Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геология и рудоносность массива Валимяки

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Геология и рудоносность массива Валимяки"

На правах рукописи

00345757Э

АЛЕКСЕЕВ Иван Александрович

ГЕОЛОГИЯ И РУДОНОСНОСТЬ МАССИВА ВАЛИМЯКИ (СЕВЕРНОЕ ПРИЛАДОЖЬЕ)

Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

7 2

пр-нгщ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2008

003457579

Работа выполнена на кафедре геологии месторождений полезных ископаемых геологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель -

кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Булдаков Игорь Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Лазаренков Вадим Григорьевич,

кандидат геолого-минералогических наук

Ведущее предприятие - ГУП РК «Карельская геологическая экспедиция».

Защита диссертации состоится 24 декабря 2008 г. в 17 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.01 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) но адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 4312.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкг-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 24 ноября 2008 г.

Иващенко Василий Иванович

диссертационного совета канд.геол.-минер. наук, доцент

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

И.Г.КИРБЯКОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В последние годы в значительной степени возрос интерес к минерально-сырьевым ресурсам Северо-Запада России. Интрузивные образования Северного Приладожья, и массив Вялимяки в частности, имеют полуторавековую историю исследований, однако многие вопросы строения и состава Вялимякского интрузива остаются дискуссионными. Впервые массив Вялимяки упоминается в работах финских геологов в конце XIX века как небольшое месторождение титаномагнетитовых руд в пироксенитах, разработка которого была прекращена к началу XX века. Во второй половине прошлого столетия на территории Северного Приладожья проводились многочисленные геолого-съемочные работы, которые в различной степени затрагивали массив Вялимяки. Из детальных работ, посвященных изучению интрузива, следует отметить петрографические исследования Г.М. Саранчиной (1948, 1949, 1964). Именно ее описания и модели строения массива до сих пор фигурируют в научной литературе. При этом до настоящего времени не решенными оставались главные вопросы геологического строения и оруде-нения массива Вялимяки:

- пироксенитовые тела, входящие в структуру интрузива, рассматриваются в качестве: 1) ксенолитов-отторженцев более древнего ультраосновного массива (Г.М. Саранчина 1949 и др.); эти выводы строились в большей степени на полевых наблюдениях контактов некоторых (не всех) пироксенитовых тел: 2) дифференциатов габб-роидного расплава (В.А. Богачев, В.В. Иваников и др. 1999), 3)А.Б.Юдин в работе 1987 года рассматривает их как самостоятельные тела клинопироксенит-верлитовой формации.

- калишпатсодержащие породы трактуются следующим образом: 1) собственная монцонитовая фаза внедрения (Г.М. Саранчина, 1949), 2) результат петрохимической эволюции массива с образованием монцодиоритов (В.В. Иванников, А.П. Вишняков 2002) 3) результат наложенных метасоматических процессов (микроклиниза-ция и биотитизация) в ходе региональной гранитизации (Светов и др., 1990).

Очевидно, что решение вопроса о позиции пироксенитовых тел в структуре массива напрямую связанно с оценкой перспектив рудо-носности. В различных работах предшественников отмечается при-

сутствие комплексных титаномагнетитовых руд пространственно приуроченных к телам клинопироксенитов. Однако специализированных работ по исследованию рудоносности массива не проводилось. Известно, что подобные массивы перспективны на комплексные ванадий-титаномагнетитовые руды (Отанмяки в Финляндии), иногда сопровождаемые апатитовой и благороднометальной минерализацией (Волковский, Качканарский массивы на Урале). Цель работы состоит в определении перспектив рудоносности массива. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: 1) изучено геологическое строение массива с детальным картированием всех клинопироксенитовых тел; 2) выделена и детально исследована серия контрастно чередующихся пород; 3) выполнено опробование пород и руд массива, рыхлых отложений, определены закономерности распределения химических элементов и минеральных ассоциаций потенциально рудоносных комплексов; 4) определена специализация и закономерности размещения рудных комплексов в пределах массива.

Фактический материал и методы исследования. В основу работы положены оригинальные материалы, собранные автором в ходе проведения учебно-научных геолого-съемочных работ на месторождении Вялимяки в период с 2002 по 2005 годы. Для решения вопросов геологического строения проведены съемочные работы масштаба 1:10 000. Выполнены комплексные петрографические, минералогические, геохимические исследования. При изучении рудной специализации проведено детальное опробование пород и руд с последующими химическими анализами; изотопное датирование пород массива. Осуществлена статистическая обработка данных, включая факторный анализ. Результаты исследований обработаны и подготовлены к демонстрации с использованием компьютерных технологий (ArcGIS 9.0, Maplnfo 8.5, MS OfficeXP, Statistica 8.0)

В процессе геологического картирования собрана коллекция образцов пород и руд (~ 1000 шт.). Опробование пород и руд химическими методами: пробирный анализ - 7 проб; ICP-MS - 14 проб; рентгено-флюорисцентный анализ - 31 проба; полуколичественный спектральный анализ - 150 проб. Методами оптической микроскопии (в проходящем и отраженном свете) изучено 1000 препаратов. Рудная специализация определена с применением микрорентгенос-

пектрального анализа; количественного спектрального анализа ти-таномагнетитовых концентратов (10 проб). Для исследования состава апатита произведено выделение 5 мономинеральных фракций минерала с определением в них концентраций REE (ICP-MS). Рудные минералы в рыхлых отложениях изучены шлиховым методом (12 проб). Абсолютный возраст пород массива определен методом локального U-Pb анализа цирконов (SHRIMP II). Защищаемые положения

1. Массив Вялимяки - дифференцированный клинопироксенит-габбро-диоритовый интрузив, внутренняя структура которого соответствует центростремительному типу развития и определяется пер-вичномагматической зональностью.

2.В интрузиве Вялимяки установлена зона контрастной расслоенно-сти, которая по наличию рудной минерализации, текстурно-структурным особенностям, контрастным, ритмическим изменениям состава пород, проявлениям признаков синмагматической тектоники сопоставима с «критическими» зонами перидотит-ортопироксенит-габброноритовых массивов Наличие такой зоны выделяет массив Вялимяки среди клинопироксени-габбровых интрузивов.

3.В Вялимякском интрузиве оруденение магматической стадии соответствует комплексному ванадийсодержащему титаномагнетито-вому минеральному типу с сопутствующей апатитовой минерализацией

4.Для выявленной впервые благороднометальной минерализации определены рудоконтролирующие факторы: благоприятными являются зоны кварц-биотит-турмалин-актнолитовых метасоматитов в узлах пересечения разломов северо-восточного простирания с пи-роксенитовыми телами.

Научная новизна. На основании геологических и геохимических данных показано, что разнообразие пород Вялимякского массива обусловлено процессами внутикамерной магматической дифференциации вещества при активном участии летучих компонентов. Впервые для интрузий клинопироксенит-габбрового ряда выявлены т.н. «критические» интервалы разреза, характеризующиеся контрастными ритмическими вариациями геохимических и петрохимиче-ских параметров. Установлена определяющая роль такого интервала в локализации рудного комплекса массива.

Практическая значимость. Составлены новая геологическая карта интрузива в масштабе 1:10 ООО, построены разрезы и планы различного масштаба, детальные схемы строения рудных участков. Выявлено апатитовое оруденение и ванадиевая специализация титано-магнетитовых руд массива. Дана авторская оценка ресурсов ванадия по категории Р2, (2000 т V205). Обнаружен новый для массива Вя-лимяки тип оруденения - благороднометапьный. Определены факторы, контролирующие размещение различных типов оруденения в пределах массива.

Установленные критерии локализации блогороднометалльного оруденения могут быть использованы при проектировании и проведении поисково-оценочных работ на золото в Приладожском регионе. Массив Вялимяки расположен в районе проведения учебной практики студентов СПбГУ, а также является объектом посещения геологических экскурсий в Приладожье. Результаты выполненных детальных исследований существенно расширили программу практики для студентов геологического факультета СПбГУ и будут использованы в курсах, читаемых на кафедре ГМПИ. Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на X Международном Платиновом Симпозиуме (г. Оулу, Финляндия, 2005), на XVI научной конференции молодых ученых, посвященной памяти член-корреспондента профессора К.О. Кратца (КНЦ РАН, г. Апатиты, 2005), на XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца (Петрозаводск, ПГУ, 2003), на научной студенческой конференции геологического факультета СПбГУ (2003) с последующими публикациями в сборниках материалов конференций.

