется с трудом. Она не характеризуется определенной контрастностью и проявляется, в основном, при картировании особенностей состава отдельных минералов

В касситерите отчетливых однонаправленных тенденции в изменении содержаний элементов-примесей с глубиной установить обычно не удается Определенные тенденции в ряде случаев выявляются при обработке результатов анализа с помощью методов многомерной статистики. В частности, скрытая зональность в распределении элементов-примесей в касситерите иногда выявляется лишь с помощью методов многомерной статистики (Гавриленко и др., 1986). Чтобы проследить эволюцию состава касситерита, а также шеелита и арсенопирита во времени, на месторождениях Соболином, Солнечном и Придорожном были специально подобраны серии образцов, в которых имелась возможность раздельного отбора и анализа групп минеральных индивидов, выделившихся на разных временных отрезках минералообразования. Установлено, что в большинстве случаев, несмотря на различный уровень содержаний примесных компонентов в разных минералах, наблюдается общая тенденция уменьшения количества примесей от ранних кристаллов к более поздним. В шеелитах при этом отмечено и изменение валентного состояния РЗЭ, а в арсенопирите - увеличение отношения S/As, что связывается с понижением температуры минералообразования.

Макросостав вольфрамитов колеблется в широких пределах (от 4 до 70% MnW04) и проявляет зависимость от характера среды минералообразования: наиболее марганцовистыми обычно являются вольфрамиты из минерализованных зон среди юрских осадочных пород, .наиболее железистые - вольфрамиты из оруденения, развитого среди

диоритов. Подобная зависимость состава рудных минералов от состава вмещающих пород наблюдается и в отношении сфалерита: минерализованные зоны в юрских осадочных породах, содержат сфалерит, относительно обогащенный марганцем, индием, кадмием, в отличие от сфалерита из тех же месторождений, но локализованного в рудных телах среди кислых и средних магматических пород. При рассмотрении сфалеритов сделан также вывод, что ранние сфалериты из кварцево-сульфидной ассоциации относительно обогащены железом, марганцем, индием, кадмием, а более поздняя генерация, приуроченная к кварцево-карбонатным прожилкам, обнаруживает относительную обогащенность сурьмой, оловом, свинцом и серебром (Гавриленко, Ольховая, 1996).

Установлены и главные черты эволюции минералов висмута и сурьмы при формировании оловянного оруденения: от ранних стадий минералообразования к поздним происходит закономерное изменение химического состава висмутовых и сурьмяных минералов, связанное с повышением активности свинца и сурьмы на фоне понижения активности висмута. Сначала появляются существенно висмутовые минералы, которые затем сменяются их сурьмянистыми разновидностями. На заключительных стадиях рудного процесса, после кристаллизации основной массы сульфидов, в том числе и галенита, кристаллизуются собственные минералы сурьмы. Указанные тенденции изменчивости состава минералов во времени проявляются и в пространстве, так как наиболее ранние, висмутовые, минералы развиты преимущественно на глубоких горизонтах, а поздние, сурьмянистые, - на верхних. Однако, такая закономерность выдерживается не всегда в связи с возможностью развития поздних минералов при трещинообразовании не только в верхних, но и в более глубоких участках рудных тел.

Так, проявление изменчивости состава рудной минерализации в пространстве на Правоурмийском месторождении обусловлено, в первую очередь, неравномерным развитием последовательных систем трещин, к которым приурочены различные минеральные парагенезисы. История формирования месторождения рассматривается как результат длительного функционирования гидротермальной системы, происходившего на фоне развития тектонических структур. Растворы, несущие олово и другие рудные элементы, на разных стадиях были обогащены фтором, бором, серой и другими анионообразующими компонентами. Изменение во времени и пространстве температуры, кислотности-щелочности, окислительно-восстановительных условий привело к последовательной смене минеральных и элементных ассоциаций в рудах и изменению формы нахождения в них олова - от касситерита сидерофиллит-кварц-топазовой стадии минералообразования к станноидиту, моусониту, герценбергиту и станнину турмалиновой стадии. Состав касситерита и вольфрамита на месторождении отражает своеобразную фациальную зональность. Внешние участки рудной зоны, представленные маломощными

прожилками, содержат касситерит и вольфрамит, обогащенные ниобием, скандием, бериллием; центральная ее часть характеризуется наличием относительно обедненного этими элементами касситерита и вольфрамита Из сульфидных минералов на ранней стадии минералообразования на глубоких горизонтах месторождения возникал леллингит, который вверх по восстанию рудной зоны уступал место арсенопириту. По мере развития процесса минералобразования леллингит и на глубоких горизонтах сменялся арсенопиритом, в связи с чем поздняя генерация арсенидов железа по всему объему рудной зоны представлена арсенопиритом. С помощью рентгеноструктурного анализа установлено, что в ранней генерации арсенопирита, выделявшейся в кварц-топазовую стадию, от глубинных горизонтов к поверхности изменяется соотношение S/As, что говорит о направленном изменении температуры минералообразования в рудной зоне во время продуктивной кварц-топазовой стадии. Из результатов минералого-геохимического картирования месторождения следует, кроме того, что повышенные содержания висмута и кобальта в арсенопирите тяготеют к глубоким горизонтам месторождения, а повышенные концентрации меди и олова фиксируются на средних горизонтах, наиболее насыщенных сульфидами меди и олова, с которыми арсенопирит в ряде случаев образует очень тесные срастания Такое распределение элементов-примесей в арсенопирите по объему рудной зоны напоминает картину, проявленную и на других изученных оловорудных месторождениях.

Анализ распределения индия в рудных минералах Правоурмийского месторождения показал, что для ранней стадии минералообразования этот элемент не характерен' его содержание в касситерите, вольфрамите и других минералах не превышает 7,2 г/т Главными концентраторами индия на Правоурмийском месторождении являются минералы, проявившиеся во время кварц-турмалиновой стадии -халькопирит (в среднем - 1300 г/т), сфалерит (3600 г/т), борнит (170 г/т). Индиеносными являются также самородный висмут (до 1,05 мас.%), висмутин (до 1,31 мае. %), станнин (до 3,07 мае. %), станноидит (до 2,05 мае. %), моусонит (до 1,04 мае. %). Кроме того, среди сульфидов встречен рокезит (Гавриленко, Погребе, 1994).

