Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геология, закономерности распределения и условия формирования золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов Староскольского и Михайловского железорудных районов КМА

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

Автореферат диссертации по теме "Геология, закономерности распределения и условия формирования золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов Староскольского и Михайловского железорудных районов КМА"

На правах рукописи

ПОНАМАРЁВА МАРИНА МИХАЙЛОВНА

ГЕОЛОГИЯ, ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОЛОТО-ПЛАТИНОМЕТАЛЛЬНОГО ОРУДЕНЕНИЯ В КОРЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ СТАРООСКОЛЬСКОГО И МИХАЙЛОВСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ

РАЙОНОВ КМА

Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

5 ДЕК 2013

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 2013

005541582

Работа выполнена на кафедре минералогии, петрографии и геохимии Воронежского государственного университета

Научный руководитель

доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, профессор Н.М. Чернышев

Официальные оппоненты

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.Г. Лазаренков (НМСУ «Горный», г. Санкт-Петербург)

кандидат геолого-минералогических

наук, С.В. Кашин (ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург)

Ведущая организация

Институт геологии Карельского научного центра РАН (г. Петрозаводск)

Защита диссертации состоится «24» декабря 2013 г. в 14 — на заседании диссертационного совета Д 216.001.01 при ФГУП Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., д.74 в зале Ученого совета ВСЕГЕИ

С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийской геологической библиотеке ФГУП «ВСЕГЕИ» (г. Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74). Автореферат разослан «19» ноября 2013 года.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., 74., ВСЕГЕИ, диссертационный совет Д 216.001.01, ученому секретарю P.JI. Бродской и на e-mail: Rimma_Brodskaya@vsegei.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук

Бродская P.J1.

Телефон для справок: 8(473) 2207-966; факс 8(473) 2207-966;

e-mail: marichkal5®mail.ru

Актуальность исследований. Металлы платиновой группы это важнейшее стратегическое сырье, в связи, с чем потребность в их обнаружении представляет очень важную задачу для геологии. С каждым годом увеличивается потребность в золоте и металлах платиновой группы. К числу перспективных на благороднометалльное оруденение относится Центральный регион России. Необходимо развитие социально-экономического положения этого региона за счет увеличения минерально-сырьевой базы.

В Михайловском и Старооскольском железорудных районах Курской магнитной аномалии (КМА) отмечаются широко развитые коры выветривания железистых кварцитов. Для ряда зарубежных месторождений характерно наличие в коре выветривания не только золота, но и платиноидов. Важной предпосылкой исследования коры выветривания железорудных месторождений КМА являются многочисленные примеры нахождения в ее составе высоких содержаний благородных металлов. В пределах КМА, особый интерес представляют мартитовые и гидрогематитовые коры выветривания в железистых кварцитах (Яковлевское, Михайловское, Лебединское, Стойленское и др. месторождения КМА).

Таким образом, актуальность настоящей работы определяется необходимостью установления закономерностей размещения и состава золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА.

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование золото-платинометаллыюго оруденения в коре выветривания железистых кварцитов, отрабатываемых месторождений Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА, по собственным минеральным формам благородных металлов. В соответствии с этой целью были определены задачи исследования:

а) провести картирование строения коры выветривания железистых кварцитов с выделением в ней зональности;

б) ознакомиться с работами других исследователей о содержании благородных металлов в железистых кварцитах для последующего сравнительного анализа с данными по коре выветривания;

в) провести анализ особенностей распределения благородных металлов в коре выветривания и установить зоны их повышенных содержаний;

г) определить формы нахождения и минеральные ассоциации золота и металлов платиновой группы;

д) изучить возможные источники поступления рудного вещества в кору выветривания железистых кварцитов;

е) разработать модель, наиболее полно учитывающую условия формирования благородных металлов и их минеральных форм в коре выветривания железистых кварцитов.

Фактический материал и методика исследований.

