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

Понамарёва, Марина Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геология, закономерности распределения и условия формирования золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов Старооскольского 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 Старооскольского 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

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

005546596

Санкт-Петербург 2013

005546596

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.JI.

Телефон для справок: 8(473) 2207-966; факс 8(473) 2207-966; e-mail: marichkal5'i7;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 ire 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-платинометалльного 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.

Н.М. Чернышева (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, В.Л. 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. C.B. 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», «Маке 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 фантам 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-платинометаллыюго 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-минератогических наук, проф. Бочарову В.Л. и проф. Чернышовой М.Н., кандидатам геолого-минералогических наук А.Ю. 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) гидротермально-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

зависимости от пространственного сонахождения железорудных месторождений с упомянутыми выше зеленокаменными поясами.

В геологическом строении месторождений железорудных районов КМА принимают участие нижнепротерозойские образования, представленные курской и оскольской сериями. В составе курской серии выделены две свиты: стойленская и продуктивная коробковская, которая включает две железорудные и две сланцевые подсвиты.

Первое защищаемое положение. В железистых кварцитах Старооскольского и Михайловского железорудных районов КМА по степени выветривания выделяется 3 зоны, отличающихся вещественным составом и распределением благородных металлов.

Существует три морфогенетических типа кор выветривания: а) площадная: б) линейная (Сиротин, 1988); в) линейно-площадная (Четвериков, 2005). На Михайловском месторождении широко развита кора выветривания железистых кварцитов, которая представлена тремя типами (рис.2). Площадная кора имеет повсеместное распространение. Ее мощность неодинакова и колеблется от 5 м до 150-300 м. В зонах тектонических нарушений и вдоль контактов со сланцами площадная кора переходит в линейную, погружаясь на сотни метров в глубину. При ширине 150-200 м линейная кора выветривания иногда опускается до горизонта (-800 м), вдоль контакта со сланцами зона окисления опускается до горизонта (-400 м) и глубже.

В пределах Стойленского месторождения мощность коры выветривания варьирует от 5 до 80 м (рис.3). На Лебединском месторождении зона богатых руд коры выветривания практически отработана, за редким исключением некоторых участков небольшой мощности (Понамарева, 2011).

Рис. 1 Схема местоположения Белгородско-Михайловского (I) и Орловско-Тимского (II) зеленокаменных поясов КМА (Чернышов Н.М., 2004): 1- железистые кварциты (железисто-кремнисто-сланг/евая формация нижнего Карелия); 2- Михайловское месторождение; 3- Лебединское

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ (по защищаемым положениям)

Рис. 2 Разрез Р-65 Михайловского , месторождения (Чернышев, 2007): 1 -

j нижнемеловые отложения; 2 — 3 -i среднеюрские отложения, келловейский ярус i (2), батский ярус (3); 4 - девонские отложения;

5 — 6 кора выветривания (богатые железные ■ руды, окисленные железистые кварциты); 7 -в 9 - нижняя железорудная подсвита ■* коробковской свиты: вторая пачка, гематит-II магнетитовые кварциты (7), магнетит-|| гематитовые кварциты (8); первая пачка, " карбонатно-магнетитовые кварциты (9); 10 -п верхнестошенская подсвита; 11- скважины и их номера; 12 - дневная поверхность; 13 -контур карьера.

Рис. 3. Схематическая геологическая карта Стойленского месторождения с разрезом (Орлов, 2001): 1 - осадочные породы чехла (на разрезе); нижний протерозой - курская серия: 2-6 - коробковская свита: 2 - остаточные богатые железные руды, 3 - осадочные сидерит-мартитовые руды, 4 - верхняя железорудная подсвита (Ркг}), 5 - нижняя сланцевая подсвита (РЯ1 кгт), 6 - нижняя железорудная подсвита (РЯ/ кг,); 7 — стойленская свита нерасчлененная (РЯ/З^; верхний архей - михашовская серия: 8 - лебединская свита (ЛЯ21Ь); 9 - граншпо-мигматитовый комплекс ((АЯ-РЯ/)); 10 - габбро-диориты, кварцевые диориты стойло-николаевского комплекса (РЯ; бп); 11 - границы действующего карьера; 12 — зоны сульфидной благороднометалльной минерализации и схема геологического строения действующего карьера Стойленского месторождения (б) (по Кузнецову, 2010): 1 - богатые железные руды, 2 - окисленные железистые кварциты, 3 - кварцит гематит-магнетитовый, 4 -кварцит куммингтонит-магнетитовый, 5 - межрудные сланцы, 6 - кварциты биотит-магнетитовые, 7 - кварциты магнетитовые, 8 - кварциты полуокисленные.

Условные о&означения

□

□ S553ZSSS Ш :=г ■В

Профиль довизейской коры выветривания имеет зональное строение, обусловленное различной степенью выветривания (рис. 4).

Нижняя граница зоны сильного окисления резкая и имеет сложную конфигурацию. Зона слабого окисления железистых кварцитов имеет незначительную мощность (не более 10 м).

Зона богатых руд (средняя мощность 8-13 м) расположена в самой верхней части зоны окисления. Верхней границей богатых рудных тел является поверхность фундамента. Зона представлена рыхлыми разностями и сложена оксидами и гидрооксидами железа (мартит, железная слюдка, гематит и гидро гематит).

Вверх по профилю коры выветривания кварциты постепенно превращаются в маршаллитизированные руды, а последние - в богатые гематит-мартитовые. Отмечается постепенный переход от зоны окисленных железистых кварцитов к зоне богатых руд.

III - зона богатых руд, происходит полная мартитизация магнетита, растворение кварца и вынос кремнезема, при этом образуются оксиды и гидроксиды железа. Содержание железа: Михайловское месторождение (Fe„6m.52-54%), Стойленское и Лебединское месторождения (Feo6„>45%);

II - зона сильного окисления (окисленные кварциты), полная мартитизация магнетита с частичным растворением кварца и силикатов, интенсивная дезинтеграция, трещиноватость и кавернозность. Для этой зоны характерен интенсивный вынос кремнезема и других наиболее подвижных компонентов. Содержание железа: Михайловское месторождение (FeMora<3-4% (<8%): среднеокисленные (4-8%). и высокоокисленные кварциты (1-4%)), Стойленское и Лебединское месторождения (Fe„„„ < 12%, Fe««, .Л?е0бщ <0,3); I - зона слабого окисления (полуокисленные кварциты), частичная мартитизация магнетита, разложение карбонатов и силикатов, при этом сохраняются первичные структурно-текстурные особенности породы. Содержание железа: Михайловское месторождение (FeMarH6>8% (816%): полу окисленные (8-12%) и малоокисленные кварциты (12-16%)),

Стойленское и Лебединское месторождения (FeMarH>12%, Femm/Feo6nl=0,3-0,7); 0 - зона: материнские породы (железистые кварциты).

различных зон коры выветривания

Богатые руды подразделяются на остаточные и переотложенные.

Остаточные богатые руды - это в основном маломощные, горизонтально залегающие плащеобразные тела. Для последних характерны мощности от первых метров до 10-20 м, редко вскрыты руды, имеющие мощность 25-40 м. На контакте богатых руд с окисленными кварцитами формируется сложная ступенчатая, извилистая, а местами и зубчатая граница, вследствие этого в телах богатых руд при эксплуатации выявляется множество больших и малых вертикально ориентированных выступов тел окисленных кварцитов, причем, эти выступы могут быть как «слепыми», так и обнажающимися над уровнем кровли богатых руд. Остаточные богатые железные руды подразделяются на: пористые, рыхлые, слабо

Рис. 4. Зональность коры выветривания железистых кварцитов (на примере Стойленского месторождения). Справа на рисунке приведены примеры образцов из

сцементированные (главные минералы: гематит, гидрооксиды железа, реже кварц; второстепенные: сидерит, кальцит, арагонит, магнетит, пирит, хлорит, каолинит) и плотные, слаботрещиноватые карбонатно-мартитовые (главные минералы: мартит, гематит, гидрооксиды железа, сидерит, кальцит, арагонит, анкерит, реже кварц; второстепенные: пирит, марказит, галенит, хлорит, каолинит).

Переотложенные железные руды образовались за счет размыва остаточных. Они представляют собой седиментационные брекчии, состоящие из обломков мартитовых руд, сцементированных охристо-глинистой массой. Залегают они чаще всего среди девонских отложений, реже в основании батского яруса средней юры, образуя маломощные линзовидные тела.

Профиль коры выветривания железистых кварцитов имеет зональное строение, которое устанавливается при изучении разреза по падению рудно-кристаллической толщи, а не по вертикали (Сиротин. 1988). При неравномерности процессов выветривания на одних и тех же гипсометрических уровнях наблюдаются различные зоны профиля, для которых характерны изменчивые мощности. В пределах месторождений нередко отсутствует верхняя зона коры выветривания (богатые руды) и на поверхность докембрийского фундамента выходят промежуточные зоны, представленные окисленными и полуокисленными железистыми кварцитами. Это вероятно, связано с размывом остаточных богатых руд, который происходил, начиная с девона до отложения верхнеюрских осадков (Рахманов, 1962).

При однотипности строения продуктивной коробковской свиты курской серии, включающей две железорудные и две сланцевые подсвиты, состав благороднометалльносодержащих железистых кварцитов в Михайловском и Старооскольском рудных районах существенно различен (Чернышов, 2004; Попкова, 2003 и др.). Первый из них характеризуется преимущественным развитием магнетитовых, магнетит-гематитовых, гематит-магнетитовых, гематитовых при ограниченной роли карбонатно-магнетитовых, безрудных и крайне редко силикатно-гематит-магнетитовых кварцитов (Щеголев, 1983; Орлов, 2001; Чернышов, 2004; Попкова, 2003; Понамарева, 2009; 2012 и др.).

В месторождениях Старооскольского рудного района ведущая роль принадлежит силикатно-магнетитовым (кумминпгонит-, биотит-, щелочно-амфибол-, актинолит- и эгирин-рибекитовым-), гематит-магнетитовым и слаборудным кварцитам, в каждом из этих типов присутствуют карбонаты (Щеголев, 1983; Орлов, 2001; Резникова, 2010 и др.).

Таблица 1

Содержание благородных металлов (г/т) в различных типах железистых кварцитов и сопутствующих им породах Лебединского месторождения

1(1) 2(1) 3(2) 4(1) 5(1) 6(2) 7(3) 8(3) 9(1) 10(1) 11(1) 12(1) 13* 14*

Р( 0,12 0,03 0,03 0,01 0,04 0,03 0,04 0,09 0,11 0,22 0,38 <0,03 0,0018 <0,002

Гй 0,005 0,15 0,11 0,13 0.005 0,17 0,37 0,32 0,50 0,14 0,10 0,26 <0,002 <0,002

Аи 0,37 0,56 0,19 0,05 0,19 0,13 0,15 0,13 0,22 0,10 0,04 0,05 <0,002 <0,002

К И Но. Но. Но. Но. Но. Но. Но. Но. Но. Н.о. Н.о. Н.о.

РИ-Р(1+Аи 0,49 0,74 0,33 0,19 0,23 0,33 0,56 0,54 0,83 0,44 0,52 0,34 - -

141/14 0,04 5,00 3,70 1,30 0,12 5,60 9,20 3,60 4,50 0,64 0,26 8,60 - -

Примечание: Название пород: 1,3- силикатно-магнетитовый кварцит; 2 - гематит-магнетитовый кварцит; 4, 5 - малорудныи кварцит; 6 - железистый кварцит из зоны контакта с углеродсодержащими (внутрирудными) сланцами; 7 — внутрирудные сланцы; 8 — лебеденит; 912 - метасоматические жильные образования; 13 - богатые руды; 14 - окисленные кварциты.

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

Таблица 2

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

№ п/п Название породы Р( Рй ИИ 1г Аи Р<1/Р1

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 0,025 г.19 Н.о. Н.о. 0,13 87,60

6* кварциты) 0,0019 <0.002 0,0019 <0,002 <0.002 <0,002

7* Кора выветривания (богатые руды) <0,002 <0.002 0,0026 <0,002 <0.002 -

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

Таблица 3

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

№ п/п Название породы Химико-спектральный анализ

Аи Р( Р<1 Р<1/Р1

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

6 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: Анализы выполнены в лаборатории ИГЕМ РАН, ^анализ выполнен в химико-аналитической лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ" метод анализа - масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, аналитик Кудряшов В.Л., Тимашева Е.В.. В пробе окисленных железистых кварцитов из коры выветривания установлен Юг (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).

11ри гравитационном обогащении коры выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения обнаружено (г/т) (Чернышов, Понамарева, 2012): а) исходная проба- Аи-0,008, РьО.ООЗ, Рс1-0,005; Яи-0,01; ЯЬ-0,007; 05-0,011; 1г-0,006; б) концентрат-Аи-0,95,14-0,006, Рс1<0,004; Яи-ОД I: И1-0.19; 0э-0,12; 1г-0,05.

Таблица 4

Химический состав минералов МПГ из железистых кварцитов Лебединского

месторождения, мае.% (Чернышов н др., 2005; 2006, с дополнениями автора)

Элемент Содержание, мас.%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Ее 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

Ш 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

Ии 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

ЙЬ 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

Ов 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

Р1 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

Кристаллохимнческне формулы

1-2 минералы ряда осмий, рутений, иридий Os,U4 ru(us lr„,26 Pto.o7 RW Feo.oi Ni0.oi Oso.ji Ir,U8 Ruiu; Pt(Mll, Rho.oi

3 минерал ряда рутений, платина, родий Run.» Ptoj2 Rhus 1го.об Os,IB6 Fe0,(M Ni„.m

4 прассоит (RllIG.45 Ptu.6I r4u,43)l7,4'js|50(i

5 минерал ряда рутений, иридий, осмий,платина Ru,u, IrIUs Oso,19 Pt,, n Fen os Rh,) 0,

6-7 сперрилит Ptaw AS2.|»,; Pt„.M (AS2.„|| S0,05)2,05

8 рутений самородный Ruo.58 Iro.15 Ptu.14 Osci.i 1 Rho,oi Fe(1.oi

9 сперрилит (Pto.92 Rho.,7 Pd„.„2 RnunJi.uAsn.,,,

10 осмий самородный OSo,77 Iro 1, Rud.03 Pt() 01

11 рутений самородный Ru,,_M Ir„,|g Oso.io Pt,,.,« Pd„.„, Rho.oi

12-13 сперрилит (Pt,.„, Feoo2)i.,o( Asi 91S009)7.00 (Ptl.Ol Feo.03) l.(M (As 195 S0.05) 2.00

В коре выветривания железистых кварцитов Лебединского месторождения автором было установлено: самородное золото, химически чистое, которое вероятно прошло полный цикл преобразования, в результате которого из него практически полностью вынесено серебро (табл. 8, рис. 5 а), золото с примесью серебра (рис. 5 б, д, е), пористое золото, причем поры пустые (рис. 5 в, г) (Понамарева, 2013). Золото из коры выветривания имеет преимущественно неправильную, корродированную форму. Самородное золото окатанной формы имеет более высокую пробу, чем золото из борнита, которое напоминает структуру распада твердых растворов (рис. 5 ж, з).

Таблица 5

Химический состав золота из железистых кварцитов Лебединского

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

Элемент Содержание, мас.%

1(2) 2(2) 3 4 5 6(4) 7(2) 8(2) 9 10

Fe 0,00 0,00 0,00 0,20 0,43 0,00 0,00 0,00 0,00 0,36

Cu 1,85 0,00 0,00 0,80 0,00 0.00 5,70 0,00 1 1,56 2,30

Ag 2,10 3,22 19,32 2,06 35,60 6.11 9,34 11,51 3,65 2,14

Au 95,64 96,29 81,34 96,97 63,80 93,67 85,21 88,48 84.85 95,23

Сумма 99,59 99,51 100,66 100,03 99,83 99,78 100,25 99,99 100,06 100,03

Кристаллохимические формулы

1 Ago.04Auo.91

2 Ag0.06All0.94

3 Ako.toAuo.7o

4 Feu.nl Cuii.02 Agn.m Auo.93

5 Fe(u,i Agn.sn Анид

6 Ago.llAUo.89

7 Cuo.,5 Ago.lsAllo.7o

8 Ago 7oAUo,80

9 Ago.üS Cunjs AU||.67

10 Feu.oi Ago.04Cuoj17Auo.89

Таблица 6

Химический состав минералов МПГ и золота из железистых кварцитов _Михайловского месторождения (Чернышов, 2003; 2004)_

Минералы металлов платиновой группы

Элемент Содержание, мас.%

Рутениридосмин Осмий самородный Платиридосмин Платосмирид

Fe 0,2 н.п.о. н.п.о. н.п.о.

Ni 1,2 н.п.о. н.п.о. н.п.о.

Cu 0,8 н.п.о. н.п.о. н.п.о.

Ru 26,6 3,3 35,2 19,8

Rh 0,3 0,3 0,7 н.п.о.

Pd 0,2 0,3 н.п.о. н.п.о.

Os 56,5 95,6 25,1 19,8

Ir 12,9 0,5 28,1 20,0

Pt 1,3 н.п.о. 10,9 40,4

Самородное золото

Элементы Содержание, мас.%

1 2 3 4 5 6 7

Cu 0.7 0,3 н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о.

Ag н.п.о. 0,3 1,1 1,0 2,7 1,5 9,6

Pd н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. н.п.о. 0,7

Au 99,3 99,4 98.9 99,0 97,3 98,5 89,7

Примечание: анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр Инжиниринг Аналит», Сат$сап-4, с детектором ЫЫК-ЮООО, аналитик Ю.Л. Крецер, данные анализа нормализованы; н.п.о. - ниже предела обнаружения

Таблица 7

Химический состав минералов 1У1ПГ из коры выветривания железистых

Элемент Содержание, мас.%

1 (4) 2(1) 3(1) 4(4) 5(7) 6(1) 7(2) 8(5) 9(2) 10(1)

Ре 0,00 0,33 0,90 0,67 3,30 1,62 0,87 0,34 0,35 0,31

N1 0,00 0,00 0,89 0,34 0,09 0,00 1,12 0,00 0,46 0,00

В1 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 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Си 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Ии 6,38 8,69 0,00 0,00 2,38 26,71 23,04 17,53 24,83 44,56

КЬ 0,00 0,00 0,00 0,22 0,20 0,00 4,53 0,00 0,00 2,92

Ов 57,42 58,92 57,07 43,66 30,08 23,84 13,38 40,66 34,61 17,70

1г 36,20 32,06 .41,15 55,12 63,82 26,39 17,96 41,47 33,61 27,79

?{ 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 21,43 39,11 0,00 5,68 6,72

Кристаллохимические формулы

1-3 сысертскит Oso.55Iro.34 (Ruii.il) Oso.54Iro.29 №чо,15. Feo.ni) Оэ,, 551ги зу (Ре,и,,, N10.03)

4-5 невьянскит Iro.53Oso.43 (Ре,,.,с, N¡„.„1, Rhш<м) Iro.sffOso.27 (Рвц, 1, RЦ|.04, Rho.il,1.3, №о,ооз)

6-7 рутенистый платосмирид 1год10во_]9 РЬш, (Рео,о4, Яио.ооз) Яи„Л4Р1о.з 1г,1.14050,! (Rho.ro, №щв, Ре,,.,о)

8 рутениридосмин ОзиззЬоззКцицРео.ш

9 платиносодержащий рутениридосмин Яио.зк Овщя 1г,).27 Р^о.о4 (Рео.оь №о.о0

10 рутений, иридий, осмий (неназванный минерал) Ки,,.591г,и,05„.|2Р1„.„5КЬ„.„4(Ре„.,„)

Примечание: анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик А. Антонов). В скобках — количество анализов, использованных для расчета среднего состава (рис.8).

Таблица 8

Химический состав золота из коры выветривании железистых кварцитов

Элемент Содержание, мас.%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Сг 0,00 0,34 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0.00 0,00

Ре 0,00 0,54 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Си 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Аб 0,00 0,00 8,46 9,02 6,51 3,77 6,25 8,82 6,10 4,30

Аи 100,00 99,12 91,54 90,98 93,49 96,23 93,75 91.18 93,40 95,30

Сумма 100,00 100,00 100,00 100.00 100,00 100,00 100,00 100,00 99,50 99,60

Кристаллохимические формулы

1 Аи

2 Сго.о1 Feo.02Auo.y7

3 Ago.uAuo.g6

4 Ago.15AUO.g5

5 А»1.11 А иода

6 Ago.07Allo.93

7 Agn.nAuo.s9

8 Ago.15AUO.85

9 Ago.11Auo.s9

10 Ago.osAuo.92

Примечание: ¡-точки 019, 020; 2- точки 042, 044; 3- точка 046; 4- точка 068; 5- точка 080; 6-точка 081; 7-8* анализы выполнены в ЗАО «НАТИ» (аналитик к.г.-м.н. В.В. Кнауф) (рис. 5)

Рис. 5 Зерна золота Лебединского месторождения (номера соответствуют анализам в таблице 8): а - е золото, ж - золото, Вн - борнит; з - золото, Ру - пирит. 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).

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).

д е

Таблица 9

Химический состав золота из коры выветривании железистых кварцитов __Стойленского месторождения_

Элемент Содержание, мас.%

1 2 3 4 5 6 7 8

Ag 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.26Auo.74

2 Ago.2fiAUo,74

3 Ago.02Auo.9g

4 Ago.22AUo.71

5 Ago.ooi Auo.yijB

6 Ago.2sAllo.72

7 Ago.isAuo.85

8 Ago.2í,AUo.74

Примечание: 1-точки 008, 028; 2- точки 029; 3- точка 039, 040; 4- точка 019; 5- точка 047; 6-точка 064 (рис. 6).

Рис. 6 Зерна золота из коры выветривания железистых кварцитов Стойленского месторождения: а) зерио золота со следами выветривания и каемкой из более чистого золота; б) вкрапленник золота в породообразующем минерале; в) изометричной формы золото с каемкой из чистого золота; г) корродированное зерно золота по периферии с оторочкой чистого; д) пористое зерно золота; е) золото в кварце (номера соответствуют анализам в таблице 9). Анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик к.г.-м.н. C.B. Петров). Метка маркера (мкм) - а, в, г (50); б (20); д, е (100).

Таблица 10

Химический состав минералов МПГ из коры выветривания железистых

№ пп Ag | Au | As | Rh | Pt | Te | Ni | Fe Ir ¡ Os 1 Ru 1 Сумма

Содержание, мас.%

1 0.00 0.00 43,88 0,16 55,96 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 100,00

2 0,00 0,00 39,26 2,97 51,72 2,46 1.51 2,08 0,00 0,00 0,00 100,00

0,00 0,00 39,68 4,33 50,15 2,41 1.59 1,84 0,00 0,00 0,00 100,00

8,39 90,35 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,26 0,00 0,00 0,00 100.00

7,75 91,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,23 0,00 0,00 0,00 100,00

3 0,00 0,00 42,41 0,74 56,85 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 100,00

0,00 0,00 42,77 0,63 56,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 100,00

4 0.00 0,00 0,00 0.00 0,00 0,00 0,00 0,00 40,92 58,70 0,38 100,00

Кристаллохимические формулы

1 сперрилит с включением феррожедрита (010) Ptu.MRlvi.niAs,

2 сперрилит (038, 036) с включением самородного золота (035, 037) Pti ,oi Feii.i jRho. i iNio, i AS2 Pto.97 RhojeFeo.iiNin.iTe,,.mAs, AUOJQ Ago.i4 Fe,«« Auo.gj Ago.ijFeu.M

3 сперрилит (018, 043) Pt1,(BRho.o3As2 Pt| (pRh,npAs2

4 сысертскит (060) Oso.59Irn.4Ruo.il i

Выполненными исследованиями в коре выветривания установлено золото, осмирид (невьянскит), иридосмин (сысертскит), рутенистый платосмирид. рутениридосмин, платиносодержащий рутениридосмин (см. табл. 7) (Понамарева, 2011; 2012; 2013; Чернышов, Понамарева, 2012).

ШГ V

Bi т

WLà

Рис. 7 Зерна минералов МПГ из коры выветривания 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 кварце (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 Ли, другие - Ре, N1. Невьянскит установлен в 11 зернах окатанной и неправильной формы, в состав которых входят — Яи, ЯЬ, Ре, N1 (рис. 8 г, д). Рутениридосмин встречается в виде округлых пластинок (50 мкм). Единичные зерна платиносодержащего рутениридосмана 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 (Ки0,591го11908о,12Р'о, 05^0,04 (Ре0,01)), в состав которого входит К и = 44,56 мас.%. Одно из зерен представлено платосмиридом.

Таблица 11

Средний химический состав золота из коры выветривании 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

Кристаллохимические формулы

1 AgojaAunja

2 Ago.isAunm

3 AgnjAu(i,9

4 AgD.03Auo.97

Примечание: здесь и ниже анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик А. Антонов). В скобках - количество анализов, использованных для 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,5502), который образуется в зоне окисления полиметаллических руд (табл. 12).

В коре выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения преобладают тяжелые платиноиды над легкими, а так же отмечается усложнение химического состава минералов металлов платиновой группы. Например, по периферии зерен невьянскита происходит обогащение мышьяком, а так же появляются вкрапленники внутри зёрен платиноидов, которые богаты иридием (см. рис. 8 г, д).

Сравнение полученных результатов по минералогии коры выветривания с данными по железистым кварцитам и сланцам позволяет сделать вывод об унаследованном характере распределения и формах нахождения благородных металлов. Впервые автором в коре выветривания установлены следующие минералы (чистое золото, рутениридосмин, рутенистый платосмирид, платиносодержащий рутениридосмин, минералы ряда - рутений, иридий, осмий, сысертскит, невьянскит, сперрилит, герсдорфит, лёллингит, неназванный минерал (сульфоарсенид родия и иридия), ирарсит, арсенид золота, бадделеит, платтнерит. мелантерит, англезит, монацит, циркон, апатит, титанит, смольнокит (?), неназванный минерал (оксид урана и свинца)), которые существенно дополнили данные по минералогии железистых кварцитов. Для коры выветривания железорудных месторождений КМА характерно: а) возрастание пробы золота от материнских пород до богатых руд, что отчетливо проявлено на Лебединском месторождении; б) золото относится к типу мелкого, но значительно превосходит по размеру золотины коренных пород; в) золото приобретает более изометричные формы зерен в верхних частях коры; г) на зернах золота из коры выветривания присутствуют формы травления, растворения, коррозии; д) для некоторых золотин отмечается наличие каемок золота более высокой пробы (рис. 6).

Рис. 8 Формы выделения минералов МПГ и золота из коры выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения (Чернышев,

Понамарева, 2012): а, б - золото самородное; в - сысертскит (I); г -невьянскит (3), ирарсит (2); д -невьянскит (5), неназванный

сульфоарсенид (4); е - золото, платиносодержащий рутениридосмин (6) (табл. 7, II). Метка маркера (мкм) - а (90); б (100); в, д (60); г (40); е (200).

Таблица 12

Средний химический состав сульфоарсеиидов, сульфидов, сульфатов и оксидов из коры 1 — _

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

Аз 0,83 4,60 0,00 0,00 0,00

Ш| 0,00 13,25 0,00 0,00 0,00

5Ь 0,00 1,11 0,00 0,00 0,00

1г 66,19 34,95 0,00 0,00 0,00

Ш 13,13 0,00 0,00 0,00 0,00

П 0,00 12,30 0,00 0,00 0,00

РЬ 0,00 0,00 86,75 67,09 78,05

Кристаллохимические формулы

1 нрарсит

2 сульфоарсенид КМ и 1г (неназванный минерал) (пщв rho.ni ^ибхмп.юрео.мсци!) 5ь(| (ц аяццуз

3 галенит РЬцпв

4 англезит рь(>.<М[5(К9|04]

5 платтнерит рь„„о2

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

эродированности и последующей структурно-вещественной эволюцией Белгородско-Михайловского и Орловско-Тимского неоархейских зеленокаменных поясов (см. рис. 1).

Определяющими (граничными) признаками Белгородско-Михайловского ЗП, предшествующего формированию курской железорудной серии, в пределах которого размещается один из крупнейших — Михайловский железорудный район, являются: наличие двух типичных для ЗП других континентов породных ассоциаций — а) нижней (в объеме александровской свиты михайловской серии) вулканогенной коматиит-базальтовой с редкими прослоями железистых кварцитов и комагматичными субвулканическими телами дунит-перидотитового состава с проявлением сульфидной медно-никелевой минерализации, обогащенной МПГ (Р1:, Рс1) и Аи (табл. 13); б) верхней (в объеме Лебединской свиты михайловской серии), включающей бимодальную базальт-риолитовую вулканогенную и габбро-диабазовую дайковую, в которой подобно ранней породной ассоциации, отмечается преобладание 14 над Рс1 (см. табл. 13). К этому следует добавить наличие повышенных концентраций Р1 и Рс1 (при значительном преобладании Р1 над Рс1) и Аи в ультраосновных породах обоянского комплекса (см. табл. 13) (Чернышев, Понамарева, 2012).

Таблица 13

Содержание (г/т) П, Р<] н Ли в породах зеленокаменных поясов ранне- и

позднеархейского циклов развития ВКМ (Чернышов, 2004)

Рудовмещаюшие формации (комплексы, серии, свиты) Породы (в т.ч. их минерализованные разновидности) Число анализов Р» ра Аи Р<1/Р1

2. позднеархейский (3,0-2,5 млрд. лет; олимпийский тип)

Габброаиабазовая (тарасовский комплекс) Габбро, габбродиабазы 2 0,020 0,009 0,003 0,45

Дунит-перидотитовая (железногорский комплекс) Дуниты и их серпентиниты 5 0,044 0,011 0,005 0,25

Перидотиты и их серпентиниты 6 0,035 0,007 0,004 0,20

То же с сульфидной минерализацией 2 0,1100,140 0,023 0,075 0,030 0,40

Комати ит-базальтовая Перидотитовые коматииты 6 0,020 0,005 0,005 0,25

То же с сульфидной минерализацией 1 0,060 0,023 - 0,38

михайловской серии) Пироксеновые коматииты 2 0,015 0,005 0,003 0,33

Коматиитовые базальты 20 0,009 0,004 - 0,44

Толеиговые базальты 5 0,008 0,006 - 0,75

1. раннеархейский (>3,0 млрд. лет; бесединский тип)

Перндотит-пироксенит-габброноритовая Габбронориты 8 0,010 0,005 0,003 0,50

Перидотиты с сульфидной минерализацией 2 0,170 0,014 0,005 0,08

Пироксениты с сульфидной минерализацией 1 0,240 0,015 - 0,06

Горнблендиты рудные 1 1,300 0,360 - 0,28

Коматиит-пикрит (?) -базальтовая Толеитовый базальт 3 0,012 0,005 0,003 0,42

Для Орловско-Тимского зеленокаменного пояса, к которому пространственно приурочены железорудные месторождения-гиганты (Лебединское, Стойленское и др.) Старооскольского рудного района, характерно: 1) практически полное отсутствие коматиитов (в отличие от Белгородско-Михайловского ЗП) и широкое развитие вулканитов бимодальной базальт-риодацитовой формации; 2) пространственное сонахождение углеродсодержащих осадочных, вулканогенно-осадочных и вулканических пород неоархейской александровской свиты михайловской серии, одного из продуцентов золота и платиноидов — колчеданного благороднометалльносодержащего оруденения авильского типа (Р1 = 0,007-0,13 г/т; Рс! = 0,03-0,17 г/т, при существенном преобладании Рс1 над Р1 - 1Ч/Рс1 = 1,7-4,6; постоянном присутствии Аи = 0,19 г/т; А§ до 2,1 г/т и др.), наличие их собственных минеральных фаз - неназванного антимонида Рс! и Аи, электрума, гессита и др.; 3) присутствие в основании курской серии конгломератов с многочисленными разномасштабными проявлениями уран-золото-платиноносного оруденения (стойленский тип), источником формирования которого являлись докурские химически зрелые коры выветривания по породам мезо- и неоархейских структур, включая плагиограниты салтыковского типа. Результаты пяти анализов различных по составу цемента и содержанию сульфидов кварцевых конгломератов, конглогравеллитов и перекрывающих их алевросланцев стойленской свиты в пределах Лебединского железорудного карьера показали (табл. 14) постоянное присутствие Аи и МПГ, преобладание Рс! над Р1 (Рс1ЛЧ>1), повышенные содержания Я и и 1г, а также А§. На отдельных участках (Южно-Коробковское месторождение), помимо высокой концентрации Аи (до 3-8 г/т), содержание МПГ составляет 0,5 г/т.

Таблица 14

Содержание (г/т) благородных металлов в конгломератах и конглогравеллитах

из верхней части разреза стойленской свиты (Лебединское месторождение;

(Чернышов, 2004))

№ п/п Ли Ре РЙ кь 11и 1г АК

1 0,051 0,020 0,038 0,004 0,020 0,020 2,110

2 0,071 0,020 0,030 0,004 0,020 0,020 1,190

3 0,010 0,020 0,022 0,004 0,020 0,020 1,620

4 0,052 0,025 0,071 0,004 0,020 0,020 1,510

5 0,075 0,020 0,084 0,020 0,020 0,020 1,930

Примечание: 1-3-сульфидизированные конгломераты олигомиктовые кварцевые с кварц-фукситовым (1) и биотит-фуксит-кварцевым цементом (2,3); 4-сулъфидизированный алевросланец из кровли конгломератовой пачки; 5-конглогравелит. Юго-западный забой Лебединского карьера, горизонт (+75 м). Анализы выполнены в КНЦ РАН (пламенно-фотометрический метод, аналитик Филиппычева Л.В.)

При гравитационном обогащении кварцитов Михайловского месторождения установлены следующие концентрации благородных металлов (г/т): а) исходная проба - Аи>0,012, Р(>0,008, Р(1>0,004; б) концентрат - Аи=10, Рг=6,5, Рс1=3,3. Преобладание тяжелых платиноидов, в частности Р1 над Рс1, отчетливо проявляется в минеральном составе благороднометалльных фаз Михайловского месторождения, присутствующих как в самих железистых кварцитах, так и корах их выветривания, т.е. идет преобладание минералов в состав которых входят тяжелые платиноиды (табл.7). При гравитационном обогащении коры выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения автором обнаружено (г/т) (Чернышов, Понамарева, 2012; Понамарева, 2013): а) исходная проба- Аи-0,008, Р1-0,003, Р(1-

0,005; Ru-0,01; Rh-0,007; 0s-0,011; Ir-0,006; б) концентрат - Au-0,95, Pt-0,006, Pd<0,004; Ru-0,11; Rh-0,19; Os-O,12; Ir-0,05. На Лебединском месторождении широко развита золото-палаладийсодержащая кора выветривания железистых кварцитов (Pd=0,12-0,46 г/т; Аи=2,4-5 г/т) (Чернышов и др., 2005; 2006; Понамарева, 2012; 2013), что характерно в частности для гипергенных образований Бразилии (Pd до 7,65*101 г/т). Содержание Pt в богатых криворожских мартитовых рудах до 0,5 г/т, а отношение Pd/Pt =0,5.

Следует отметить, что установленные соотношения Pd и Pt в железорудных районах нарушаются преимущественно в гидротермально-метасоматических жилах и прожилках, значительно обогащенных щелочными силикатами и сульфидами. В породах, подверженных процессу метасоматоза, чаще всего обнаруживается палладиевая геохимическая специализация. Так, в пределах Стойленского и Лебединского месторождений участками в железорудной толще проявлены интенсивная куммингтонизация и наложенный щелочной метасоматоз. На Михайловском месторождении - это связано с существенно калиевыми и субщелочными гранитами Малиновского интрузивного комплекса.

Таким образом, пространственная сопряженность Михайловского и Старооскольского рудных районов с различными по составу СВК архейских поясов, с заметным преобладанием щелочных парагенезисов в последнем, существенно сказалась не только на составе железных руд, но и характере распределения и формах нахождения в них благородных металлов (табл. 6-8) (Понамарева 2010; 2011; Попкова, Понамарева, 2010; Чернышов, Понамарева, 2012).

В длительной истории формирования золото-платинометалльного оруденения железистых кварцитов КМА можно выделить следующие стадии накопления благородных металлов (рис. 9): 1) осадочно-метаморфогенную, связанную с накоплением благородных металлов в железистых кварцитах, которые служат концентратором металлов в течение длительного времени; 2) метаморфогенно-метасоматическую, которая приводит к преобразованию и перераспределению металлов; 3) гидротермально-метасоматическую, на которой происходит извлечение, перенос, отложение и концентрирование рассеянных благородных металлов в наиболее благоприятных условиях; 4) гипергенно-метасоматическую, проявляющуюся в виде окислительных процессов, наложенных на сформированные руды. В зонах гипергенеза происходит полное или частичное разложение сульфидов и высвобождение благородных металлов. Последние могут находиться в сульфидах в атомно-молекулярном состоянии, замещая при этом катионы Fe, Си, As, Zn, Pb. Золото в зоне гипергинеза проходит следующие стадии: разрушение, т.е. высвобождение из материнского субстрата (в нашем случае это железистые кварциты); транспортировка; аккумуляция. Подвижность платиноидов в коре выветривания снижается в следующем порядке: Pd—»Pt—»Rh-»Ru—>Os—»Ir. Палладий наиболее мобильный в кислой среде, поэтому его накопление связано с глинистыми минералами и органическим веществом. В богатых рудах коры выветривания железистых кварцитов в основном концентрируется платина, в отличие от палладия, т.к. последний легко выносится. Но его накопление повышается с увеличением содержаний щелочей Na и К, а также углерода (высокоуглеродистые сланцы), за счет метасоматоза.

В процессе исследования впервые была предложена модель многостадийного формирования золото-платинометалльного оруденения (рис. 9).

Источники благородных металлов

Проявление разнообразных по составу

улыраосиовны* п оспоипкия парод повышенной щелочности, гранитных, гранедиормтовых и яр иитрузий и дае« определило широкии опектр фармации выступающих а качестве продуцентов благородных металлов

Формирование.-»¡а гчет прплукшк выветриваинв руано-м,-»ыанич<я*их систем раннего архея юлсто-уран-¡игатмнаеносных юнгломеоатое и др

Рис. 9 Модель многостадийного формировании золото-платннометаллыюго оруденения (Чернышев, Понамарева, 2012)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе комплексного исследования кор выветривания Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА впервые получены следующие результаты:

1. Одним из компонентов железных руд являются благородные металлы, количественное распределение которых определяется составом зон коры выветривания. Относительно высокие содержания благородных металлов обнаружены в зонах с повышенным содержанием сульфидов и окисленных железистых кварцитах. Несмотря на невысокие содержания благородных металлов, с корой выветривания связан широкий комплекс собственных минеральных форм золота и платиноидов.

2. Автором впервые в коре выветривания установлены собственные минеральные формы благородных металлов (самородное золото, сперрилит, осмирид (невьянскит), иридосмин (сысертскит), рутенистый платосмирид, рутениридосмин, платиносодержащий рутениридосмин), а также другие минералы: герсдорфит, лёллингит, неназванный минерал (сульфоарсенид родия и иридия), ирарсит, арсенид золота, платтнерит, мелантерит, англезит, титанит, смольнокит (?), неназванный минерал (оксид урана и свинца) и др., которые существенно дополнили данные по минералогии железистых кварцитов. Для коры выветривания железорудных месторождений КМА характерно: а) возрастание пробы золота от материнских пород до богатых руд, что отчетливо проявлено на Лебединском месторождении; б) золото относится к типу мелкого, но значительно превосходит по размеру золотины коренных пород; в) золото приобретает более изометричные формы зерен в верхних частях коры; г) на зернах золота из коры выветривания

присутствуют формы травления, растворения, коррозии; д) для некоторых золотин отмечается наличие каемок более чистого золота.

3. Комплекс полученных результатов свидетельствует о полигенной природе источников золота и платиноидов, связанных не только с протерозойскими благороднометалльносодержащими железистыми кварцитами, сланцами, но и неоархейскими ЗП, их корами выветривания, а также с широкими проявлениями вулкано-интрузивного разновозрастного магматизма и конгломератами (Чернышев, Понамарева, 2012). Предложена модель формирования золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов.

4. При однотипности строения продуктивной коробковской свиты курской серии, состав благороднометалльносодержащих железистых кварцитов железорудных районов различен. Для Михайловского железорудного района характерно преобладание тяжелых платиноидов над легкими, в частности Pt над Pd, это отчетливо проявляется в минеральном составе благороднометалльных фаз, присутствующих как в самих железистых кварцитах, так и корах их выветривания. На Старооскольском железорудном районе широко развита золото-палаладийсодержащая кора выветривания железистых кварцитов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЙ Статьи в реферируемых журналах из списка ВАК

1. Чернышев Н.М., Понамарева М.М. Новые данные о формах нахождения благородных металлов в коре выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения КМА (Центральная Россия) // Докл. АН. 2012. — Т. 443. №3. С. 337-341.

2. Чернышов Н.М., Понамарева М.М. Роль первичных источников (продуцентов) при формировании благороднометалльного оруденения в железорудных месторождениях КМА // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Геология. 2012. № 1.С. 108-115.

3. Понамарева М.М. Золото в коре выветривания железистых кварцитов Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА (Центральная Россия) // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер. Геология. 2013. № 1. С. 155-162.

Статьи и тезисы докладов научных конференций

4. Понамарева М.М., Боброва Е.М. Некоторые черты сходства и различия углеродсодержащих сланцев зеленокаменных поясов КМА (на примере Старооскольского и Михайловского железорудных районов Центральной России) // Минералогия докембрия. Материалы Всероссийской конференции. г. Петрозаводск: Институт геологии КарНЦ РАН, 2009. С. 201-203.

5. Понамарева М.М., Боброва Е.М. Основные минеральные парагенезисы золото-платинометалльного оруденения в железорудных месторождениях КМА (Центральная Россия) // Материалы Всероссийской конференции «Под знаком халькофильных элементов», г. Екатеренбург, 2009. С. 56-58.

6. Понамарева 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. Понамарева 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. Понамарева 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. Понамарева 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.: ИГЕМ РАН, 2011. С. 124-125.

10. Понамарева 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., Понамарева 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 60*84 1/,6. Усл. печ. л. Тираж 120 экз. Заказ 1203.

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

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Понамарёва, Марина Михайловна, Санкт-Петербург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

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

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

На правах рукописи

04201452334

ПОНАМАРЁВА МАРИНА МИХАЙЛОВНА

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, профессор Н.М. Чернышов

Санкт-Петербург 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................4

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА И ПОЛОЖЕНИЕ В ЕГО СТРУКТУРЕ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КМА....................................10

1.1 Тектоническое районирование и структурно-вещественные комплексы ВКМ

и их минерагения......................................................................................10

1.2 Положение благороднометалльносодержащих железорудных формаций в структуре ВКМ........................................................................................15

1.2.1 Положение в структуре ВКМ Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА........................................................................18

1.2.2 Геологическое строение Михайловского, Лебединского и Стойленского

месторождений, их внутренняя структура и состав.......................................22

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ МИХАЙЛОВСКОГО И СТАРООСКОЛЬСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ РАЙОНОВ КМА..............................................................42

2.1 История изучения коры выветривания железорудных месторождений..............42

2.2 Зональность коры выветривания железорудных месторождений КМА и ее вещественный состав................................................................................49

2.2.1 Минералого-петрографическая и петрохимическая характеристика зон коры выветривания железорудных месторождений КМА.........................................53

2.2.2 Геохимия коры выветривания железорудных месторождений КМА..............83

ГЛАВА 3. СОСТАВ, ТИПЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ЗОЛОТО-ПЛАТИНОМЕТАЛЛЬНОГО ОРУДЕНЕНИЯ В КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ МИХАЙЛОВСКОГО, СТОЙЛЕНСКОГО И ЛЕБЕДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ

КМА.......................................................................................................................95

ГЛАВА 4. ГЕОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОВЕДЕНИЯ ЗОЛОТА И ПЛАТИНОИДОВ В КОРЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КМА..............................................119

4.1 Роль первичных источников (продуцентов) при формировании благороднометалльного оруденения в железорудных месторождениях КМА........119

4.2 Формирование золото-платинометалльного оруденения в корах выветривания

железистых кварцитов КМА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....

129

131

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ [152]

ВЕП - Восточно-Европейская платформа

ЭПГ - элементы платиновой группы

ВКМ - Воронежский кристаллический массив

КМА - Курская магнитная аномалия

ЗП - Зеленокаменные пояса

PTZ - петцит

TS - цуманит

SP - сперрилит

PRS - прассинит

Ga - галенит

HS S - гессит

Hem - гематит

Mag - магнетит

Ру - пирит

Qz - кварц

Aeg - эгирин

Rbk - рибекит

Ро - пирротин

Mit - мелантерит

Bt - биотит

Вп - борнит

Cal - кальцит

СЬ - карбонатный минерал

Се1 - селадонит

Сер - халькопирит

Chi - хлорит

Cum - куммингтонит

lit - иллит

Lm - лимонит

Мгс - марказит

Sd - сидерит

Lree - легкие редкие земли Мгее - средние редкие земли Нгее - тяжелые редкие земли REE - редкоземельные элементы СОХ - срединно-океанические хребты

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).

Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение золото-платинометалльного 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;

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. Чернышева (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.

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. C.B. 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 ®».

-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.

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.

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 мнералого-петрографическая, петрохимическая и геохимическая характеристика коры выветривания. Третья глава посвящена изучению состава, типов и закономерностей размещения золото-платинометалльного оруденения в корах 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.

Защищаемые положения.

1. В железистых кварцитах Старооскольского и Михайловского железорудных районов КМА по степени выветривания выделяется 3 зоны, отличающихся вещественным составом и распределением благородных металлов.

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

3. 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.

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 Чернышеву 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» 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 А.Ю. 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. Соловьевой, П.С. Бойко, А.И. Овсянникову. Особо автор признателен своей семье за терпеливое участие, всестороннюю поддержку и понимание при подготовке диссертации.

ГЛАВА I ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА И ПОЛОЖЕНИЕ В ЕГО СТРУКТУРЕ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КМА 1.1 Тектоническое районирование и структурно-вещественные комплексы

ВКМ и их минерагения Воронежский кристаллический массив (ВКМ) вместе с Украинским щитом (УЩ) представляет собой один из трех кристаллических сегментов ВосточноЕвропейского кратона (рис. 1.1). В фанерозое ВКМ, являвшийся северо-восточной частью Сарматии, был отделен от УЩ Днепрово-Донецким авлакогеном.

Рисунок 1.1 Три кристаллических сегмента Восточно-Европейского кратона (а) (139, 149|; и кристаллические домены Сарматии (б) |149). Примечание: Воронежский кристаллический массив (ВКМ) выделен голубым цветом

Воронежский кристаллический массив - 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. Конфигурация массива определяется граничными структурами: рифейскими Пачелмским и Днепрово-Донецким авлакогенами, Оршанской и Прикаспийской впадинами палеозойского заложения (рис. 1.2).

В современной структуре фундамента к образованиям Сарматии относятся раннедокембрийские комплексы УЩ, мегаблок КМА и Липецко-Лосевский пояс, разделенные в позднем палеозое Днепрово-Донецким авлакогеном. Основной объем архейской коры Сарматии сформировался в мезо- и неоархее [133], а одной

из выдающихся черт налеопротерозойского развития является накопление мощных отложений железисто-кремнистой

Информация о работе

Понамарёва, Марина Михайловна
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург, 2013
ВАК 25.00.11

Диссертация

Геология, закономерности распределения и условия формирования золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов Старооскольского и Михайловского железорудных районов КМА - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы