Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимия элементов-примесей каменноугольной бокситоносной формации севера Восточно-Европейской платформы

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимия элементов-примесей каменноугольной бокситоносной формации севера Восточно-Европейской платформы"

Министерство геологии СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ.А.П.КАРПИНСКОГО (ВСЕГЕИ)

Мордберг Леонид Евгеньевич

ГЕОХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ БОКСИТОНОСНОЙ ФОРМАЦИИ СЕВЕРА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

Специальность 04.00.02 - Геохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учено* степени кандидата геолого-минералогических наук

На правах рукописи

Ленинград - 1991

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Ленина научно-исследовательском геологическом институте им.А.П.Карпинс-' кого (ВСЕГЕИ).

Научный руководитель - доктор геолого-минералогически наук, профессор Б.М.Михайлов

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогическкх наук, профессор В.А.Рудник (ИГГД АН СССР),

доктор геолого-минералогических наук В.АЛеняков (ВМС)' Ведущая организация - ИГЕМ АН СССР

Защита состоится мая 1991г. в// часов на заседании Специализированного Совета Д 071.07.02 при ВСЕГЕИ по адрес, 199026, Ленинград, Средний пр., 7Ь в зале Ученого Совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСЕГЕИ

ВСЕГЕИ

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного Совета,кандидат геолого-нинералогических наук

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Геохимические исследования бокситов способ-ют уточнению условий их образования, что отражается на соЕевшивании критериев прогнозировании. Изучение закономерностей рас-еления элементов-примесей в бокситах позволяет оценивать возмож-и их попутного извлечения при производстве глинозема» Наконец, альна-лреблема иазиОитял щшых :геохшич9ских методов поисков а тов.

Зскорная гадь работа .и задачи исследования. Основная цель рабо-выявленнэ причин и условий концентрации элементов-примесей в яноугольной бокситоносной формации севера Восточно-Европейской формы. Для достижения этой цели решались следующие задачи: I. Выявление закономерностей распределения и поведения элемен-

лэимесей в бокситоносной формации на основе етаиздтического ана-•

I. Определение геохимической специализации бокситов Кедва-Вапов-з района Южного Тимана и Североонежского бокситоеоспого района. 5. Выявление типоморфннх минерально-геохимических ассоциаций нов и условий их образования.

I. Установление геохимических аномалий, связанных с бокситами, вещающих их отложениях и использование этих аномалий в поиско-1елях (создание геохимического способа поисков бокситов). Фактический материал и.методы исследования. В основу предлагаемой положены личные исследования автора за 1983-1989 гг. В ше Северотиманской партии сектора кор выветривания ВСЕЕЕИ ав-137чал довизейские и визейские отложения и заключенную в них поносную формацию в Североонежском бокситоносном районе (СОБР) [ва-Ваповском районе (Южный Тиман). Бокситонссная формация, в 1В которой включены породы от каолинитовых глин коры выветрива-[о бокситов включительно, изучалась в пределах Иксинского и Пле-1Го месторождений (СОБР), Верхне-Ухтинской, Ваповской и Лоим-залежей (Южный Тиман). В пробах бокситоносной формации и вмеща-ее отложений, отобранных из керна буровых скважин, определя-содержания вх. У, и, ть, рь, 2г, нъ, N1, Со, Ш) методом рент-пектрального анализа. Всего проанализировано 820 проб. Кроме выполнено 56 рентгенсотруктурных анализов, 65 определений Яа2о Э методом пламенной фотометрии, 14 спектральных эмиссионных естванных анализов различных фсакций бокситов на 10 элементов, редвяания объемного веса и открытой пористости, 50 определений

карбонатности погод методом Резникова (вое аналитические работы полнены в лабораториях ВСЕ1ЕИ). В работе также использованы реэп таты более 300 химических анализов, выполненных в Ухтинской ГРЭ Плесецкой КГРЭ.

Обработка аналитических данных проводилась во ВСЕ1ЕИ на ЭВМ EC-I035 и эклкчапа в себя вычисление основных статистик, а такж метода многомерной статистики - корреляционный, регрессионный и факторный анализы.

Научная новизна.

Впервые оценены параметры распределения 10 химических элеме! тов в бокситоносной формации СОБРа и Южного Тимана.

Разработана методика определения относительной подвижности : ментов в бокситоносной формации с учетом соотношения их диспера в бокситовых и материнских породах и оценена подвижность элемен: по этой методике.

Установлено влияние химического состава магматичвских комшк сов Тимана и Юго-Восточного склона Балтийского щита на геохимии скую специализацию бокситоносной формации.

Выявлены ассоциации элементов-примесей и их связи с минерал: нши парагеназами бокситоносной формации.

Практическое значение. Выполненные исследования позволили:

- Предложить геохимический способ поисков маеторождений бою тов, связанных с погребенными зонами гипергенеза.

- Установить зависимость уровня концентрации различных груш элементов-примесей в бокситах от геохимической специализации пи магматического комплекса региона.