Публикации. По теме работы опубликовано 5 работ, в том числе 1 статья в издании из перечня ВАК, еще 1 статья находится в печати. Структура, объем и содержание работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, и составляет I8S страниц, содержит Ь 3 рисунков и 1 3 таблиц. Библиография включает ïS названий. Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, указаны цель и задачи работы, охарактеризован фактический материал и методика исследования. Первая глава посвящена истории изучения месторождения Вялимяки. В главе перечислены основные этапы исследований и приведены схемы геологического строения

массива предыдущих исследователей, анализ опубликованных работ по теме исследования. Вторая глава представляет собой краткий очерк геологического строения Карело-Финского региона и Сев. Приладожья. В третьей главе подробно рассмотрена морфология, тектоническая структура, вещественный состав и возраст пород массива. В четвертой главе приводится подробная петрографическая характеристик пород, слагающих массив, затрагиваются проблемы формационной принадлежности и типизации. В пятой главе описан рудный комплекс и оценен ресурсный потенциал месторождения. В заключении приведены основные результаты работы. Благодарности. Автор искренне признателен сотрудникам кафедры ГМГТИ геологического факультета СПбГУ О.В. Казанову, C.B. Петрову, С.И. Корнееву, Ю.С. Полеховскому, И.П. Тарасовой, М.М. Болдыревой, В.Н. Волкову, В.И. Данилевскому, Г.П. Смирновой, Ю.С. Шелухиной, Т.А. Епифановой, Н.В. Березовской, сотрудникам кафедры изотопной геологии Б.К. Львову, A.C. Воинову, сотрудникам кафедры петрографии В.В. Иваникову, С.А. Решетовой, М.В. Малашину и выпускнику этой кафедры А.П. Вишнякову, оказавшим помощь в проведении исследования, а также студентам кафедры ГМПИ Е.В. Киптиковой, Е.П. Тимошину, И.В. Федосову, А.Д. Лапук, A.B. Александрову, внесшим свой вклад в изучение Вялимякского массива. Отдельная благодарность A.B. Березину (ВСЕГЕИ) и H.A. Алфимовой (ИГГД РАН) за поддержку. Автор благодарен сотрудникам центральной лаборатории ВСЕГЕИ Г.А. Олейниковой, Б.А Цимощенко за выполненные аналитические работы, и ее директору В.Н. Топоре кому. А также Ю.Л. Крецеру (РИАН, лаборатория «Кирси») за качественно выполненные микрозондовые анализы турмалинов и М.Д. Толкачеву (ИГГД РАН) за определения состава золота. Автор благодарен К.И. Лохову (ЦИИ ВСЕГЕИ) и В.О. Халеневу (СПбГУ) за совместно выполненное изотопное датирование пород массива; Л.А. Ушинской (ЗАО Механобр Инжиниринг Аналит) за выполненный пробирный анализ; Л.А. Тимохиной и И.И. Храмцовой (СПбГУ) за выполненный полуколичественный спектральный анализ. Автор признателен сотрудникам ИГ КарНЦ РАН (г. Петрозаводск) Л.В. Кулешевич, В.В. Иващенко, С.А. Светову, М.Ю. Нилову, сотрудникам ГИ КНЦ РАН (г. Апатиты) Е.А. Ниткиной, A.B. Мокрушину за консультации

и обсуждение результатов работы, а также геологам ГУП РК «Карельская геологическая экспедиция» В.В. Ушкову, В.М. Тытыку, В.В. Сазонову. Отдельное спасибо К.И. Степанову за конструктивную критику и консультации в процессе исследования.

Данное исследование было бы невозможно без всесторонней помощи и содействия, оказанного автору со стороны доцента кафедры ГМПИ СПбГУ Ирины Клавдиевны Котовой. Отдельно благодарю своего научного руководителя, доцента и заведующего кафедрой ГМПИ, декана геологического факультета СПбГУ, Игоря Васильевича Булдакова. Особой памяти заслуживает Галина Михайловна Саранчина, выполнившая основополагающие исследования на массиве Вялимяки.

Я благодарен своей жене и дочери за терпение и поддержку.

ПОЛОЖЕНИЕ МАССИВА ВЯЛИМЯКИ В РЕГИОНАЛЬНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ Массив Вялимяки расположен в Северном Приладожье, на юго-восточном фланге Раахе-Ладожской зоны, которая представляет собой зону сочленения архейского Карельского кратона и раннепроте-розойского Свекофенского пояса. С современных геодинамических позиций формирование этого региона происходило в режиме развития Свекофенского подвижного пояса (океана). Территория, к которой относится изучаемый участок, хорошо известна как область развития окаймленных гранитогнейсовых куполов. Вялимякский интрузивный комплекс объединяет собственно массив Вялимяки и интрузивные породы о. Мякисало, он залегает в породах ладожской серии нижнего протерозоя, рассматриваемых как флишевый комплекс, к западу от питкяранской группы куполов.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ 1. Массив Вялимяки - дифференцированный клинопироксенит-габбро-диоритовый интрузив, внутренняя структура которого соответствует центростремительному типу развития и определяется первичномагматической зональностью.

В современном эрозионном срезе интрузив имеет форму овала площадью около 8 км2, вытянутого в северо-восточном направлении (рис. 1, вклейка). Породы рамы представлены метаморфизованными кварц-биотитовыми и ставролитовыми сланцами ладожской серии, возраст которых оценивается в интервале 1900 - 1800 млн. лет (Ка-

левий). В пределах участка слагают крупную изоклинальную структуру, прорванную в ядерной части породами массива.

Установлены следующие закономерности геологического строения и вещественного состава:

1.Массив Вялимяки сложен горными породами пироксенит-габбро-диоритового ряда (от ультраосновных к средним): верлиты, клино-пироксениты, меланократовые и лейкократовые габбро, габбродио-риты, диориты. Ортопироксен в составе пород отсутствует. Среди разновидностей пород не установлено монцонитов: калиевый полевой шпат в породах интрузива имеет вторичное происхождение.

2.Указанные разновидности пород распределены в разрезе массива зонально (зоны, вверх по разрезу): приконтактовые гибридные диориты трахитоидные габбро габбро-пироксенитовая зона габбродиориты. Выделенные зоны субсогласны с контактами интрузива. (см. рис.1, вклейка)

3.Границы между разновидностями пород могут быть как постепенными (трахитоидные габбро - мелко-среднезернистые габбро, мел-ко-среднезернистые габбродиориты - крупнозернистые диориты), так и резкими (пироксениты - габбро),

4. Габбро-пироксенитовая зона представлена контрастным чередованием меланократовых и лейкократовых габбро, роговообманковых клинопироксенитов, верлитов, габбродиоритов, диоритов, плагиок-лазитов. В пределах этой пачки контакты пород габбро-диоритового ряда нечеткие постепенные. На их фоне контрастно выделяются пироксениты в виде жилоподобных и округлых шлировидных обособлений, небольших пегматоидных выделений и крупных тел с четкими контактами. Геологические данные указывают на то, что меланократовые разновидности в составе пачки являются дифференциата-ми интрузива. Эти дифференциаты создают рисунок контрастной расслоенности магматических пород.

5.Крупные пироксенитовые тела размещены закономерно в виде цепочки на одном уровне в пределах габбро-пироксенитовой зоны субсогласно с вмещающими породами. Контакты тел разнообразные: от четких ровных, до постепенных и расщепленных.

6.Установлено, что породы массива принадлежат к щелочной и из-вестково-щелочной (высококалиевой) серии с единым трендом в полях от ультрабазитов к габбро и габбродиоритам (рис. 2).

/ * 1 +

СаЬЬго

Рис. 2. Классификационная диаграмма для пород массива Вялимяки. 1 - породы зоны трахитоид-ных габбро, 2 - породы габбро-пироксенитовой зоны (пироксениты и габброиды), 3 - зоны габб-родиоритов.

7. Внутреннее строение крупных пи-роксенитовых тел неоднородное, асимметрично-зональное, с преобладанием горизонтов пироксенитов в нижней части разреза и габбро в верхней. Характерно присутствие магматической роговой обманки как породообразующего минерала в пироксенитах. Простирание зон внутри пи-роксенитовых тел совпадает с простиранием

пачек, выделенных в структуре интрузива в целом.

8. Изученные взаимоотношения магматических разновидностей пород и их закономерное чередование указывают на первичномагма-тическую дифференциацию Вялимякского интрузива. Таким образом, строение и состав массива соответствуют дифференцированному верлит-клинопироксениг-габбро-диоритовому интрузиву.

9. Для выявления особенностей формирования пироксенитов было изучено распределение редких земель (РЗЭ) в апатитах из пород приксенитового тела Центральное (рис. 3).

