Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геологическое строение и минералогия серицитолитовых тел на месторождении жильного кварца и горного хрусталя Желанное

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Репина, Светлана Александровна

Введение.

Глава! История и современное состояние проблемы.

Глава II. Геологическое строение нижнеордовикского кварценосного района на Приполярном Урале.

11.1. Стратиграфия.

11.2. Магматизм.

11.3. Тектоника.

11.4. Метаморфогенные и метасоматические образования.:

Глава Ш. Геологическое строение месторождения Желанное.

III. 1. Структура месторождения.

III.2. Вмещающие горные породы.

III 3 Строение и минеральный состав кварцевых жил.

III.4. Серицитолиты.<

111.4.1. Морфология серицитолитовых тел.

111.4.2. Минеральный состав серицитолитов.

111.4.3. Внутреннее строение и химический состав серицитолитовых тел.'

Глава IV. Минералы серицитолитов и вмещающих пород на месторождении Желаном.

IV. 1. Мусковит.

IV.2. Турмалин.I

IV. 3. Гематит.

IV.4. Рутил.^.

IV. 5. Циркон.

IV.б. Монацит.

IV. 7. Ксенотим.Ь

IV.8. Клиноцоизит.1'

Глава V. Серицитолиты кварцевых проявлений Приполярного Урала.1:

Глава VI. Генетическая модель формирования серицитолитов.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Геологическое строение и минералогия серицитолитовых тел на месторождении жильного кварца и горного хрусталя Желанное"

Актуальность темы. Месторождение жильного кварца и горного хрусталя Желанное (Приполярный Урал) уникально по своему геологическому строению, масштабам развития минерализации и по качеству сырья. Принципиальным отличием этого месторождения от других объектов, является наличие в основании кварцевых жил серицитолитовых тел с высокими концентрациями рутила, циркона, редкоземельных минералов, что позволяет рассматривать месторождение Желанное, как новый тип месторождений кварца. Актуальность темы определяется необходимостью детального изучения серицитолитовых тел, как основы для поисков месторождений подобного типа.

Целью диссертационной работы является изучение серицитолитовых тел месторождения Желанное с детальной характеристикой их геологического строения, химического и минерального состава, установление их генезиса.

Научная новизна.

1. Впервые серицитолитовые тела месторождения Желанное рассматриваются как неме-тасоматические образования, установлена их генетическая связь с кварцевожильной минерализацией, дается их полная геолого-минералогическая характеристика.

2. Разработана генетическая модель одновременного формирования серицитолитов и жильного кварца в пределах тектонических полости в результате расслоения гидротермальных растворов и гравитационного осаждения части вещества на дне полостей.

3. Установлено, что процессы наложенного хрусталеообразования происходили без привноса новых порций гидротермальных растворов и были вызваны изменением давления и реакционным действием недосыщенных, отработанных растворов, оставшихся после кристаллизации жильного кварца и серицитолитов.

4. Установлено региональное распространение серицитолитов в кварцевых жилах, указывающее на генетические особенности формирования кварцевой минерализации Приполярного Урала.

Защищаемые положения:

1. Кварцевожильные тела месторождения Желанное выполняют тектонические полости, сформированные в условиях регионального сжатия и локального растяжения на завершающем этапе палеозойской тектонической активизации. В основании кварцевых жил находятся тела серицитолитов, резко контрастных относительно вмещающих мономинеральных кварцито песчаников.

2. Кристаллизация жильного кварца сопровождалась расслоением растворов и осаждением в нижней части полости высокоминерализованной кремне-щелочной массы, в процессе эволюции преобразованной в серицитолиты.

3. Процессы наложенного хрусталеобразования были вызваны изменением давления во вновь открывшихся полостях и реакционным действием недосыщенных растворов, оставшихся после кристаллизации жильного кварца и серицитолитов. В результате растворения и переотложения вещества боковых пород: кварцитопесчаников, серицитолитов происходило формирование хрусталеносных гнезд.