Резкое различие индиеносности двух последовательных стадий минералообразования на Правоурмийском месторождении может, очевидно, служить дополнительным свидетельством в пользу аргументов о длительном и сложном характере образования этого крупного объекта и самостоятельности разных стадий минералообразования. Как указано выше, интервал времени между образованием вольфрамит-касситеритового оруденения в кварц-топазовых образованиях и наиболее поздней сульфидной минерализации достигал 45 миллионов лет. При этом, если на самом месторождении, расположенном в зоне дальнего экзоконтакга Верхнеурмийского массива гранитов, вольфрамит-

касситеритовая минерализация сформировалась непосредственно вслсд за становлением гранитов, то позже, через 20 миллионов лет, минерализация такого же типа образовывалась в пределах гранитного массива и в непосредственной близости от него, смещаясь и уступая место сульфидной минерализации, очевидно, в связи с затуханием интенсивности деятельности глубинного тепло- и массопотока. При этом со временем меняется состав рудных минералов. В частности, в сходных парагенезисах вольфрамит оказывается резко обогащенным редкоземельными элементами (рис. 8), иногда настолько, что в виде микровыделений о нем появляется фергусонит (Гавриленко и др., 1995).

Рис. 8. Гистограммы, отражающие составы вольфрамита Правоурмийского месторождения (1) и рудопроявлений в пределах Верхнеурмийского

массива (2).

Специфика минералообразования, связанная с геолого-структурной позицией участков развития флюидно-магматических систем, проявляется на всех этапах их функционирования как в особенностях гранитоидов и метасоматитов, так и в своеобразии минеральных ассоциаций в рудах, а затем и в типоморфных особенностях минералов. Учитывая разные условия формирования оловянного оруденения касситерит-кварцевого и касситерит-силикатно-сульфидного типов, не является неожиданным появление у минералов из этих месторождений и различий в их составе. На фоне таких, формационных, различий изменяется и состав минералов в отдельных месторождениях от ранних генераций к поздним.

Для разных этапов и стадий минералообразования, ест ественно, характерны определенные сочетания различных факторов, влиягющих на химизм минералов. Это приводит к появлению особенностей с остава и свойств минералов, которые могут служить индикаторами при выявлении одностадийных минеральных ассоциаций и фациальных рззнсв мдностей рудной минерализации в пределах рудных полей. Это особенно важно для наиболее крупных месторождений олова, которые обычно обнаруживают совмещение в ограниченном пространстве разных минеральчьих типов оруденения. Образование крупных месторождений всегда гявляется многостадийным, а в ряде случаев устанавливаются разные э—апы его образования. Исследования изотопных систем кислорода, вод.-ородэ и серы, проведенные разными авторами, показали, что на ранних, высокотемпературных, стадиях рудообразования растворы имели глубинное происхождение, а на поздних, относительно низкотемпературных, значительную роль играли уже метеорные в оды. Во многих случаях в рудах уникальных месторождений появляются необычные элементные ассоциации, которые могут быть объяснены сложностью источников вещества и длительностью истории минералообразования. Одним из таких необычных для месторождений олова элементов я вляется хром, как известно, не характерный для оруденения, ассоциирующего с гранитоидами, но устанавливаемый в гидротермально-метасомат-ических образованиях, в том числе и в касситерите, крупных месторождений По-видимому, он фиксирует участие глубинных растворов в рудосбраю вании.

Минеральные ассоциации, формирующиеся во время последовательных стадий минералообразования, либо проявлены в различных системах рудовмещающих структур, образуя определенную зональность, либо накладываются друг на друга, что сопровождается явлениями замещения минералов и телескопирования. Взаимодействие длительно развивающейся гидротермальной системы с необычными по составу вмещающими породами, а также наложение растворов из разных источников приводит к появлению аномальных парагенезисов элементов и минералов, что и является отличительной особенностью многих к/рупных месторождений. Иногда наблюдается и многоярусное размещение оруденения. Характерной особенностью крупных месторождений явль«гся не только многообразие минеральных видов, но и сложные совмещения в пространстве продуктов разностадийного и разноэтапного минералообразования. Это приводит к появлению в рудах многочисленных разновидностей и генераций минералов, многие из которых находится в виде реликтов метасоматически замещенных кристаллов.

Анализ подобных образований всегда требует специальных исследований, однако само наличие таких сочетаний разнообразных индивидов и их ассоциаций может свидетельствовать о масштабности объекта.

Учитывая зависимость особенностей конституции и свойств минералов от различных геологических факторов, в некоторых случаях удается выявить и непосредственно такие их типоморфные особенности, в которых отражаются аномальные условия в земной коре, приводящие к появлению крупных рудных тел и месторождений. Подобные примеры ранее были рассмотрены в отношении слюд и кварца казахстанских вольфрамовых месторождений (Рапоуа, СаУп'1епко, 1996). Как хороший индикатор условий минералообразования известен и флюорит. Характер распределения в нем примесей , в том числе и РЗЭ, зависит от составов флюидов и вмещающих геологических образований. Исследование флюоритов из трех грейзеновых месторождений олова и вольфрама -Правоурмийского, Эренфриденсдорф и Акчатау, проведенное нами совместно с М.В.Морозовым, В.В.Смоленским и У.Кемпе (СаугНепко е1 а1., 1996), позволило выявить различия в характере распределения редкоземельных элементов во флюоритах маломощных рудных жил, где в составе минералов в значительной степени сказывается влияние боковых пород, и крупных рудных тел, в которых характер распределения РЗЭ определяется преимущественно составом рудоносного флюида (рис. 9).В данном случае сопоставлялись флюориты, непосредственно ассоциирующие с касситеритом и вольфрамитом и сформировавшиеся в очень близкие с ними интервалы времени, что для Правоурмийского месторождения, в частности, подтверждено и полученными Бт-Ыс} изохронами.

«лДОэГитг*« »тркгЛЫюлМе

Рис. 9. Распределение РЗЭ во флюоритах главной рудной стадии месторождений Эренфриденсдорф (1), Правоурмийское (2), Акчатау (3) а - широко распространенный в маломощных рудных телах, б - необычный, характерный

для мощных рудных тел

Различный характер имеет распределение РЗЭ и в топазах маломощных прожилков и крупных тел объемных метасоматитов на Правоурмийском месторождении, что также объясняется разным влиянием

и Се Рг м Бт ей И Ть Су Не Ег Тго О!

и Се Рт N<3 5П1 Ей Од ТЬ Оу Но Ег Гт УЬ 1и

боковых пород на состав рудоносного флюида в случае маломощных рудных жил и крупномасштабного интенсивно развивавшегося оруденения

Таким образом, главными минералогическими особенностями крупных и уникальных месторождений являются разнообразие минеральных видов и их разновидностей, наличие широкого спектра метасоматических взаимоотношений минералов в рудах, необычность элементных ассоциаций, а также проявление в составе минералов характеристик, свидетельствующих об интенсивности и длительности процессов минералообразования на данном объекте.

Положение 4. Общая картина изменчивости состава минеральных индивидов оловорудных месторождений определяется сочетанием неоднородностей, возникающих на всех этапах онтогенеза минералов. Явления, фиксирующие начало гибели индивидов на завершающем этапе их онтогенеза в месторождениях, прошедших длительную историю формирования, часто проявляются в перераспределении химических компонентов вблизи от границ с замещающими фазами.