- Выявить связи элвментов-цримеоей с минералами бокситов, ч1 может иметь значение при разработке технологий, направленных на путное извлечение этих элементов в процессе переработки боксито:

Апробация работы,/д.дублакаииа.. Основные материалы диссартац докладывались на IX Коми Республиканской конференции (Сыктывкар 1983 г.), на Всесоюзном совещании "Бокситы и другие руды алюмин; вой промышленности" (Савинск, 1985 г.), на конференции молодых ' ных "Пути повышения эффективности геологоразведочных работ на ц низ, благородные металлы и алмазы" (Москва, Щ11ГРИ, 1987 г.), н; и УП конференциях молодых ученых (Льеов, 1988, 1989 гг.), на Bei юзном совещании "Рудоносные формации зоны гипергенеза" (Лениигр 1990 г.). По теме диссертации опубликовано 10 работ, включая I , торское свидетельство на изобретение.

Объем и структура работы. Дисс в стация содержат 105 страниц щинописного токста, состоит из введения, 7 глав и заключения и провоядаотся 5 рисунками и 35 таблицами, а также списком ли-ратуры, включающим 125 наименований.

Большую помощь в выполнении работы оказали консультации В.Г.Ко-кольцева, Е.Н.Нестеровой и М.А.Лисицыной. Ценные советы автор по-

Т.Скублова, А.К.Иогансона. Выполнению работы во многом слособст-вали консультации В.С.Певзнева. Всем им автов исквеннз благодавэн.

Особая благодарность - научному руководителю доктору гзолого-яавалогических наук профессор? Б .М .Михайлову за внимание и помощь, азанные пш подготовке диссертации.

Основные защищаемые положения.

1. Бокситоеыз залзии Севе воонежского бскситоносного вайона ОЕРа) и Кедва-Ваповского вайона Южного Тимана являются полистайными образованиями. Каждая стадия характеризуется возникновени-

опсздвлонной минерально-геохимической ассоциация. К основным адиям относятся: I. Образование семита и гематита и переваспведе-ние гт, и, ть; 2. Оби зов ант гиббсита и анатаза и певеваспвэде-нио Ът, НЪ; 3. Обгазование мусковита и павеваопределение ; 4. Втошчная бемитизация и пвиеноо ш., и, Но.

2. Каменноугольная бокситоносная формация имеет на СОБРе фэма-льную геохимическую специализацию (», Со, Сг), а в Кздва-Вапов-:ом районе Южного Тимана - фэльскфильную ( ръ, гг, яь, ть, и). Бзо-мическая специализация бскситоносной формации, залегающей на оса-чных отложениях чехла, опвадалязтся составом магматических пород, аствующих в строении квисталлического фундамента этих районов азитн - гипевбазиты на СОБРе и кислые - щелочные поводы в Кедва-повском вайоне).

3. Для каменноугольной бскситоносной формации на СОБРе и Южном мане хавактевны упорядоченное васпредалзниэ ть и и (возваста-.9 свадних содержаний от сиаллитов к бокситам), Бг и иъ (воз-станиа средних содержаний от вдрхних зон к нижним). На Южном Тине упорядочение такжа распределение N1 и Со (возрастание средних держаний от бокситов к сиаллитам), "г и ръ (возрастание средних держаний от верхних зон к нижним). Неупорядоченное распределение их элементов на СОБРа обусловлено их относительно малой подвижно-ью ( У, ръ) и воздействием наложенных процессов ( N1, Со).

i. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ положение к строение КАМЕННОУГагГБНОЙ БОКСИТОНОСНОЙ формации

У истоков изучения бекситоносности СОБРа стоят такиа геолог, как Л.Я.Гольдин, М.М.Евмолаэв, Э.А.Калъберг, Е.П.Левандо, К.Н.Т бина, А.И.Квивцов (конец 40-х - 50-е гг.). Позжа закономерноетя локализации, условиями образования и квите снами прогнозирования месторождений бокситов, а также их связью с козами выветривания занимались Ф.А.Кивеев, Х.Г.Ильинскак, С.В.Левчзнко, Ф.С.Ульмасв В.X.Наседкина, П.Е.Комиссавэв, В.Г.Колокольцав, А.М.Скловский, Орлова, З.В.Жуков, геологи Плесецкой К1РЭ О.О.Разумовский, А.П. стоввтов, Н.М.Авгулэвич и дв. Установлено, что бокситоносная фо ция залегает на пвотевозойских поводах кристаллического фундаме а также на осадочных отложениях венда, фрака и раннетульских. Е далах судных залежей в саздаза формации происходит смена снизу вверх каолинитовых глин сиаллитами (0.85 < м51 <■!), аллитами (I<Mslij2), бокситами (м31> 2), снова аллитами, сиаллитами и оликитовыш глинами (т.н. "пирожковое" стсоениз). Формация пера вается алеврато-глинистими отложениями Михайловского и новасчла ных веневского-стешэвского говизонтов. За пределами рудных зале бокситоносная формация представлена площадной ко вой выветвивани Из геохимических особенностей бокситов СОБРа наиболее интересен изоморфизм АЗУ и CxJ в структуве бемита ( Solymar et al., 1972).