4. Каждому этапу кварцеобразующего процесса - жильному и наложенному гнездовому, соответствует своя генерация минералов в серицитолитах, характеризующая эволюцию среды минералообразования.

Практическая значимость работы определяется следующим.

Настоящей работой в серицитолитах установлены высокие концентрации циркона, рутила, редкоземельных минералов. При комплексной отработке месторождения серицитолиты могут иметь практическое значение, в данный момент при добыче кристаллосырья эти породы идут в отвал.

Часть материалов, выполненной работы, вошла в состав производственных отчетов за 1988 и 1994 гг. - это геологические карты района месторождения Желанное и Росома-хинской площади, на их основе была определена структура месторождения, подсчитаны запасы с предоставлением в ГКЗ СССР, выявлено новое кварцевожильное поле, составлены проекты для проведения поисково-оценочных работ.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, накопленные за 12 лет работы в Кожимской ГРЭ на кварцевых месторождениях Приполярного Урала. За этот период были составлены геолого-структурные карты четырех крупных кварценос-ных района Автор непосредственно участвовал в открытий и производственном исследо- * вании серицитолитов месторождения. Изучены сотни шлифов, проведено комплексное минералого-геохимическое исследование по точечным пробам с пяти профилей и отдельных участков. Просмотрено 130 минералогических пробы, по ним выполнено 70 химиче- V/ ских силикатных анализов в комплексе с определением состава РЗЭ (ИМин РАН) и элементов-примесей спектральными (ИГ КНЦ РАН), рентгено-флуоресцентными и инструментальными нейтронно-активационными анализами (ИГЕМ РАН). Детально изучались минералы всего комплекса пород месторождения и других проявлений с помощью микро-зондовых, рентгенометрических, микроскопических, электронно-микроскопических исследований. По монофракци^/мусковита К-Ar методом (ИГГ УрО РАН) выполнено 5 определений абсолютного возраста.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на совещаниях «Геология и металлогения Приполярного Урала» (Сыктывкар, 1993), «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 1997-1999), «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: новые результаты и новые перспективы» (Сыктывкар, 1999). По материалам диссертации опубликовано 8 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы. Объем работы 179 стр., из них 116 стр. текста, 58 иллюстраций, 23 таблицы. Список литературы включает 55 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения", Репина, Светлана Александровна

Основные результаты детального изучения серицитолитов по профилям:

- Контакты серицитолитов с кварцитопесчаниками и жильным кварцем резкие на любых участках. По обе стороны от контактов каких-либо закономерных изменений нет.

- Макроскопически тела серицитолитов имеют однородное строение. На участках тектонического перемещения серицитолитов, вдоль их контактов (преимущественно вдоль верхнего) появляются ксенолиты боковых пород: жильного кварца, кварцито-песчаников, метаалевролитов. Ксенолиты часто имеют форму расплющенных линз. Серицитолиты имеют выдержанный минеральный и химический состав, как в пределах одного тела, так и в других телах из разных кварцевожильных узлов Западной и Восточной зон месторождения. На Восточной зоне несколько ниже содержания циркона и рутила, но содержания монацита иногда более высокие.

Внутри серицитолитового тела вариации минерального и химического состава незначительны. Тела серицитолитов имеют первичное субгоризонтальное залегание, в них по результатам химического и минералогического анализов выделяются слои, согласные контактам и обусловленные дифференцированным распределением минералов и послойным отложением вещества в связи с поступлением новых порций растворов. В нижней части тел на контакте с кварцитопесчаниками отмечаются максимальные содержания гематита 7-10%, монацита 0.3-0.7% с наиболее крупными размерами. По направлению к верхнему контакту содержания этих минералов уменьшаются : гематита до 3-6%, редкоземельных минералов до 0.05-0.1%. Содержание турмалина вдоль нижнего контакта составляет 0.3%, к верхнему контакту оно увеличивается до 3-7%, местами 12%. Изменение концентраций гематита и турмалина происходит в противоположных направлениях. Турмалины вдоль контактов уплощенные и подробленные, вдоль нижнего контакта они мелкие, а вдоль верхнего в два раза крупнее. В направлении верхнего контакта происходит увеличение содержаний циркона в полтора-два раза до 1-2%, рутила на 1-3%. Степень раскристаллизованности серицитолитов в центральной части заметно лучше: кристаллы турмалина и рутила имеют более крупные размеры, больше хорошо образованных кристаллов циркона, появляются кристаллические формы у мусковита.