Работа выполнена на кафедре минералогии, петрографии и геохимии геологического факультета Воронежского государственного университета. Изучение проблемы благороднометалльного оруденения коры выветривания железистых кварцитов Старооскольского и Михайловского железорудных районов КМА проводилось в период обучения в магистратуре и аспирантуре (2008-2013 гг.) и в составе научной группы кафедры под руководством директора НОЦ «Геология рудных месторождений» ВГУ-ИГЕМ РАН, член-корреспондента РАН, профессора

Н.М. Чернышова (2008-2013 гг..), а также в процессе реализации ряда проектов РФФИ, Гранта Президента РФ и др. В основу работы положен обширный фактический материал по геологии, петрографии, геохимии, минералогии и минерагении коры выветривания железистых кварцитов, полученный лично автором в ходе полевых и лабораторно-аналитических работ, а также опубликованные данные различных исследователей рудных месторождений КМА и других регионов.

В процессе выполнения работ были детально описаны более 300 шлифов и 150 аншлифов. При исследовании вещественного состава использовался апробированный комплекс методов аналитических исследований. Микрорентгеноспектральные анализы силикатных (300 шт.) и (80 шт.) рудных минералов выполнялись в лаборатории ВГУ (JEOL 6380 LV с приставкой INCA 250, аналитики к.г.-м.н. С.М. Пилюгин и к.г.-м.н. Н.С. Базиков). Аналитические исследования проводились в Центральной лаборатории ФГУП «ВСЕГЕИ» (г. Санкт-Петербург): определение химического состава изучаемых пород - методом рентгено-флуоресцентного спектрального анализа (РФА) - 25 анализов, (аналитик Б.А. Цимошенко); концентрация элементов-примесей - масс-спектрометрическим (ICP-MS) с индуктивно связанной плазмой - 25 анализов и 9 анализов в лаборатории ИПТМ г. Черноголовка, аналитик (В.А. Шишлов, B.JI. Кудряшов); содержание ртути - методом «холодного пара» - 15 анализов, (аналитик И.В. Реутова); содержание благородных металлов - атомно-абсорбционный с полным кислотным вскрытием (AAA) - 15 анализов, (аналитик Е.В. Тимашова). Изучение продуктов гравитационного концентрирования четырех малых минералого-технологических проб, отобранных из коры выветривания железистых кварцитов, проводилось в двух лабораториях: ЗАО «РАЦ Механобр Аналит Инжиниринг» (пробирный атомно-абсорбционный анализ), (аналитик к.г.м.н. С.В. Петров) и ЗАО «НАТИ» (к.г.-м.н. В.В. Кнауф).

Обработка полученной информации осуществлялась на ЭВМ с использованием программного пакета «Microsoft Office®» и ряда специализированных программ («PetroExplorer 2.0», «Make Miner», TPF, «Minpet»), графика и фотоматериал обработаны с помощью графических приложений «CorelDrawX5 ®», «PhotoShop CS3 ®».

Научная новизна и практическая значимость работы: -изучен и дополнен новыми данными вещественный состав коры выветривания железистых кварцитов КМА;

-установлена закономерность распределения благородных металлов в коре выветривания КМА, а также выявлены возможные зоны их повышенного содержания;

-впервые установлены формы нахождения и минеральные ассоциации золота и металлов платиновой группы в коре выветривания КМА;

-установлена взаимосвязь золото-платинометалльного оруденения железистых кварцитов КМА и кор выветривания по ним с первичными источниками (продуцентами) благородных металлов;

-разработана модель многостадийного формирования золото-платинометалльного оруденения.

Полученные в процессе исследования новые результаты внесут большой вклад в создание общей концепции рудообразования благородных металлов в различных условиях и позволят расширить сведения о минералогии металлов

платиновой группы (МПГ) и золота в отрабатываемых карьерами корах выветривания железистых кварцитов КМА.

Публикации и апробация результатов работы.