С изучением бокситоносности Южного Тимана связаны имена Б.К хашва, А.В.Иванова, В.А.Калкжного, З.А.Разницына, Д.П.Сердотен В.Н.Горскогс-Кстчинина, П.Б.Овловой, Ю.К.Квылова, В.П.Абвамова, В.Г.КолокольцвЕа, Г.П.Гуляава, В.Н.Деминой, Ю.А.Гуляницкого, В. Беляева, О.В.Шумова и многих других. Установлено, что бокситонс ная формация е Кедаа-Вапозском районе залегает на кавбонатно-гл нистых породах фаыана, а перекрывается нижааалексинскими алеври глинистыми отложениями виза. В пределах рудных залзяей строение бокситоносной формации такое же, как на СОБРе. Сведения о гаохи злемантоЕ-примесей в бокситах Южного Тимана содержатся в работа В.Е.Закруткина и Г.И.Бушинского, Э.Я.Яхниаа, И.А.Гишелъсона и Распространенность некоторых зламентов в бокситах СОБРа и Южно: Тимана оценена В.А.Теняковым и его коллегами из ЕИМСа.

2. методы исследований

Отбое штуфных пвоб для лабоватовных исследований пвеводплся из ша бувовых скважин и сопвоЕовдался послойным его описанием, пии-I из кавдого выделанного слоя отбивался минимум один обвазец.

щой зоне в бокситоносной фовмации, ствуктувяыз особенности п 1Т. В пведелах залажей по пвеобладанию тех или иных повод выделз-следугащие зоны (снизу ввевх): I) нижние сиаллитн, 2) нижние ал--ы, 3) бокситы, 4) вевхние аллиты и 5) вэвхниа сваллиты. Условно юну сиаллитов включены и каолинитовые глины.

Во воах пвобах опведелялись содевкания элемеятовчпзшеезй, а [вобах из оповных вазвазов олвздалялся миневальный состав.

Распведелэние элементов-пвшесей в зонах бокситоносной фовмации шивалось по выбовочным данным, вассчитывались оведнае, диспавсия, ффициент вавиациа, пш необходимости - асимматвля и эксцесс. Оставление паваыетвов даспвзделения элементов з сазличных выбовках годилось с пвимененпем t- и Р-кштавиав. Вывода о вазличиях [ались яви 5%-нш увовне значимости.

Оценка' относительной подвижности элемента в бокситоносной фов-Ш пвоизводилась сопоставлением с ш дне го и дисповсии его с эти,'-а паваматвами в поводах субствата. Считалось, что элемент относи-1ьно малоподвижен лишь в случае унаследсванности от псвод субства-как сваднэго содавжания, так и диспепсии. Одновременное увеличе-I либо уменьшение обоих паваметвов считалось отважавщим соотватст-що пвивнос или вынос элемента, а в случае унаеледовааности от по-I субствата лишь свадкего пви изменении диспевсии делался вывод относительной подвижности элемента в пведелах бокситоносной фов-даи, но об отсутствии его пвивнсса-вкноса.

Изучение связей зламантов-пвимесей с погюдообвазущши мипева-ш (окислами) пвоводалось пви помощи коввеляционного и фактовного ¡лизов. Интевпветивовались компоненты, сумьавная диспавсия' кото: составляла не менее 80 % от общей изменчивости системы. Пвя ин-зпвзтацил везультатов фактовного анализа использовались данныэ о ¡пведелении и поведении элемэнтов-пвимесей в вазличных типах по-^ бокситоносной фовмации, а такта везультаты спектвальных апала-! лэгких, тяжелых и глинистых фвакций бокситов.

Для опведеления полиэлементной веотикальцой гаохимической зональ-:ти надбокситоносных отложзний использовался матод главных кемпо-1Т фактовного анализа.Пви этом сначала фовмивовалисъ выбовки пвоб

из этих отложений отдельно по регионам, оодеекания элементов в щ бах эеих выборок нормировались по среднему, после чего ветоши ос единились и обрабатывались совместно, что позволяло ликвидироваи различия в региональном "фоне" содержаний элементов.

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ аПЕМЕНТОБ-ПРИМИСЕЙ Б ЕСКСИТОНОСНСЙ

юняащи.

Распределение элементов-примесей в бскситоносной формации из? чалось на примере Беловодской залежи Иксинского месторовдения и. Вахновской залежи Плесецкого месторождения (обе-СОЕР), а также Верхне-Ухтинской, Лоимской и Ваповской залежей (Южный Тиман). Основные закономерности распределения элементов-примесей таковы (табл. I):

Средние содержания и и ТЬ всегда максимальны в бокситах, г минимальны - в сиаллитах, причем для и тенденция к накоплению 5 бокситах выражена ярче, чем для ть. Срэдние содержания обоих элементов в аллитах промежуточны между их средними в бокситах и си а: литах. В бокситах ООЕРа тъ/и =3, а р бокситах Южного Тимана ть/и = 1.6-2.9. Это отношение возрастает в сиаллитах (на СОБРе д< 5, на Южном Тиманз - до 5.6-10). Аномальные содержания и обнар^ жены в обеленных образцах бокситов Верз^а-Ухтинской и Ваповской : лажей (до 99 г/т). Для ш и Со на Южном Тимане характерны минимальные средние содержания в бокситах, максимальные - в сиаллитаз и промежуточные - в аллитах. На СОБРе картина их распределения б( лее сложная, но для бокситов характерны относительно низкие средние содержания. N1/00 отличается постоянством в бокситах (СОБР 10, Южный Тиман - 6.6-7,0) и изменчивостью в аллитах и сиаллитах (СОБР - 7.8-21, Южный Тимая - 4-9). Срэдние содержания 5г *в ве-них зонах (аллитах и сиаллитах) покиданы относительно средних в ] жних зонах. Распределение Яг характеризуется также высокими коЭ( фивдентами вариаций. Аналогично распределяется й"нь : максимумы его средних содержаний приходятся на нижние сиаллиты. Распивдало ТЛИ нэ СОБРе отличается близостью средних содержаний кавдо элемента во всех зонах и малыми дисперсиями. Установлено, что V низко в пальтовых разностях бокситов, аллитов и сиаллитов (2.0-2 и велико в алевритовых, псаммитовых и гравийных структурных разн стях (3.1-4.2). При этом Урь не считается с кремневый модулам На Южном Тимане оба элемента проявляют тенденцию к накоплению в жних зонах по отношению к верхним. Распределение 2г в целом не кономерно и не зависит от кремневого модуля, хотя для Беловодско

'аблица I. Средние содержания (г/т) и коэффициенты вариаций (%) эламентов-прлыесвй в бокситоносной формации на СОЕРэ и Южном Тимане

20НЫ п. Зг У и ТЪ РЪ 2г ИЬ N1 Со ЯЪ Мо Белэводская зчлзжь (СОБР)

Зерхние зиаллиты 12 85 78 30 35 о( 10 33 17 58 290 24 9.2 46 672 37 87 74

Зерхниз аллиты 4 аа 75 14 2ж5. 28 11 31 12. 66 42£ 39 ал 69 84а 68 Ш 25

Вокситы 20 124 65' 33 • 3? 4.7 41 14 39 15 60 501 42 7.8 60 579 81 51 71

Яажнив эллитн 5 128 75" 39 45 3.2 9 42 II зз 438 ЗГ" II 747 5Г 37 52

Вадовская залезь (Южный Тиман)

Верхние зиаллиты 7 377 34 29 33 5.6 53 ~ 26 16 18 65 776 За Л 91 13 16 22 95 ■ 20 4*7 35

Верхние аллиты 3 313 Б5~ 33 23 7.8 87 26 БЗ II £7 970 35 Л 36 15 12 36 95 II 2.0 42

Бокситы 12 753 Ж 41 2а 10 32 29 9 " 35 5? 782 19 л 68 Ш 10 81 92 17 1т1

Нижние аллиты 4 555 4э~ 46 22 9.4 об" 28 25 44 Ы8 II ш 101 ЕГ 16 13 87 ¡в5

Кижнив сиаллигы 4 339 57 39 15 27 20 22 з& 23 т 51 11 51 131 91 Ш 98 24 12 а-А ТОО

Примечания. I. В числителз - сшднев содержание, в знаменателе коэффициент вариации. 2. а - число проб.

залежи характерно его накопление а бокситах. >Лч!»ке подеиааию к в Южнотимакских залежах возрастают ст нижних осп к e¿bx;.hh', a ivic пределение Мо в них незакономерно. Установлю;.!' аксиальны? ео"черьг ния Ыо (до 38 г/т) в обеленных образцах бокзатоь ?V<oro Тимаиа, где этот элемент накапливается вжсте с и.

4. ПОВЕДЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ В ДРО-ЙШЕ БСКСИТОНОСНСй ФОРМАЦИИ

Б пайках нашего исследования относительная подвижность эламв! та рассчитывалась сопоставлением его средних содеат-аний и дисперсий в профиле бокоитоносной формации и в породах субстрата. Соглг но представлениям большинства исследователей, субстратом бокситы Южного Тимана являются кавбонатно-глинистае порода фамена, а в С( вероонеясском районе мате пинскими породами в каждом конкретном слз чае являются те, на которых непосредственно залегает бокситоносн; формация (от кристаллических повод Ветреного псяоа до ранне тульи осадков). Эта точка зрения была принята нами па: оценке относите, ной подвижности элементов-примесей. Применение кыбранной методик] основано на известном факте возрастания дисперсии элемента, учаа вующего е рудном процессе.

Оценка относительной подвижноегк элементов-примесей в боксит* носной формации в пределах СОБРа произведена ь трех профилях, ра: личандихся по положению относите лтлю кристаллических повод Ветре: го пояса. Первый профиль (скь. 2i{, Евоюковохая залезь) сфорииров: ся непосредственно по протерозойским мзтадиабазаы, второй (окв.4! западный флага? Вахновской залежи) налегает на фра неких отложения но расположен вблизи от выступон кристаллического фундамента, и третий (скв. 7076 , 7082, центральная часть БеловодскоГ; залами) р. положен в центре Иксинской депрессии, па значительном удалении о выступов кристаллических повод, и также подстилается франекими о ложениямк.

Для всех трех профилей характерны интенсивный вынос нь , от ситально малая подеижность У и яривнос Ni . Поведение же остал кыу. элементов-примесей характеризуется отчетливой дифференшроьа и остью. ^ относительно малоподвижен в первом профиле, во втовом отмечается слабый его пвпвнос, для третьего жз характерен более тансивиый привкос урана. ?[ля Sr в первем профиле установлен ела бый вынос, а во втором и третьем - привнос. Слабый вынос Sr из филя, сформированного по метадиабазам, нельзя считать строго дон

занныи, поскольку последило нодве вглись слабой каибона газации, ко-"орпл могла измвьить картину первоначального распределения этого элемента, рь привносился в породы первого поофилл, ко был относи-юлъно малоподвижен в прэделах второго а третьего. Интересно, что веевмэ интенсивный привнос рь (фиксируется в бокситах Сэзского ру-допроявленая, залегающих на апоперидститоаых серпентинитах (от 5 г/т до 160 г/г). Со привносился в иесвий пцофиль, ь ашньшый октш - во второй. В пределах третьего профиля установлено лишь перераспределение его при отсутствии пиивноса-эыноса. 2г привносился в первый и в то со й профили, а в пределах третьего лишь перераспределялся. И, наконец, ть привносился в первый профиль, пэсераспредз-лялся в пределах второго и был относительно малоподвижен в пределах третьего.

Как видно, в установленное,! ряду происходит увеличение относительной подвижности одних элементов ( $r, V) при уменьшении относительной подвижности других ( РЬ, гь) в то время как для Со и2г устанавливается смена в этом ряду подвижности, связанной с их при-вносом, на подвижность, связанную с перераспределением з пределах профиля бокситоносной формации. Тгусая зональность свидетельствует об эволюции физико-химических параметров в профиле бокситоносной формации по мэре удаления его от выступов кристаллического фундамента.

Как следует из приведенных данных,-на СОБРе в профиле бокситоносной формации, залегающем на осадочных отложениях, относительно малой подвижностью обладают У я й . Было показано, что VPb в пелитогых структурных разностях пород оокситоноспой формации (2.02.4) отличается от этого отноизния в обломочных структурных разностях (2.9-3.5). В то ко время в подстилающих бокситоноснуга формацию осадочных отложениях это отношение низко для глин (1.9-2.0), а для алевролитов, песчаников и гравелитов велико (3.2-4.2). Дифференциация VPb в пелатовых и обломочных разностях пород бокситоносной формация ~л совладение значений его со значениями, полученными соответственно для подстилающих глин,с одной стороны, и алевролитов, песчаников и гравелитов, с другой, зс-деввих, подвтерждают принятое положений о подстилающих породах, как о боксвтоматеринских, и во-вторых, подтверждают сделанный вывод об относительно малой подвижности обоих элементов, позволяя считать указанное отношение унаследованным породами бокситоносной формации от материнских.

Для залежей Кедва-Ваповского района характерны вынос Rb и привнос целой группы элементов - zг, Th, и, m и Относительную

малоподвижность проявляют лишь N1 и Со в пределах Лоимской запек. Отсутствие прявкоса Со фиксируется и для Ваповской залежи.

5. 1Е0ХШИЧЕ0КАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БОШ-ПОНОСНОЙ ФОРМАЦИИ

Под геохимической специализацией бокситоносной формации мы понимаем повышенную концентрацию одного или группы химических элаыа. тов.

Рассмотрение соотношений содержаний элементов-примесей в поро дах бокситоносной формации и бокситоматеринского субстрата (табл.; показывает следующее.

Табл. 2. Срэ*няе содержания элементов (г/т) в бокситоносной формации и породах субстрата на СОЕРе и Южном Тимана

Район Порода Зг У и гь РЪ Ът 1*Ь С

СОБР Бокситоносной 125 38 3.5 II 15 296 8 560 6

формации

Субстрата 82 39 2.5 II 15 335 95 242 5

Южный Бокситоносной 303 47 9.5 27 31 867 7 86 I

формации

Субстрата 216 51 4.8 14 17 370 150 71 I

Группа фельсифильных элементов -РЬ, гг, ть, и - в большей степени концентрируется в бокситоносной формации на Южном Тимана: средние содержания этих элементов в породах субстрата СОБРа и Юм го Тямана близки или различаются незначительно, а средние содержг ния их в бокситоносной формации. На Южном Тимана значительно выше чем на СОБРе. Обратная тенденция характерна для фемафильных элема тов - N1 и Со - которые в большей степени концентрируются в бокс тоаоской формации на СОБРе. Известно, что в бокситах СОБРа значительно накапливается и Сг ( 5о1ушаг et а1., 1972). Элемент, об^ дающий гомеофкльными свойствами - Бг - накапливается в бокситонос кой формации в обоих регионах приблизительно в равной степени. Вс перечисленные особенности объясняются тем, что базиты, слагающие кристаллический фундамент на СОБРе, обогащены N1 (355 г/т) и Со (83 г/т) по отношению к кислым и щелочным породам, принимающим У1 стие в строении кристаллического фундамента Южного Тимана (по да{

м В.И.Степаненко (1983), соответственно, 86 и 16 г/т). Напротив, новые содержания в базагах Ветреного пояса Ът (81 г/т), и (2.6 т), Ть (4 г/т) и РЬ (5 г/т) значительно ниже, чем в магматиче-их породах фундамента Южного Тиыана (соответственно 417, 5, 10 и г/т) по З.И.Стеяаненко (1983)).

—ПЛКРд ЛГ^гяфригу»-

я формация имеет фемафальную геохимическую специализацию ( N1, Со, гласно литературным данным и Сг ), что определяется наличием з ставе кристаллического фундамента базитов и гипарбазитов, а на Юж-м Тимане она имеет фэльсиЗильную геохимическую специализацию, обу-овленную преобладанием в составе фундамента кислых и щелочных под. Как видно, геохимическая специализация бокситоносной формации висит от фоновых содержаний элементов-примесей в магматических подах, участвующих в строении кристаллического фундамента того рвги-а, где она находится. Это утверждение верно и для того наиболее спростванеиного случая, когда бокситовые залежи отдалены от фун-манта осадочными отложениями чехла, что позволяет считать элзмзн--примеси, определяющие геохимическую специализацию, на накоплеины-пассивно, а привнесенными извне в течение геологической жизни ой формации.

6. МИНЕРАЛБН0-1Е0ХИМИЧЕСКИЕ АССОЦИАЦИИ И СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ БОКСИТОВЫХ ЗАЛЕЕЕЙ

Под минерально-геохимической ассоциацией в работа понимается со-эстное нахождение минералов и элементов-примесей, связанных гана-чески. С жаждой стадией связано образование каких-либо минералов и перераспределение элементов-примесей, либо то л другое одновре-нно. Таким образом, формирование минерально-геохимической ассоциа-и является выражением какой-либо стадии.

Ассоциации и стадийность изучзлись методами факторного и коррэ-ционного анализов на примере трет" залежей: Баловодской, Верхне-гинской и Ваповской. Установлены следующие ассоциации и стадии:

I. Гематит-бамит - 2г-ти-и. Эта ассоциация выделяется в залах гиббсит-бамитового состава (Баловодской и Ваповской) и отражает ловия первичного бокситообразования. Накопление Яг, ть, V проис-цит на этой стадии и связано с образованием гаматига и бамита. Ана-з литературных данных позволяет считать условия образования этих ззралов околонейтральными. В таких условиях гг. 'Гь и V ■ могли ми-

гвивовать в вида комплексных соединений, т.к. все они - ховошке кошлаксообвазователи.

2. Гиббсит-анатаз - Zr-ыь. Яавагенвз установлен а существенн' гиббситовых бокситах Весхне-Ухтинской зала»и. Установлено, что не более 5-6 % Ti и Zr от общего их количества связано с тяжелила фракциями 0.25-0.10 мм и 0.10-0.01 мм, хотя последняя обогащена и на 1-2 повядаа по отношениях легкой фракции, в котовой находится гиббеит. С лзгкой фракцией связано не менее 60 % от общего количества Zx и Tl. Пвеимущественно собственно минесальная их фовма (Пастухова и дв., 1984; Бувшнский, Заквуткин, 1978) позволяет считать, что обвазование данного павагенеза пвоисходило в кислых услс виях.(вН 4.5). Нейтвализация кислых ваствовов способствовала выш дению алюминия и квисталлизавди осадка в виде гиббеита, пви этом осаждались Ti, Zr, Hb, котовае также обвазовывали собственные сое дине шия.

3. Мусковит - Ka2o-Rb-Y-Co. Эта ассоциация устанавливается в поводах Беловодской и Ваповской залежей и отважавт существование щелочных условий, в котовнх пвоисходило обвазование мусковита и пе вевасиведеленде Rb, у и Со. Более интенсивно щелочной метасоматоз пиоявлен на Залужемском участке Иксинского местововдения, где с ш связана цэолитизация бокситоносной фовмации.

4. Бемиг - га. и бемит -и-Мо. С пвсцэссом втовичной бемитиза-ции связаны пвиннос N1 (Беловодская залежь), а также и и Mo (Bei не-Ухтинская залакь). Замещение бемитом каолинита в залежах СОБРа описано Х.Г.Ильинсяой (1982), на наличие втовичного бемита в бокс] тах Южного Тимана указал В.В.Беляев (1974).

5. Ni-Co-Sr-Pb. Эта ассоциация возникает пви обелении повод Вевхна-Ухтинской залежи. Повышенные концентвации этих элементов oi навуииБаютоя в нижних, обеленных зонах ае и связаны с выносом жал^ за.

6. Каолинит - Ni-Co. Эта ассоциация, типичная для бокситов мн< гих мастосождсний, установлена в пведалах обеих ювнотиманских зал£ жей. Фемафильная специализация залежой СОБРа подтвеввдазтоя отсук вием в них такого павагенеза, возникающего пви певвичной бокситов! диффевэнциац&и, поскольку пвивнос и певаваспваделение N1 и Со в заделах этих, связанные с вазличными лвоцессачи, суирственно изме] ли катину певвичного васпваделения обоих элементов.

Квома повечисланных ассоциаций, в поводах Ваповской залежи,установлена ассоциация гиббеита и йа^о, котовая позволяет пведпола-гать иаую, чем была описана выше, схему образования здесь гиббеит.

а псонно, возмомность его кристаллизации б результате старения алк^с.теля 'ч щелочных условиях.

..наконец, необходимо отметить устойчивую положительную корреляционную связь тория с гематитом,наблюдаемую в породах гсс-х залежей. На неличие в бокситах такой связи уме указывалось (Парша ков к др.,1985), как и на парагенетическую связь урана

Приведенные данные показывают, что минерально-геохимические ассоциации гиббсит-бемитовых залежей (Ееловодской и Ваповской) сходны и отличаются от ассоциаций Зерхнз-Ухтичской залежи, где основным рудообразующик минералом является гиббсит.Различие в минеральном составе само по себе указывает на неодинаковые условия боксмтообразования. Считается (В.В.Беляев,1974),что более кислая среда бохситообразования Верхне-Ухтинской залежи вызвана более высоким ее палеогипсоме.трическим положением и более расчлененным рельефом, что обусловило более интенсивный дренаж. Представляется, что вряд ли можно игнорировать тот факт, что Верхне-Ухтинская залежь расположена непосредственно в зоне крупного субмеридионального!разлома, который мог являться источником растворов, привносивших элемента-примеси в бокситы. Вапов-ская залежь находится в стороне от этой структуры. Следует учесть, что и в Североонежском районе гиббсктовые бокситы связаны с зонами тектонических нарушений в кристаллическом фундаменте (фланг Евсюковской залежи, Талицкое и Сезское рудопроявле-ния). Можьо предполагать таким образом, что дифференциация физико-химических условий формирования различных йокситоеых залежей, и, как следствие, различие их минерально-геохимического облика, связаны с тектонической позицией этих залежей.

7. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ МВСТОРОШНйЯ Ю"СИТ03

Принципиальная возможность использования геохимических методов для прогнозирования и поисков бокситов заложена в свойстве последних в значительной степени концентрировать одни элементы и рассеивать другие, создавая теу самым градиенты концентраций таких элементов в системе "боксит - вмещающие породы". При разработке подобных методов .'объектом исследования уогут бить как породы бокситоносной формации (Е.М.Михайлов, Л.Н.$урмаков&, 1983), так и перекрывающие их (Ю.И.Кривопвлоз,В.И.Пугач, 1974).

На примере Лужемской площади (СОЕР) установлена зависимость м( аду коэффициентом концентрации йг в каолинитовой коре выветривания (к ) и расстоянием от бокситовых залежей (1 ). Эта зависимое выражается линейным регрессионным уравнением вида

1п 1 = О.35в - 1.631 1п К, причем коэффициент регрессии отличен от 0 при уровне значимоста к =0.0043.

Коэффициент концентрации Эг в бокситоносной формации По отношению к материнским породам таким образом является локальным прогнозным критерием на бокситы для данной территории. Для более шире кого применения критерия необходимы дополнительные данные, поскол] ку вид регрессионного уравнения может зашееть от масштабов оруде! Дия.

Закономерности распределения элэызнтов-примесей в надбоксито-пасных алаврито-глинистых отложениях изучены на примерз Беловодск( и Лврхне-Ухтияской залежей. Установлено, что средние с едержания ЭJ мантов в надбокситоносных отложениях как правило являются промажу; нымц между их средними содержаниями в бокситах и фоновыми содержал ями £ породах, являющихся вероятным источником осадочного мaтepиaJ при захоронении бокситов. Содержания ЙЬ при этом возрастают сни: вверх в разрезе надбокситоносных отложений от < 5-7 г/т (такие с< держания характерны и для бокситов) до 30-40 г/т и более. В этом г направлении монотонно уменьшаются содержания свободного глинозема (в скв. 12г Балозодской залежи, например, от 6,91 % в 0,2 и выше кровли бокситоносной формации до 0,2 % в 5.5 м выше ее). Похожие цифры получены и по другим скважинам.

Все эти особенности отражаются в результатах факторного анали: содержаний элементов-примесей в пробах надбокситоносных отложений, Фактор, имеющий наибольшую дисперсию, отражает полиэлементную вертикальную геохимическую зональность этих отложений. Все перечисле! ныв данные свидетельствуют о наличии в последних геохимических ор£ лов, которые наиболее отчетливо фиксируются по отрицательным анош лиям еъ . Такие аномалии были обнаружены также в Тихвинском бокса тоносном районе близ Мягозерского месторождения, рудопроявления А1 ненский мост, а также проявлений бокситов в зоне карбонового устух Южного Прионежья.

Отрицательные аномалии иь в существенно глинистых отложениях горизонтов, стратиграфически перекрывающих потенциально бокситоно« ныв, являются прогнозным критерием при поисках месторождений бокс]

в (Мордбарг, 1989). Представляется, что данный критерий можно ис-л^зовать при прогнозировании погребенных месторождений любого воэ-ста, имакщих близкий к эталонному тип разреза, поскольку рзспро-раненность Rb в бокситах значительно ниже, чзм его распространан-сть в осадочных породах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведанные исследования позволили:

1. Выявить и охарактеризовать физико-химические условия образова-я основных минерально-геохимических ассоциаций каменноугольной бок-гоносной формации севера Восточно-Европейской платформы в пределах зторождений СОБРа и Кадва-Ваповского района Южного Тшана. 7станов-ю, что бокситы изученных месторождений являются полистадийными об-зованиж,ш, причем каздая стадия сопровождалась певераспрадалением зментов-примосей. При образовании бемита и гаматита перешспределя-зь ть, и, Zr; образование гиббсита сопровождалось перераслредела-)м Ti, zr, №; при вторичной бамитизации происходили привнос и сопление и, Ш, Мо; образование мусковита сопровождалось л<эшрасселенном Kb, Y, Со.

2. Определить геохимическую специализацию бокситоносной формации средалах изучаемых месторовдений. На СОБРа формация имеат фемафиль-> специализацию (N1, Со, Сг), а на Южном Тимане - фельсифильную ?Ъ, Zr, и, Th).

3. Установить, что геохимическая специализация бокситоносной форда в кавдом района зависит от состава магматических пород, участ-«дих в строении кристаллического фундамента этого района.

4. Охарактеризовать основные закономерности распределения элемон--примесей в бокситоносной формации в пределах изучаемых масторож-ий. Показано, что одни элементы распределяются з бокситоносной мацин упорддоченно (тт, Th накапливаются в бокситах, Ж,Со накап-аются в аллитах и сиаллитах, Sr, Rb накапливаются в нижних зонах мации по отношению к верхним), а другие (Sr, Но)- неупорядоченно.

5. Проследить закономерности поведения элементов при боксита обра -ании и на основе анализа этих закономерностей подтвердить гипоте-о метасоматическом образовании бокситов СОБРа "in situ".

6. Предложить геохимические' критерии прогнозирования местороаде-

бокситов, связанных с погребенными зонами гипергеназа. Установ-

о, что коэффициент концентрации Sr в каолинитовых корах вывет-ания по отнопению к неизмененным породам является локальным кшта-и прогнозирования бокситовых залежей, и описана функция его измен-

чивоста. Изобретен способ поисков месторождений бокситов, основанный на отыскании отрицательных аномалий Rb в существенно глинисты отложениях, перекрывающих бокситоносную формацию. Предложенные критерии позволяют повысить эффективность прогнозных работ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Мордберг JIJE]. О геохимической связи бокситов с перекрывающими породами. Тез. докл. Всес. совещания "Бокситы и другие руда адюмини евой промышленности". Савинский, 1985, с. 58-79.

2. Мордберг Л.Е., Нестерова E.H. Стадийность процесса формирован рудолроявланий гипаргенного никзля восточного склона Балтийского щи та. Тэз.докл. молод, учен. "Пути повышения эффективности геолого-ра ведочных работ на цветные, благородные металла и алмазы".М.,1987,с.'

3. Колокольцзв В.Г., Лисицына М.А., Мордберг Л.Е. Геолого-геохим: чэская анизотропность девонской сублатеритной формации Тимана. -В с> Литология, угленосность и галогенез осадочных толщ эвропайского Северо-Востока СССР. Сыктывкар, В87, с. 146-150.

4. Мосдбэрг Л Л., Нестерова E.H. Условия образования бокситов и каолиниговых кор выветривания Южного Тимана и СОБРа (по геохимичэск данным). Тез.докл.Всес.гаологич.конф. "Геология и минерально-сырьев! ресурсы Европейского Северо-Востока СССР, Сыктывкар,1988, с.122-123

5. Мордберг Л.Е. Способ поисков месторождений бокситов. A.C. Jé I4607II, бюл. Л 7, 1989.

6. Мордберг Л.Е. Микроэлементы как индикаторы бокситоносности ко' выветривания.-Б сб.: Манералого-геохимические критерии поисков и моделирование процессов формирования месторождений полезных ископаемы: Матер, семинара молодых ученых ИПТИ АН УССР, Львов, 1289, с. 69-79

7. Колокольцев В.Г., Лисицына М.А., Мордберг Л.Е., Нестерова Е.Н Рублев А.Г. Структурно-вещественные связи в системе "боксит - вмеща: щая среда". Тезисы докл. Всес. совещания "Рудоносные формации зоны гипоргенеза", Л., 1990, с. 19.

8. Полигонежчность гиббсит-каолинит-готитовой никелерудной фосм; ции СОБРа. Тез, докл. Всес. совещания "Рудоносные формации зоны ги-певгенеза". Л., 1990, с. 41-42.

9. Мордберг Л.Е. Микроэлементы как индикаторы условий бокситооб-вазования.-В сб.: Геохимические юсшдования для решения задач вегис нальной геологии. Л., 1990, с. 67-75.

10. Kolokoltsev V.G., Lisitsyna М.А., Mordberg Х.К., Nesterova E.W., Rublev A.G. The nature oí gome trace elements in Paleozoic Bauxites and weathering rocks of East-European, platforia. Chemical Geology, v. 84-, N 1/4 - July 5, 1S90, pp. 86-67.