Серицитолиты около хрусталеносных гнезд гидротермально изменены, на удалении они постепенно сменяются неизмененными разностями. Наложенные процессы хру-сталеобразования приводили к разуплотнению породы и образованию рыхлого серебристо-белого слюдистого агрегата. Часть минералов подвергалась растворению, другие при этом укрупнялись. В составе измененной породы значительно меньше гематита, или он вообще отсутствует, отмечаются тонкочешуйчатые агрегаты фуксита, и хорошо образованные кристаллы ксенотима, клиноцоизита. Для турмалинов и монацитов характерны новые формы кристаллов. В цирконах и рутилах широко проявлены процессы растворения. В измененных серицитолитах почти все минералы в результате растворения и переотложения, мобилизации и перераспределении элементов формируют новую генерацию минералов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Месторождение жильного кварца и горного хрусталя Желанное на Приполярном Урале уникально по своему геологическому строению, гигантским размерам кварцевых жил, хрусталеносных гнезд и по качеству кварцевого сырья. В результате детального изучения месторождения получены новые данные о его геологическом строении, условиях и механизме образования кварцевой минерализации. Установлены рудоконтролирующие факторы, определяющие размещение кварцевой минерализации. Определен механизм образования тектонических полостей. В основании крупных кварцевых жил были выявлены и детально изучены своеобразные серицитолитовые тела с высокими содержаниями рутила, циркона, редкоземельных минералов, турмалина, гематита, с повышенными концентрациями Сг, №>, \У, ТЬ, Ва, Бг. Основной состав серицитолитов представлен тонкочешуйчатым мусковитом. Эти породы резко контрастны по составу относительно вмещающих мономинеральных кварцитопесчаников и по ряду признаков не могут считаться метасома-тическими образованиями. Кристаллизация серицитолитов и жильного кварца происходила одновременноу/в пределах одной тектонической полости в результате расслоения гидротермальных растворов. Подобные явления широко распространены при синтезе кварца.

Процессы наложенного хрусталеообразования проявились на участках с длительной тектонической активностью и были вызваны изменением давления во вновь открывшихся полостях и реакционным действием резко недосыщенных отработанных растворов, оставшихся после кристаллизации жильного кварца и серицитолитов. Данные состава измененных окологнездовых пород и новообразованных минералов также указывают на то, что хрусталеобразующий процесс протекал без привноса новых порций гидротермальных растворов и связан с переспределением и мобилизацией вещества боковых пород в направлении формирующихся гнезд.

Установлено региональное распространение серицитолитов в кварцевых жилах ордовика с теми же геолого-минералогическими характеристиками, указывающими на генетические особенности минерализации. Кварцевые месторождения Приполярноураль-ской хрусталеносной провинции размещены в самых разнообразных породах: в мраморах, гранитах, амфиболитах, различных сланцах. Тем не менее, всеми исследователями неоднократно подчеркивалась высокая минеральная чистота жильного кварца, когда количество минеральных примесей не превышает 0.1%. В то же время в нижней части хрусталеносных жил всегда отмечались серицитовые или хлоритовые рыхлые образования, так называемые, гнездовые метасоматиты с набором минералов характерным, как для вмещающих пород, так и с минералами чужеродными, это касается в первую очередь разнообразных редкоземельных и фосфатных минералов: монацита, ксенотима, флоренсита, аугелита, сванбергита, лазулита и др. Предложенная схема образования кварцевых жил позволяет объяснить эти явления.

Детально изученное геологическое строение района, строение и состав серицито-литовых тел, вмещающих пород, жильного кварца, позволяет рассматривать месторождение Желанное и другие подобные проявления, как новый тип гидротермальных кварцево-жильно-хрусталеносных месторождений в отсутствии видимой связи с магматическими процессами.

Формирование кварцевой минерализации происходило на завершающем этапе палеозойской тектонической активизации в условиях метаморфизма фации зеленых сланцев. Обширная территория была разбита зонами древних долгоживущих разломов на линейные блоки. В зонах крупных разломов, таких как Малдинский взбросо-надвиг, породы были подвергнуты интенсивному кислотному выщелачиванию с образованием пирофил-литовых, диаспоритовых метасоматитов. Высвобождение из пород калия и наложение на карбонатные породы могло вызвать появление щелочных калиевых растворов. Эти растворы при дальнейшем прохождении по зонам разломов приводили к выщелачиванию кремнезема и других компонентов из боковых пород, накоплению его и дальнейшей транспортировке до места разгрузки. Активному растворению подвергались терригенные породы палеозоя. Этому способствовал кремнистый аморфный цемент конгломератов и песчаников, который имеет более высокую растворимость и легко переходит в раствор. Гидротермальные растворы могли полностью обогатиться всеми компонентами при прохождении по зонам тектонических нарушений через толщу кварцитопесчаников. Но в се-рицитолитах отмечаются, не характерные для вмещающих пород, повышенные концентрации Сг, Ъх, Щ ТЬ, XV, ТЧЬ, Та, Вц Те, В, ТК Эти же элементы с сопоставимыми концентрациями отмечаются в метасоматитах зоны Малдинского разлома. Все это позволяет предположить, что источником щелочных растворов с характерным набором элементов-примесей были гидротермальные процессы в зонах глубинных долгоживущих разломов.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Репина, Светлана Александровна, Миасс

1. Буканов В.В. Горный хрусталь Приполярного Урала. Л.,1974. 212 с.

2. Буканов В.В., Буканова В.А., Василевский Н.Д. Типоморфизм акцессорных минералов в метасоматитах около хрусталеносных гнезд // Ежегодник Ин-та геол. Коми ФАН АН СССР, 1972. С. 152-158.

3. Буканова В.А., Никитенко И.П. Кристалломорфологические особенности акцессорного циркона из околожильных метасоматитов в кварцитах Приполярного Урала // Труды Ин-та геол. Коми ФАН АН СССР, 1971. Вып.15. С.94 -99.

4. Буканова В.А. Метасоматиты, сопровождающие хрусталеносные гнезда Приполярного Урала // Метасоматизм и рудообразование. М., 1975, С. 214-219.

5. Балщкий B.C. Экспериментальное изучение процессов хрусталеобразования. М.: Недра, 1978. 144 с.

6. Бутузов В.П., Брятов JI.B. Исследования фазовых равновесий части системы Н20-Si02 -Na2 СОз при высоких температурах и давлениях // Кристаллография. 1957. Т.2. № 5. С. 670-675.

7. Василевский Н.Д., Буканов В.В., Буканова В.А. Кристалломорфологические особенности акцессорного рутила в гидротермально измененных кварцитах хрусталеносных месторождений Приполярного Урала // Труды Ин-та геол. Коми ФАН АН СССР, 1976. Вып. 20. С.56-62.

8. Танеев И.Г. Перенос вещества гидротермальными растворами // ЗВМО.-1989 -Ч.118-Вып.1.-С.З-16.

9. Дроздов В.П., Евстропов A.A., Шатнов Ю.А. Прогноз, поиски и разведка месторождений кварцевого сырья // М-во геологии СССР, ВПО «Союзкварцсамоцветы». М., Недра, 1985, 136 с.

10. Емлин Э.Ф., Синкевич Г.А., Якшин В.И. Жильный кварц в науке и технике. Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1988. 272 с.

11. Ермаков Н.П. О происхождении кварцевых жил и месторождений горного хрусталя // Сов. геология. 1956. №12. С.62-74.

12. Евстропов A.A., Бурьян Ю.И., Кухарь Н.С., Серых Н.М., Цюцкий С.С. Жильный кварц Урала в науке и технике. Геология основных месторождений кварцевого сырья. -М.: Недра, 1995. 207 с.

13. Зарайский Г.П. Зональность и условия образования метасоматических пород. -М.: Наука, 1989. 344 с.

14. Иваненко В.В., Мелентъев Б.Н., Памфилова Л.А. и др. Тр. 6-го совещания по экспе-рем. и техн. минералогии и петрографии. Изд-во АН СССР, 1962, С.96.

15. Ильин М.В. Новый тип редкометального оруденения на Приполярном Урале и его перспективы // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейского Северо-востока СССР. (Тр. XI геол. конф. Коми АССР). Сыктывкар: КНЦ УрО РАН, 1994. - С. 141-145.

16. Корякин А.Е., СмирноваВ.А. Структуры хрусталеносных полей. М., 1967. 240 с.

17. Краснобаев A.A. Циркон как индикатор геологических процессов. М.: Наука, 1986.148 с.

18. Козлов A.B. Хрусталеобразующие гидротермальные системы. Автореферат диссертации на соиск. уч. степени д.г.-м.н. СПб. 1998. 50 с.

19. Козлов A.B., Шаронов Б.Н., Никитин Д.В. Особенности проявления стадийности минерализации на месторождении горного хрусталя Приполярного Урала // Геология, поиски и разведка нерудных полезных ископаемых. 1977. Вып. 3. С.34-40.

20. Кораго A.A., Козлов A.B. Текстуры и структуры жильного кварца хрусталеносных областей. -Л.: Недра, 1988. 159 с.

21. Кузнецов С.К, Буканов В.В., Юхтанов П.П. Топоминералогические закономерности хрусталеобразования (Приполярноуральская субпровинция).-Л.: Наука, 1988. 144 с.

22. Кузнецов С.К. Жильный кварц Приполярного Урала. Л.: Наука, 1998. 203 с.

23. Кузнецов С.К. Пространственно-временные закономерности формирования жильного кварца (на примере Приполярного Урала). Автореферат диссертации на соиск. уч. степени д.г.-м.н. КНЦ УрО РАН. Сыктывкар. 1998. 48 с.

24. Литошко Д.Н., Буканов В.Ъ. Лазулит севера Урала // ЗВМО.-1989.-Ч.118-Вып.1-С.35-41

25. Львов К.А. Стратиграфия протерозоя и нижнего палеозоя Приполярного и Полярного Урала//Сборник статей по геологии Арктики. Л., 1959. Вып. 1. С.52-73 (Тр. НИИГА; Т. 105).

26. Минералы (справочник). Том IV, выпуск 1. Изд-во «Наука», 1992

27. Мицюк Б.М. Взаимодействие кремнезема с водой в гидротермальных условиях. Киев: Наукова думка, 1974. 86 с.

28. Омелъяненко Б.И., Воловикова ИМ., Дриц В.А., Звягин Б.Б. и др. О содержании понятия серицит //Изв. АН СССР. Сер. геол., 1982, № 5. С.69-87.

29. Огородников В.Н. Закономерности размещения и условия сопряженного образования кварцевожильных, хрусталеносных и золоторудных месторождений Урала // Автореферат диссертации на соиск. уч. степени д.г.-м.н. Гк РФво Уги. Екатеринбург. 1993. 54 с.

30. Попов В.А., Попова В.И. Парагенезисы форм кристаллов минералов. Научное издание. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 1996.

31. Попова В.И., Попов В.А., Клочков И.К., Пожидаев H.A. Редкие фосфаты Приполярного Урала (лазулит, скорцалит, аугелит, сванбергит, крандалит, бирюза) // Уральскийминералогический сборник, №2. Миасс: ИМин УрО РАН, 1993. С.62-77.

32. Попова В.И., Honoeá В.А., Гурьянов В.Ю. Золото, тетрадимит, эмплектит, халько- i' пирит и вольфрамит в хрусталеносных кварцевых жилах месторождения Желанное (Приполярный Урал) //Уральский минералогический сборник, №2. Миасс: ИМин УрО РАН, 1993. С.58-61.

33. Пыстин А.М. Полиметаморфические комплексы западного склона Урала. СПб: Наука, 1994,- 208 с.

34. Пуртов В.К, Котельникова A.JI. К оценке миграционных свойств титана в гидротермальных растворах // Тезисы докладов П регинального совещания «Минералогия Урала». Свердловск, 1990, Т.2. С.35

35. Пыстина Ю.И. Минералогическая стратиграфия метаморфических образований Приполярного Урала // Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 124 с.

36. Репина С.А. Последовательность формирования кварц-хрусталеносной минерализации месторождения Желанное на Приполярном Урале // Металлогения древних и современных океанов 97. Процессы рудообразования. Информ. матер. Миасс: ИМин УрО РАН, 1997. С.234-240.

37. Репина С.А. Сравнительный анализ гидротермалитов золоторудных и кварцевых объектов на Приполярном Урале // Металлогения древних и современных океанов 98. Руды и генезис месторождений. Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. С. 188 -194.

38. Репина С.А. Строение и состав серицитолитовых тел на кварцевом месторождении Желанное (Приполярный Урал) // Металлогения древних и современных океанов 99. Ру-доносность гидротермальных систем. Информ. матер. Миасс: ИМин УрО РАН, 1999. С.161-170.

39. Рудник В.А. Атомно-объемный метод в применении к метасоматическому минера-ло- и породообразованию. JL Недра, 1966.

40. Румянцев В.Н. Расслаивание в щелочных силикатных растворах при повышенных давлениях и температурах (к проблеме строения гидротермальных кварцеобразующих систем) //ЗВМО. 1999. Вып.1. С. 125-129.

41. Сазонов В.Н., Огородников В.Н. Светлые слюды как индикатор формационного расчленения метасоматитов гидротермальных месторождений золота и горного хрусталя // Доклады РАН, 1996, т.350,, № 3. С.381-383.

42. Семенов Е.И. Минералогия редкоземельных элементов. М. Изд-во АН СССР, 1963,1. С.127.

43. СливкоМ.М. Мин. сб., Львов, 1966, № 20, вып.2, С. 161.

44. Сорока Е.И. Рудоносный комплекс бассейна р. Балбанью (Приполярный Урал) и связь с ним золотого оруденения. Диссертация на соиск. уч. степени к.г.-м.н. ИГГ УрО РАН. Екатеринбург. 1997. 114 с.

45. Таланцев A.C., Бурьян Ю.И. Кварц-самоцветные метаморфогенно-гидротермальные месторождения Урала // Метаморфогенная металлогения Урала. Свердловск, УрО РАН СССР, 1988. С. 49-56.

46. Таланцев A.C. Топоминералогический анализ хрусталеносных площадей (на примере Светлинского месторождения. Южный Урал) // Ежегодник -98, ИГГ УрО РАН, 1999. С.178-182.

47. Фекличев В.Г. Микрокристалломорфологические исследования. М.: Наука, 1970.1. С.177.

48. Юдович Я.Э., ЕфановаЛ.И., Швецова И.В. и др. Зона межформационного контакта в каре оз. Грубепендиты. Сыктывкар: Геопринт, 1998. -91 с.

49. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимия метаморфитов в зоне межформационного контакта на руч. Алькесвож, Приполярный Урал // Петрология и минералогия севера Урала и Тимана: Науч. Тр. Ин-т геол. Коми науч. Центра УрО РАН,- Сыктывкар, 1997. -Вып.95.-С.80-133.

50. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Швецова И.В. Кианитовые кварциты на Приполярном Урале // Сыктывкарский минералогический сборник № 21- Сыктывкар, 1998,- С.147-155.

51. Юргенсон Г.А. Типоморфизм, условия образования и рудоносность жильного кварца. Диссертация в виде науч. докл. на соиск. уч. степени д.г.-м.н. ОИГТМ СО РАН. Новосибирск. 1998. 139 с.