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийских научных конференциях («Минерагения Докембрия»; г. Петрозаводск, 2009 г., «Уральская минералогическая школа — 2009. Под знаком халькофильных элементов»; г. Екатеринбург, 2009 г., «Научно-методические основы прогноза поисков и оценки месторождений твердых полезных ископаемых — состояние и перспективы»; г. Москва, 2011 г.); Международных конференциях («Минералогия природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология»; г. Воронеж, 2008 г., «Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы»; г. Воронеж, 2010 г., «Геологическая среда, минерагенические и сейсмотектонические процессы»; г. Воронеж, 2012 г.; Первом Российском рабочем совещании, посвященном 90-летию со дня рождения Б.Б. Звягина «Глины, глинистые минералы и слоистые материалы»; г. Москва, 2011 г.).

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 3 в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ Министерства образования и науки РФ. Результаты исследований вошли в ряд научных отчетов по грантам РФФИ 12-0531251 (руководитель), РФФИ 11-05-10034-к, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (ГК № 14.740.11.1273, ГК № 14.132.21.1817 (руководитель)), ВГУ № ПСР-МГ/16-12, № ПСР-МГ/13-13 (руководитель) и др.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа содержит 148 страниц, включая 52 таблицы, 70 рисунков, в том числе фотографий. Состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 157 наименований.

Во введении обосновывается актуальность и новизна работы, указываются цель и задачи, приводятся данные по фактическому материалу и структуре работы, формулируются защищаемые положения диссертации. Первое защищаемое положение обосновывается материалом второй и третьей главы, два последующих раскрыты в 3 и 4 главах.

Первая глава представляет собой краткий очерк о геологическом строении Воронежского кристаллического массива (ВКМ) и положении в его структуре железорудных месторождений КМА, минерагении ВКМ, где особое внимание уделено Михайловскому и Старооскольскому железорудным районам КМА. Во второй главе приводится краткая информация об истории изучения коры выветривания железорудных месторождений, о зональности коры выветривания и ее вещественном составе, дана минералого-петрографическая, петрохимическая и геохимическая характеристика коры выветривания. Третья глава посвящена изучению состава, типов и закономерностей размещения золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания, установлению форм нахождения и условий концентрирования благородных металлов в железистых кварцитах и их корах выветривания. В четвертой главе рассматриваются возможные первичные источники (продуценты) благородных металлов в железорудных месторождениях КМА и на этой основе предложена обобщенная модель формирования золото-платинометалльного оруденения.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю - заведующему кафедрой минералогии, петрографии и геохимии Воронежского государственного университета член-корреспонденту РАН, заслуженному деятелю науки РФ, профессору Николаю Михайловичу Чернышову за чуткое руководство, ценные советы, постоянное внимание и рекомендации на всех стадиях подготовки диссертации.

Автор выражает благодарность за помощь в проведении аналитических исследований руководителю лабораторно-аналитической службы Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского, к.г.-м.н. Шевченко Сергею Семеновичу, генеральному директору ЗАО «НАТИ», к.г.-м.н. Кнауфу Владимиру Владимировичу, зав. кафедрой полезных ископаемых СПбГУ, к.г.-м.н. Петрову Сергею Викторовичу.

Существенную помощь при написании диссертации оказали работы докторов геолого-минералогических наук проф. А.Д. Савко, проф. В.И. Сиротина. Автор благодарен за советы и полезные консультации докторам геолого-минералогических наук, проф. Бочарову B.JI. и проф. Чернышовой М.Н., кандидатам геолого-минералогических наук АЛО. Альбекову, B.C. Кузнецову, М.В. Рыбораку, О.Г. Резниковой, Н.В. Попковой (г. Железногорск Курской области) и всем своим коллегам по работе - Е.М. Бобровой, П.С. Бойко, А.И. Овсянникову и В.М. Остудневу. Особо автор признателен своей семье за терпеливое участие, всестороннюю поддержку и понимание при подготовке диссертации.