Установлено, что в апатитах, при движении от нижнего контакта пироксенитового тела к верхнему: а) увеличивается суммарная концентрация РЗЭ; б) резко нарастает степень накопления легких редких земель по отношению к тяжелым (Се/УЬ от 9 до 20); в) нарастает европиевый минимум. Эти закономерности можно объяснить в рамках механизма фракционной кристаллизации расплава, что хорошо согласуется с петрографическими наблюдениями. Распределение РЗЭ в апатитах из пироксенитов вблизи контакта и из вмещающих их габброидов сходно, что указывает на единство исходного расплава.

10. Структурные элементы магматических дифференциатов имеют крутые углы падения к западу в восточной части массива Вялимяки и залегают полого в юго-западной его части. Резко различная ориентировка магматических структур и, как следствие, различный рисунок зональности в плоскости современного эрозионного среза массива позволяют выделить в пределах массива юго-западную и северо-восточную части разделенные системой разрывных нарушений (см. рис. 1, вклейка).

11. Поздняя блоковая тектоника приводит к смещению контактов интрузива и границ внутренней магматической зональности.

12. Важной составляющей современного облика массива являются различные жильные и дайковые тела. Состав и структура таких тел варьирует в широких пределах: диорит, гранит, аплит; встречаются жилы чисто кварцевого или полевошпатового состава. Распределение даек неравномерно и контролируется главными разрывными нарушениями. Дайки встречены и за пределами массива в породах рамы. Наложенный характер даек не вызывает сомнений.

13. Для оценки возрастных соотношений изучены цирконы из пород Вялимякского массива методом локального U-Pb анализа цирконов SHRIMP II. Для анализа были отобраны цирконы из трех типов пород интрузива: 1) лейкогаббро, 2) роговообманковый пироксенит, 3) метасоматически измененные калишпатизированные габбро.

Се N«1 Ят Сё Оу Ег УЬ

Рис. 3 График распределения РЗЭ в апатитах участка пироксенитового тела Центральное. Нормировано к хондриту (ВоуШоп, 1985). Сверху вниз по разрезу: 1 -обр.955-1 рудный роговообманковый пироксенит; 2 -обр. 956 габбро; 3 - обр.908-1 Биотит-роговообманковый пироксенит; 4 - обр.972 габбро; 5 -обр.903-5 рудный пироксенит.

Абсолютные датировки указывают (в пределах погрешности определения) на близодновремен-ное формирование цирконов пи-роксенитовых тел и габброидов Вя-лимякского массива, что согласуется с ранее изложенными геологическими наблюдениями. Для цирконов из габбро был получен возраст 1893.6 ±6.4 млн лет (рис. 4), для цирконов из пироксенитов - 1874±24 млн лет.

На основании таких факторов, как геологическая (геодинамическая) позиция, строение, состав, породные взаимоотношение, сопутствующее оруденение, показано определенное сходство массива Вя-лимяки с интрузивами концентрически-зональных комплексов Урала (табл. 1, вклейка).

2. В интрузиве Вялимяки установлена зона контрастной рассло-енности, которая по наличию рудной минерализации, текстурно-структурным особенностям, контрастным, ритмическим изменениям состава пород, проявлениям признаков синмагмати-ческон тектоники сопоставима с «критическими» зонами пери-дотит-ортопироксенит-габброноритовых массивов. Наличие такой зоны выделяет массив Вялимяки среди клинопироксенит-габбровых интрузивов.

Наиболее сложное и неоднородное строение имеет габбро-пироксенитовая зона, именно к ней приурочены все рудопроявления полезных ископаемых, выявленные в пределах массива. На фоне двух смежных зон с однородным составом пород (габбро и диориты) габбро-пироксенитовая зона выделяется набором разнотипных пород, которые различаются номенклатурной принадлежностью (от

Рис. 4. Результаты изотопного датирования пород массива.

оливинитов до диоритов), меланократовостью (от пироксенитов до плагиоклазитов), зернистостью (от микро- и мелкозернистых до пегматоидных). Полный разрез интервала можно проследить только в восточном блоке массива. В западном блоке при современном эрозионном срезе наблюдаются лишь отдельные фрагменты габбро-пироксенитовой зоны.

Для выделенной зоны характерно: контрастное чередование диоритов, габбро, клинопироксенитов, верлитов, плагиоклазитов в пределах небольших участков; резкое разнообразие текстурных признаков - от равномернозернистых до пятнистых и такситовых; колебание структурных параметров - от мелкозернистых до пегматоидных разностей; колебания состава плагиоклаза (Ап от 32 до 56, иммерсионный метод); появление магматической роговой обманки и биотита в качестве породообразующих минералов в пироксенитах; появление скоплений, сегрегации апатита; появление ориентированных зерен плагиоклазов вдоль контактов разновидностей пород.

В пределах расслоенного интервала наиболее контрастными по составу породами являются диориты и пироксениты. Пироксениты представлены как в виде мелких шлировидных обособлений и маломощных прослоев, так и в виде достаточно крупных дифференцированных тел. Для первых характерен постепенный контакт с габб-роидами, а для вторых - четкий и резкий. Чередование крупных и мелких тел клинопироксенитов на фоне вмещающих их лейкократо-вых пород габбро-диоритового ряда создает контрастный облик габбро-пироксенитовой пачки.

Эти наблюдения интерпретируются нами как два варианта развития событий - эволюционный и скачкообразный. Первый - постепенная дифференциация вещества (плавный переход от габбро к пи-роксенитам). Второй - выделение из расплава крупных объемов пи-роксенитового вещества, подвергающегося последующей дифференциации. Появление дифференциатов пироксенитового состава сопряжено с повышением давления летучих (в частности воды) в определенный период кристаллизации расплава, о чем свидетельствует присутствие на данном интервале разреза роговообманковых гипербазитов, горнблендитов, обилие апатита, а также эпидот-актинолитовый с карбонатами метасоматоз постмагматической стадии. Возможность изменения состава кристаллизата на пироксени-

товый вместо габбрового при повышении давления воды в системе согласуется с поведением кривых солидуса для системы анортит-диопсид при разных давлениях воды (Йодер, 1965). Изменение парциального давления летучих может быть следствием синмагматиче-ских напряжений и деформаций.

Известно, что степень дифференцированности системы напрямую связана с ее рудоносностью. Примером такой системы могут служить расслоенные интрузии перидотит-ортопироксенит-габброноритового ряда и их т.н. «критические зоны», под которыми понимают интервалы разреза интрузива с резкими, контрастными перепадами различных характеристик пород. Наличие серии контрастно чередующихся пород в Вялимякском массиве является благоприятным фактором при анализе его рудоносности (табл. 2).

Таблица 2. Сравнение критических зон перидотит-ортопироксенит-габброноритовых расслоенных интрузий и габбро-пироксенитовой зоны интрузива Вялимяки__

Критические зоны известных расслоенных интрузийм (Бушвельд, Великая Дайка, Стилвотер) Габбро-пироксенитовая зона массива Вялимяки

Появление в разрезе интрузий пачек контрастных по составу пород (в т.ч. и мономинеральных). Ритмическое чередование контрастных пород. Чередование лейко- и меланогаббро, пи-роксенитов, верлитов. Тонкая контрастная расслоенность в области контактов пироксенитовых тел.

Появление оливинсодержащих пород в высоких частях разреза интрузий Присутствие оливиновых клинопироксе-нитов - верлитов

Резкие колебания составов породообразующих минералов Колебания составов плагиоклазов по разрезу зоны.

Присутствие минералов, содержащих летучие компоненты Присутствие магматических роговой обманки, биотита и хлор-апатита в интер-кумулусной позиции: (вода, углекислота, фосфор) Постмагматические эпидот, кальцит, амфибол.

Наличие признаков синмагматиче-ской тектоники Зоны трещиноватости в габбро, в которых лейстовидный плагиоклаз ориентирован вдоль зоны трещиноватости. Интеркуму-лусная ассоциация апатит-магнетит-биотит, развивающаяся по трещинам в кумулусном плагиоклазе

Широкое развитие пегматоидных, такситовых и пятнистых структур Пегматоидные структуры в габбро и пи-роксенитах,; шлировидные обособления меланократовых пород в лейкократовых и наоборот.

Ранее подобные зоны как самостоятельный (структурный) элемент строения клинопироксенит-габбровых интрузий не выделялись. Установлено, что рудоносные участки Вялимякского массива наблюдаются исключительно в зоне контрастной расслоенности: все известные титаномагнетитовые клинопироксенигы являются составным элементом этой зоны, а золотоносные метасоматиты, впервые обнаруженные на массиве, приурочены также к ней. 3. В Вялимякском интрузиве оруденение магматической стадии соответствует комплексному ванадийсодержащему титаномаг-нетитовому минеральному типу с сопутствующей апатитовой минерализацией.

Ванадийсодержащие титаномагнетитовые руды с апатитом локализованы в пределах клинопироксенитовых тел контрастно расслоенной зоны массива Вялимяки. В рудоносных пироксенитовых телах выделяются участки вкрапленных титаномагнетитовых руд (с содержанием 10-15%), и густовкрапленные шлировидные обособления с содержанием 30-40%, в отдельных случаях наблюдаются сплошные руды, в которых до 90% титаномагнетита. Состав руд определяется резким преобладанием титаномагнетита с тонкими ламеллями ильменита (структурами распада твердого раствора). В подчиненном количестве присутствует ильменит, сегрегированный в краевых частях зерен магнетита или переотложенный по трещинам; реже наблюдаются самостоятельные зерна ильменита. Следует отметить, что в зонах метасоматических изменений пород доля сегрегированного ильменита резко возрастает. В ассоциации с ильменитом и магнетитом присутствует апатит, его содержание варьирует от долей до 10-15%, составляя в большинстве случаев первые проценты. Тита-номагнетит часто образует каркас породы, присутствует в межзерновом пространстве породообразующих силикатов, встречается также в виде включений в первичномагматических минералах (кли-нопироксене, роговой обманке, биотите).

Содержание пентоксида ванадия определено в тяжелых фракциях (гравитационных концентратах) руд. Гравитационные концентраты разделены в магнитном поле (4000 эрстед) на фракции, которые проанализированы отдельно (табл. 3).

Среднее содержание У205 в магнитной фракции на порядок выше, чем в парамагнитной фракции. Это свидетельствует о том, что

основной носитель ванадия - титаномагнетит, слагающий до 90-95% магнитной фракции. Электронномикроскопические исследования подтвердили приуроченность ванадия к железистой шпинели, в процессе изучения состава и строения зерен титаномагнетита самостоятельных ванадиевых минеральных фаз не обнаружено. Это говорит об изоморфной форме нахождения ванадия в руде, аналогично известным промышленным объектам. В парамагнитной фракции основной носитель ванадия - ильменит, а, скорее всего, включения

Для четырех пироксенитовых тел массива Вя-лимяки рассчитаны ресурсы ванадия по категории Р2. Расчеты производились с учетом размеров тел, средневзвешенного содержания магнетита в породе, содержания пентоксида ванадия в магнитной фракции. В целом для массива Вялимяки ресурсы УгО% по категории Р2 составляют 2000 т, при среднем содержании в магнитной фракции - 2,04%

Ванадиевые руды массива Вялимяки соответствуют средневана-дистым рудам Гусевогорского и Качканарского месторождений. Сопутствующее апатитовое оруденение в клинопироксенитах сходно с апатит-пироксенит-титаномагнетитовыми рудами Волковского месторождения. Определяющим фактором, контролирующим локализацию ванадий-титаномагнетитового с апатитом оруденения магматического этапа, является фактор магматической дифференциации. Объем и степень концентрации этого оруденения определяются масштабом и контрастностью магматической дифференциации.

титаномагнетита в нем.

Таблица 3.Содержания пентоксида ванадия в парамаг-

нитной и магнитной фракциях концентрата (У2Р<;%).

номер образца Фракции концентрата

парамагнитная магнитная

006 0.25 2.50

005 0.14 1.43

008 0.19 2.71

010 0.16 2.14

407-1 0.19 2.71

408-6 0.29 2.00

408-1 0.21 2.14

600-6 0.12 1.61

407-4 0.19 1.36

14-с 0.12 1.79

среднее 0.19 2.04

Геологическое сходство и сходство рудномагматического комплекса массива Вялимяки с интрузивами Платиноносного пояса Урала и состав апатита (хлор-апатит), выявленного в породах габб-ро-пироксенитовой зоны, позволяют предполагать возможность обнаружения платинометального оруденения. Однако прямое определение ЭПГ в титаномагнетитовых рудах дало негативный результат. 4.Для выявленной впервые благороднометальной минерализации определены рудоконтролиругощие факторы: благоприятными являются зоны кварц-биотит-турмалин-актнолитовых метасоматитов в узлах пересечения разломов северо-восточного простирания с пироксенитовыми телами.

Метасоматический рудоносный комплекс обнаружен в местах сочленения разрывных нарушений с пироксенитовыми телами, где

ические зоны. Области мета-соматической проработки фиксируются по появлению актино-лит-биотитовых пород, интенсивно обохренных, сопровождающихся жилопо-добными кварц-полевошпатовыми телами и ка-лишпатизацией окружающих пи-роксенитов (участок центральный, рис 5).Видимая протяженность жильных тел составляет 1,5-2 м при мощности 15-20 см, в участках раздува - до 40 см. В зонах метасо-матической проработки отчетливо фиксируется их зональное строение. Ранние стадии метасоматических изменений сложены биотит-амфиболовыми ассоциациями, развивающимися по роговообманко-

образуются характерные золотоносные метасомат»

Рис. 4. Схема размещения метасоматических зон в пределах пироксенитового тела Центральное. 1 - габбро вмещающее; 2 - меланократовое габбро, внутригельное; 3 - линзы горнблендитов; 4 - роговообманковые пирок-сениты; 5 - разломы; 6 - зоны трещиноватости и участки проявления метасоматических изменений._

вым клинопироксенитам; более поздние стадии сопряжены с появлением кварц-полевошпатовых и карбонатных жильных тел, а также околожильных метасоматитов с турмалином (дравитом), биотитом, эпидотом, хлоритом и микроклином. В ассоциации с этими минералами отмечается присутствие золотого оруденения. Золотосодержащая ассоциация контролируется зоной трещиноватости В-СВ простирания и приурочено к кварц-полевошпатовым и эпидот-биотит-турмалин-актинолитовым метасоматитам. Рудная минерализация в метасоматитах представлена тонковкрапленными сульфидами (пиритом, халькопиритом, галенитом, сфалеритом, арсенопиритом, пирротином), а также реликтовыми магматическими магнетитом и ильменитом. Максимальное содержание золота в штуфных пробах, отобранных из этой зоны, достигало 1,2 г/т. Зерна самородного золота ксеноморфные, скелетные. Размеры зерен варьируют от нескольких до 150 мкм. В качестве лигатуры в золоте присутствует серебро и медь.

Факторы, контролирующих проявление благороднометальной минерализации: состав рудовмещающих магматических пород; оперяющая трещиноватость в связи с разломами ВСВ простирания; присутствие кварц-калишпатовых и турмалин-биотит-хлорит-актинолитовых метасоматитов.

Выявление факторов контролирующих распределение золотоносных метасоматитов позволило составить схему размещения перспективных участков в пределах Вялимякского массива (см. рис. 1, вклейка). Для уточнения границ этих участков было выполнено шлиховое опробование водотоков. Наибольшее количество знаков золота (десятки) обнаружено в шлихах из элювия и делювия, отобранных в карьере Центрального пироксентового тела. Чаще всего золотины имеют изометрическую, реже - неправильную форму и размеры от 30 до 100 мкм. Помимо золота микрозондовым анализом было установлено два знака сперрилита. В пробах из аллювиальных отложений обнаружено от одного до пяти знаков золота. Состав золота, колеблется от средне- до высокопробного(от 750 до 999,9 промилле). В качестве примеси выступает серебро, иногда медь (до 2%). Во всех пробах пробирным анализомбыло установлено присутствие золота от 1,3 до 2,3 г/т, в одной пробе определена платина (2,0 г/т). Результаты шлихового анализа показали очевидную корреляцию

выявленного золота с местным материалом, что позволяет предполагать в качестве источника золота коренные (метасоматические) породы массива.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Массив Вялимяки имеет сложное неоднородное внутреннее строение с участием широкого спектра пород от оливинитов и вер-литов до габбро и диоритов. Эта неоднородность определяется пер-вичномагматической зональностью интрузива, осложненной наложенной интенсивной блоковой тектоникой. Отличительной чертой внутреннего строения интрузива является наличие элементов контрастной расслоенности, объединяемых нами в габбро-пироксенитовую зону. Дополнительный элемент, осложняющий современный облик массива - жильно-метасоматические проявления, сформированные вследствие сложной многоэтапной истории постмагматических (тектонических, метаморфических и метасомати-ческих) преобразований. Жильно-метасоматический комплекс занимает секущее положение к первично-магматическим структурам массива и представлен хлорнт-биотит-актинолитовыми метасомати-тами с турмалином, кварцем, калиевым полевым шпатом, а также кварц-ортоклазовыми и карбонатными жилами.

Рудный комплекс массива определяется двумя составляющими: ванадий-содержащими титаномагнетитовыми с апатитом рудами магматического этапа и благороднометальной минерализацией ме-тасоматических зон. Определяющее значение для локализации ору-денения имеет зона контрастно-дифференцированных пород. Решающую роль в формировании рудных ассоциаций сыграло, по-видимому, присутствие летучих компонетов в этой зоне, как на магматическом, так и на постмагматическом этапах. Размещение руд магматического этапа контролируется распределением летучих в пределах пачки контрастно-дифференцированных пород. Минеральные парагенезисы, насыщенные летучими компонентами, характерны для участков проявления крупных пироксенитовых тел. Апатитовые скопления связаны с горнблендитами, которые тяготеют к эндоконтактовым зонам пироксенитовых тел и формировались, по-видимому, вследствие высокого исходного давления летучих, что и обеспечило появление водосодержащих (роговая обманка) и фосфорсодержащих (апатит) фаз магматического этапа, а также эпидо-

товый и карбонатный метасоматоз постмагматического этапа. Бла-городнометальная минерализация метасоматической стадии отчетливо связана с метасоматитами по титаномагнетитовым клинопи-роксенитам в местах сопряжения основных разрывных нарушений с пироксенитовыми телами.

Проведенные исследования позволили выявить закономерности геологического строения массива Вялимяки, установить присутствие зоны контрастно-дифференцированных пород, выявить специализацию и закономерности размещения рудного комплекса массива, определить позицию, состав и строение рудных тел. Получены изотопные датировки пород массива (1893.6 ±6.4 млн лет). Список опубликованных работ по теме диссертации

1.Алексеев И.А. Условия локализации и минеральный состав рудных гипербазитов массива Вялимяки, Северное Приладожье /И.А. Алексеев, Е.В. Киптикова //Геология и геоэкология северо-запада России. Материалы XIV молодежной науч. конф., поев, памяти К.О. Кратца. Петрозаводск, 111 У, 2003, с. 12-14.

2.Киптикова Е.В. Титано-магнетитовые руды массива Вялимяки и перспективы их использования /Е.В. Киптикова, И.А. Алексеев //Геология и геоэкология северо-запада России. Материалы XIV молодежной науч. конф., поев, памяти К.О. Кратца. Петрозаводск, ПГУ, 2003, с. 43-44.

3.Алексеев И.А. Благороднометальное оруденение массива Вялимяки (Северное Приладожье) //Геология и геоэкология: исследования молодых. Материалы XVI науч. конф. молодых ученых, поев, памяти чл.-корр. проф. К.О. Кратца. Под ред. акад. РАН Ф.П. Митрофанова. г.Апатиты, 15-18 ноября 2005 г. - Апатиты, 2005, с. 244-247.

4. Алексеев И.А. Рудопроявление золота в массиве Вялимяки (Северное Приладожье) /И.А. Алексеев, И.К. Котова, C.B. Петров //Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2005, вып. 3, с. 107-110.

5.Alexeev I.A. Preliminary data on PGM in the Välimäki IOCG-type deposit (Northen Ladoga region) /I.A. Alexeev, I.K. Kotova, S.V. Petrov //Extended Abstracts of 10th International Platinum Symposium, 2005, pp. 338-340.

6.И. А. Алексеев Геологическое строение и рудоносность массива Вялимяки (Северное Приладожье). /И. А. Алексеев, И. К. Котова //Сб. тр. молодых ученых ИГГД РАН. С-Пб, 2009 - в печати

Рис.1 Упрощенная схема геологического строения массива Вялимяки. 1 - вмещающие породы - сланцы ладожской серии (показаны структурные линии), РК^я; 2 - 7 - породы Вялимякского массива: 2 - приконтактовые гибридные диориты; 3 - габбро (зона трахитоидных габбро); 4 - пироксениты, габбро, диориты (габбро-пироксенитовая зона); 5 -габбродиориты (габбродиоритовая зона); 6 - рудовмещающие тела клинопироксенитов (□ -горные выработки); 7 - калишпатизированные породы; 8 - главные тектонические нарушения); 9 — 12 - элементы залегания: 9 — сланцеватости; 10 - контактов; 11 -трахитоидности; 12 - тектонических структур; 13 — участки, перспективные на обнаружение благороднометального оруденения._

Параметры сравнения КЗУМ Урала (Иванов, 1997) Интрузив Вялимяки

Обстановка формирования Островодужные стадии развития складчатой системы Раннеорогенная стадия развития свекофенского складчатого пояса (Геология и петрология... 2000)

Вмещающие комплексы Вулканогенно-осадочные, андезитовые и базальтовые Метатурбидиты с редкими прослоями вулканитов базальт-андезитового состава

Форма интрузивов Гарполиты,линзы Гарполит или шток

Тип развития как правило, центробежный центростремительный

Размеры отдельных интрузивов в сечении, км 0,6x0,2-6x13 2x4

Разновидности ультраосновных пород в интрузивах Дуниты, верлиты, оливиниты, клинопироксениты Оливиниты, верлиты клинопироксениты.

Участие горнблендитов в составе комплекса Развиты широко Развиты широко (в пределах пироксенитовых тел)

Типа пород, ассоциирующих с ультрамафитами Габбро, нориты, диориты, плагиограниты Габбро, габбродиоиты, диориты

Рудная специализация ультрамафитов Ванадиеносные магнетит-титаномагнетитовые руды с платиноидами Ванадиеносные титаномагнетитовые руды (см. гл. V)

Форма магнетитовых тел и их размеры Зоны до 700 м, жилы до 1 м Зоны - десятки метров, и шлиры первые метры.

Взаимоотношение габбро с ультрамафитами 1) Дифференциаты одного интрузива; 2) Интрузивные фазы Дифференциаты одного интрузива

Вторичные изменения Амфиболизация Амфиболизация, биотитизация, калишпатизация

РИЦ СПГГИ 19.11.2008. 3.510. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Алексеев, Иван Александрович

Глава I. История исследований Вялимякского интрузивного комплекса.

Глава II Геолого-тектонические условия становления Вялимякского интрузивного комплекса.

1.Тектоническое районирование Карело-Финского региона.

2. Раахе-Ладожская зона.

3. Краткая стратиграфия района.

4. Магматизм.

5. Тектоника региона. Раахе-Ладожская зона: основные этапы и события.

6. История геологического развития.

Глава III Геологическое строение массива Вялимяки.

1. Морфология и тектоническая структура массива.

2. Зональность интрузива.

3. Проблема взаимоотношения пироксенитов и габброидов.

4. Элементные ассоциации пород.

5. Абсолютный возраст пород Вялимякского массива.

6. Зоны вторичных изменений в структуре Вялимякского массива.

7. Закономерности строения Вялимякского интрузива и факторы, определяющие это строение. (Резюме).

Глава IV. Особенности состава Вялимякского интрузива.

1. Проблема формационной принадлежности интрузива.

1.1 Типовые аналоги (типизация) Вялимякского интрузивного комплекса (обзор существующих точек зрения).

1.2 Состав интрузивных и метасоматических пород массива.

1.2.1 Минеральный состав.

1.2.1 Петрохимические особенности пород.

1.3 Вялимякский массив как аналог интрузивов верлит-клинопироксенит-габбрового (или габбро-пироксенитового) ряда.

2. Габбро-пироксенитовая зона Вялимякского массива.

2.1 Характерные особенности габбро-пироксенитовой зоны.

2.2 Зона контрастно-дифференцированных пород Вялимякского массива как аналог критических зон расслоенных интрузий.

Глава V. Рудоносность Вялимякского массива.

1. Рудоносные комплексы пород, их размещение.

2. Ванадийсодержащие титаномагнетитовые руды магматического комплекса

2.1. Размещение, морфология и строение рудных тел.

2.2. Состав руд (минеральный и элементный).

2.3. Типовые аналоги.

2.4. Масштабы оруденения.

3. Апатит-магнетитовое оруденение магматического комплекса.

3.1 Размещение оруденения.

3.2 Состав руд.

3.3 Типовые аналоги и масштаб оруденения.

4. Оруденение магматической стадии (резюме).

5. Благороднометальное оруденение метасоматического комплекса (на примере метасоматитов пироксенитового тела Центральное).

5.1 Размещение рудоносных зон.

5.2 Состав руд.

5.2.1 Состав и строение метасоматитов.

5.2.2. Петрографическая характеристика и зональность метасоматитов 145 5.2.3 Рудная минерализация метасоматитов Центрального тела.

5.3 Типовые аналоги.

5.4 Масштаб оруденения.

5.5 Участки, перспективные на обнаружение золотометального оруденения

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геология и рудоносность массива Валимяки"

В последние годы в значительной степени возрос интерес к минерально-сырьевым ресурсам Северо-запада России, в частности Карелии. Интрузивные образования Северного Приладожья, и массив Вялимяки в частности, имеют полуторавековую историю исследований, однако многие вопросы строения и состава остаются дискуссионными. Переоценка сырьевого потенциала с современных позиций требует решения этих вопросов.

Впервые массив упоминается в работах финских геологов в конце 19-го века как небольшое месторождение титаномагнетитовых руд. Разработка месторождения Вялимяки продолжалась сравнительно недолго и уже в начале 20-го века была прекращена. Во второй половине прошлого столетия на территории Северного Приладожья проводилось значительное количество геолого-съемочных работ различного масштаба, которые в различной степени затрагивали массив Вялимяки. Из детальных работ, посвященных геологии интрузива, следует отметить исследования Г.М. Саранчиной. Именно ее описания и модели строения до настоящего времени фигурируют в литературе.

Тем не менее, до настоящего времени не решенными оставались, прежде всего, вопросы геологического строения массива Вялимяки.

В недостаточной степени освещались также вопросы оруденения массива, в частности рудосодержащие пироксениты рассматривались или как останцы более древних пород, или как отдельные (возможно, более поздние?) фазы внедрения и выделялись при этом как самостоятельная формация. Между тем, было понятно, что решение вопроса о позиции пироксенитовых тел в структуре массива напрямую связанно с оценкой перспектив рудоносности. В различных работах упоминалось лишь присутствие в пределах интрузива титаномагнетитовых руд, однако специальных исследований рудного комплекса не проводилось. Естественно, как источник железа данный объект интереса не представляет; при этом известно, что титаномагнетитовые руды могут служить источником ванадия и в отдельных случаях сопровождаться благороднометальным оруденением.

Очевидно, что изучение, а тем более выявление или переоценка перспектив рудоносности не возможно без детальных геологических исследований. Это и определило основные цели и задачи предлагаемой работы.

Цель работы:

Выявить перспективы рудоносности массива.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1) изучено геологическое строение массива с детальным картированием всех клинопироксенитовых тел;

2) выделена и детально исследована серия контрастно-чередующихся пород;

3) выполнено опробование пород и руд массива, рыхлых отложений, определены закономерности распределения химических элементов и минеральных ассоциаций потенциально рудоносных комплексов;

4) определена специализация и закономерности размещения рудных комплексов в пределах массива.

Фактический материал и методика исследования

В основу работы положены оригинальные материалы, собранные автором в ходе проведения учебно-научных геолого-съемочных работ на месторождении Вялимяки в период с 2002 по 2005 годы. Для решения вопросов геологического строения проведены съемочные работы масштаба 1:10 000. Выполнены комплексные петрографические, минералогические, геохимические исследования. При изучении рудной специализации проведены детальное опробование пород и руд с последующими химическими анализами, изотопное датирование пород массива. Осуществлена статистическая обработка данных, включая факторный анализ. Результаты исследований обработаны и подготовлены к демонстрации с использованием компьютерных технологий (ArcGIS 9.0, Mapinfo 8.5, MS OfficeXP, Statistica 8.0)

В процессе геологического картирования собрана коллекция образцов пород и руд 1000 шт.). Опробование пород и руд химическими методами: пробирный анализ — 7 проб; ICP-MS - 14 проб; рентгено-фшоорисцентный анализ - 31 проба; полуколичественный спектральный анализ - 150 проб. Методами оптической микроскопии (в проходящем и отраженном свете) изучено 1000 препаратов. Рудная специализация определена с применением микрорентгеноспектрального анализа; количественного спектрального анализа титаномагнетитовых концентратов (10 проб). Для исследования состава апатита произведено выделение 5 мономинеральных фракций минерала с определением в них концентраций REE (ICP-MS). Рудные минералы в рыхлых отложениях изучены шлиховым методом (12 проб). Абсолютный возраст пород массива определен методом локального U-Pb анализа цирконов (SHRIMP II).

Защищаемые положения

1. Массив Вялимяки - дифференцированный клинопироксенит-габбро-диоритовый интрузив, внутренняя структура которого соответствует центростремительному типу развития и определяется первичномагматической зональностью.

2. В интрузиве Вялимяки установлена зона контрастной расслоенности, которая по наличию рудной минерализации, текстурно-структурным особенностям, контрастным, ритмическим изменениям состава пород, проявлениям признаков синмагматической тектоники сопоставима с «критическими» зонами перидотит-ортопироксенит-габброноритовых массивов. Наличие такой зоны выделяет массив Вялимяки среди клинопироксенит-габбровых интрузивов.

3. В Вялимякском интрузиве оруденение магматической стадии соответствует комплексному ванадийсодержащему титаномагнетитовому минеральному тип с сопутствующей апатитовой минерализацией

4. Для выявленной впервые благороднометальной минерализации определены рудоконтролирующие факторы: благоприятными являются зоны кварц-биотит-турмалин-актнолитовых метасоматитов в узлах пересечения разломов северо-восточного простирания с пироксенитовыми телами.

Научная новизна

1. На основании геологических и геохимических данных показано, что разнообразие пород в составе Вялимякского массива обусловлено процессами внутрикамерной магматической дифференциации вещества при активном участии летучих компонентов.

2. На примере массива Вялимяки впервые показано, что в интрузивах клинопироксенит-габбрового ряда могут существовать «критические» интервалы разреза, характеризующиеся контрастными ритмическими вариациями геохимических и петрохимических параметров. Установлена определяющая роль такого интервала в локализации рудного комплекса массива.

3. Выявлен новый для массива Вялимяки тип оруденения -благороднометальный. Установлено, что его формирование сопряжено с кремне-калиевым метасоматозом пироксенитов Вялимякского интрузива.

Практическая значимость

1. Составлены новая геологическая карта интрузива в масштабе 1:10 ООО, построены разрезы и планы различного масштаба, детальные схемы строения рудных участков.

2. Выявлено апатитовое оруденение и ванадиевая специализация титаномагнетитовых руд массива. Дана оценка ресурсов ванадия по категории Р2, которые в пересчете на пентоксид ванадия составляют 2004 т У205.

3. Установлена благороднометальная специализация метасоматических зон северо-западного простирания в пределах интрузива.

4. Установлены факторы, контролирующие размещение различных типов оруденения в пределах Вялимякского интрузива.

Результаты исследований обсуждались при совместной работе с геологами Карельской геологической экспедиции. Установленные критерии локализации благороднометального оруденения могут быть использованы при проектировании и проведении поисково-оценочных работ на золото в приладожском регионе. В двух километрах к северу от массива Вялимяки расположен участок «Хелюля - золото» с действующей лицензией на геологическое изучение. Учитывая результаты предлагаемой работы, перспективная площадь может быть значительно расширена.

Месторождение Вялимяки расположено в непосредственной близости от полигона учебной практики геологического факультета СПбГУ (пос. Импилахти) и является объектом экскурсионных посещений и учебных геолого-съемочных работ. Результаты выполненных детальных исследований существенно расширили программу практики для студентов геологического факультета СПбГУ и будут использованы в курсах, читаемых на кафедре ГМПИ.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы были представлены на X Международном Платиновом Симпозиуме (г. Оулу, Финляндия, 2005), на XVI научной конференции молодых ученых, посвященной памяти член-корреспондента профессора К.О. Кратца (КНЦ РАН, г. Апатиты, 2005), на XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца (Петрозаводск, ПГУ, 2003), на научной студенческой конференции геологического факультета СПбГУ (2003г) с последующими публикациями в сборниках материалов конференций.

По теме работы опубликовано пять статей, в том числе одна научная статья в реферируемом издании, входящем в перечень ВАК, еще одна статья находится в печати.

Публикации по теме диссертационной работы:

1. H.A. Алексеев, Е.В. Кгттикова Условия локализации и минеральный состав рудных гипербазитов массива Вялимяки, Северное Приладожье // Геология и геоэкология северо-запада России. Материалы XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца. Петрозаводск, ПТУ, 2003

2. Е.В. Кгттикова, ИЛ. Алексеев Титаномагнетитовые руды массива Вялимяки и перспективы их использования // Геология и геоэкология северо-запада России. Материалы XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца. Петрозаводск, ПТУ, 2003

3. ИЛ. Алексеев Благороднометальное оруденение массива Вялимяки (Северное Приладожье) // Геология и геоэкология: исследования молодых. Материалы XVI научной конференции молодых ученых, посвященной памяти член-корреспондента профессора К.О. Кратца. Под редакцией акад. РАН Митрофанова Ф.П. г. Апатиты, 15-18 ноября 2005 г. - Апатиты, 2005.

4. I.A. Alexeev, I.K. Kotova, S.V. Petrov, Preliminary data on PGM in the Välimäki IOCG-type deposit (Northern Ladoga region) // Extended Abstracts of the 10th International Platinum Symposium, 2005, pp. 338-340

5. И.А. Алексеев, И.К. Котоеа, C.B. Петров Рудопроявление золота в массиве Вялимяки (Северное Приладожье), // Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2005, вып. 3

6. И. А. Алексеев, И. К. Котова Геологическое строение и рудоносность массива Вялимяки (Северное Приладожье). // Сб. трудов молодых ученых ИГГД РАН. Санкт-Петербург 2009 — в печати

Структура, объем и содержание работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, и оставляет 184 страниц, содержит 59 рисунков и 19 таблиц. Библиографический список включает 72 наименования. Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, указаны цель и задачи данной работы, охарактеризован фактический материал и методика исследования. Также дана оценка новизны и практической значимости исследования. Первая глава посвящена истории изученности месторождения Вялимяки. В главе перечислены основные этапы исследований и приведены схемы геологического строения массива, опубликованные в научной литературе. Определяющие исследования на массиве выполнены Г.М. Саранчиной в 1946-1948 гг. Вторая глава — «Геолого-тектонические условия становления Вялимякского интрузивного комплекса» — представляет собой краткий очерк геологического строения Карело-Финского региона и, в частности, Северного Приладожья. По литературным данным описано структурное районирование, краткая стратиграфия района и основные этапы истории геологического развития. Третья глава - «Геологическое строение массива Вялимяки». В главе подробно рассмотрена морфология и тектоническая структура массива, зональность интрузива по результатам геологического картирования, взаимоотношения породных разновидностей, элементные ассоциации и абсолютный возраст пород. В четвертой главе — «Особенности состава

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Алексеев, Иван Александрович

Заключение

Факторы, определяющие строение Вялимякского массива и распределение рудной минерализации (Резюме)

Массив Вялимяки имеет сложное неоднородное внутреннее строение с участием широкого спектра пород от оливинитов и верлитов до габбродиоритов. Эта неоднородность определяется первичномагматической зональностью интрузива, осложненной наложенной интенсивной блоковой тектоникой. Отличительной чертой внутреннего строения интрузива является наличие элементов контрастной расслоенности, объединяемых нами в зону контрастно дифференцырованныз пород.

Дополнительный элемент, осложняющий современный облик массива -жильно-метасоматические проявления, сформированные вследствие сложной многоэтапной истории постмагматических (тектонических, метаморфических и метасоматических) преобразований. Жильно-метасоматический комплекс занимает секущее положение к первично-магматическим структурам массива и представлен хлорит-биотит-актинолитовыми метасоматитами с турмалином, кварцем, калиевым полевым шпатом, а также кварц-ортоклазовыми и карбонатными жилами.

Рудный комплекс массива определяется двумя составляющими: ванадий-содержащими титаномагнетитовыми с апатитом рудами магматического этапа и благороднометальной минерализацией метасоматических зон.

Определяющее значение для локализации оруденения имеет зона контрастно-дифференцированных пород. Решающую роль в формировании рудных ассоциаций сыграло, по-видимому, присутствие летучих в этой зоне, как на магматическом, так и на постмагматическом этапах. Размещение руд магматического этапа контролируется распределением летучих в пределах пачки контрастно-дифференцированных пород. Минеральные парагенезисы, насыщенные летучими компонентами, характерны для участков проявления крупных пироксенитовых тел. В этих телах титаномагнетитовое оруденение сопряжено с роговообманковыми клинопироксенитами, являющимися результатом дифференциации магматического расплава в условиях меняющегося, но в целом высокого давления воды. Апатитовые скопления связаны в большинстве случаев с горндлендитами, которые тяготеют к эндоконтактовым зонам пироксенитовых тел и формировались, по-видимому, вследствие высокого исходного давления летучих, что и обеспечило появление водосодержащих (роговая обманка) и фосфорсодержащих (апатит) фаз магматического этапа, а также эпидотовый и карбонатный метасоматоз постмагматического этапа. Благороднометальная минерализация метасоматической стадии отчетливо связана с метасоматитами по титаномагнетитовым клинопироксенитам в местах сопряжения основных разрывных нарушений массива с пироксениговыми телами.

Проведенные исследования позволили выявить закономерности геологического строения массива Вялимяки, установить присутствие зоны контрастно-дифференцированных пород, выявить специализацию и закономерности размещения рудного комплекса массива, определить позицию, состав и строение рудных тел массива. Получены изотопные датировки пород массива, позволяющие определить его возраст в интервале 1893,6 ±6,4 млн лет.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Алексеев, Иван Александрович, Санкт-Петербург

1. Астафьева Т.К., Булдаков И.В., Корнеев С.И., Серова O.K., Табуне Э.В. Использование концентраций и распределения редких земель в апатитах как поискового минералогического индикатора апатитоносности пород. -Сборник научных трудов. JL, изд. ЛГИ, 1986.

2. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 1976.

3. Балтыбаев Ш.К., Глебовицкий К.А., Козырева И.В. и др. Мейерский надвиг главный элемент строения сутуры на границе Карельского кратона и Свекофеннского пояса в Приладожье, Балтийский щит // Докл. АН. 1996. Т. 348. № 3.

4. Балтыбаев Ш.К., Глебовицкий К.А., Козырева И.В., Конопелько Д.Л., Левченков O.A., Седова И.С., Шульдинер В.И. Геология и петрология свекофеннид Приладожья. СПб., 2000.

5. Бетехтин А.Г. Минералогия. Государственное издание геологической литературы. М.1950.

6. Бибикова Е.В., Лобач-Жученко С.Б., Семихатов М.А. и др. Геохронологическая шкала докембрия Восточно-Европейской платформы и ее обрамления //Изв. АН СССР. 1989. Сер. геол. № 4.

7. Богачев В.А., Иваников В.В. Козырев И.В., Конопелько Д.Л., Левченков O.A., Шульдинер В.И. U-Pb цирконовое датирование синорогенных габбродиоритовых и гранитоидных интрузий Северного Приладожья. Вестник СПбГУ. Сер 7, 1999, вып.З (№21)

8. Борисенко Л.Ф., Л.М. Делицын, В.А. Полубабкин, Е.Ф. Усков «Комплексное использование титаномагнетитовых руд», Москва 1997г.

9. Борисенко Л.Ф., Ляпунов С.М. Новые данные о распределении РЗЭ и скандия в апатите и ильмените. ДАН СССР, 1881, т.260, №3, с.717-721.

10. Геологическая съемка метаморфических и метасоматических комплексов. Методическое пособие. СПб., 1996.

11. Геология и петрология свекофеннид Приладожья / Под ред. Глебовицкого В.А. СПб., изд. СПбГУ, 2000

12. Геология месторождений апатита, методика их прогнозирования и поиска. Под редакцией Зверева A.C. и Файзуллина P.M. М.: Недра, 1980.

13. Глебовицкий В. А. Связи метаморфизма с тектоникой, геодинамические следствия // Метаморфизм, гранитообразование и рудогенез (к 100-летию Н.Г. Судовикова): Сб. научн. тр. СПб., изд. НИИЗК СПбГУ, 2003. - С. 5660.

14. Глебовицкий В.А. Тектоника и региональный метаморфизм раннего докембрия восточной части Балтийского щита // Региональная геология и металлогения. 1993. № 1.

15. Глебовицкий В.А., Балтыбаев Ш.К., Левченков O.A., Бережная Н.Г., Левский Л.К. Главная стадия плутоно-метаморфической активности в Приладожье: результаты определения изотопного возраста // Докл. РАН. 2001. №5.

16. Глебовицкий В.А., Шемякин В.М. «Главнейшие рубежи геологической эволюции земли в раннем докембрии» М: АОЗТ «Геоинформмарк» 1995. с.47

17. Глебовицкий В.А., Шемякин В.М. Расчленение и корреляция раннего докембрия // Регион, геол. и металлогения. 1996. № 5.

18. Григорьева JI.B. Выделение перспективных площадей для поисков промышленных оруденений в активизированных раннепротерозойских прогибах Южной Карелии. Отчёт ВСЕГЕИ, 1980

19. Гришин A.C. Геоблоки Балтийского щита. Петрозаводск, 1990.

20. Духовский A.A. Артамонова H.A. Объемная модель и рудоносность гранито-гнейсовых структур Балтийского щита //Геология рудных месторождений, том 36. 1994

21. Залшцак Б.Л., Бурилина Л.В., Кипаренко Р.И. Определение породообразующих минералов в шлифах и иммерсионных препаратах. Издание второе. М.: Недра, 1981.

22. Иваников В.В., Конопелько Д.Л., Пушкарев Ю.Д. и др. Апатитоносные калиевые ультрамафит-мафиты Приладожья рифейские рифтогенные или раннепротерозойские посторогенные образования // Вестн. С.-Петерб. ун-та. 1996. Сер. 7. Вып. 4.

23. Иваников В.В., Конопелько Д.Л., Тетерина Т.И. Геолого-геофизические и петрографические особенности апатитоносного Вуоксинского Плутона (Карельский перешеек)//Вестн. С.-Петерб. ун-та. 1995. Сер. 7. Вып. 4.

24. Иванов O.K. Концентрически-зональные пироксент-дунитовые массивы Урала: (Минералогия, петрология, генезис). Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та, 1997.

25. Иващенко В.И. Отчет о научно-исследовательской работе по теме №160 «Рудно-магматические системы гранитоидного магматизма докембрия Карелии» Институт геологии КНЦ РАН 2003г

26. Иващенко В.И., Григорьев В.А., Григорьева Д.Н. Апатитоносные метасоматиты Приладожья // Метасоматиты докембрия и их рудоносность. М., 1989.

27. Йодер Г.С., Тиле К.Э. Происхождение базальтовых магма. М:. Мир 1965

28. В.И.Иващенко ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ ПО ТЕМЕ № 160 «РУДНО-МАГМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ГРАНИТОИДНОГО МАГМАТИЗМА ДОКЕМБРИЯ КАРЕЛИИ» (заключительный) Российская Академия наук Карельский научный центр Институт геологии, 2003г.

29. Казаков А.Н. Ладожская серия Балтийского щита // Структурная эволюция метаморфических комплексов. М.; Л., 1977.

30. Казанов О.В. Платиноносность расслоенных интрузий: ключевые факторы генетических моделей. Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2002, вып.З (№23)

31. Карпова М.И., Ангелов А.И. Минеральное сырье. Фосфатные руды // Справочник. — М.: ЗАО "Геоинформмарк", 1998.

32. Классификация и номенклатура магматических горных пород. М., 1981.

33. Конопелько Д.Л., Степанов К.И., Петров C.B. и др. Гипабиссальный габбро-платиогранитный комплекс Северного Приладожья // Вестн. С.-Петерб. ун-та. 1999. Сер. 7. Вып. 4.

34. КратцК.О. Геология карелид Карелии. Л., 1963.

35. Кузьмин В. И., Добровольская Н. В., Солнцева Л. С. «Турмалин и его использование при поисково-оценочных работах», Изд. «Недра», 1979 г.

36. Л.Ф. Борисенко, Л.М. Делицын, В.А. Полубабкин, Е.Ф. Усков «Комплексное использование титаномагнетитовых руд», Москва 1997г.

37. Ларин A.M., Амелин Ю.В., Неймарк Л.А. Возраст и генезис комплексных скарновых руд Питкярантского рудного района // Геология рудных месторождений. 1991. — №6

38. Лобанов И.Н. "Дайки гранодиоритов и порфиритов Северного Приладожья" //Изв. Высш.учеб.заведений. Геология и разведка. 1966 №9

39. Лобанов И.Н. «Дайки гранитоидов и порфритов Северного Приладожья» //Из. Высш.учеб.заведений. Геология и разведка 1966 №9

40. Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы. Издание 5-е. М.: Недра, 1974.

41. Лохов К.И. Изотопные методы в геологии, геохимии и металлогении. Л., 1988.

42. Металлогения восточной части Балтийского щита. Л., 1980.

43. Металлогения Карелии / С.И. Рыбаков, А.И. Голубев, В.Д. Слюсарев и др. Петрозаводск: Карельский. Научный Центр РАН, 1999.

44. Метаморфизм супракрустальных комплексов раннего докембрия (северовосточная часть Балтийского щита) / В.П.Петров, O.A. Беляев, З.М. Волошина и др. М.; Л., 1986.

45. Обручев В. А. Рудные месторождения. Часть описательная. Горгеонефтеиздат 1934г

46. Овчинников Л.Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала. — М.: ЗАО «Геоимформмарк», 1998.

47. Предовский А. А., Петров В. П., Беляев О. А. Геохимия рудных элементов метаморфических серий докембрия (на примере Северного Приладожья). Л.: Наука, 1967.

48. Ранний докембрий Балтийского щита. — СПб.: Наука, 2005.

49. Резниченко В.А., Шабалин Л.И. Титаномагнетиты, месторождения, металлургия, химическая технология. — М.: Наука, 1986 г.

50. Саранчина Г.М. Петрология Вялимякской интрузии и связанное с нею рудопроявление. — Изв. Карело-Фин. науч.-исслед. базы АН СССР, Петрозаводск, 1948, № 2, с. 32-42.

51. Светов А.П., Свириденко Л.П. Магматизм шовных зон Балтийского щита. Л., Наука, 1991

52. Светов А.П., Свириденко Л.П. Стратиграфия докембрия Карелии. Сортавальская серия свекокарелид Приладожья. Петрозаводск, 1992.

53. Светов А.П., Свириденко Л.П., Иващенко В.И. «Вулканно-плутонизм свекокарелид Балтийского щита». Петрозаводск: Карельский научный центр АН СССР, 1990

54. Судовиков Н.Г. Глебовицкий В.А. Сергеев A.C. Петров В.П. Харитонов А.Л. Геологическое развитие глубинных зон подвижных поясов. Ленинград 1970

55. Судовиков Н.Г. Тектоника, метаморфизм, мигматизация и гранитизация пород ладожской формации. М.; Л., 1954.

56. Трегер В.Е. Таблицы для оптического определения породообразующих минералов. — М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии охране недр. 1958

57. Хазов Р. А. Геологические особенности оловянного оруденения Северного Приладожья. Л.: Наука, 1973.

58. Харитонов А .Я. Структура и стратиграфия Карелид Балтийского щита. Издательство Недра Москва 1966

59. Шинкарев Н.Ф. Происхождение магматических формаций. Л., Недра, 1978

60. Шульдинер В. И., Козырева И. В., Балтыбаев Ш. К. Тектоно-метаморфическое районирование Приладожья // Вестник С.-Петербургского университета. 1997. — Сер. 7, Вып. 3. - С. 63-70.

61. Шурилов A.B. Геолого-структурная позиция уранового месторождения Карку (Северо-восточное Приладожье). Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. 2005г.

62. Юдин Б.А. Окисные жилезо-титановые и железные руды магматических формаций Карелии и Кольского полуострова. — Петрозаводск: Карелия, 1987, стр. 22-23, 54

63. Boudreau, А.Е. The Stillwater and Bushveld magmas were wet! / Extended Abstracts, 9th International Platinum Symposium, 21-25 July, 2002 Billings, Montana, USA, pp 57-60.

64. Boudreau A.E., Mr.Callum I.S. Investigations of the Stillwater Complex: Part V. Apatites as indicators of evolving fluid composition. Contributions of Mineralogy and Petrology, 1989, 102, № 2

65. Boynton W. V. Chapter 3. Cosmochemistry of the rare earth elements: Meteorite studies, In Rare Earth Element Geochemistry (P. Henderson, ed.), (Developments in Geochemistry 2), pp. 115-1522, Elsevier, Amsterdam. 1985

66. Kazanov O.V., Zaytseva T.S. Critical events in the ore-forming systems of layered intrusions.// Mineral Deposits: Processes to Processing, Stanley et al.; 1999r.

67. Matti Vaasjoki and Olavi Kontoniemi "Isotopik studies from the Proterozoic Osikonmaaki Gold prospect at Rantasakmi, southeastern Finland", Geological Survey of Finland, 1991

68. Olavi Kontoniemi, Bo Johanson, Kari Kojonen and Lassi Pakkanen "Ore mineralogy of the Osikonmaaki gold deposit, Rantasalmi, southeastern Finland" Geological Survey of Finland, 1991

69. Williiam P. Meurer, Boudreau A.E. An evaluation of models of apatite compositional variability using apatite from the Middle Banded series of the Stillwater Complex, Montana. Contributions of Mineralogy and Petrology, 1996, 125, 225-236.