Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Мелкомасштабная топоминералогия Тимано-Североуральского региона

ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Мелкомасштабная топоминералогия Тимано-Североуральского региона"

На правах рукописи

АСТАХОВА ИРИНА СЕРГЕЕВНА

МЕЛКОМАСШТАБНАЯ ТОПОМИНЕРАЛОГИЯ ТИМАНО-СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА (анализ минерального кадастра)

Специальность: 25.00.05 — минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Гл

Сыктывкар — 2014

18 СЕН 2Щ

005552501

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, г. Сыктывкар

Научный руководитель: Макеев Александр Борисович,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, ведущий научный сотрудник ИГЕМ РАН, г. Москва

Официальные оппоненты: Войтеховский Юрий Леонидович,

доктор геолого-минералогических наук, профессор, директор Геологического института Кольского научного центра РАН, г. Апатиты

Никандров Сергей Николаевич,

кандидат геолого-минералогических наук, зав. отделом Ильменского государственного заповедника УрО РАН, г. Миасс

Ведущая организация: Минералогический музей имени А. Е. Ферсмана

РАН, г. Москва

Защита состоится 18 ноября 2014 года в 15 часов в ауд. 218 на заседании Диссертационного совета Д 004.008.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук и на сайте ИГ Коми НЦ УрО РАН.

Автореферат разослан 18 сентября 2014 года.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 167982, ГСП-2, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54. Диссертационный совет Д 004.008.01 Факс: 8(8212)245346; e-mail: rakin@geo.komisc.ru

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 004.008.01, доктор геолого-минералогических наук

В. И. Ракин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Результаты минералогических исследований обобщаются в виде списочного материала (кадастр). В соответствии с классами то-поминералогических исследований составлены кадастры для отдельных геологических тел и месторождений, для геолого-минералогических провинций и географических регионов, информация по которым ежегодно пополняется. Первые кадастры как форма обобщения минералогической информации появились в конце XX в. Современные минералогические исследования направлены на выявление генеральных закономерностей в мире минералов и на статистический анализ минералогической информации, который проведен для планетарных объектов. Актуальной остается научная проблема упорядочения региональных минералогических данных и ее всесторонняя интерпретация, сжатие списочной информации в систему обобщенных цифровых показателей для сравнительного анализа разномасштабных геологических объектов.

Цель исследований заключается в выяснении особенностей минеральной организации Тимано-Североуральского региона для установления степени изученности территории, выявления закономерностей распространения минеральных видов по минералогическим провинциям региона. Решались следующие задачи:

— составление кадастра минералов по минералогическим провинциям Тимано-Североуральского региона на основе современных литературных данных;

— выявление особенностей отдельных минералогических провинций на основе числовых характеристик кадастровой информации;

— прогнозирование новых минеральных видов и разновидностей и определение принципов получения новой минералогической информации;

— опробование новых способов систематизации, анализа и обобщения региональной минералогической информации.

Научная новизна работы состоит в следующем:

— обобщены современные данные по геолого-минералогической изученности и составлен кадастр минералов Тимано-Североуральского региона;

— впервые использован статистический подход к обработке региональных минералогических данных и сделан прогноз открытия новых для региона минеральных видов и разновидностей;

— выявлен ряд новых для региона минеральных фаз (эмилит, бакса-нит, сстрокаит, каннонит, чилуит) и определены условия протекания поздней гидротермальной деятельности на Харбейском вольфрам-медно-мо-либденовом месторождении.

Практическая значимость. Составлен кадастр минералов Тимано-Североуральского региона, являющийся справочным материалом. Создан банк данных (МШВАТЧК) Тимано-Североуральского региона, обеспечивающий

доступ к информационным ресурсам минералогического фонда Геологического музея им. А. А. Чернова. Результаты изучения регионального кадастра минералов легли в основу музейных экспозиций.

Фактический материал и методика исследований. Использованы материалы, собранные автором в ходе экспедиционных работ на Харбейском месторождении (Полярный Урал). Проведена инвентаризация фондового минералогического материала Геологического музея им. А. А. Чернова Института геологии Коми НЦ УрО РАН (6250 ед. хранения). Для обобщения минералогической информации проанализировано около 150 литературных источников по минералогической изученности Европейского Северо-Востока России. Для статистического и корреляционного анализа кадастра использовалось программное обеспечение Microsoft Office Exel, Statistica 6. Разработка информационной системы учета и хранения минералогических данных велась на основе Microsoft Access. Определение состава и структурно-морфологических характеристик минеральных фаз производилось с помощью рентгенофазового анализа, рамановской спектроскопии и сканирующих электронных микроскопов. Исследования проводились в лабораториях Института геологии Коми НЦ УрО РАН.

Защищаемые положения.

1. Вариации кристаллохимической, кристаллосимметрийной и информационно-энтропийной структур минеральных кадастров Тимано-Северо-уральского региона отражают неоднородность его геологического строения и генеральные закономерности минералого-геохимической эволюции в условиях перехода от палеоокеанических геодинамических обстановок к континентальным.

2.Современный этап пополнения минерального кадастра Тимано-Се-вероуральского региона характеризуется наращиванием информации о микроминералах, в которых из-за реализации размерного фактора существенно изменяются пропорции между основными кристаллохимически-ми типами и классами.

3.Минералогические исследования Харбейского медно-молибденового месторождения на Полярном Урале выявили новые для региона минералы и минеральные фазы. Установлены условия формирования поздней гидротермальной деятельности, протекающей на фоне понижения температуры с варьирующими значениями фугитивности серы, теллура и висмута.

Апробация работы и публикации. Результаты работы были доложены на XVIII — XX научных конференциях «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар, 2009—2013), на международной научной конференции «История наук о Земле: исследования, этапы развития, проблемы» (Москва, 2008), наXVГеологическом съезде Республики Коми (Сыктывкар, 2009), на 1-й Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвящен-

ной памяти академика А. П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009), на II Всероссийской молодежной научной конференции «Минералы: строение, свойства, методы исследования» (Миасс, 2010), на Минералогическом семинаре с международным участием «Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии» (Сыктывкар, 2013), на Международной конференции, посвященной 130-летию со дня рождения академика А. Е. Ферсмана «От минералогии до геохимии» (Украина, Киев, 2013), на VII международном симпозиуме «Минеральное разнообразие — исследование и сохранение» (Болгария, София, 2013).

Основные результаты исследований по теме изложены в написанных автором лично и совместно научных отчётах Геологического музея им. А. А. Чернова, более чем в 27 научных публикациях, в числе которых 4 коллективные монографии и 3 статьи в изданиях рекомендованных ВАКом.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Текст изложен на 228 страницах иллюстрирован 48 рисунками и содержит 16 таблиц. Список литературы включает 276 источников.

Автор выражает глубокую признательность академику Н. П. Юшкину за постоянное внимание, помощь и советы. За помощь и консультации при выполнение работы автор искренне признателен научному руководителю профессору А. Б. Макееву. В работе автору в разные годы оказывали помощь и поддержку сотрудники музея: А. А. Беляев, С. И. Плоскова, А. А. Иевлев, JI. Р. Жданова. Автор благодарит д. г.-м. н. В. И. Силаева, который оказывал помощь в анализе кадастровой информации; научных сотрудников П. П. Юхтанова, Т. Г. Шумилову, В. Д. Тихомирову, А. М. и Ю. И. Пыстиных, И. Н. Бурцева за обсуждение работы; В. Н. Филиппова, С. С. Шевчука, Б. А. Макеева, С. И. Исаенко и С. Т. Неверова за помощь в аналитической части исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

ТИМАНО-СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

В главе приводятся сведения о геологическом строении, металлогении, минералогической изученности и минералогическом районировании Ти-мано-Североуральский региона. В основе проводимых исследований лежит минералогическое районирование региона, предложенное Н. П. Юш-киным (1986). Минералогические провинции (МП) характеризуют особенности геолого-геохимических систем Тимано-Североуральского региона, которые являются продуктами развития Уральского складчатого пояса и ВЕП (табл. 1).

Таблица 1

Соотношение минералогических провинций с палеосегментами _и элементами современного районирования_

Минералогические провинции Геологическая структура Геодинамический тип

Войкаро- Щучьинская Войкарский офиалитовый аллохтон Надсубдукциошшй

Полярноуральская Полярно-Уральский мегантиклинорий Окраинный палеоконтинентально- орогенный

Ляпинская Ляпинский мегантиклинорий Окраинный палеоконтинентально- орогенный

Пайхойско-Южноновоземеяьская Пайхойская и Вайгач-Южноновоземельская складчатая зона Окраинный палеоконтннентально- орогенный

Лемвинская Западно-Уральская складчатая зона Окраинный палеоконтинентальный

Канино-Тиманская Канино-Тиманская гряда Континентальный

Канино-Тиманская МIIсоответствует области распространения Кани-но-Тиманской гряды. Ее минералогический облик определяется особенностями геологического строения протерозойско-раннепалеозойских и палеозойско-мезокайнозойских комплексов. Минералогические комплексы провинции относятся к древней платформенной Печоро-Баренцовомор-ской плите и отвечают накоплениям пассивных континентальных окраин.

В зоне Уральского орогена в результате расхождения литосферных блоков были сформированы различные геологические структуры. В соответствии с этим в Уральской аккреционно-коллизионной области происходит смена комплексов в направлении от палеоконтинентального к палео-океаническому сектору. Палеоконтинентальная часть Западного склона Урала представлена в разрезе Лемвинской МП, которая охватывает Лемвин-ский аллохтон и Талота-Пайпудинскую синклиналь. В ее пределах развиты ранне-среднепалеозойские шельфовые и континентально-склоновые образования.

В составе Ляпинской и Полярноуральской МП присутствуют палеоокеа-нические и островодужные вулканогенные и вулканогенно-осадочные комплексы, перемещенные из областей формирования последних на окраины относительно стабильных литосферных блоков. Полярноуральасая МП соответствует Полярно-Уральскому мегантиклинорию с Харбейским, Харма-толоуским, Хордьюсским, Неркаюским тектоническими блоками. Ляпин-ская МП соответствует одноименной антиклинорной структуре.

Войкаро-Щучьинская МП является сутурной зоной, сложенной офио-литами, маркирующей границу палеоконтинентального (в т. ч. палеомик-

роконтинентального) и палеоокеанического сегмента. Провинция является северной частью Тагило-Магнитогорской мегазоны и охватывает Вой-карский вулкано-плутонический пояс и Щучьинскую зону.

Пайхой-Южноновоземельская МП относится к палеоконтинентальному сектору, охватывающая складчато-надвиговую структуру коллизионного орогена. На доорогенном этапе Пай-Хой представляет собой пассивную па-леоокраину с формированием осадочного комплекса пород и с интенсивным базальтовым магматизмом. Пододвигание пассивной окраины под Бай-дарацкую островную дугу ведет к образованию складчато-надвиговой структуры (Палеопайхоский коллизионный ороген). В последствии ороген был эродирован и территория развивается как платформенная структура.

Таким образом, минералогические провинции включают в разной степени все генетические типы минеральных комплексов (осадочные, вулканогенно-осадоч-ные, магматические, метаморфические), характеризующие структуры с различными геодинамическими режимами и геотектоническими обстановками развития территории.

ГЛАВА 2. МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ТИМАНО-

СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

В истории минералогических исследований территории можно выделить четыре этапа: XV—XVIII вв. — знакомство с Коми краем и открытие ряда месторождений полезных ископаемых; XVIII в. — начало XX в. — проведение геолого-этногеографических исследований; XX в. — геологические исследования, конец XX в. — по настоящее время — топоминералогические исследования, выявление региональных закономерностей распространения минералов. К наиболее ранним этапам относятся первые геолого-этногеог-рафические экспедиции. На конец XIX в. в работе «Север России» М. К. Сидорова приводится сводка с 23 наименованием минералов и руд.

С начала XX в. на Урале и Тимане проводятся геологоразведочные работы. В своих работах исследователи основное внимание уделяли петрографическому описанию пород, которое сопровождалось изучением и описанием отдельных минералов. Первые обобщения по минералам Урала отражены в двухтомной монографии «Минералогия Урала» под редакцией А Е. Ферсмана и А. Г. Бетехтина (1941). В этот же период в работе И. Б. Борозденко (1941) обобщены сведения о региональной минералогии Тимано-Североуральского региона с указанием 150 минеральных видов. К концу 1950-х годов в кадастре Уральской провинции приводятся сведения о более 130 минералах, в кадастре Канино-Тиманской провинции насчитывается 56 минералов.

Со второй половины 1970-х годов Тимано-Североуральский регион привлекает внимание многих научных организаций (ЦНИГРИ, ЗапСиб-НИГНИ, ВИМС, ИМГРЭ, ВСЕГЕИ, ИГ Коми филиала АН СССР и др.). Проведение топоминералогических работ позволили составить первые

сводки по отдельным месторождениям региона и провинциям. На основе этих данных М.В. Фишман составил региональный кадастр с указанием 378 минеральных видов и разновидностей. С 1990 г. выпускаются коллективные монографии «Минералогия Урала», в которых обобщена уральская минералогическая информация по отдельным кристаллохимическим классам. В 2003 г. автором совместно с сотрудниками Института геологии составлен сводный минералогический кадастр Северо-Востока европейской части России. В него включены сведения о 600 минеральных видах и разновидностях, список которых приведен в соответствии с кристаллохими-ческой классификацией.

Таким образом, на разных этапах исследования и с разной степенью изучения отдельных минералов предпринимались попытки сведения и анализа минералогической информации по Тимано-Североуральскому региону. Анализ поступления региональной минералогической информации показывает сохранение тенденции в ее наращивании.

Глава 3. КАДАСТР МИНЕРАЛОВ ТИМАНО-

СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

В кадастре Тимано-Североуральского региона насчитывается более 622 минеральных видов и 137 разновидностей (по состоянию на 2012 г.). На общем фоне увеличения количества минеральных видов по всем кристал-лохимическим типам и классам наименьшая доля приходится на простые вещества, галоиды, силикаты, оксиды и карбонаты и, напротив, увеличилась доля халькогенных соединений, фосфатов, вольфраматов и др.

Современные кадастросоставительские работы основываются на анализе минеральных собраний различных геологических объектов в соответствии с методикой Н. П. Юшкина (1977). В основу проведения статистических расчетов легла методика А. А. Ярошевского (2005, 2007).

Сегменты исследуемой территории с различными геодинамическими режимами характеризуются разнообразным минерально-видовым набором и кристаллосимметрийной структурой. Кадастр Войкаро-Щучьинской МП характеризует часть палеоокеанического сектора и насчитывает 162 минерала. В провинции преобладают безводные оксиды, сульфиды и самородные металлы с концентрацией сидерофильных элементов (Р1, Сг, Бе). Далее в региональном широтном плане развиты минералогические комплексы орогенно-палеконтинентального типа, которые характеризуются увеличением роли кислородных соединений и снижением суммарного объема высокосимметрийных минералов. В Полярноуральской МП обнаружено 351 минерал всех кристаллохимических классов с преобладанием минералов как сидерофильных, так и халькофильных элементов (В1, Мо, Мп, БЬ, Ре, Сг, Аи, Ве, Те, Ag, V). В Ляпинской МП относительно Полярно-уральской МП снижается роль халькогенных соединений и возрастает роль

кислородных соединений. В минеральной организации преобладают минералы халькофильных элементов (РЬ, Си, Мо). Минеральные комплексы Пайхойско-Южноновоземельской МП, характеризующие орогенно-палео-континентальный тип, отличаются от выше описанных провинций Центрально-Уральской зоны. В ней насчитывается 209 минералов с преобладание силикатов и кислородных солей. Слабое проявление глубинных процессов ведет к локальной рудной минерализации (Си, №, Со, V, Мп, А1). Минеральные кадастры Канино-Тиманской МП (249 минералов) и Лем-винской МП (226 минералов) отвечают верхнелитосферным комплексам континентального типа. Для данных провинций характерно преобладание силикатов и кислородных солей с локальными проявлениями рудной минерализации, которая преимущественно носит наследственный характер (Си, Ре, Мп, А1, Аи И др.) со сменой преобладающей структуры в сторону низкосимметрийных минералов.

Кристаллохимическим критерием дифференциации вещества является отнощение встречаемости силикатов и кислородных солей к халькогенным соединениям и простым веществам — (индекс В/А), а в качестве критерия кристаллосимметрийной дифференциации используют отношение низко-к высокосимметрийным минералам — (индекс Н/В). Анализ кадастровой информации позволяет выстроить тренды, характеризующие геохимическую дифференциацию вещества Тимано-Североуральского региона: Тренд кристаллохимической дифференциации (индекс В/А): Хондриты (1.29) Луна (1.32) -> Войкаро-Щучьинская МП (1.34) Тимано-Североуральский регион (1.34)—> Полярноуральская МП (1.59) -> Урал (1.70) Ляпинская МП (1.88) -> Пайхойско-Южноновоземельская МП (1.95) -> Лемвинская МП (2.31) Земная кора (2.71) -> Канино-Ти-манская МП (2.72).

Тренд кристаллосимметрийной дифференциации (индекс Н/В): Хондриты (0.68) Войкаро-Щучьинская МП (0.89) -» Луна (1.29) -» Полярноуральская МП (1.54) -» Лемвинская МП (1.80) -» Ляпинская МП (1.90) -» Пайхойско-Южноновоземельская МП (1.98) -» Канино-Тиманс-кая МП (2.12) Тимано-Североуральский регион (2.05) -> Земная кора (2.58).

Геохимическая смена минеральных комплексов отражена через соотношение количества минералов литофильных элементов к минералам си-дерофильных элементов — (индекс Л/С):

Тренд геохимической дифференциации (индекс Л/С): Войкаро-Щучьинская МП (0.4) -> Полярноуральская МП (0.7) -»Ляпинская МП (0.9) -> Лемвинская МП (1.0) -> Пайхойско-Южноновоземль-ская МП (1.1) -» Канино-Тиманская МП (1.8).

Изменение степени неоднородности минеральных комплексов наблюдается на графике индекс симметричности — энтропия распределения по сингониям (рис. 1).

2,65 2,6

S

g-2,55 2,5 2,45

2,4

40,0

III

Земная кора

Пайхойско-Южно-новоземелызкая А

Лемвинска^

• Метеориты

Канино-Тиманская

регион

Полярно-уральскШ§§

А

Ляпинская

Луна

Войкаро-Щучьинская

А

45,0

50,0

60,0

65,0

55,0

Is const, %

Рис. 1. Минералогические провинции в системе индекс симметричности (Is const) — энтропия распределения по сингониям (Hs) (по Н.П. Юшкину, 1984)

Поле-1 — однородное, с менее дифференцированным веществом, с гомогенными по природе образованиями. Данную область характеризуют минеральные комплексы метеоритов и Луны, отвечающие составу первичного (мантийного) планетного вещества. К этому же типу относятся минеральные комплексы Войкаро-Щучьинской МП, преимущественно представленные офиолитовыми ассоциациями. Менее однородные минеральные комплексы с большей степенью дифференциации вещества, объединены в поле-II. В данной области представлены минеральные системы Урала и Тимано-Североуральского региона, в которых присутствуют разнородные вещественно-генетические комплексы. Полярноуральская и Ляпинская МП сложены в разной степени осадочными, вулканогенно-оса-дочными, магматическими, метаморфическими породами. Наиболее неоднородные минеральные системы с наиболее дифференцированными и разнообразными вещественно-генетическими комплексами объединены в поле-Ш. В Канино-Тиманской, Пайхойско-Южноновоземельской и Лем-винской МП наиболее развиты верхнелитосферные минеральные комплексы, в строении которых снижается роль глубинных пород.

Установлено, что основные генеральные кристаллохимические и кри-сталлоструктурные закономерности в минералогии земного вещества выполняются как в пределах целого региона, так и в отдельных минералогических провинциях и являются устойчивой характеристикой. Изменение происходит от примитивного (мантийного) вещества Войкаро-Щучьинс-кой МП, обогащенной простыми веществами и халькогенными соедине-

ниями сидерофильных элементов, к преобладанию силикатов и кислородных солей халькофильных и литофильных элементов в составе минеральных комплексов Полярноуральской, Ляпинской и Пайхой-Южноновозе-мельской МП, до низкосимметрийных кислородосодержащих образований Канино-Тиманской и Лемвинской МП.

Разные геодинамические обстановки развития геологических структур и природа вещественной организации Тимано-Североуральского региона позволили установить определяющие факторы в разнообразии минералов:

1. Степень относительного проявления производных глубинного (мантийного) и корового минералообразования;

2.Временная дискретность, степень наследования вещества и масштаб геохимической дифференциации петро-металлогенических комплексов;

3.Характер и степень пространственной неоднородности выражающихся в металло-минерагенической зональности.

Таким образом, на основе минеральных кадастров отдельных провинций выявлена генеральная закономерность в сторону усложнения минерально-видовой и минерально-симметрийной структуры комплексов от палеоокеанического сектора через Западно-Уральские зоны смешанного типа к более кислородосодер-жащему кадастру палеоконтинентальных секторов Пай-Хоя и Тимана.

Глава 4. ПОПОЛНЕНИЕ КАДАСТРА МИНЕРАЛОВ ТИМАНО-

СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

Проведен анализ кадастра минералов Тимано-Североуральского региона относительно размера объектов. Наиболее весомая доля микроминералов приходится на простые вещества и халькогенные соединения. Сопоставлена встречаемость и распределение микроминералов в разноуровневых минералогических системах от отдельного месторождения до провинции (табл. 2).

Таблица 2

Распределение микроминералов по кристаллохимическим типам и классам (частота встречаемости, %) в разноуровневых минералогических объектах

Типы и классы минералов Верхнетышор-ское проявление (Силаев, 2002) Полярно-уральская МП Удельный вес микроминералов Полярноуральской МП

Простые вещества 24.0 13.1 84.0

Галоидные соединения 0.0 0.5 50.0

Халькогенные соединения 39.0 55.1 75.0

Силикаты 9.0 12.5 16.7

Оксиды и гидроксиды 12.0 7.7 14.1

Кислородные соли 16.0 14.3 27.9

В Полярноуральской МП выявлено 351 минерал, из них 42.1 % составляют объекты, размер которых варьирует от 1 до 100 мкм. Микроминералы в Полярноуральской МП наиболее часто встречаются в виде халькогенных соединений (55.1), кислородные соли (14.3), чуть ниже простые вещества (13.4), менее распространены силикаты (12.5) и оксиды (7.7 %). В кадастре Полярноуральской МП простые вещества (84 %) и халькогенные соединения (75 %) практически полностью представлены микроминералами. Из приведенных оценок видно, что среди микроминералов в 3.5 раза больше бескислородных соединений. Таким образом, сопоставляя распределение макроминералов и микроминералов по кристаллохимическим классам в кадастре Полярноуральской МП, можно говорить, что наиболее распространены на микроуровне простые вещества и халькогенные соединения. Аналогичный характер распределения по кристаллохимическим типам и классам микроминералов установлен В. И. Силаевым (2002) на Верхнеты-шорском проявлении.

В последние десятилетия исследователями при изучении различных объектов Тимано-Североуральского региона отмечены несколько десятков неназванных соединений. Впервые сведены данные по неназванным микроминералам с указанием кристаллохимической формулы и автора. Выявлено около 100 новых до конца неизученных, в силу своих малых размеров, минеральных фаз, номенклатура которых до сих пор не прояснилась. Наиболее часто встречаются сульфиды и их аналоги (61), далее кислородные соли (12), простые вещества (10), оксиды (8 %) и минералы-гибриды, не имеющие четкой классификационной привязки. Среди индивидов размером менее 5 мкм преобладают простые вещества, в диапазоне 5—50 мкм — халькогенные соединения, а в интервале 50—100 мкм — силикаты и кислородные соли.

Таким образом, рассеянные и благородные элементы наиболее часто образуют собственные минералы микро- и наноразмерной формы и отличаются большей дисперсностью своих индивидов. В отличие от прогнозного оксисолъ-но-силикатного минералообразования нормальной размерности видообразование микроминералов смещается в сторону самородно-сульфидного типа. Данные закономерности распространяются на отдельные рудопроявления, месторождения и минералогические провинции. Ожидается, что наращивание объема регионального кадастра будет происходить за счет открытия как химических и структурных разновидностей минералов, так и новых для региона минеральных видов малых размеров. Можно констатировать, чтонаус-тановленные выше факты в разнообразии минералов оказывает влияние размерный фактор.

4.1. Музейные коллекции как источник современных минералогических данных (на примере Харбейского месторождения)

Перспективы наращивания объема кадастра связаны с повторным исследованием уже имеющегося каменного материала. Основным центром концентрации минералогической информации по Тимано-Североуральс-кому региону является Геологический музей им. А. А. Чернова при Институте геологии Коми НЦ УрО РАН. Минералогическое собрание музея насчитывает 51 коллекцию (6250 единиц хранения). Фонды отражают 35 % минералов регионального кадастра и существенно отличаются от него меньшей долей простых веществ и халькогенидов и, напротив, большей долей галогенов, силикатов и кислородных солей.

Сохраняющиеся перспективы наращивания минералогической информации подтверждены минералогическими исследованиями музейного коллекционного фонда с вольфрам-молибденового Харбейского месторождения в совокупности с авторским материалом. В строении месторождения принимают участие вулканогенно-осадочные породы няровейской свиты, претерпевшие значительные изменения и превращенные в мусковит-хлоритовые, эпидот-актинолитовые и роговообманковые бластомилониты. Магматические образования представлены серией диабазовых даек, секущих сланцеватую толщу, и пластообразной залежью микроклиновых гранитов. На месторождении встречены пропилиты, менее представлены кварц-мусковито-вые и турмалиновые грейзены, эпидозиты и скарноиды. Рудные тела Харбейского месторождения представляют собой серию согласных минерализованных кварцевых жил мощностью 8—15 см, в раздувах до 40 см. Нерудными минералами жил являются кварц, эпидот, кальцит, хлорит и мусковит.

Из рудных минералов в значительном количестве встречен молибденит. Он тяготеет к зальбандам и пережимам жил, образует прожилки, гнезда и оторочки мощностью до 3 см.

С молибденитом ассоциирует халькопирит-II, который относится ко второй генерации. Он образует в кварцевых жилах единичные скопления размером до 5 мм или заполняет трещины.

Висмутин встречается в виде реакционных оторочек в ассоциации с самородным висмутом, бисмитом и галенобисмутитом. В ассоциации с другими сульфосолями и галенитом в виде изометричных зерен неправильной формы размером до 1 мкм встречен сульфид висмута. Этот минерал имеет нестабильный химический состав соответствующий фазе В1252 или икунолиту В1453.

Установлены айкинит и минералы, состав которых близок к теоретическому составу фридрихита и эмилита. Они развиты в виде зерен неправильной формы в срастании с другими минералами, чаще всего с галенитом, жозеитом-А, хедлейитом, висмутином и самородным висмутом.

Рис. 2. Выделения сульфотеллуридной минерализации на Харбейском месторождении: а — выделения эмилит-фридрихитового состава (Em— Fr) в ассоциации самородного висмута (Bi), хедлейита (Hed) и жозеита-А (Joz) с халькопиритом-II (Chai) замещенным ковеллином (Cov); б — выделения баксанита (Вак) и сстрокаита (Sstr), сульфата висмута (Sulfate Bi)

Минерал эмилит-фридрихитового ряда с формулой Cu2 |2Pb 97Bi3 88S10 35 с отношением основных металлов Cu: Pb: Bi= 1.07:1:1.96 образует неправильные выделения размером не более 0.02 мм (рис. 2). Данные по химическому составу сульфосолей Харбейского месторождения были нанесены на тройную диаграмму Bi2S3-Cu2S-PbS (рис. 3). Вынесены результаты исследований Д. Н. Литошко (1988), который обнаружил в данных породах минерал висмутин-айкинитового ряда и назвал его харбеитом с формулой Cu3 76Pb3 76Bi6 54S17 39 с соотношением Cu:Pb:Bi=1:1:1.74. Полученные графические данные позволяют сделать вывод, что харбеит, обнаруженный Д. Н. Литошко, является эмилитом.

Для сульфовисмутитов характерны реакционные каймы. На границе минералов айкинит-фридрихитового состава образуется виттихенит и сульфат висмута. Результаты микрозондового анализа и рамановские спектры подтверждают принадлежность минерала к каннониту. На периферии кайм образуется англезит.

Более поздняя теллуридная минерализация развивается по трещинам или в контактной зоне межзернового пространства, а также в виде включений. Жозеит-А встречен в виде отдельных удлиненных угловатых зерен размером 0.2—0.3 мкм и в интерстициях минерального пространства в ассоциации с минералами висмутин-айкинитового состава. При его окислении образуется чилуит. Баксанит ассоциирует с сульфосолями свинца, меди и висмута, с другими теллуридами (рис. 2). Минерал представлен изомет-ричным кристаллом размером до 0.6 мм. В мирмикитовом срастании с бак-санитом установлен сстрокаит.

Самородный висмут встречен в виде табличатых и неправильных выделений в ассоциации с сульфовисмутитами и сульфотеллуридами. Размер отдельных зерен в кварцевой матрице достигает 0.05 мм. При окислении

•мил ИТ

Хейровскит

Хорумит

Эмплектит

50

Виттихенит

30

• 1

Пеко&т \ ,20 ® 2

« 3

iГладит \ зо

гит иг Галенобисмутит

I

^К|упкаит

Линдстремит^ Хаммарит IV УГКозалит

Фридрихит ¿"и __

! ь V Лилианит

Айкинит

СигЭХ Д Д Д Д Д-Д-Д-Д--Д-"РЬаБг

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Рис. 3. Диаграмма химизма минералов в системе В1283—Си28—РЬ282. Минералы по данным: 1 — теоретические составы минералов; 2 — Д.Н. Литошко (1988);

3 — данные автора

зерен самородного висмута обнаружены реакционные каемки преимущественно сложенные бисмитом. В ассоциации с самородным висмутом и другими сульфотеллуридами в виде микроагрегатов и отдельных выделений размером от 0.06 до 0.1 мм встречается хедлейит.

Выявленные ассоциации минералов позволили уточнить особенности кристаллогенезиса. В пределах 400—330 °С происходила кристаллизация сульфовисмутов свинца и меди. Снижение температуры, смещение рН в близнейтральную-слабощелочную область повлекло разложение сульфосо-лей и икунолита. Высвобождение висмута, меди и свинца привело к кристаллизации сульфотеллуридов Ва—РЬ и галенита. Парагенезис самородного висмута и хедлейита свидетельствует о температуре 271 °С. На фоне дальнейшего снижения температуры в интервале 241—200 °С снижается фуги-тивность серы и теллура и происходит кристаллизация теллуридов висмута и самородного золота.

Таким образом, результатом проведенных исследований стало открытие новых для региона минералов: эмилит, баксанит, сстрокаит, чилуит и канно-нит. Можно утверждать, что впервые минерал схимическим составом, близким к эмилиту был выявлен Д. Н. Литошко в 1988 г. в кварцевых жилах вольфрам -медно -молибденового Харбейского месторождения.

Глава 5. РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ ТИМАНО-

СЕВЕРОУРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

Для региональных минералогических данных предлагается использовать реляционную модель с элементами иерархической структуры, сущностью которой является минеральный вид. Функционально полной реляционной системой является Microsoft Access. При проектировании оптимальной схемы базы данных в качестве ключа использовали название минерала. Построение информации по систематизации минералов производится аналогично принципу классификаторов животных в стандарте ZOOCOD. Создавались отдельные таблицы-справочники, в которые вносилась номенклатура минерала. Каждому таксону присваивался определенный числовой код. Дальнейшему рангу систематики минералов (класс, группа, семейство) присваивался последующий код по соответствующему вышестоящему числовому значению. Данный способ облегчает занесение информации и в дальнейшем не меняется основа систематизации, сохраняется ее целостность. Аналогичная методика применена в построении информационной модели регионального распространения минерала. Отдельным блоком в базе данных являются аналитические данные. Его формирование приведет к созданию эталонной коллекции минералов региона, которая может быть использована как в диагностических целях, так и выступать в качестве эталонов в аналитических методах исследования.

Таким образом, основа структурирования минералогической информации в базе данных представляет собой множество составляющих более элементарных блоков: 1 — систематика минералов, 2 — географический указатель, 3 — аналитический блок, 4 — фонды Геологического музея им. А. А. Чернова. Связи объектов представлены реляционными связями один к одному и один ко многим, которые позволяют работать со всеми блоками базы. Такой тип связей представляют как генетические связи (тип-класс), так и пространственные соотношения (провинция-месторождение), обеспечивают целостность данных, дают возможность извлечения интересующей информации и корректировки. Для более удобной работы клиента предусмотрены кнопочные формы и отчеты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы были полученные следующие выводы:

1. Современный объем кадастра минералов Тимано-Североуральско-то региона указывает на высокую степень изученности территории и отдельных геологических структур;

2. Статистический подход анализа множества минералов в совокупности с цифровыми кадастровыми характеристиками позволил сопоставить Тимано-Североуральский регион с другими минералогическими провинциями и объектами Земли, который выявил для региона в отличие от планетарных объектов дефицит кислородных солей, гидроксидов и галоидов и ограниченное разнообразие минералов Ве, В, N3,Са, Хп, Се, Аб, 1п, Бп, БЬ, Ва и РЬ;

3. Изменение минерально-видовой, минерально-симметрийной и информационно-энтропийной структуры региона происходит закономерно. В целом, прослеживается тенденция изменения показателей неоднородности, кристаллохимической и кристаллосимметрийной структуры в ряду (по возрастанию): палеоокеанические —>■ орогенно-палеоконтинентальные -» палеоконтинентальные —> континентальные;

4. Наращивание объема кадастра минералов Тимано-Североуральско-го региона на современном уровне будет происходить за счет неназванных и слабоизученных минеральных фаз, размер которых варьирует от 1 до 100 мкм. Анализ региональной микроминералогической информации позволяет спрогнозировать прирост новых для региона халькогенных соединений и простых веществ;

5. Выявлены новые минеральные фазы (эмилит, баксанит, сстрокаит, каннонит, чилуит), размер которых варьирует от 5 до 100 мкм. Поздняя гидротермальная деятельность на вольфрам-медно-молибденовом Харбейском месторождении проходила в различных физико-химических условиях;

6. Определена модель минералогических данных и создана база с региональной минералогической информацией (МШВАМК). Для минералогических данных использована реляционная модель с элементами иерархической структуры, сущностью которой является минеральный вид.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Астахова, И. С. Сульфосоли висмутин-айкинитового ряда Харбейского месторождения (Полярный Урал) / И.С. Астахова, С. С. Шевчук, В. Н. Филиппов//Вестник Института геологии. Сыктывкар, 2012. № 5. С. 11—14.

2. Астахова, И. С. Висмутовая минерализация Харбейского вольфрам-молибденового месторождения (Полярный Урал) / И. С. Астахова, С. С. Шевчук //Записки ВМО, 2013. Ч. 142. № 5. С. 63-75.

3. Астахова, И. С. Минералогическая изученность северо-востока Европейской части России / И. С. Астахова // История наук о Земле. Москва, 2013. Т. 6. №2. С. 5-18.

Монографии и отдельные главы в монографиях:

4. Кадастр минералов европейского северо-востока России как отражение минеральной организации геологических комплексов / В. И. Силаев, П. П. Юхтанов, С. И. Плоскова,JI. Р.Жданова, И. С.Астахова, М. Ю. Сокерин. Сыктывкар: Геопринт, 2003.75 с.

5. Юшкин, Н. П. Структура минерального мира / Н. П. Юшкин, И. С.Астахова, С. И. Плоскова, В. И. Силаев // Минералы и минералообразование, структура, разнообразие и эволюция минерального мира, роль минералов в происхождении и развитии жизни, биоминеральные взаимодействия. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2008. С. 7-17.

6. Астахова, И. С. Информационно-поисковая база минералов северо-востока европейской части России в геологическом музее А. А. Чернова / И. С. Астахова, Л. Р. Жданова, А. А. Иевлев // Научные основы синтеза минералов и новых материалов, разработки новых геотехнологий, геоматериаловедение, новые исследовательские средства и геоинформационные системы, нанотехноло-гические исследования. Сыктывкар: ИГ Коми НЦУрО РАН, 2012. С. 182—193.

7. Иевлев, А.А. Харбейский молибденитовый рудник: попытка создания первого горнорудного предприятия на Полярном Урале / А. А. Иевлев, И. С. Астахова. Сыктывкар: Геопринт, 2012.48 с.

8. Cadastre ofMinerais ofEuropean Northeast ofRussia as Reflection ofMinerai Organization ofGeological Complexes/V. I. Silaev, P. P. Yukhtanov, S. I. Ploskova, L. R. Zhdanova, I. S. Astakhova, M. Yu. Sokerin// Syktyvkar: Institute ofGeology of Komi SC UD RAS, 2003. 68 p.

Материалы научных конференций:

9. Астахова, И. С. Численность минеральных видов и новые минералы, открытые на территории северо-востока европейской части России / И. С. Астахова // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 17-й научной конференции Института геологии Коми НЦ УрО РАН. - Сыктывкар, 2008. С. 16-18.

10. Астахова, И. С. Минералогический облик Полярного Урала / И. С. Астахова // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П. Н. Чирвинского. Пермь: Пермский Ун-т, 2009. Вып. 12. С. 93— 94.

11. Астахова, И. С. Минералогическая изученность северо-востока Европейской части России / И. С. Астахова// Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: Материалы XV Геологического съезда Республики Коми. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2009. T. III. С. 385-387.

12. Астахова, И. С. Уникальный мир минералов Тимано-Североуральско-го региона / И. С. Астахова // Геология и минеральные ресурсы европейского

северо-востока России: Материалы XV Геологического съезда Республики Коми,- Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2009. Т. III. С. 387-388.

13. Астахова, И. С. Особенности минеральной организации Канино-Ти-манской провинции / И. С. Астахова // Севергеоэкотех-2010: Материалы XI международной молодежной научной конференции. Ухта, 2010. Ч. 2 С. 185-188.

14. Астахова, И. С. Особенности минеральной организации месторождений Тимано-Североуральского региона / И. С. Астахова // Минералы: строение, свойства, методы исследования: Материалы II Всероссийской молодежной научной конференции. Миасс, 2010. С. 86—89.

15. Астахова, И.С. Минеральное разнообразие Тимано-Североуральского региона и его выражение в фондах и экспозиции геологического музея им. А. А. Чернова / И. С. Астахова // Культурное наследие и глобализация. Опыт, проблемы, перспективы сохранения культурных ценностей в современном мире: Материалы Международной научно-практической конференции. Сыктывкар, 2011. С. 8-10.

16. Астахова, И. С. Информационно-поисковая система в геологическом музее им. А. А. Чернова / И. С. Астахова// Доступность электронных ресурсов библиотек, музеев, архивов как актуальная проблема развития информационного общества: Материалы VII всероссийской научно-практической конференции. Санкт-Петербург, 2011. С. 174—178.

17. Астахова, И. С. Информационно-поисковая база данных минералов северо-востока европейской части России/И. С. Астахова//XXII Молодёжная конференция им. К. О. Кратца. Апатиты, 2011. С. 115—117.

18. Астахова, И. С. Кадастр минералов европейского Северо-Востока России как источник генетической информации / И.С. Астахова // Такой разнообразный мир минералогии: Материалы научной конференции. Украина, 2012. С. 9-16.

19. Астахова, И. С. Рудная минерализация Харбейского месторождения Полярного Урала / И. С. Астахова // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 20-й научной конференции. Сыктывкар, 2011.С. 15—18.

20. Астахова, И. С. Минеральные системы Bi(Pb)-Te-S в Харбейском месторождении Полярного Урала / И. С. Астахова // XXIII Молодёжная конференция им. К. О. Кратца. Петрозаводск, 2012. С. 123—125.

21. Астахова, И. С. Сульфосоли висмутин-айкинитового ряда Харбейского месторождения (Полярный Урал) / И. С. Астахова, С. С. Шевчук, В. Н. Филиппов // Материалы минералогического семинара: Кристаллическое и твердое некристаллическое состояние минерального вещества: проблемы структурирования, упорядочения и эволюции структуры. Сыктывкар: Геопринт, 2012. С. 219-220.

22. Астахова, И. С. Минералогический облик Тимано-Североуральского региона / И. С. Астахова // Материалы VII Международной научно-практиче-

ской конференции: Современное состояние естественных и технических наук. М.: Спутник, 2012. С. 175-178.

23. Астахова, И. С. Статистический подход в анализе кадастра минералов Европейского Севера-Востока / И. С. Астахова // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Материалы 21-й научной конференции. Сыктывкар, 2012. С. 15—18.

24. Астахова, И. С. Золото-теллуридная минерализация в кварцевых жилах Харбейского месторождения (Полярный Урал) / И. С. Астахова // Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А. П. Карпинского. Санкт-Петербург: ВСЕГЕИ, 2013. С. 188-191.

25. Астахова, И. С. Естественная консервация рудно-минералогических объектов европейского северо-востока России / И. С. Астахова // Современные проблемы геологии: Сб. научных трудов, посвящ. 155-летию со дня рождения академика П. А. Тутковского. Киев, 2013. С. 330—333.

26. Астахова, И. С. Распределение химических элементов по минералам Тимано-Североуральского региона / И. С. Астахова // От минералогии до геохимии: Сб. научных трудов, посвящ. 130-летию со дня рождения академика А. Е. Ферсмана. Киев, 2013. С. 230-233.

27. Astakhova, I. S. Mineral diversity of the European North-East of Russia in the funds of the A. A. Chernov geological museum /1. S. Astakhova // Mineral diversity — research and preservation: Abstracts. VII International symposium. Sofia, 2013. P. 27.

Тираж 100 Заказ 944

Издательско-информационный отдел Института геологии Коми НЦ УрО РАН 167982, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54. Эл. почта: geoprint@geo.komisc.ru