Положение Михайловского и Старооскольского рудных районов в структуре мегаблока КМА

Воронежский кристаллический массив представляет собой крупный выступ (540x1000 км) докембрийского фундамента Восточно-Европейской платформы (ВЕП), перекрытый осадочным чехлом мощностью до 500 — 900 м и выходящий в своей сводовой части на дневную поверхность. В соответствии с современными геолого-геофизическими данными, ВКМ характеризуется трехслойным строением литосферы и состоит из двух латерально неоднородных мегаблоков: «тяжелый» Хоперский и «легкий» КМА, которые в свою очередь разделены Лосевской шовной зоной (Надежка, 1979; Чернышов, 1990).

В структуре мегаблока КМА (500x550 км) выделены два пояса -Белгородско-Михайловский (Льговско-Ракитнянский) и Орловско-Тимской (Алексеевско-Воронецкий) (рис.1). Среди них автором было отмечено два перспективных объекта на благородные металлы в коре выветривания железистых кварцитов - Михайловский и Старооскольский железорудные районы КМА (Чернышов, 2004; Попкова, 2003; Понамарева, 2008). Характерной особенностью уникальных железорудных месторождений КМА является наличие разномасштабного золото-платинометалльного оруденения. По условиям формирования выделяется пять его типов (г/т): 1) осадочно-метаморфогенный (Аи=0,02-0,12; ЭПГ до 0,05); 2) метаморфогенно-метасоматический среди сульфидизированных контактовых зон (Au=0,54-6,18; Pt=0,12-0,3; Pd=0,58-0,77) и внутрирудных углеродистых сланцев (Au=2,6-36,6; Ag=91,0-540,0; Pt=0,14-0,28; Pd= до 0,57); 3) гидротермалыю-метасоматический (Au=0,6-6,2, иногда до 35,8; ЭПГ - до 0,3-0,5); 4) гипергенно-метасоматический (Аи=0,64-4,3, иногда до 41,7); 5) осадочный (Au=0,53; Pt=0,15; Pd=l,7; Р33=556,3) (Чернышов, 2009). Масштабы их проявления, состав и минеральные парагенезисы заметно различаются в

Анализы выполнены в лаборатории ИГЕМ РАН, спектрохимический метод, аналитик Белоусов Г.Е., *анализ выполнен в химико-аналитической лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ", метод анализа -масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, аналитик Кудряшов В.П., Тимашева Е.В. Здесь и ниже в скобках указано количество анализов.

Таблица 2

Содержания благородных металлов (г/т) в разных типах железистых кварцитов Стойленского месторождения (Резникова, 2010; с дополнениями автора)

№ п/п Название породы Pt Pd Rh 1г Au Pd/Pt

1 Слаборудные кварциты 0,05(7) 0,09(7) 0,01(4) 0,002(4) 0,34(7) 1,80

2 Силикатно-магнетитовые кварциты 0,04(10) 0,11(10) 0,0005(7) 0,0004(7) 0,21(10) 2,75

3 Магнетитовые железистые кварциты 0,1(5) 0,07(5) 0,001(4) 0,0004(3) 0,22(5) 0,70

4 Магнетитовые с гематитом кварциты 0,015 0,06 0,0005 0,0005 0,13 4,00

5 Кора выветривания (окисленные кварциты) Ш ЕЯ Но. Но. 0,13 87,60

6« Р.0014 <0.002 0,00151 <0,002 <0.002 <0,002

7* Кора выветривания (богатые руды) <0.002 <0.002 Р.0024 <0.002 <0.002 -

Примечание: Аначизы выполнены в лаборатории анализа минерального веи/ества (ЛАМВ) ИГЕМ РАН, аналитики Л.Ф. Карташова, В.А. Сычкова, *аначиз выполнен в химико-аналитической лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ" метод анализа — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной пчазмой, аналитик Кудряшов В.Л., Тимашева Е.В.. И.о.- элемент не определялся

Таблица 3

Содержание благородных металлов (г/т) в разных типах железистых

№ n/n Название породы Химико-спектральный анализ

Au Pt Pd Pd/Pt

1 Гематитовый кварцит 0,18(3) 0,14(3) 0,10(3) 0,71

2 Магнетитовый кварцит 0,005(2) 0,05(3) 0,03(3) 0,60

3 Безрудный кварцит 0,02(2) 0,03(2) 0,01(3) 0,33

4 Малорудный кварцит 0,05(3) 0,03(3) 0,02(3) 0,67

5 Железнослюдково-магнетитовый кварцит 1,27(2) 0,12(2) 0,04(2) 0,33

б Силикатно-магнетитовый кварцит 1,87(2) 0,04(2) 0,02(2) 0,02

7 Карбонатно-магнетитовый кварцит 0,14 0,05 <0,02 -

8* Кора выветривания (богатые руды) <0.002 <0.002 <0.002 -

9* Кора выветривания (окисленные кварциты) <0,002 <0,002 <0,002 -

Примечание: Анапизы выполнены в лаборатории ИГЕМ РАН, *анализ выполнен в химико-аналитической лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ" метод анализа - масс-спектрометрия с индуктивно-связанной ппазмой, аналитик Кудряшов В.Л., Тимашева Е.В.. В пробе окисленных железистых кварцитов из коры выветривания установлен ДА (0,0025 г/т).

В Старооскольском и Михайловском железорудных районах КМА относительно высокие содержания благородных металлов связаны с зонами повышенного содержания сульфидов, которые размещаются в дезинтегрированных мартитизированных рудах в области выклинивания зон обохривания и прослеживаются сверху вниз по контакту линейной. коры выветривания с вмещающими породами, и зонами окисленных железистых кварцитов. Эта тенденция была отмечена и на других железорудных месторождениях. В результате атомно-абсорбционного анализа золото обнаружено только в коре выветривания Старооскольского железорудного района. Максимальное количество золота связано с богатыми рудами (пробы (г/т): СТ-2-1=0,037, СТ-3-2=0,024 -Стойленское месторождение), а на Лебединском с полуокисленными кварцитами (Л-2-1=0,024) т.к. в пробе отмечается повышенное содержание сульфидов.

Коры выветривания железистых кварцитов ряда зарубежных стран являются

весьма перспективными на благородные металлы, однако в нашем случае картина оказалась иной. Вероятнее всего это связано со значительным возрастным перерывом формирования железистых кварцитов и перекрывающей их толщей довизейского возраста, в результате которого большая часть коры выветривания оказалась размытой и переотложенной.

Второе защищаемое положение. Благороднометалльное оруденение коры выветривания железистых кварцитов КМА представлено следующими собственными минеральными формами: самородное золото, сперрилит, осмирид (невьянскит), иридосмин (сысертскит), рутенистый платосмирид, рутениридосмин, платиносодержащий рутениридосмин.

При исследовании коры выветривания мелкие зерна золота были обнаружены в богатой руде Лебединского месторождения во фракции -40цт (0,0004 г/т). Атомно-абсорбционным методом во фракции 40-74 мкм установлено золото (0,0029 г/т).

При гравитационном обогащении коры выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения обнаружено (г/т) (Чернышов, Понамарева, 2012): а) исходная проба- Аи-0,008, Р1-0,003, Рс1-0,005; Яи-0,01; Ю>0,007; 0з-0,011; 1г-0,006; б) концентрат-Аи-0,95, 14-0,006, Рс1<0,004; Ru-0.11; КЬ-0,19; 05-0,12; 1г-0,05.

Таблица 4

Химический состав минералов МПГ из железистых кварцитов Лебединского

месторождения, мас.% (Чернышов и др., 2005; 2006, с дополнениями автора)

Элемент Содержание, мас.%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и 12 13

Ре 0,31 0,00 1,44 0,00 1,87 0,00 0,00 0,53 0,00 0,00 0,00 0,40 0,50

N1 0,42 0,00 0,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

В| 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Ав 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 43,60 43,30 0,00 42,79 0,00 0,00 41,20 42,00

в 0,00 0,00 0,00 20,56 0,00 0,00 0,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,80 0,50

К и 17,78 12,71 27,38 1,86 18,65 0,00 0,00 41,97 0,63 1,40 46,38 0,00 0,00

НЬ 1,29 0,75 9,43 72,35 0,67 0,00 0,00 0,66 5,14 0,00 0,63 0,00 0,00

Оз 39,94 45,58 8,13 0,00 22,45 0,00 0,00 15,14 0,00 77,76 13,48 0,00 0,00

1г 31,4 31,33 7,61 0,00 34,25 0,00 0,00 20,75 0,00 19,12 24,92 0,00 0,00

П 8,52 9,23 44,50 5,11 21,39 56,40 55,40 19,94 51,24 1,20 13,70 56,80 56,70

Рс1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,73 0,00 0,70 0,00 0,00

Сумма 99,66 99,60 99,09 99,88 99,28 100,00 99,50 98,99 100,53 99 48 99,81 99,20 99,70

Кристаллохимические формулы

1-2 минералы ряда осмий, рутений, ирнднй О^и Яиаз 1г„.26 Р^,.,,, ЯНциз Ре,|.,и N¿,.01 СИ,.4! 1Гц_2Ц Яиилз РЬшК Rhu.nl

3 минерал ряда рутений, платина, родий Ли,,.,8 РЪиз Rho.ii 1Г(1И, 0*1,(16 Ре„.м №„.,„

4 прассоит (КЬ|(; 45 Е'1„ ,,[ Ки^ 41)17 дуБ 15 гм,

5 минерал ряда рутений, иридий, осмий, платина Яциз 1гп.2» Оз„ц, Ръ, 17 Ре()„5 Rho.ni

6-7 сперрилит Рь,.,» Лбл.™; РЬия (As2.no 5ол;Ь.1в

8 рутений самородный Яи<1 58 1Г(1 15 РЬ| 14 OSo.il RJllJ.cn Реши

9 сперрилит (РЬ.и КЬ„.,7 ра,и13 Яищп),.„AS2.no

10 осмий самородный О во 77 1Го.|9 RUn.cn Р1„.0|

11 рутений самородный RUo.M 1Гои Овп.и, РЦ>.ю РЛп.о, Rhci.cn

12-13 сперрилит (Ptl.cn РСп.ю)!.!!.^ AS1.y1Sd.09) 2,ПО (Ptl.ni Feo.cu) 1.СН (Лб,.« БодаЪ.ш

Примечание: ¡-точки 019, 020; 2- точки 042, 044; 3- точка 046; 4- точка 068; 5- точка П80; 6-точка 081; 7-8* анализы выполнены в ЗАО «НАТИ» (аналитик к.г.-м.н. В.В. Кнауф) (рис. 5)

/ Ру

/Вп

Л А%

Рис. S Зерна золота Лебединского месторождения (номера соответствуют анализам в таблице 8): а - е золото, ж - золото, Вп - борнит; з - золото, Ру - иприт. Анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик к.г.-м.н. C.B. Петров) и ЗАО «НАТИ» (аналитик к.г.-м.н. В.В. Кнауф). Метка маркера (мкм) - а, в, е (50); б, д (20); г (100); ж (6,67); з (8,34).

Таблица 9

Химический состав золота из коры выветривания железистых кварцитов

Элемент Содержание, мас.%

1 2 3 4 5 6 7 8

Ае 16,00 16,18 0,69 18,87 0,16 17,76 8,88 16,30

Au 84,00 83,82 99,31 81,13 99,84 82,24 91,12 83,70

Сумма 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00

Кристаллохимические формулы

1 Ago.26Allo.74

2 Ago76AUo.74

3 Ago.o2AUo.58

4 Ago.22Allo.7i

5 Ago.ooi AUo.BW

6 Ago.28AUo.72

7 Ago.i5AUo.s5

8 Ago.2sAUo.74

В коре выветривания железистых кварцитов Стойленского месторождения автором обнаружено самородное золото изометричной, неправильной и корродированной формы (рис. 6). На большинстве зерен золота отмечаются следы выветривания, проявляющиеся в виде каемки практически чистого золота (рис. 6 а-г). Отмечаются так же сростки самородного золота с нерудными минералами (кварц, реликты амфибола). Для самородного золота из Стойленского месторождения характерна лигатура Ag (табл. 9, см. рис. 6), за редким исключением Ре (Понамарева, 2013).

Среди минералов МПГ в коре выветривания автором впервые установлены: сперрилит и зерна тугоплавких платиноидов (ряд самородных рутения-осмия и иридия) (табл. 10, рис. 7).

Примечание: ¡-точки 008, 028; 2- точки 029; 3- точка 039, 040; 4- точка 019; 5- точка 047; 6-точка 064 (рис. 6).

У

Éb

Рис. 7 Зерна минералов МПГ из коры выветривании железистых кварцитов Стойленского месторождения: а) зерно сперрилита в феррожедрите; б) зерно сперрилита с включениями самородного золота; в) изометричной формы кристалл сперрилита; г) зерно сысертскита в кварг/е (номера соответствуют анализам в таблице 10). Анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит»

(аналитик к.г.-м.н. C.B. Петров). Метка маркера (мкм) - а, в (20); г (10); б (5).

Самородное золото обнаружено в 17 зернах (объем пробы 16 кг), проба которых варьирует от 743 до 989 (лигатура - серебро) (табл. 11; рис. 8 а, б).

Сысертскит слагает округлые зерна размером 60 мкм (рис. 8 в). В результате исследований было обнаружено 6 зерен, химический состав которых незначительно отличается по элементам примесям (см. табл. 7). Некоторые зерна содержат в своем составе только Яи, другие - Ре, №. Невьянскит установлен в 11 зернах окатанной и неправильной формы, в состав которых входят - Яи, Ре, № (рис. 8 г, д). Рутениридосмин встречается в виде округлых пластинок (50 мкм). Единичные зерна платиносодержащего рутениридосмина содержат в своем составе Р1 (38,52-39,7 мае. %) (рис. 8 е). По периферии слегка округлых зерен развивается неназванный минерал ряда рутений, иридий, осмий (Кио,591го.1905о,12Р1о,о5ЯЬо.о4 (Рео,о|)Х в состав которого входит Яи = 44,56 мас.%. Одно из зерен представлено платосмиридом.

Таблица II

Средний химический состав золота из коры выветривания железистых

Элемент Содержание, мас.%

1(4) 2(3) 3(7) 4(3)

Au 74,73 89,36 94,18 98,56

Ag 25,28 10,64 5,82 1,44

Кристаллохимнческие формулы

1 AgojgAUo.62

2 Ag0,|8AUo,82

3 AgojAuoj

4 Ago,raAu<j,97

Примечание: здесь и ниже анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик А. Антонов). В скобках - количество анализов, использованных дли расчета среднего состава. Нумерация строк соответствует номерам столбцов (рис. 8)

Совместно с зернами невьянскита встречаются преимущественно сульфоарсениды иридия. Ирарсит слагает округлые вкрапленники в невьянските. Сульфиды представлены галенитом, химический состав которого полностью соответствует стехиометрическому. Англезит установлен в единичном зерне. Впервые в коре выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения выявлен платтнерит (РЬо^СЬ), который образуется в зоне окисления полиметаллических руд (табл. 12).

17

Таблица 12

Средннй химический состав сульфоарсенидов, сульфидов, сульфатов и оксидов

Элемент Сульфоарсениды | Сульфиды | Сульфаты | Оксиды

Содержание, мас.%

1(1) 2(1) 3(6) 4(1) 5(2)

в 19,85 22,09 13,25 10,32 0,00

О 0,00 0,00 0,00 22,59 21,96

Ге 0,00 1,70 0,00 0,00 0,00

N1 0,00 1,02 0,00 0,00 0,00

Си 0,00 8,98 0,00 0,00 0,00

Ав 0,83 4,60 0,00 0,00 0,00

НЬ 0,00 13,25 0,00 0,00 0,00

хь 0,00 1,11 0,00 0,00 0,00

1г 66,19 34,95 0,00 0,00 0,00

В! 13,13 0,00 0,00 0,00 0,00

Р( 0,00 12,30 0,00 0,00 0,00

РЬ 0,00 0,00 86,75 67,09 78,05

Кристаллохнмнческие формулы

1 ирарсит 1г|].5бВ1(иА5|Мп в

2 сульфоарсенид КЬ и 1г (неназванный минерал) (Р4|Щ) Ш1и9 1Г[,з)(№„ от Рео М Сиол) БЬощАзптБ

3 галенит РЬипБ

4 англезнт РЬ|) 91 [Эо 91О4]

5 платгнерит рь,„5о2

Кроме первичного самородного золота, для коры выветривания характерно вновь образованное, которое формируется в виде отдельных участков и кайм (Николаева, 1978; Божко, 2005). Оно обладает большей пробой от 900 до 1000 %о (Сотников, 1998) (табл. 8, 9). Вероятнее всего, формирование высокопробного золота связано с хлорсодержащими средами, которые ограничивают миграцию серебра. Золото в виде гидрохлоридного комплекса перераспределяется, формируя высокопробные выделения на щелочном барьере. Для золота из железистых кварцитов характерна более низкая проба. Это объясняется тем, что его формирование шло совместно с серебром в присутствии углистого вещества.

Несмотря на невысокие содержания благородных металлов с корой выветривания связан широкий комплекс собственных минеральных форм золота и платиноидов, что необходимо учитывать при выборе технологий комплексного освоения железорудных месторождений.

Третье защищаемое положение. Предложенная модель многостадийного золото-платинометалльного оруденения отражает полигенную природу источников благородных металлов в коре выветривания железистых кварцитов. Определяющую роль в распределении благородных металлов играет гипергенно-метасоматическая стадия.

Распределение, соотношение тяжелых и легких платиноидов, состав минеральных фаз, как и состав вмещающих их пород и руд, в значительной мере определяется положением Михайловского и Старооскольского рудных районов в структуре КМА, их пространственной сопряженностью с различными по внутреннему строению и составу породными и рудными ассоциациями, степенью

19

6. Попамарева М.М. Об одном из типов метасоматитов Михайловского месторождения КМА (Центральная Россия) // Труды молодых ученых. Воронежский гос.ун-т. - Воронеж. 2010, №1-2. С. 132-144.

7. Попамарева М.М. Минералогия щелочных силикатов Михайловского железорудного месторождения КМА (Центральная Россия) // Материалы XVI Международной конференции «Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы». Воронеж: Научная книга, 2010 С 140-144.

8. Попамарева М.М. Минералогические особенности метасоматических образований как один из критериев определения перспектив на благородные металлы (на примере КМА) // Материалы научно-практической конференции «Научно-методические основы прогноза поисков и оценки месторождений твердых полезных ископаемых - состояние и перспективы» (памяти Анатолия Ивановича Кривцова). Москва: ФГУП ЦНИГРИ, 2011. С. 137-138.

9. Попамарева М.М. Минералы богатых руд золотосодержащей коры выветривания железистых кварцитов Старооскольского месторождения КМА // Материалы I Российского рабочего совещания «Глины, глинистые минералы и слоистые материалы», посвященного 90-летию со дня рождения Б.Б. Звягина М ■ ИГЕМРАН, 2011. С. 124-125.

10. Попамарева М.М. Минералогия благородных металлов коры выветривания железистых кварцитов КМА (Центральная Россия) //Материалы XVIII Международной конференции «Геологическая среда, минерагенические и сейсмотектонические процессы». Воронеж: Научная книга, 2012. С. 279-281.

11. Попкова Н.В., Попамарева М.М. Типы метасоматитов Михайловского месторождения КМА и их благороднометалльная специализация // Материалы XVI Международной конференции «Структура, свойства, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы». Воронеж: Научная книга, 2010. С. 145-148.

Подписано в печать 18.11.13. Формат 60x84 '/,6. Усл. печ. л. 1,45. Тираж 120 экз. Заказ 1203.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3