Изменчивость минеральных индивидов проявляется как функция факторов, действовавших на этапах зарождения, роста и преобразования конкретного минерала в конкретном месторождении При этом можно выделить три группы явлений, фиксирующих различные стадии онтогенеза минеральных индивидов и приводящих к возникновению неоднородностей в них:

-нестационарность физико-химических условий в процессе зарождения и роста индивида, которая влечет за собой появление, например, зональности роста,

-изменение внешних условий в сочетании с внутренними, кристаллохимическими, факторами в процессе "жизни" и "старения" минералов, что проявляется, в частности, в известных процессах структурного упорядочения, возникновении новых неоднородностей или, наоборот, гомогенизации состава индивидов,

-явления трансформации минерального индивида, подвергающегося замещению или растворению, которые фиксируют начало стадии его гибели, завершающей онтогенез минерала: на фронте растворения или замещения одного минерала другим часто появляются аномальные микронеоднородности состава исходного индивида, вплоть до появления его нестехиометрии. При этом резко выраженные неоднородности состава и свойств характерны и для метасоматически разрастающегося нового индивида.

Высокая неоднородность кристаллов касситерита, возникающая в процессе роста и дальнейшего преобразования его кристаллов, указывалась разными авторами (Доломанова и др., 1969; Иванов и др.,1977, 1989; Карякин,1981; Евзикова, 1984; Попова,1995, и др.). Для касситерита весьма характерны зональность, секториальность, блочность

кристаллов; очень широко распространены двойникование, часто наблюдаются расщепление по призме, образование сферолитов. Как показано О.П.Ивановым (1980, 1989), распределение большинства элементов-примесей в касситеритах связано не только с изменением состава минералообразующего раствора во времени и с выщелачиванием примесей из периферических зон кристаллов, но и со сменой ориентировки слоев роста кристаллов. Проведенные нами исследования кристаллов касситерита из различных месторождений подтверждают выводы о многофакторном характере причин распределения в них элементов-примесей.

При изучении касситерита с помощью рентгеновского микроанализатора из-за низких содержаний элементов-примесей часто оказывается возможным исследовать лишь распределение железа, содержание которого в исследованных касситеритах варьирует в широких пределах, достигая первых процентов. Так, в касситерите Соболиного месторождения в наиболее ранних по времени выделения кристаллах обычно наблюдается маложелезистое ядро (не более 1,7% железа), далее к периферии выделяется зона с повышенным содержанием железа (2,52,7%), которая на краю зерна вновь сменяется маложелезистой областью (0,5-1,5%). Но на других объектах подобного рода зональность не выдерживается. На содержание железа в касситерите влияет и наличие сосуществующих с ним минералов. В частности, начало кристаллизации касситерита совпадает с временем формирования поздней генерации турмалина, с чем и может быть связано наличие маложелезистого ядра в кристаллах. Обеднение периферических зон касситерита, видимо, может быть объяснено тем, что во время их образования начал кристаллизоваться арсенопирит, который и отбирает из системы большую часть железа.

При локальных аналитических исследованиях проявляется и зависимость состава касситерита от химизма тех минералов, среди которых он развит как более поздний минерал. Так, замеры с помощью электронного микроанализатора показали, что в одном и том же аншлифе кристаллы касситерита, вросшие в периферические зоны кристаллов вольфрамита, содержат относительно повышенные концентрации У\Ю3 и РеО; в касситерите, выросшем среди турмалина, эти значения гораздо меньше, а в кварце - минимальны.

Широкие вариации состава отмечаются и внутри отдельных зерен вольфрамита: результаты микрозондового исследования показывают, что в одном монокристалле вольфрамита могут соседствовать , участки с содержанием Мп\/\ГО4 от 3 до 16,1%. В некоторых случаях удается выявить первичную зональность роста кристаллов вольфрамита. Так на Правоурмийском месторождении в кристаллах вольфрамита из кварц-топазовой минеральной ассоциации от их центральных зон к периферии марганцовистость обычно повышается, что может быть связано с

понижением кислотности растворов, а в поздней генерации вольфрамита из турмалинитов во внешних зонах роста вновь увеличивается железистость, свидетельствуя, по-видимому, о повторном повышении кислотности среды минералообразования в конце кварц-турмалинитовой стадии минералообразования.

Неоднородности в составе кристаллов вольфрамита могут быть вызваны и процессами их метасоматического изменения. Ранее У.Кемпе было показано, что при развитии по вольфрамиту вторичных минералов перед фронтом его замещения часто возникают области "измененного вольфрамита", характеризующиеся составом, отличным от обычного вольфрамита (Кемпе, Сорокин, 1988). При проведенных нами микрозондовых исследованиях обнаружено, что в случае наличия вростков касситерита в монокристалле вольфрамита непосредственно вблизи от контактов с касситеритом проявляется аномально высокая железистость вольфрамита. Вблизи от кварца, образующего бухгообразные вростки на периферии зерен вольфрамита, возрастает марганцовистость последнего.

Развитие метода локальной катодолюминесценции предоставило возможности наглядной демонстрации развития микронеоднородностей в ряде минералов, а также целенаправленного исследования для выявления общих закономерностей их возникновения. На растровом электродом микроскопе, оборудованном приставкой для катодолюминесценции, во Фрайбергской Горной Академии (ФРГ) были изучены образцы вольфрамовой руды, отобранные автором из кварцевой жилы на глубине 860 м рудника Саут-Крофти (Корнуолл), в которых были установлены частичные псевдоморфозы шеелита по вольфрамиту, а также метасоматическое замещение шеелитом флюорита и кварца.

Вблизи фронта метасоматического роста кристаллов шеелита в вольфрамите происходят изменения состава, связанные с различной диффузионной подвижностью компонентов в минерале. Диффузия железа в сторону микротрещин, где происходит обмен компонентов между раствором и твердым веществом, фиксируется на расстояние до 100 мкм, создавая явно выраженные неоднородности состава замещаемого минерала (рис. 10). С другой стороны, разрастающийся шеелит наследует компоненты исходного вольфрамита, в частности железо, являющееся тушителем люминесценции, а в дальнейшем частично очищается от них при перекристаллизации и объединении индивидов. Морфология новообразованных микровыделений шеелита в рассмотренном случае замещений определяется степенью сходства его состава с составом исходного минерала: чем такое сходство больше, тем в меньшей степени проявляется собственная огранка разрастающегося минерала, который в таком случае приспосабливается к конфигурации участков наиболее легкого обмена компонентами в системе исходный минерал - раствор -новообразованный минерал.

и и га

25 20 15 10

5 -0 -

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 точки наблюдения

Рис. 10. Соотношение РеО и МпО в вольфрамите вблизи от фронта замещения шеелитом по данным микрозондового анализа.

Светлое - МпО; темное - РеО. Точки 1-17 - зона изменения вольфрамита.

Среди минералов из группы сульфидов и сульфосопей кристаллические индивиды наиболее часто проявлены у арсенопирита, микрозондовые исследования которого позволили выявить тенденцию к обогащению кобальтом и никелем центральных зон ранних выделений этого минерала на месторождениях касситерит-силикатно-сульфидной формации, что отражает геохимическую специфику формирования этих объектов. В ряде случаев на разных месторождениях наблюдается и относительное обогащение краевых участков кристаллов арсенопирита сурьмой. В поздних генерациях этого минерала, образование которых происходило совместно с формированием других сульфидов, при микрорентгеноспектральном анализе подобных закономерностей установить не удается.

Таким образом, общая изменчивость состава минералов в оловорудных провинциях определяется сочетанием их эволюции в соответствии с направленным изменением геологической обстановки и развитием флюидных систем, а также изменчивости состава минеральных индивидов в связи с воздействием локальных факторов минералообразования внутри конкретных месторождений. Наиболее отчетливо различия химизма одноименных минеральных видов выражаются при сопоставлении минералов из месторождений разного типа. В пределах отдельных из них изменчивость состава минералов проявляется как сочетание стадийного и фациального типов зональности. В общем случае наблюдается сочетание изменчивости химизма минералов, обусловленное пространственным и временным факторами и проявляющееся на обоих уровнях - минеральных видов и индивидов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют сформулировать некоторые выводы, а также обозначить нерешенные проблемы, требующие разрешения при последующих работах.

Можно считать установленным, что крупнейшие концентрации олова в земной коре приурочены к участкам в активизированных зонах окраин континентов, характеризующимся длительной импульсной разгрузкой глубинных редкометальных флюидов, имевших восстановительный характер и нэ этапе оловянного рудогенеза обогащенных фтором. Оловорудные месторождения в данном случае выступают как продукт длительного процесса формирования континентальной земной коры в результате глубинного м^нтийно-корового взаимодействия. Их формированию предшествуют гранитизация и гранитообразование, однако крупные рудные концентрации образуются лишь во время поздних, по сути анорогенных, процессов, происходивших уже в коре континентального типа под влиянием мантийных флюидов, обогащенных фтором и редкими литофильными металлами. Появление подобных флюидов рассматривается как результат наиболее глубоких преобразований вещества под сформированной континентальной корой. Однако характер этих процессов пока не расшифрован.

Взаимодействие глубинных флюид о потоков и .вещества коры приводит к формированию редкометальных субщелочных гранитов и оловянного оруденения. На основе геохимических данных можно уверенно предполагать участие мантийного вещества в формировании оруденения и, с другой стороны, парагенетический характер связи рудной минерализации крупнейших объектов и гранитов. Однако доли коровой и мантийной составляющих при формировании оруденения пока остаются неясными. Возникновение различных формационных типов оловорудных месторождений обусловлено близкими процессами, проявленными в разных геологических условиях. Касситерит-силикатно-сульфидное оруденение образуется при большем участии коровой составляющей, и в частности, метеорных вод, серы и других компонентов вмещающих терригенно-осадочных толщ. Кварц-касситеритовый тип формируется при более значительном участии ювенильной составляющей. Этим обстоятельством в значительной степени и определяется различие минералого-геохимических особенностей разных типов месторождений при сохранении близкой генеральной схемы эволюции минералообразования обусловленной последовательным понижением температуры и изменением связанных с ней других физико-химических параметров. Дорудный метасоматизм, проявленный на значительных территориях и вызванный глубинным флюидопотоком, играет роль рудоподготовительного процесса, определяющего как характер гранитоидов, с которыми парагенетическм связано оловянное оруденение, так и фациальную зональность развития ранних рудных парагенезисов. Он формирует среду, на фоне которой затем

функционируют рудоносные растворы, и в благоприятной обстановке кристаллизуется касситерит.

Возникновение минералого-геохимической изменчивости оруденения в рудных районах определяется проявлением региональных и локальных факторов, влияющих на развитие глубинной флюидной системы, ее взаимодействие с веществом боковых пород и метеорами водами. В процессе затухания деятельности этой системы может происходить смена центробежного характера развития рудного процесса центростремительным. Это проявляется в смещении поздних высокотемпературных литофильных ассоциаций в сторону "каналов" глубинного теплофлюидоподтока и наступлении на них относительно низкотемпературных минеральных ассоциаций, формирующихся под влиянием растворов с высокой активностью серы, халькофильных элементов и большой долей участия метеорной составляющей.

Геохимическая изменчивость минерализации, как непостоянство состава минеральных индивидов и их совокупностей вследствие меняющихся условий внешней среды и внутренних факторов самоорганизации вещества, может иметь количественное выражение. В каждом конкретном случае она выражается уровнем содержания тех или иных компонентов и природной дисперсией его значений. Несовершенство аналитической базы и недостаток сопоставимых данных не позволяет пока в большинстве случаев уверенно вычленить из общей дисперсии аналитическую, определить статистические параметры распределения компонентов в разных объектах и дать количественное выражение изменчивости состава рудной минерализации в зависимости от тех или иных явлений и процессов. По-видимому, это является одной из задач будущих исследований. В настоящее время удается выявить лишь генетические основы геохимической изменчивости рудной минерализации и факторы, ее определяющие.

Общая изменчивость оруденения и химизма отдельных минеральных видов на оловорудных месторождениях зависит от распределения в пространстве продуктов разных стадий развития флюидной системы, каждой из которых присуща своя фациальная зональность. Факторы, влияющие на изменчивость конституции и свойств минералов, можно подразделить на общие и частные, первые из которых соответствуют общему ходу процессов минералообразования на месторождениях данной формации, а вторые отражают специфику обстановки в конкретном блоке земной коры. Эволюция минеральных видов в оловорудных провинциях происходит в соответствии с изменением условий развития флюидной системы во времени и пространстве. Изменчивость химизма минеральных индивидов при этом выступает как . интегральная функция факторов, действовавших на этапах зарождения, жизни и гибели конкретного минерала в конкретной обстановке рудообразования.

Минералого-геохимическое изучение метасоматитсв позволяет прогнозировать основные типы оруденения в районе, выделять участки территории, максимально благоприятные для возникновения оловянного оруденения, и отличать рудоносные блоки от безрудных в условиях близкого петрографического состава метасоматитоз. В связи с многостадийнсстью, а иногда и полмформационностью, олозорудных месторождений локальное прогнозирование оруденения на глубине и на флангах целесообразно производить при непременном учете особенностей характера эволюции минералов во времени в каждом конкретном участке рудоносной структуры.

Крупные оловорудные месторождения являются сложными минеральными системами и в составе руд и околорудных метасоматитов несут значительные концентрации не только олова, но и целого ряда других компонентов, появление которых зависит от различных условий. В данном случае играют роль как универсальные факторы, связанные с эволюцией флюидных систем, так и наличие региональной геохимической специализации, связанной с особенностями состава и строения глубинных зон коры и мантии. Учитывая зависимость особенностей конституции и свойств минералов от различных геологических факторов, в некоторых случаях удается выявить и непосредственно такие их типоморфные особенности, в которых отражаются аномальные условия в земной коре, приводящие к появлению крупных рудных тел и месторождений.

Недооценка сложности состава и условий размещения различных минеральных и геохимических ассоциаций на крупных и уникальных месторождениях ведет к потере в процессе эксплуатации значительных масс ценных компонентов и поступлению в окружающую среду потоков токсичных элементов, которые приводят к резкому и быстрому изменению геохимической обстановки в горнорудных районах. Исследования, проведенные автором в Комсомольском районе, дали возможность подробно рассмотреть формирование разных типов геохимических аномалий, возникающих в результате освоения оловорудных месторождений, и закономерности поступления токсичных химических элементов в биогеохимические цепи. Установлено, что гипергенные преобразования минералов и руд при освоении оловорудных месторождений приводят к формированию техногенных геохимических аномалий, отличающихся от природных масштабами, контрастностью и формами нахождения химических элементов. На участках природных аномалий, над рудными телами, значительная часть металлов сорбируется гидроксидами железа и фиксируется преимущественно в низах разреза рыхлых отложений. Техногенные аномалии характеризуются преимущественным накоплением металлов в верхних горизонтах почв и разнообразием форм их нахождения; при этом олово и свинец, попадая в верхние почвенные горизонты в виде сульфидов, частично переходят в

органические соединения, а также другие новые формы, и активно накапливаются в растениях.

Одной из важных проблем, которая в настоящее время может решаться на стадиях поисково-оценочных работ и разведки для уменьшения степени техногенного воздействия на биосферу, является подсчет объемов всех компонентов руд и околорудных образований, в первую очередь, конечно, наиболее токсичных, извлекаемых на поверхность при различных схемах отработки месторождений. Без подобного рода расчетов, которые до настоящего времени нигде не проводятся, невозможна корректная экологическая оценка воздействия горно-промышленных предприятий на окружающую среду, а в связи с этим и оценка экономической целесообразности освоения месторождений.

Список основных работ автора по теме диссертации

1. Гавриленко В.В. Вольфрам в гранито-гнейсах купольных структур Северо-Западного Приладожья//Вестник ЛГУ, 1979, N24, с.28-34.

2. Гавриленко В.В., Барабанов В.Ф. Минералого-геохимические особенности гранитогнейсов Латвасюрского купола (СевероЗападное Приладожье)//Вестник ЛГУ, 1980, N18. С.39-46.

3. Гавриленко В.В., Калиничева Г.И., Скублов Г.Т. О вольфрамоносности Северо-Западного Приладожья //Сов.геол., 1980, N12, с. 52-59.

4. Гавриленко В.В., Лапшин С.Г. Методы корреляции гранитоидов Северного Приладожья на основе геохимических и изотопно-спектральных данных//Геохимические методы корреляции. Минск, Наука и техника, 1982, с.46-50.

5. Гавриленко В.В. К геохимии гранито-гнейсовых куполов Северного Приладожья//Вопр.геохимии и типоморфизм минералов. Л., изд.ЛГУ, 1985, с. 143-153.

6. Беляев А.М., Гавриленко В.В. Распределение олова и некоторых других редких элементов в породах гранитогнейсовых куполов Северного Приладожья//Вестник ЛГУ, 1985, N14, с.77-81.

7. Гавриленко В.В., Огнянов Н.В., Кузьменко В.К., Леонова Е.М., Смирнова Е.А. Структурные и геохимические закономерности локализации оруденения на месторождении Соболином//Геол.рудных местор.,1985, t.XXVII, вып.4, с.50-59.

8. Гончаров Г.Н., Гавриленко В.В., Калямин A.A., Калямин A.B. Исследование кристаллохимических особенностей турмалинов месторождения касситерит-силикатной формации//Зап.ВМО, 1985. 4.114. Вып.5. С.594-599.

9. Гавриленко В.В., Перетяжко И.С., Сухаржевский С.М. О некоторых особенностях шеелита касситерито-силикатных месторождений Комсомольского района. //Записки ВМО, 1985, ч. 114.N 6, С. 702-707.

10. Гавриленко В.В., Гончаров Г.Н., Леонова Е.М., Сухаржевский С.М. Исследование валентного состояния железа и лантаноидов в рудоносных образованиях касситерит-силикатных месторождений Комсомольского района. //Геохимия. 1986. N8. С. 1129-1135.

11. Гавриленко В.В., Гульбин Ю.Л., Юдина Л.И. Вольфрам в касситеритах одного из месторождений Комсомольского района//Минералогия и геохимия вольфрамовых месторождений. Вып.4. Л., ЛГУ, 1986, с.73-78.

12. Ольховая Е.А., Гавриленко В.В. Элементы-примеси в арсенопиритах касситерит-силикатно-сульфидного месторождения//Вестн.ЛГУ. 1986. Сер.7. Вып.4. С.97-100.

13. Гавриленко В.В., Ольховая Е.А., Яковлева О А Эволюция висмутовой и сурьмяной минерализации при формировании касситерито-силикатно-сульфидного оруденения//Зап.ВМО, 1987. Ч.116,Вып.3. С.342-346.

14. Гавриленко В.В., Рыжов О.В. О закономерностях накопления свинца и олова растениями в районах природных и техногенных аномалий//Геохимические идеи В.И.Вернадского в наши дни. Л.,

изд.ЛГУ, 1987, с. 194-200.

15. Гавриленко В.В., Конопелько Д.Л. Некоторые закономерности формирования техногенных геохимических аномалий в районе оловорудного горно-обогатительного комбината//Вопр,экологии и охраны природы. Вып.2 Л.,изд.ЛГУ,1987, с.83-90.

16. Гавриленко В.В. О биогеохимической индикации участков накопления свинца и олова в лесных ландшафтах умеренного климата//Биогеохимическая индикация окружающей среды. Л..Наука, 1988. С.13-14.

17. Леонова Е.М., Гавриленко В.В., Сорокин Н.Д. О находке хромита в терригенно-осадочных толщах Комсомольского оловорудного района//Зап.ВМО. 1988.4.117.Вып.2. С.245-247.

18. Гавриленко В.В., Рыжов О.В., Конопелько Д.Л. О возможностях использования бисгеохимических методов при поисках оруденения касситерит-сульфидного типа//3акономерности поведения редких элементов в породах и минералах. Вопр.геохимии и типоморфизм минералов. Вып.4. Л.,изд.ЛГУ, 1989. С.53-60.

19. Панова Е.Г., Гавриленко В.В. К биогеохимии вольфрама//Вопр.экологии и охраны природы. Вып.З.Л., изд.ЛГУ, 1989. С.53-60.

20. Кузьменко И.К., Гавриленко В.В., Шаров A.C. Об эволюции гидроксидов и оксидов железа в зоне гипергенеза касситерит-сульфидного месторождения//Минер.журн., 1990, т. 12, N1, с.86-88.

21. Гавриленко В.В. О проблеме геохимических циклов токсичных элементов//Современные геологические проблемы учения В.И.Вернадского о биосфере (Тр. Ленингр. о-ва естествоиспытвтелей.Т.81, вып.2). Л.,изд.ЛГУ. 1990. С. 17-29.

22. Гавриленко B.B. Геохимическая эволюция гранито-гнейсовых куполов (на примере Северного Приладожья)// Петрохимическая эволюция магматических формаций. М., Наука, 1990, с.145-155.

23. Миронова В.Г., Гавриленко В.В. Вольфрам, олово и свинец в почвах горнорудного района//Минералогия и геохимия вольфрамовых месторождений. Вып.5. Л., изд.ЛГУ, 1991. С.71-77.

24. Гавриленко В.В., Калиничева Г.И. Геохимия вольфрамового оруденения в областях развития метаморфизма и гранитизации. Л.: Изд.ЛГУ, 1991, 248 с.

25. Гавриленко В.В., Погребе H.A. Индий в рудах месторождения касситерит-кварцевой формации // Зап.ВМО, 1992, 4.121, вып.2, с.41-47.

26. Гавриленко В.В., Ефименко С.А., Ткаченко Г.А., Панова Е.Г., Погребе H.A. Геолого-структурные и минералого-геохимические особенности Правоурмийского оловорудного месторождения // Геология рудных месторождений, 1992. Т. XXXIV. N6. С.34-47.

27. Панова Е.Г., Гавриленко В.В., Лучицкая М.И. Химическая эволюция метасоматитов в процессе формирования Правоурмийского оловорудного месторождения// Геохимия. 1993. N5. С.743-753.

28. Гавриленко В.В. Геохимическое картирование региональных и локальных метасоматитов при прогнозировании оловянного оруденения и решении проблем его генезиса//1\/ Объединенный международный симпозиум по проблемам прикладной геохимии, посвященный памя.« академика Л.В.Таусона. Иркутск, 1994. Т.2. С.6-7.

29. Гавриленко В.В., Панова Е.Г. Оловянное оруденение и метасоматизм в Приамурье// Геол.рудн.местор., 1994, т.36, вып.4, с.350-361.

30. Гавриленко В.В. Некоторые актуальные проблемы экологической минералогии и геохимии//Зап.ВМО, 1994.4.123.N3. С.1-8.

31. Гавриленко В.В., Панова Е.Г. Региональная зональность гидротермально-метасоматических образований и оловянного оруденения в Приамурье//Докл.РАН, 1995, т.341, N5, с.658-€60

32. Гавриленко В.В.,Гайдамако И.М., Смоленский В.В. Редкоземельные элементы, скандий и ниобий в вольфрамитах Баджальского рудного района (Дальний Восток)//Зап.ВМО, 1995, N3, с.50-58.

33. Гавриленко В.В., Ольховая Е.А. Об изменчивости химизма рудных минералов в олово-полиметаллических месторождениях Комсомольского района (Дальний Восток) // Записки ВМО, 1995, N 5, с.31-46.

34. Гавриленко В.В., Панова Е.Г, Метасоматизм и оловорудная минерализация в Приамурье.I. Региональная зональность//Вестн. СПбГУ. 1995. Сер.7. Вып.1.С.13-18.

35. Гавриленко В.В., Панова Е.Г. Метасоматизм и оловорудная минерализация в Приамурье.И. Зональность рудных районов и месторождений//Вестн.СПбГУ. 1995. Сер.7. Вып.2. С.30-36.

36. Гавриленко В.В. О проблеме оценки комплексности оловорудных месторождений//2-й международный симпозиум "Проблемы комплексного использования руд". СПб: Изд. СПбГГИ, 1996. С.42-43.

37. Гавриленко В.В.,Гайдамако И.М.,Смоленский В.В. Исследования микронеоднородностей, возникающих в минералах на разных стадиях их онтогенеза/Уральская летняя минералогическая школа-96. Екатеринбург, 1996, с.104-105.

38. Гавриленко В.В. Поисковая минералогия и поисковая геохимия -тенденции и проблемы//Зап.ВМО, 1996,N1. С. 3-13.

39. Panova E.G., Gavrilenko V.V. Mineralogy and geochemistry of wallrock alteration at the tungsten deposits of Boguty and Aqushatau, South and Central Kazakhstan//Granite-related ore deposits of Central Kazakhstan and adjacent areas. INTAS-93-1783. Project, St-Petersburg, 1996, p.p.337-346.

40. Гавриленко В В., Марин Ю.Б. Основные закономерности локализации и главные признаки крупных и уникальных месторождений олова // Уникальные месторождения полезных ископаемых России. Закономерности формирования и размещения, Спб, СПбГГИ, 1996,

с. 103-126.

41. Krimsky R.Sh., Belyatsky B.V., Gavrilenko V.V. Nd and Sr isotope geochemistry and age of tin-tungsten meneralisation in the Urmijskij ore

district (Priamurie, Russia). In: Freiberg isotopen-kolloquium 1996, vom. 30. September bis 2. October 1996. Proceedings, p.p. 299-301.

42. Gavrilenko V., Morozov M., Kempe U., Smolensky V., Wolf D. Unusual REE distribution patterns in fluorites from Sn-W deposits of the quartz-cassiterite and quartz-wolframite type//J.Czech.Geol.Soc., 42 (1997), 3, p.36.

43. Гавриленко В.В. Анализ изменчивости конституции минералов гидротермальных месторождений, связанных с гранитным магматизмом//Струкгура и эволюция миерального мира. Сыктывкар, РАН, 1997, с.22-23.

44. Крымский Р.Ш., Гавриленко В.В., Беляцкий Б.В., Смоленский В.В., Левский Л.К. Возраст и генезис W-Sn минерализации в Верхнеурмийском рудном поле, Приамурье: Sm-Nd и Rb-Sr изотопные данные//Петрология. 1997.Т.5. N5.С.552-560.

45. Гавриленко В.В., Марин Ю.Б. Особенности размещения и генезиса крупных и уникальных месторождений литофильных редких металлов в России//Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов. СПб, СПбГГИ, 1998. С.57-70.

46. Крымский Р.Ш., Гавриленко В.В., Беляцкий Б.В., Смоленский В.В., Левский Л.К. Возрастные характеристики W-Sn минерализации Верхнеурмийского рудного поля (Приамурье) //Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов. СПб, СПбГГИ, 1998. С. 158-163.

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Гавриленко, Владимир Васильевич, Санкт-Петербург

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский государственный горный институт

им. Г.В.Плеханова (технический университет) Кафедра минералогии, кристаллографии и петрографии

На правах рукописи

Гавриленко Владимир Васильевич

Генетические основы геохимической изменчивости рудной минерализации оловоносных районов

Специальности: 04.00.20 - минералогия, кристаллография, 04.00.02 - геохимия

Диссертация

на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

УШ

Оглавление

Введение 4 Часть 1. Условия локализации и генезиса крупных месторождений олова

и редких литофильных металлов 11

1.1. Общие закономерности размещения оловоносных провинций 11

1.2. Геологическая позиция и магматизм районов крупных и уникальных

месторождений олова 15

1.3. Вольфрамово-оловоносные районы глубинных зон подвижных поясов. 37

1.4. Метасоматиты, гранитоидный магматизм и оловянное оруденение

в условиях активных континентальных окраин 58

1.5. Метасоматизм как фактор рудолокализации 89

1.6. Особенности локализации и генезиса крупнейших месторождений

олова и литофильных редких металлов в России 108 Часть 2. Закономерности изменчивости состава рудной минерализации в

оловоносных районах 135

2.1. Общие вопросы типизации, стадийности минералообразования

и зональности оловорудных месторождений 135

2.2. Изменчивость состава рудной минерализации в некоторых

оловоносных районах Приамурья 145 Примеры минералого-геохимической зональности оловорудных

районов и месторождений 146

Изменчивость конституции главных рудных минералов 170

Касситерит 170

Вольфрамит и шеелит 192

Арсенопирит и леллингит 222

Халькопирит 232

Сфалерит 236

Галенит 239

Минералы висмута и сурьмы 243

Другие рудные минералы 253

2.3. Особенности минерализации крупных и уникальных месторождений

олова 257

2.4. Изменчивость состава минералов оловоносных районов с позиций фило-

и онтогенического анализа 268 Часть 3. Прикладные аспекты генетического анализа геохимической изменчивости

рудной минерализации оловоносных районов 284 3.1. Использование минералого-геохимических данных при локальном

прогнозировании оруденения 284

3.2.Экологическая минералогия и геохимия оловорудных районов 316

Заключение 350

Список литературы 354

Введение

Актуальность проблемы. Геохимическая изменчивость минерализации - это непостоянство состава минеральных. индивидов и их совокупностей, которое является следствием меняющихся условий внешней среды и внутренних факторов самоорганизации вещества. Она предстает в качестве одного из проявлений общей изменчивости геологических объектов как их важнейшего свойства. Проблема изменчивости состава гидротермального оруденения в геологическом пространстве является одной из важнейших как при разработке общей теории рудообразования, так и в прикладном аспекте - при решении вопросов прогнозирования и промышленного использования рудных месторождений. Не удивительно, что эта проблема уже несколько десятилетий пользуется пристальным вниманием геологов различных специальностей. Обычно она рассматривается в рамках решения вопросов зональности рудной и сопутствующей ей минерализации. Однако зональность является частным случаем общей изменчивости минерального вещества - упорядоченностью минерализации в пространстве под влиянием какого-либо ограниченного набора факторов, - и, соответственно, не всегда отражает их многообразие. С этим, очевидно, и связана известная дискуссионность вопросов зональности и отсутствие единства взглядов геологов на их решение.

С развитием новых и углублением традиционных аналитических методов исследования минерального вещества, а также с развитием систем автоматизированной обработки больших массивов накопленной информации появилась возможность рассмотреть проблему изменчивости состава гидротермальной минерализации в пределах рудоносных районов с геологических позиций, но на вещественной генетической основе. Оловоносные районы с давних времен служили своеобразным полигоном, где создавались научные концепции, повлиявшие на развитие научных направлений не только в исследовании генезиса месторождений полезных ископаемых, но и в других областях геологических знаний. С начала 90-х годов промышленная разработка многих месторождений резко сократилась. В то же время, в связи с возникшей возможностью сопоставления реальной информации по месторождениям России и других стран, а также с лавинообразным накоплением новых аналитических данных, весьма актуально попытаться обобщить имеющиеся минералого-геохимические материалы по оловоносным районам и сделать новые шаги к пониманию причин геохимической изменчивости рудной минерализации на геолого-генетической основе.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлась разработка геолого-

генетических основ анализа геохимической изменчивости гидротермальной рудной минерализации на примере оловоносных районов и оценка возможностей их использования при прогнозировании оруденения и последствий его промышленного освоения.

Для достижения этой цели решались следующие задачи: 1 - минералого-геохимическое исследование и определение условий локализации оруденения в ряде рудных районов и отдельных месторождений Дальнего Востока, Северо-Запада России и Казахстана, 2 - обобщение имеющихся авторских и опубликованных данных о характере изменчивости состава рудной минерализации в оловоносных районах, 3 - фило- и онтогенический анализ важнейших рудных минералов этих районов, 4 - выявление главных геохимических особенностей минерализации и условий генезиса крупнейших месторождений олова, а также их сопоставление с месторождениями вольфрама и редких литофильных металлов, 5 - определение комплекса рациональных минералого-геохимических методов локального прогнозирования рудной минерализации на оловоносных территориях, 6 - разработка методологии эколого-минералогического и эколого-геохимического анализа оловорудных районов.

Фактический материал и методы исследования. В работе обобщены материалы, собранные при проведении полевых исследований в Карелии, Казахстане, на Дальнем Востоке в период с 1976 по 1997 г.г. в рамках многочисленных хоздоговорных (с ПГО "Севзапгеология", "Южказгеология", Комсомольской экспедицией ПГО "Дальгеология", Солнечным ГОКом, Лермонтовским ГОКом, ВСЕГЕИ) и госбюджетных работ, ответственным исполнителем или научным руководителем которых являлся автор. Кроме того, в ряде случаев в работе использованы материалы, собранные при посещениях месторождений и рудопроявлений олова и вольфрама в Приморье, Забайкалье, на Северо-Востоке и Северо-Западе России, в Казахстане и Средней Азии. Привлекались и данные, полученные во время экскурсий и при знакомстве с фактическими материалами в олово- и вольфрамоворудных районах Англии, Австрии, Германии, Чехии, Финляндии, которые осуществлялись на основе творческих контактов с зарубежными специалистами и обеспечивались со стороны Фрайбергской Горной Академии (ФРГ), Стаффордширского университета (Англия) и университета г.Турку (Финляндия). При разработке генетических концепций и их прикладных аспектов учитывались фактические данные и опыт, полученные автором при проведении поисков и разведки золото-серебряных месторождений в Магаданской области в 1970-1975 г.г., а также при минералого-геохимическом изучении гидротермальной минерализации ряда редко- и благороднометальных рудных районов, при

посещении многочисленных месторождений различного типа в разных районах бывшего СССР, а также при проведении разноплановых эколого-геохимических исследований.

Число непосредственно отобранных при проведении данной работы и различным способом проанализированных проб руд и горных пород составляет более 12000. Количество выделенных и проанализированных мономинеральных фракций - более 1600. В целях получения корректных выводов по конкретным рудным районам и месторождениям в работе преимущественно используются результаты оригинальных аналитических данных, "привязанных" к конкретным отдокументированным точкам наблюдения в маршрутах, интервалам горных выработок и скважин. Аналитические работы проводились на кафедрах и в лабораториях СПбГУ и СПбГИ, а также в лабораториях ВСЕГЕИ, ИГГД РАН, ИМГРЭ, ГЕОХИ РАН, ПГСУ'Севзапгеология", "Невскгеология", "Дальгеология", "Читагеология", АО "Механобр-Аналит" и во Фрайбергской Горной Академии (ФРГ). Во всех случаях особое внимание уделялось метрологическому обеспечению аналитических работ. Выводы и обобщения основаны на результатах эмиссионно-спектральных, рентгено-флуоресцентных, плазменно-спектрометрических, нейтронно-активационных, пламенно-фотометрических, атомно-абсорбционных, масс-спектрометрических анализов проб пород и руд. Кроме того, были использованы результаты исследования более 5000 шлифов и аншлифов, различные оптические, спектроскопические (ИКС, ЭПР, ЯГР, ДТА, люминесцентные), рентгеноструктурные, эмиссионно-спектральные, плазменно-спектрометрические, микрозондовые, изотопно-спектральные, масс-спектрометрические и другие виды анализов минералов.

В связи с весьма значительным объемом аналитической информации по рудным объектам Карелии, Казахстана и Дальнего Востока, начиная с 1976 года, автором использовались автоматизированные системы обработки массивов минералого-геохимических данных на базе ЭВМ. По каждому объекту исследований создавались банки геолого-геохимической информации и затем производилась обработка данных с использованием методов математической статистики. Методологической основой работ на месторождениях являлось проведение систематического минералого-геохимического картирования рудных тел и рудных полей с учетом оперативных геологических материалов в контакте с геологами-производственниками.

Эколого-минералогические и эколого-геохимические исследования проводились автором на инициативных началах с 1981 года в Комсомольском оловорудном районе, а затем на ряде территорий европейской части России. Результаты работ по данному

направлению, связанные с темой диссертации, основаны на оригинальных анализах около 1000 проб растений, 500 проб почв, донных осадков и поверхностных вод.

Научная новизна. Впервые на базе комплексного анализа пространственной и временной эволюции химизма минеральных видов и их ассоциаций обоснована правомерность рассмотрения изменчивости рудной минерализации оловоносных районов в связи с развитием глубинных флюидных систем в процессе мантийно-корового взаимодействия в условиях многообразия геолого-структурных обстановок.

Определены теоретические и мегодические основы нового направления геологических знаний - экологической минералогии и геохимии рудных районов.

Защищаемые положения. 1. Метасоматизм, проявленный на значительных территориях в условиях континентальных окраин и вызванный глубинным флюидопотоком, играет роль подготовительного процесса, на фоне которого происходит становление гранитоидов и ассоциирующей с ними оловорудной минерализации.

2. Изменчивость минерализации в рудовмещающих структурах оловоносных районов определяется положением каналов глубинного флюидного тепло-массопереноса, фиксируемых продуктами регионального и локального метасоматизма. В связи с этим особенности химизма гидротермально-метасоматических пород и слагающих их минералов являются индикаторами условий, определяющих формирование промышленного касситеритового оруденения.

3. Вариации состава минеральных видов в оловорудных полях зависят от особенностей проявления в пространстве разных стадий развития гидротермально-метасоматической системы и обусловлены двумя типами изменчивости - пространственной и временной.

4. Общая картина изменчивости состава минеральных индивидов оловорудных месторождений определяется сочетанием неоднородностей, возникающих на всех этапах онтогенеза минералов. Явления, фиксирующие начало гибели индивидов на завершающем этапе их онтогенеза в месторождениях, прошедших длительную историю формирования, часто проявляются в перераспределении химических компонентов вблизи от границ с замещающими фазами.

Разработаны новые критерии поисков вольфрамового и оловянного оруденения в докембрийских областях.

Полученные материалы послужили основой для подсчета запасов попутных компонентов и типизации руд ряда месторождений олова, разведанных в 80-х годах в бывшем СССР - Правоурмийского, Соболиного и других.

Данные по минералогии и геохимии оруденения, полученные автором, и изложенные в соответствующих отчетах и информационных записках, оперативно использовались геологами Комсомольской ГРЭ ПГО "Дальгеология", Солнечной ГРЭ Солнечного ГОКа, Карельской ГРЭ ПГО"Севзапгеология", Лермонтовского и Акчатауского ГОКов.

Кроме того, результаты исследований учитывались автором при чтении лекций и

проведении занятий в Санкт-Петербургском университете и Санкт-Петербургском горном институте по курсам: "Минералогия", "Генетическая минералогия", "Поисковая минералогия", "Общая геохимия", "Прикладная геохимия", "Геохимия редких элементов", "Геохимические методы поисков", "Геохимические циклы токсичных элементов", "Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых".

Результаты исследований использовались и в опубликованных автором четырех учебных пособиях: "Геохимия редких литофильных металлов" (1986, соавтор В.В.Сахоненок), "Геохимические циклы токсичных элементов"(1988, соавтор Н.А.Сорокина), "Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых" (1993), "Современные методы анализа минералов, горных пород и руд" (1997, колл.авторов, под ред. В.В.Гавриленко).

Апробация работы. Результаты исследований докладывались более чем в 30 докладах на различных конференциях и совещаниях, включая: II Международный симпозиум по методам прикладной геохимии (Иркутск, 1981), УИ Симпозиум по геохимии магматических пород (Москва, 1981), Всесоюзное совещание "Генетические модели эндогенных рудных формаций (Новосибирск, 1985), ряд Всесоюзных совещаний по геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых (Хабаровск, 1979; Новосибирск, 1986; Ужгород, 1988), ГУ и У Всесоюзные конференции по минералогии, геохимии, генезису и комплексному использованию вольфрамовых месторождений СССР (Ленинград, 1981, 1986), Конференцию "Современные геологические проблемы учения В.И.Вернадского о биосфере"(Ленинград, 1987), Всесоюзное совещание "Биогеохимическая индикация окружающей среды" (Ленинград, 1988), Собрания Всесоюзного минералогического общества АН (Ленинград, 1991, 1997), Международный симпозиум "Крупные и уникальные месторождения редких и благородных металлов (С-Петербург, 1996), Конференцию "Экологическая геология и рациональное недропользование. Становление научного направления и обра�

Информация о работе

Гавриленко, Владимир Васильевич
доктора геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 1998
ВАК 04.00.20

Диссертация

Генетические основы геохимической изменчивости рудной минерализации оловоносных районов - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы