Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и онтогения карбонатов железистых кварцитов Кривбасса

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и онтогения карбонатов железистых кварцитов Кривбасса"

ишшстерстзо науки, высшей школы и технической политики росс1й1с1сом федерации к01жтет но высшей жоле московски!! геологоразведочный институт 1шш

серго ордксшжидзе

На правах рукописи УЖ 549:553.31:553:2/669/

лль - хмлади али мохашд

'.МНЕРАЛОБИ! И 011Т0ГШП КАРБОНАТОВ ЯЕЛЕВИСШХ. 1СВАРЦИТ0В КРИВЕАССА

Специальность 04.00.20 - минералогия, кристаллография

автореферат

.диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-глшералогических наук

г.10с1спп

1902

Работа выполнена на кафедре минералогии, кристаллографии и месторождений полезных ископаемых Криворокского ордена Трудового Красного Знамени горнорудного института (ЮТИ).

Научный руководитель: доктор геолого-мшюралогических наук,

Официальные оппоненты: доктор геолого-ыинералогических наук

Бе.дущее предприятие: экспедиция Кривбассгеология

, Защита состоится "17" декабря 1992 г. в 15 часов в ауд. й 6-53 на засе.дашга специализированного совета К.063.55.05 п Московском геологоразведочном институте игл. С.Ордионикидзе (адрес: 117485, ГСП-7, Москва, В-485, ул. Миклухо-Маклая, 23). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Г.1ГРИ.

Автореферат разослан " ¡2." ¿)Р&$ 1992 г.

Учеши секретарь специализированного совета, кандидат геолого-минералогических

профессор Б.И.Пирогов

В.Л.Русинов (ИГЕМ)

кандидат гполого-минерп"огических наук, доцент Л.Д.01ШГ.пепко (МГРИ)

наук, с.н.с.

В.А. Утенков

Актуальность работы. Криворожский железорудшй бассейн -один из крупнейших в мире регионов железисто-креынисто-сланцевой (хемогенной) формавди докембрия на Украинском щите. Именно здесь при значительных масштабах горных работ минералогические исследования железистых кварцитов весьма актуальны, так как позволяют не только глубже проникнуть в природу полосчатых железисто-кремнистых формаций, но и расширить возможности практического использования их разнообразных пород и руд. Прежде всего это связано минералого-генетическим изучением рудо- и породообразующих минералов. Карбонаты (сидерит, магнезит, доломит, анкерит, кальцит и .др.), наряду с магнетитом, гематитом, гетитом к кварцем играют важную роль в процессах минералообразования и в дальнейшем практическом использовании железистых кварцитов и богатых руд. Обладая высокой реакционной способностью, они чутко реагируют на изменение условий метаморфизма, метасоматоза, гипергенеза, предопределяя во многих случаях закономерности изменчивости вещественного состапа и особенностей технологической минералогии железистых кварцитов и богатых руд. Особое место среди железистых кварцитов и сланцев саксаганской спиты занимают породы сидеритовой, а среда пород гданцевской свиты криворожской серии - доломитовой фации, как отражение направленности общей эволюции железисто-кремнистой формации. Детальное изучение минералогии карбонатов на основе кристаллохишческого и генетического (онтогенического) подходов позволило выявить взаимосвязь их морфологии, конституции и свойств в различных минеральных ассоциациях на фоне общей мине-ралого-геохимической эволюции пород железисто-кремнисто-сланцевой формации, что в конечном итоге и предопределило актуальность настоящей проблемы.

Диссертация является результатом личных наблюдений автора за период 1986-1991 г.г. и обобщений наиболее известных работ по минералогии карбонатов в породах и рудах Кривбасса.

Цель работы. Изучение минералогии карбонатов различных минеральных ассоциаций железистых пород и руд Кривбасса, выявление и исследование на основе онтогенического подхода с использованием комплекса современных физико-химических методов ткпоморфных особенностей и эволюции морфологии, конституции и свойств минералов.

В работе решались следующие основные задачи:

- разработка специальной структурно-логической схемы иссле-

[ 4

I

г дования карбонатов, позволяющей выявить их основные типоморфн

признаки и общую эволюцию;

- изучение минералогии карбонатов в различных минеральны ассоциациях с учетом их геолого-структурной позиции;

- исследование особенностей конституции и свойств карбон ! с применением комплекса современных физико-химических методов | анализа (РЭМ, ИКС, ЭПР, рентген и др.) на основе выявления ди | мики изменения их морфологии и конституции в эволюции процесс | минералообразования железистых кварцитов (метаморфизм, метасо 1 тоз, гипергенез);

| - изучение закономерностей изменчивости гранулометрии и

! фологии зорен и агрегатов карбонатов, характера срастаний их

[ другими минералами с учетом минералого-геохимической зонально

| толщ железистых кварцитов по простиранию и на глубину;

^ - выявление и оценка типоморфных признаков карбонатов;

'г - рассмотрение некоторых вопросов технологической минера

| гии карбонатов.

; Фактический материал и методы его исследования. Объекто

; исследования послужили карбонаты железистых кварцитов, карбон

1 содержащие жильшГе проявления, карбонатсодоржащие богатые руд

[ забоев карьеров и шахт, керна отдельных скважин Ингулецкого

! (ИнГОК), Скелеватского (ЮГОК), Новокриворожского (НКГОК), Гле

тского (ЦГОК), Первомайского и Анновского (СевГОК)» Зеленовск месторождений, Саксаганского карьера, мраморов рудника им. Фр зе и др., а также отдельных проб продуктов обогащения обогати льшх фабрик ЮГОКа и СевГОКа.

Образцы отобраны по основным минеральным ассоциациям пор и руд с учетом изменений в региональном плане (по простиранию на глубину) и минералого-геохимической зональности толщ основ железистых горизонтов. Изучено 483 минералогические пробы раз ного назначения, в том числе 483 прозрачных шлифа и 278 полир ных шлифов; исследовано 133 мономинеральных и существенно обо | щенных карбонатами фракций; выполнено 179 химических и фа зовы

| анализов, обработано также 582 анализа; проведено 411 рентген

! ких, электроЕШомикроскопическлх и других специальных видов ан

за.

В работе использованы следующие метода: минералого-петро фический, онтогенический, стереологический с применением микр пов типа МБС-9, МИН-8, ШС-2, МИМ-8М, УеорЫ -2; химические ■ фазовые анализы выполнены по общепринятым методикам (химическ

б

лаборатории экспедиции "Кривбассгеология"", СевГОКа, Механобрчер-мета); рентгеноструктурный анализ методом порошкографии - на дифь-рактометре ДРОП-З; тершческие анализы - на дериватографе; ИКС -на аппарате ¿pecoKk-75-JR, декрепитометрия - на декренитометре ВД-З; РЭМ - на микроскопе типа ЫРЭ1Л—ICO; ЭПР - на приборе ШНС".' 12 и другие методы. В связи с мелкозернистостью послойных карбо -натоп в железистых кварцитах выделение мономинералышх и обогащенных карбонатами фракций связано с определенными трудностями.

Данные по технологической минералогии получены в основном при обработке литературных материалов по технологически.! исследованиям карбонатсодерлищтх железистых кварцитов (Механобрчермет. КГРИ, ЮГОК, ИКГОК, СевГОК).

Научная новизна:-впервие произведено систематическое комплексное ьшнералого-генотическое изучение карбонатов по основным минеральным ассоциациям пород и руд бассейна в региональном плане (по простиранию и на глубину) с учетом минералого-геохимической зональности в толщах железистых горизонтов. Особое внимание уделено Mg-Ре карбонатам сицеритовой фации саксаганской свиты и Са-Mg доломитовой фации гдапцевской свиты криворожской серии пород;

- впервые исследована онтогения индивидов и агрегатов карбонатов различных минеральных ассоциаций пород и руд с использованием комплекса современных методов анализа (РЭМ, ИКС, ЭПР, рентген и др.), позволившая выявить их кристалломорфологпческие ряда характерных габитусных форм минералов и оценить эволюцию гранулометрии и морфологии агрегатов с учетом изменчивости свойств;

- в связи с эволюцией процессов минералообразования железистых кварцитов в ряду седиментация и диагенез — метаморфизм — — гидротермальные проявления и метасоматоз -*- гипергенез впервые установлена с возрастанием степени окисленности эволюция состава карбонатов в направлении смены фаз Mg-Pe, Са-ГЛд-Ре, Ca-I.lg, Са;

- выявлены и изучены основные структурно-морфологические и конституционные типоморфные признают карбонатов.

Практическая ценность: - исследована роль карбонатов в формировании и преобразовании минерального состава и текстурно-структурных признаков железистых кварцитов, как фактора изменчивости их вещественного состава, физико-механических и технологических свойств в связи с эволюцией процессов шнералиобразолашш. Эти данные могут бить использованы при поисково-разведочных работах и геолого-технологпчсском картировании железистых кварцитов;

- впервые получена сравнительная количественная оценка сос-

тала карбонатной фазы по основным минеральным разновидностям железистых кварцитов (в связи с минералого-геохиыической зональностью толщ железистых горизонтов) Ингулецкого, Скелеватского, Новокриворожского и Глееватского месторождений Кривбасса, определ ющая особенности их технологической минералогии. Особо рассмотр< фазовый состав метасоматических карбонатов Анновского и Первома: ского месторождений.

Апробация. работы, Результаты работы докладывались и были одобрены на ежегодных научно-технических конференциях Криворожского горнорудного института (1987-1991 г.г.), на научно-техническом межкафедральном семинаре КГРИ "Прогноз" (1990 г.). По томе диссертации депонированы две статьи.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит и: введения, 4 глав, заключения и выводов изложенных на 132 страницах машинописного текста с 33 рисунками и 30 таблицами. Библиография содержит 124 наименования. Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведс ны данные об объемах и методах исследования, освещены научная не визна и практическая значимость полученных результатов. В перво{ главе рассмотрено состояние проблемы. Во второй главе освещены геолого-структурная позиция региона, общие особенности минерало-го-геохимической зональности толщ железистых кварцитов и развитие в них карбонатной фации. Морфологии, конституции и свойствен карбонатов групп кальцита , доломита , арагонита, малахита и па-ризита посвящена третья глава. В четвертой главе рассмотрены онтогения, типоморфизм, эволюция карбонатов, особенности их технологической минералогии. В заключении и выводах подводятся итоги работы.

Самую глубокую признательность автор выражает своему научному руководителю профессору Б.И.Пирогову за постоянную помощь, консультации, обсуждение итогов работы.

В период работы автор пользовался помощью и рекомендациями сотрудников кафедр минералогии и геологии Криворожского горноруд ного института: доцентов В.Д.Евтехова и В.Н.Тарасенко, кандидатов геолого-ыинералогических наук И.В.Холошина, Х.Ф.Аркоса, А.Н. Трунина и .др. В отборе материала, проведении ряда исследований и оформлении работы помощь оказали: инженер-геолог А.Г.Батурина (экспедиция "Кривбассгеология"), инженер-геолог Л.И.Полтавец (СевГОК), Л.А.Католикова (лаборант кафедры минералогии), Т.В.Дро

бот (ст.лаборант кафедры минералогии). Всем товарищам, чья помыщ. способствовала подготовке настоящей работы, автор выражает искреннюю и глубокую признательность.

Геолого-структурная позиция региона. Криворожский железорудный регион расположен в южной части Криворожско-Кременчугского краевого прогиба протерозойской геосинклинали, сложенной осадоч-но-метаморфическими породами криворожской серии - PPjK, залегающей со структурным несогласием на размытой поверхности архейск7 " пород Приднепровского блока и расчленяется на пять свит (Белевц'. Я.II., Белевцев Р.Я., 1981; Белевцев Я.К. и др., I3C6): новокриворожская - PEj к (Кц); скелеватская - РЕХ к №-¡0; сакоаганская -PKj х (Kg); гданцевская - PEj оо и глееватская - PE^-oI (Kg).

Полоса л;елезистых пород шириной 2-7 ил протянулась с перерывами в меридианальном направлении на 120 км. Общая структура Кривбас-са большинством исследователей рассматривается как крупный синк-линорип. Восточное крыло его представлено Саксаганской антиклиналью и Саксаганской синклиналью, разделенных Саксаганским разломом. Западный борт синклинория представлен Тарапако-Лихмановской антиклиналью и Лихмановской синклиналью. Центральная осевая часть выделяется как основная Криворожская синклиналь, В последние года па основании геофизических исследований данных бурения глубоких разведочных и профильных скважин представления о структуре бассейна изменяются и уточняются. В результате сопоставления разрезов в бассейне выявлены закономерные изменения в строении саксаганской свиты. Наиболее четко прослеживается общее уменьшение мощности свиты с востока на запад. Наибольшие мощности установлены в восточной части района, где выделяются семь сланцевых и семь железистых горизонтов общей мощностью от 600-800 на юге до 750-1000 м. С учетом местонахождения месторождений железистых кварцитов, в бассейне с юга на север выделены четыре рудных поля: Ллхманов-ское, Южное, Саксаганское и Северное. В этом же направлении прослеживаются определенные изменения в стратиграфии, структуре, составе пород и руд, характере и глубине проявления процессов метаморфизма и гипергенеза. Здесь же прослеживается Hai.ni и определенная эволюция в собственно карбонатных породах и карбонатах, ассоциирующих с другими минералами.

Состояние проблемы. Несмотря на то, что карбонатам, в связи с разноплановым изучением пород и руд железисто-кремнисто-сланцо-зой формации докембрия Кривбасса, постоянно уделялось внимание, специальных и целенаправленных работ по минералам этого класса

било выполнено, к сожалению, шло. П.П.Пятницкий (1925) и Н.И. Свитальский (1927) отмечали роль сидерита в формировании железистых кварцитов и сланцев. О породах сидеритовой фации впервые в 1937 г. пишет Ю.Г. Гершойг. Он рассматривал сидерит, как первичный минерал для образования магнетита. Затем эта идея рассматривалась в рцботпх П.М.Каниболоцкого- и Я.П.Белевцеза. В 1953-1954 г,г. сидерятоше породы были закартированы и детально изучены М.С.Пономаревым и В.С.Федорченко. Именно В.С.Федорченко впервые подчеркивает биогенетическую природу сидерита в породах криворо-жско!: серии, а также значительной части магнетита. Именно в работах В.С.Федорченко (1956) и Ю.Г.Гершопга (1965) была приведена достаточно полаая минералого-петрографическая характеристика пород сидеритовой фации и данные об их запасах в различных стратиграфических горизонтах Кривбасса. Интересные наблюдения по карбонатам Кривбасса были получены также Ю. Ир. Половинкиной (1955), П.П. Назаровым (1966), В.Г. Махлаевым (1963), Б.И. Пироговым (196 Ю.Л. Грицаем с соавторами (1973), В.Д. Евтехошы с соавторами (1975), А.Д. Додатко (1975), Ю.П. Мельником (1975), Е.К. Лазарен-ко с соавторами (1977).

Проведенные нами исследования позволяют обосновать следующие защищаемые положения:

I. РАЗВИТИЕ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД СИДЕРИТОВОЙ ФАЦИИ В САКСАН-СКОЙ СВИТЕ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ СУЩЕСТВЕННО МШЕЗИАШЮ-ЖЕЛЕЗИСТЫШ КАРБОНАТАМИ, И КАЛЬЦИЙ-ЬШЖЗИАЛЬНЫХ КАРБОНАТОВ ДОЛОМИТОВОЙ ФАЦИИ В ГДАНЦЕВСКОЙ СВИТЕ ТОЛЩ ПОРОД ЖЕЛЕЗИСТ0-КРЕШИСТ0-СЛАНЦЕ-ВОЙ (ЖЮГЕННОй) ФОРМАЦИИ ДОКЕМБРИЯ СВЯЗАНО С ОБЩЕЙ ГЕОЛОГО-СТРУ-К1УРН0И ЭВОЛЮЦИЕЙ КРИВБАССА, И ИЗУЧЕНИЕ ИХ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЙ В ПРОЦЕССАХ МЕТАМОРФИЗМА, МЕТАСОМАТОЗА И ГИПЕРГЕНЕЗА ПРЕДСТАВЛЯЕТ БОЛЬШОЙ- НАУЧНЫЙ И ПРАКТИЧЕСКИЙ ИНТЕРЕС.

В Кривбассе нашли широкое распространение идеи о наличии в железистых породах различных осадочных геохимических фаций - оки-сной, силикатной, карбонатной, сульфидной. Наш рассматриваются прежде всего проявления пород карбонатной фации. Вопрос о времени появления карбонатных осадков в докембрии имеет принципиальное значение .для понимания эволюции земного вещества в поверхностной оболочке, атмосфере и гидросфере и для реконструкции условий развития жизни на Земле (Сидоренко и .др., 1969). Мы разделяем точку зрения Ю.П.Мельника, Р.И.Сироштана, В.В.Радчука и Л.И.Ивановой (1984) о том, что выведенная А.Б.Роновым (1964) закономерность

по распространенности карбонатных пород и осадочных толщах пос-лецокембриПского времени монет оказаться справедливой и .для докембрия, если учесть вероятный разрыв во времени между вулканической деятельностью и осаждением чисто карбонатных пород. Обобщил известные исследования по проблеме, Ю.П.Мельник и др. (193-1) отмечают, что несмотря на глубину метаморфических преобразований, в составе железисто-кремнистых осадков содержание первичных железистых и ыагнезиально-железистих карбонатов в породах токе могло бы бить весьма значительным. По подсчетам Ю.Г.Гсршойга (1965), железорудная формация Крипбасса на 25 % сложена породами сидеритовои фации или окисленными аналогами. Идею о значительний карбонатности пород подтверждают и мощние толщи осадочных доломитов в разрезе ГДППЦОТ1СКОЙ свиты, образующие доломитовую 1рацию.

По совокупности минералого-генетических признаков, особен-ностш их пространственной изменчивости различные Mg-Ре, Са-ГЛд--Ре, Ca-I.Ig и Са разновидности карбонатов фиксируют и характеризуют общую эволюцию минералогии и генезиса пород и руд железисто-кремнисто-сланцевой формации на всех этапах становления бассейна: седиментация и .диагенез метаморфизм гидротермальные проявления и метасоматоз ->■ гипергенез. Они широко распространены во всех свитах криворожской серии. Это свидетельствует о значительной роли карбонатов, и прежде всего хемогенных, в стратиграфических разрезах докембрия.

Сидеритовые и сидеритсодержащие породы сидеритовой фации саксаганской свиты широко распространены в 1-1У железистых сланцевых горизонтах Скелеватского, Новокриворожского, Глеоватского месторождений в виде пластовых и линзови.дных залежей, протянувшихся на десянш километров, мощностью от 10-15 до 100 м. Это участки низкометаморфизованкых пород хлоритовой подфации зелено-сланцевой фации. Частично они сохрагшлись от окисления в толщах аспидных, аспидно-хлоритовых и хлоритовых сланцев восточного крыла Саксаганской синклинали в обнажения р. Саксагани. Достаточно хорошо прослеживаются они в Саксаганской карьере, в шахтных полях Р.У. им. Дзержинского и др.

Б южном направлении - к Ингулецкому месторождению породы более васокометаморфизованы - куммингтонитовая подфация зелено-сланцевой иации метаморфизма. Здесь уже резко надает содержание карбонатов Ll^-Fe ряда - при метаморфизме за счет реакции кварца и сидерита (частично и магнетита) возникают кумг.мигтонит-грюне-

рит. В результате образуются куммингтонитсодержащие кварциты -аналоги карбонатсодержащих пород сидеритовой фации.

В северном направлении - на Первомайском и Анновском место]: кдениях в условиях эпидот-амфиболитовой фации метаморфизма прояв ляются только силикатсодержащие железистые кварциты - аналоги ис род сидеритовой фации и здесь уже за счет наложенных процессов щелочного и щелочноземельного метасоматоза существенно развиты вторичные карбонаты доломит-анкеритового и кальцитового состава.

Как отмечал Г.И.Теодорович (1949, 1956), карбонат сидеритовой фации редко представлен чистым сидеритом, чаще он содержит ту или иную примесь Мр, Са, Мп в разных пропорциях. Аналогичные выводи получены Ю.Г.Гершойгом, В.С.4>едорченко, Ю.П.Мельником и нами. На рис. I показана .диаграмма, отражающая особенности эволк ции состава карбонатов сидеритовой фации саксаганской свиты Крив басса с учетом аутигенной минералого-геохимической зональности толщ железистых кварцитов в различных минеральных ассоциациях и глубиной их метаморфизма. Эволюция карбонатов Мд-3?е ряда обуслов лена прежде всего особенностями седиментационно-диагенетического преобразования пород (Ш-1У зоны), в то время как появление Са-М§ -¥е, Са-Мд и Са карбонатов в виде слоистых, линзовидных, жильных и брекчиевидных образований в значительной степени связано с более поздними наложенными процессами метаморфизма и метасоматоза

(1-П'зоны). Это же подтверждают и данные о взаимосвязи коэффици-

РО —2

ента карбонатности кварцитов ( тЦ2 10 ) с коэффициентом их оки Рр п

сленности ( гс2"3 )„ Эти коэффициенты отражают, вероятно, ±-'еи + ±:е2и3

флуктуацию и рН процессов минералообразования в толщах желе

зистых кварцитов. В конечном итоге изменения в составе карбонато сидеритовой фации различной глубины метаморфизма отражают эволюцию среда минералообразования от слабокислой к слабощелочной и щелочной. Толща карбонатных пород доломитовой фации, приуроченная к гданцевской свите основной саксаганской синклинали криворожской серии, в районе рудника им. Фрунзе достигает 500 м мощности. Основная толща сложена весьма чистыми доломитовыми мраморами с небольшой примесью кальцита, кварца, мусковита и иногда углистого вещества. Верхняя часть свиты представлена чистыми кальцит-доломитовыми и доломит-кальцитовыми мраморами; нижняя часть тоже сложена доломитовыми породами, но более загрязненными кварц-силикатным материалом. Широко распространены смешанные по-

-^бБ^»'73 Л11 7И

ш""'- .-"Я'-*''

IV

пжюшзт Ы г,-«.** '

'"с

иь жг7. »ьи'

А«7 -

м1шн1 пжюямзнт д зет

'.-И.IV. ' •ЁЬ1,-

.г+ЛУ'^-чп" и»

¡ЬЙ"'"2'!^ V" 3'__ листами!

Ждз&Г-иг -я»

«л/."

йнмрт

ЬЛИМЕРИТ УГ ЛЙ

«Зч'в*

ч£в

со,

10

Рис. I. озслщкя состава карбонатов з железистых кварцитах саксагакской свита Кривбасса с учетом мшшралсго-геохимической зональности толщ. Кварциты: I - собственно опдеритовые; 2 - магнетит-спликат-карбонатные (малорудные); 3 - карбонат-силикат-магнетитозые; -I - ;.;агнетптовые; 5 - гема-тит-ыагкет:??сзые.

рода - силикат-карбонатные и кварц-силикат-карбонатные. Карбош тные, сланцевые и обломочные порода разреза связаны между собо1 постепенными переходами в виде переслаивания или через смешанш порода соответствующего состава. В целом, карбонатные порода д< ломитовой фатэди послепротерозойского возраста в подавляющем бо. шинстве являются сравнительно мелководными, относящимися к вер; ней половине шельфа, что связано с выпадением карбонатов из те] лых морских взд и с понижением температуры последних по мере п< растания глубины. Отложение первично-доломитовых осадков обусл< лот новый.' ■ солености бассейна. Очень четко прослеживается лсромежаеыо'.'■карбонатного с первичным песчано-глинистым обломочным материалом по простиранию, хотя карбонаты нередко обрг зуют линзы и тонкие прослоечки. Вся карбонатная толща приуроче! к верхней части разреза криворожской серии, отложившейся в пер! замыкания Криворожской интрагеосинклинали, которое не могло не сопровождаться обмелением (Махлаев, 1363).

В целом проявление и развитие сидеритовой и доломитовой ф| ций в железисто-кремнистой формации докембрия Кривбасса отражж ее общую литолого-структурную и минералого-геохимическую эволюцию на раннем (саксаганская свита) и позднем (гданцевская сбит; этапах развития. Роль и значение фаций могут быть поняты до ко1 ца только на основе их глубоких минералого-онтогенических иссл< дований с выявлением типоморфных признаков и эволюции минерало:

2. РАЗНООБРАЗИЕ МОРФОЛОГИИ И ГРАНУЛОМЕТРИИ ИНДИВИДОВ И АГРЕГАТОВ, ОСОБЕННОСТИ КОНСТИТУЦИИ И СВОЙСТВ МИНЕРАЛОВ ГРУППЫ КАЛЬЦИТА (КАЛЬЦИТ, СИДЕРИТ, МАГНЕТИТ И ИХ РАЗНОВИДНОСТИ), Д0Л01 ТА (ДОЛОМИТ, АНКЕРИТ, ХАНТИТ), АРАГОНИТА (АРАГОНИТ) И ДРУГИХ 0: СЛОВЛЕНО ХАРАКТЕРОМ ИХ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ , СОЦИАЦИЯХ ПОРОД И РУД.

Карбонаты, наряду с оксидами к силикатами, выступают в ро. рудо- и породообразующих минералов. Нами впервые проведено сис иное изучение их минералогии на разных морфолого-структурных уровнях - геохимическая фация; минеральная ассоциация железист! кварцитов с учетом аутигенно-минералогической зональности в то. ще железистого горизонта; минеральная ассоциация в различных и пах слоев железистых кварцитов (рудных, смешанных, нерудных); жильные и .другие проявления. В соответствии с кристаллохимичес] классификацией минералов А.А.Годовикова (1975) карбонаты поцра: деляются наш на .два подкласса: I - безводные карбонаты без до] лнительных анионов (группа кальцита - кальцит, Мд- и Ып-калыда I

ряд сидерита магнезита с разновидностями сидероплезит, пистонезит, мезитит, брейнерпг; группа доломита - доломит, ферродоломит, анкерит, хантит; группа арагонита - арагонит, церуссит) и 2 - безводные карбонаты с добавочными анионами (группа малахита - малахит, азурит; группа паризита - паризит, бастнезит). Второй подкласс минералов распространен весьма ограничено и рассматривается нами только по литературным источникам.

В работе подробно освещены в сравнении особенности кристаллических структур кальцита, доломита, арагонита с учетом их основных параметров (пространственная группа, элементарная ячейка и ее содержание - параметры ячейки и позиции атомов). Ыинералого-генетическио особенности каждого карбоната рассматриваются нами с учетом их распространенности и взаимоотношений с другими минералами, гранулометрии, морфологии и анатомии выделений, состава и свойств. Здесь приводятся минералогические характеристики только ведущих карбонатов.

Наиболее широко в бассейне распространены карбонаты группы кальцита. По значимости на первом месте карбонаты изоморфного ряда 1Лд[С03] - Ре[С031 , хотя чистые разновидности - магнезит и сидерит - встречаются редко. Мд-Ре карбонаты (сидерит-сидероплезит-пистомпэит-гсцттгст-брейнерит-магнезит) связаны с различными породами криворожской серии. Сидерит-сидероплезит-пистомезит прежде всего слагают породы собственно сидеритовой фации. Наиболее широко карбонаты Мд-Ре ряда представлены в собственно сидеритовых и других железистых кварцитах, сланцах, богатых рудах саксаганской свиты в виде послойных зернистых выделений, оолитоподобных образований, прожилков, жил, порой с хорошо образованными кристаллами, цемента рыхлых руд, желваков в бурых железняках и известняках. Нередко они образуют весьма сложные взаимоотношения с старцем, магнетитом, гетитом, амфиболами, нередки псевдоморфозы, при весьма широком изменении гранулометрии выделений. В железистых кварцитах это в основном тонко-мелкозернистые агрегаты, размер зерен - сотые и тысячные доли миллиметра, реже 0,1-0,15 мм. В типично карбонатных слоях зерна сидерита, как правило, в несколько раз меньше старца - постоянного его спутника. И только почти в сидеритовых слоях, где кварц присутствует в незначительных количествах, размеры зерен обоих минералов одинаковы или зерна кварца даже меньше сидеритовых. Более крупные оолитоподобные образования и так называемые пятнистые агрегаты (стяжения) сидерит-кварцевого состава, сидерита обычно приурочены к хлорит-сидерит-

кварцевым слоям малорудных магнетит-силикат-карбонатных (сидерп-товых) кварцитов и подчеркивают их седиментационно-диагенетичес-кий характер. Обычно они неравномерно распределены в мелкозернистой хлорит-гшарцевон основной массе слоя. Чаще обособлены .друг от .друга, но изредка встречаются сложные формы, состоящие из дву и то трех оолитоподобных образований с общей внешней оболочкой (В.С.Федорченко, 1956, 1965). Первичная анатомия зерен сидерита за счет неравномерного развития процессов перекристаллизации ут-рплсна. И тем не менее: а) нередко наиболее крупные зерна в слоях магнетит-прбонатных кварцитов содержат тонкую магнетитовую и спдерит-магпетитовую пыль (центральная часть зерна), а также хлорит и кварц; б) в трещинах и прожилках, а также в коре выветривания и богатых руд зерна сидерита отличаются зональным строением; в) довольно часто в сидеритах наблюдаются механические две йники; г) зонально распределяются примеси магнетита, хлорита, кварца в сферолитовых выделениях (оолитоподобных микроконкрециях

Если послойные карбонаты ряда магнезита-сидерита чаще мелко зернистые, то зерна и зернистые агрегаты кальцита, как правило, более крупнозернисты. В железистых кварцитах саксаганской свиты кальцит по сравнению с сидеритом и доломитом меньше распространен. Он встречается з виде зерен и зернистых агрегатов различной крупности и особенно широко развит в северной части Кривбасса, в блоках метасоматически измененных пород Первомайского и Анновско го карьеров СевГОКа. Здесь он слагает жилы и прожилки, брекчии.

В целом четким типоморфным морфологическим признаком послой ных карбонатов группы кальцита является выделение их в виде зернистых агрегатов. В то же время во Бсех других образованиях это одиночные кристаллы и агрегаты кристаллов. В результате применения РЭМ нами установлено, что Мд-£е карбонаты железистых кварцитов фации зеленых сланцев (подфация хлорит-биотитовая) Скелеват-ского, Новокриворожского и Глееватского месторождений отличаются преимущественно ромбоэдрическим обликом кристаллов, нередко чече вицеобразных и частично расщепленных кристаллов с элементами рас творения, иногда пластинчатых преобладают простые формы [юп}, {0112} и в качестве сопутствующего ромбоэдр пинакоид [0001]. 3 железистых кварцитах Ингулецкого месторождения (подфация биотит-куммингтонитовая) большее развитие получают острый ромбоэдр|о221 и скаленоэдр {2131} в сочетании с ромбоэдром [юп].

Весьма интересны послойные выделения кальцитов в железистых! кварцитах эппдот-амфиболитовой фации Первомайского и Анновского

месторождении. Здесь заметно резкое уплощение тупого ромбоэдра на фоне обычного тупого ромбоэдра {ЮП} и проявление острого ромбоэдра |404lJ- со следами растзорения, а такие скаленоэдра {2I3l} и расщепленных кристаллов. Следы растворения кристаллов кальцита существенно более ощутимы, чем у Mg-Fe карбонатов фации зеленых сланцев. Существенны изменения морфологии кристаллов и кристаллических агрегатоз жпльнгх других гипогенных и гипергешшх типов образований л соответствии с определенными особенностями кристаллизации (кристаллизащш в зажатой среде послойных выделений карбонатов и преобладание свободного меха!шзма кристаллизации для прочных выделений).

На рис. 2 отражены особенности изменения морфологии кристаллов на примере сидерита по нашим и литературным данным. Здесь четко просматриваются ряды габитусных форм. Большое разнообразие в эволюции форм характерно для гипергенных условий с заметным разнообразием особенностей микроморфологии граней (форм растворения). Основные кристаллографические формы - это ромбоэдр (тупой и острый), скаленоэдр и реже призма. Более существенно развита призма в кристаллах зоны гипергене за. Наиболее простые формы кристаллов характерны для послойных выделений: в зеленосланцевой фации - это ромбоэдры [iOIl] (I-I); ромбоэдры {0221} и скаленоэдро-ромбоэдро-скаленоэдрические кристаллы (2I3l) + {iOIl} (1-2).

Состав карбонатов группы кальцита изучен с использованием данных химических анализов с пересчетом на кристаллохимические формулы, при этом учитывались, ""т: правило в комплексе оптические, рентгеновские, термические xa^d;., росписи, в ряде случаев привлекались исследования методами ИКС и ЭПР. Исследован в сравнении состав карбонатов различных минеральных разновидностей железистых кварцитов, сланцев, богатых руд и жильных проявлений. По всем имеющимся анализам мономинеральных и обогащенных карбонатами фракций по слоям были проведены пересчеты на 100 % карбонатной фазы и получены кристаллохимические формулы минералов. В табл.1 приведены усредненные данные по сидероплезитам. В работе отражены особенности изменчивости состава карбонатов Кривбасса в целом сопоставляя между собой усредненные химические и кристаллохимические характеристики ендероплезнтов в ряду железистые квар-цлты-сланцы-жилыше образования-богатые руды, необходимо учитывать, как порядок изменении абсолютных значений химических характеристик, так и разбег самих значений. Наиболее богатые но содержанию Fe сидероплезиты жильных образований(Fe = 42,6 %), в

Условий___ минераяообраъованиа.

Рис. 2. Эволюция среднестатистических гйорм кристаллов сицери (сицероплелита, пистомезита) в зависимости от услое<ий их кри таллизации. ^еленосланцевая фация: 1-1 хлоритовая подфация, 1-2 куммингтонитовая под^ашя, П-эпидот-змйиболиторая фация

С

□ ГП -гипогенные ; Ш/ШШ ГР-гипергенные условия

110

послойные выделения;

•кильные; НР - прочие (цемента

ция, выполнение пустот и др.).

Таблица I

Усредненные данше по химическому составу и кристаллохимии сидероплезитов

сидеритозок фации, %

Типы пооод и ! ?е0 ! ЩО МпО СаО | Ре | | Мп ; Са }С03

I ' | 111111 |п; руд { от ; до ; ср ; от ; до { ср 1 I от ; до ; ср 1 1 от 1 до {ср средние по кристаляо-' зсиши

I. ¡Железистые 46,6 59,14 51,5 1,91 11,2 7,23 0,15 1,78 0,76 0 2 0,6 кварциты (35) 12.94х) (40.08);!а)10.29 1.63х) (0,59)хх) 2,0 79,9 17,1 1,9 1,1 I

2. Слайда 46,7 51,8 50,3 7,1 10,3 8,01 0,3 0,9 0,53 0,5 1,1 0,71 (19) 5.1 (39.1) 3,2 0.6 (0,41) 0,6 81,0 16,3 1,6 1,1 I

3. Пильные 53,15 57,7 54,79 2,2 6,67 4,79 0,8 1,0 0,85 0 0,3 0,3 образования (12) 4,55 (42,6) 4,27 0,2 (0,61) 0.8 86,5 11,3 1,5 0,7 I

4. Богатые 50,6 53,2 51,63 4,8 7,9 6,58 0,7 1,63 1,03 0 1,7 0,66 РУ.ДЫ (5) 2,6 (40,2) 3,1 0,93 (0,8) 1,7 78,8 18,0 2,1 1,1 I

Примечание: х) - разбег значении, хх) - содержание Ре и 1,1п, (35) - количество анализов.

.других минеральных ассоциациях эти значения достаточно близки (Ре _ = 39,1 - 40,2 В то же время разброс в изменении соде жании РеО падает в ряду от 12,04 % до 2,6 %. Наиболее изменчив по содержанию РеО и МдО сидероплезиты железистых кварцитов, ч обусловлено локальными особенностями метаморфизма и образовани куммингтонита.

Данные ЭПР позволили оценить особенности изоморфных заме щений Ре+л-»> и уточнить кристаллохимические формул

собственно сидероплезитов. В работе показано, что кальциты род содержат небольшие примеси МдО и ГЛпО в метасоматически изменен ных породах. Собственно мангапокальиитп чаще встречаются в гюн гипоргенеза.

Минералы ряда СаМд [СО3З2- Ga (I'^,Pe) [^COg] 2 по значимости з: нимают второе место и разлиты преимущественно в саксаганской и гданцевской свитах криворожской серии пород.

Сре.ди железистых кварцитов и сланцев биотит-куммингтошт вой подфации зеленых сланцев доломиты развиты в послойных вцде-лешшх совместно с кальцитом, сидероилезитом и нистомезитом, га цем, магнетитом, амфиболами, слюдами в Южном районе Кривбаоса (ИнГОК) и в виде вкраплений, включений, прожилков и жил (мощное до нескольких сантиметров) во всех породах зеленых сланцев (Ин] ЮГОК, НКГОК, ЦГОК). Доломитовые кили обычно послойные, секущие, ветвящиеся, иногда брекчиеви.дной структуры. В слоях железистых кварцитов и сланцев доломит образует изометричные зерна, часто с включениями кварца и магнетита, а также скопления, линзовидш. прослои, переходящие в секущие прожилки. В кварц-амфиболовых, кварц-магнетитовых слоях заметно избирательное замещение кварцг доломитом с сохранением реликтов магнетита, создающих брекче-зидную текстуру. Встречаются как мономинеральные доломитовые, i и полиминеральные жилы доломита с сидеритом, кварцем, сульшидаг, хлоритом железной слюдкой, магнетитом. Характерной особенность!, доломитов в железистых кварцитах и сланцах саксаганской свиты является то, что он образует идиоморфные зерна и зернистые arpe гаты. Обычно выделения доломита в 2-3 раза крупнее кварца (0,12 0,17 мы). Нередки кристаллы размером 3-5*ш. Обычно кристаллы i ломита представлены ромбоэдрами (iüll] , часто вытянута?,ш по одне паре параллельных граней и наблюдается потщектрическое сложею! граней. В жильных ассоциациях кристаллы доломита являются наибе лее молодыми образованиями и нередки в iuix включения магнетита, кварца, слюды. В зонах метасоматоза кристаллы доломита встречен

и амфибол-магнетптовых кварцитах в ассоциации с призматическим кварцем, призматическим гетитом, ромбоэдрическим гематитом, а в аналогичных кварцитах Первомайского карьера СевГОКа - с призматическим баритом и фонолитом по трещинам. Для анатомии тагах кристаллов весьма характерно полисинтетическое двойникование.

Доломиты гда!щевской свиты обычно предствлены зернистыми мраморами и нередко содержат включения кварца, слюды: углисто!' > вещества. Участками в них наблюдается существенная примссь ко.'" цита. 13 районе шахты им. Кирова доломиты слоисты и смяты в скл кн. Текстура породы частично сланцеватая, зерна доломита част, сдпойниковаш. Встречаются в доломитах верхней спита кщцот пс;.■:■-отложенного доломита.

При изучении состава и оптических характеристик доломитов очень четко прослеживается разница в составе: в саксаганской свита - это преимущественно ферродоломиш и анкериты в зоне гиперге-иеза встречаются хантнт п изредка доломит; в гданцевской свите -главным образом долошт. Данные ронтгеаоструктурппх, термических и оптических характеристик подтверждают кристаллохимию минералов. Особенности химизма доломитов средней свиты - это повышенное содержание Ре при незначительной примеси Мп обуславливающее изменение величины nQ в пределах 1,685 -1,740.

Заметно возрастает железпстость жильных и метасоматических доломитов СевГОКа за счет появления, наряду с Fe-доломитами, анкеритов и прослеживается изменение железистости доломитов, их кристаллохимических особенностей и оптических в соответствии с метпсоматическоп зональностью железистых кварцитов.

Доломиты мраморов верхней свиты отличаются незначительными примесями Ре и иногда Мп. При характеристике других карбонатов нами использованы материалы работы Е.К. Лазаренко и др.(1977) по минералогии Кривого Рога.

3. ТИПОМОРЯШЕ ( СТРУКТУРНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И КОНСТИТУЦИОННЫЕ) ПРИЗНАКИ %-Ре, Ca-Mg-Pe, Са-Мр и Са КАРБ0НАТ03 РАЗЛИЧНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ ПОРОД И РУД ОТРАЖАЮТ ОСОБЕННОСТИ ИХ ОНТОГЕНИИ В СВЯЗИ С ЭВОЛЮЦИЕЙ ПРОЦЕССОВ МИНЕРАЛООБРАЗОЗАНИЯ: СЕДИМЕНТАЦИЯ II ДИАГЕНЕЗ -~МЕТАМОРОИЗМ ЩДРОТЕРШЫШЕ ПРОЛВ-ЛЕ1Ш И МЕТАСОМАТОЗ — ПШЕРГСНЕЗ. ОНИ ПРЕДОПРЕДЕЛИТ ТЕХНОЛО-ГИЧЕСКЛ) МИНЕРАЛОГИЮ IÎAPHOIIATOB.

Сложность в изучении онтогеюш карбонатов связана с тем, что формирование железистых кварцитов и богатых руд в бассейне обусловлено эволюцией процессов минералообразоваиия и метасома-

тоза na фоне сложной геолого-структурной эволюции осадочных и осадочно вулканогенных пород при постоянно меняющихся <[.nsi ко-химических условиях кристаллизации, протекании химически: реакций в связи с деформацией. Индивиды и агрегаты карбонат( сиперитово" фации формируются как в условиях зажатой среды i тьллиза.щги (послойные выделения и сплошные жильные обра зова! так и при свободном механизме роста (разнообразные полости i •;'р"щины). Hjui этом возникают как зернистые агрегаты, так и с 'у;"ñHHo юлаокристаллические образования - .друзы, щетки и ,щ ■•¡'олиз данных по изменчивости гранулометрии и морфоло1

■jepeH карбонатов в связи с их перекристаллизацией показал, 1 ]) агрегаты, как первичных послойных, так и вторичных метасс тических и жильных карбонатов основных минеральных разновищ тей железистых кварцитов топко- и мелкозернистые - средние i меры зерен в агрегатах изменяются от 0,02 мм до 0,09 мм, а у фициенты вариации средних величин колеблются в пределах 5,2В то же время более тонкозернисты индивиды карбонатов в arpe тах фации зеленых сланцев (0,02-0,07 мм, наиболее часто 0,0с 0,04 мм при коэффициентах вариации 5,2-10 %, чаще 5,2-7,5 %) агрегатах карбонатов эпидот-амфиболитовой фации размеры инцк дов 0,05-0,09 мм при коэффициенте вариации 7-II %•, 2) характ но изменение геометрии самих гранулометрических кривых: в же зистых кварцитах зеленосланцевой фации метаморфизма они блия к кривым закона нормального распределения с левосторонним (в новидностях с большим содержанием рудных минералов магнетита гематита) и правосторонним эксцессом (в малорудных кварцитах В жильных метасоматических агрегатах карбонатов синусоидальп характер кривых, подчеркивающий значительную их гетерогенное и несколько иной механизм кристаллизации. Причем более четко проявлено в агрегатах метасоматических карбонатов; 3) с юга север бассейна со сменой зеленосланцевой фации метаморфизма дот-амфиболитовой изменяется не только состав, но и характер кристаллизации карбонатов. Это же подчеркивают и данные по и чивости двугранных углов ± (120в тройных точках arpera (по методике А.Г. Жабина,1979). Опять-таки средние значения гранных углов карбонатов во всех основных разновидностях жел зистых кварцитов фации зеленых сланцев (подфация биотит-хлор вая: ЮГОК, НКГОК, ЦГОК) близки к 120° (изменяются от 117 до характер кривых отвечает закону нормального распределения, к фициент вариации 6-10 %). К югу (подфация биотит-куммингтошг

нитопая, ИнГОК) средние значения двугранных углов составляют 115-1213° при коэффициенте вариации 6-10 %. Более существенно изменяется характер кривых з жильных и особенно в метасомати-ческих агрегатах карбонатов: средние значения двугранных углов 120-122° при коэффициенте вариации 8-10 %. Очень существенно изменяется онтогения гипогенкых и гипергенных карбонатов сакса-ганскон свиты в зонах свободного роста кристаллов. 3?:.:итго разнообразие облика и габитуса кристаллов 1.^-Ре карбонатов ■ ■ гане широкого изменения их гранулометрии.

4>изико-хишческий характер среды кристаллизации ¡-пл ;ется определяющим для онтогении карбонатов. Гетерогенность среды ми-нералообразования в толще железистого горизонта ( в тем числе и микросреды в каждом слое железистых кварцитов) обусловлена, с одной стороны, минералого-геохимическими параметрами (соотношение хемогенной, кластогенноп, углеродистой компонент; изменение ЕК - рН и Р, Т-условий состава изотопов углерода и кислорода), с другой стороны - анизотропией физико-механических свойств (стресс, складчатость, разрывная тектоника и .др.). Мы разделяем мнение ЮЛ. Мелышка (1986) о том, что образование устойчивого кристаллического сидерита при диагенезе должно происходать при рН=6-7 (сидеритовая фация саксаганской серии). Однако, поскольку в слабокислых и нейтральных водах цокембрийских океанов находилось значительное количество других катионов, осаждался преимущественно чистый сидерит, а М^-Ре карбонаты с переменным содержанием ГЛс^ и небольшой примесью Мл. Осаждение чистых доломита и кальцита (доломитовая фация гданцевской свиты бассейна) стало возможным только после осаждения значительной части железа и повышение рН. В процессе перекристаллизации минералов при метаморфизме наблюдается изменчивость щелочности-кислотности поровых растворов: кислая реакция поровых растворов в начальных, относительно низкотемпературных условиях метаморфизма и щелочная - в конечных, высокотемпературных. В последнем случае в сидеритсодер-жащих породах при их массовой декарбонатизации происходит инверсия рН в сторону кислой среды. При резком падении давления щелочность порового раствора возрастает. Изменчивость ЕК - рН поровых растворов обуславливает определенную последовательность перекритсаллизации и минералообразования. Аналогична изменчивость ЕК - рН и в зонах гипергенеза, где по мере возрастания окисленности пород прослеживается аналогичная эволюция в составе карбонатов на фоне изменения их кристалломорфологии (см.рис.2).

В карбонатсодержащих разновидностях железистых кварцитов и богатых рудах эпидот-амфиболитовой фации метаморфизма Северного Криворожья первичные карбонаты практически исчезают и возрастает роль вторичных карбонатов гидротермально-метасоматичес-кого генезиса. В гетерогенных железорудных толщах У-УП железш тых и сланцевых горизонтов месторождений метаморфизм сопровожд; ся контактово-реакциошшми процессами щелочноземельного и щело' ного метасоматоза. Второй всплеск образования карбонатов (кальцита, анкерита, ферродоломита и доломита) связан с воздействии растворов завершающей сульфидно-углекисло-кремнеземной волны. Кальцит и доломит совместно с кварцем, апатитом, пиритом выполняют трещины в щелочных метасоматитах, реже замещают эгирин и рибекит. Послойное развитие этих карбонатов в этих метасоматит! железистых, кварцитов прослеживается в эволюции кристаллов: туп ромбоэдр {1011} острый ромбоэдр {4041} со следами растворения -* скаленоэ.др [213^ агрегаты расщепленных кристаллов ка, цита (розочки кальцита). Средне- и крупнозернистые агрегаты ми ралов в различной степени перекристаллизованы, сдвойникованы и нередко раздроблены. В мраморах существенно развиты преимущественно тонкозернистые полицентрические агрегаты ромбоэдров доломитов с характерными механическими .двойниками и заметной рек ристаллизацией минерала по двойниковым шзам микрорельефа.

Подчеркивая тенденции в эволюции карбонатов Кривбасса, от жающие типоморфизм их состава, необходимо отметить следующие:

1. В самых древних породах - архейских метабазитах и пла-гиогранитах известны незначительные прожилковые проявления кал цитов;

2. Наиболее разнообразие карбонатов характерно для протер зойских пород, связанных с гипогенными процессами минералообра зования. В саксаганской и гданцевской свитах четко проявлены осадочные карбонат[ше фации пород - соответственно сидеритовая и доломитовая. Общая тенденция в пространственно- временной эв люции состава протерозойских гипогенных карбонатов в стратигра фическом разрезе снизу вверх такова: Са-Мд-Ре -»-Ре и Са-1Лд-£ -* (низы свиты) существенно Мр-Ре и реже Са-М^-Ре (саксаганска свита) Са-М^ карбонаты (гданцевская свита). Развитие гипергенных процессов минералообразования в породах свит связаны с существенным проявлением безрудных карбонатов - доломита и ка! цита;

3. Кальцит и доломит входят в состав известняков и глинис

карбонатных пород, распространенных в сарматских и понтических отложениях неогена. Встречаются оолитовые, стромалитовые, капро-литовые доломиты.

Детальное исследование минералогии и онтогении карбонатов фоне сложной генетической прирос?! железистых кварцитов и богатых руд Кртабасса позволили нам рассмотреть в качестве основных ти-поморфных признаков - состав минералов (карбонатной фазы) -рис. 3, морфологию и гранулометрию их индивидов и агрегатов. Анализ типоморфных карбонатов:

1) во всех образованиях пород и руд, в том числе в жильных выделениях, как правило, они представлены одновременно цвумя-тремя минералами и оценивать их следует по карбонатной фазе. В то же время во многих случаях можно говорить о преобладании в карбонатной фазе одного из ведущих минералов;

2)четко прослеживаются различия в составе карбонатов пород собственно сидеритовой хемогенной фации (I), а также карбонатсо-держащих железистых кварцитов (П), сланцев (Ш), богатых руд (1У) и жильных образований (У) саксаганской свиты, претерпевших метаморфизм зеленосланцевой и эпидот-^мфиболитовой фаций. В карбонатных, магнетит-карбонатных и магнетит-силикат-карбонатных кварцитах собственно сидеритовой фации карбонатная фаза представлена, в основном, сидероплезитом (содержание РеСОд крлеблется от 80

до 93 %, Г.!дС03 (с учетом МпСОд) - от 20 до 70 % и СаСОд от 0 до 3 %). Содержание Ре составляет 38,6-44,8 %). В отдельных толщах сланцев сидерит-магнетитовых богатых рудах и жилах содержание Ре в оидерите достигает 47,2 %;

3) в толщах железистых кварцитов в соответствии с аутиген-но-минералогической зональность^ (ЦГОК-Па, НКГОК-Пб, ЮГОК-Па) прослеживается изменение состава М^-Ре карбонатов в зависюлости от количества магнетита и появления гематита (зеленосланцевая фация метаморфизма, хлоритовая подфация);

4) с углублением метаморфизма фации зеленых сланцев до кум-мпнгтонитовой (актинолитовой) подфации происходит, наряду с уменьшением количества карбонатов, смена их состава с преобладанием анкеритовой (ИкГОК - П^г) и ферродоломитовоп составляющих (ИнГОК - П'г);

5) в железистых кварцитах эпкдот-амфпболитозой фации СевГОКа существенно развиты ферродоломиты в смеси с анкеритом и кальцитом (П1Д и Пи Л);

6) карбонаты жил (У) и богатых руд (1У а, б) имеют самый

Рис. 3. ТипоморЬизм состава корбонатор (карбонатной ^азы) пород и руд криворожской сер/и.

доломиты верхней (гданцевской) свиты (i'I); средняя (саксага! кая) свита (1-У); собственно сицеритовая Фация (I)ЦГОК (I НКГОК (116); ШЖ (IIb); ИнГСЖ (l'r-IIr); СевГСЖ (Пд-Ид); слангш (III); богатые руды (1Уа-неокисленные, 1Уб-окисленньи жильные образования (У); нижняя спита (УН) - тэлькогн"! гор! понт и амфиболиты.

разнообразный состав. Наряду с мономинеральныш широко распространены полиминеральные наглы;

7) наиболее маложелезистые доломиты характерны .для мраморов доломитовой фации гданцевской свиты;

8) в тальковых породах и амфиболитах нижней свиты (УП) наиболее широко развиты магнезит и кальцит (показано для сравнения);

9) типоморфизм в минеральном составе карбонатов, особенно !Лд-?е ряда, связан прежде всего с тем, что наиболее чистые сидериты (сидероплезиты) характерны в жильных гипогенных, а также гипергенных образованиях (см.табл. I). Заметно изменяется желе-зистость карбонатов Са-Ид-Ро ряда в метлсоматитах различного состава: на 1,5-5 % падает содержание Ре в ферродоломитах натриевых метасоматитов. Если в гипогенных породах и рудах развиты карбонаты Мд-£е и Са-Мд-Ре рядов, то при гипергенезе существенное развитие получают кальциты и арагонит.

Типоморфизм морфологии и гранулометрии карбонатов в различных типах руд и пород связан прежде всего с изменением условий кристаллизации. Для послойных выделений гипогенных карбонатов характерных зернистые полицентрические и полинейные агрегаты с некоторым возрастанием гранулометрии зерен по мере углубления метаморфизма: переход от тонко- (0,03-0,04 мм) к мелко- (0,03-0,06 мм) и среднезернистым агрегатам (0,08-0,1 мм). В жильных образованиях в связи с ранообразием свободных условий кристаллизации у карбонатов различного состава наблюдается разнообразие в морфологии агрегатов (крупнозернистые, .друзы, щетки, сферолитовые) и кристаллов редкой формы и размеров. Среди гипергенных образований сидерита и особенно кальцита развиты разнообразные расщепленные формы кристаллов. Широко изменяется морфология и гранулометрия агрегатов карбонатов в богатых рудах различного минерального состава.

Весьма хорошо просматривается типоморфизм индивидов карбонатов различного состава с учетом особенностей их облика, габитуса, микрогранной морфологии и анатомии. Кристалломорфологические ряды сидерита (сидероплезита) и кальцита характеризуются сочетаниями тупого, острого ромбоэдров, разнообразных скаленоэдров и призм с существенным растворением граней кристаллов в гиперген-них условиях (см.рис. 2). В анатомии гипогенных кристаллов карбонатов зональность, как правило, проявлена слабо; она существенно разнообразна у кристаллов, возникших в условиях свободного роста. Определенные особенности метаморфизма подчеркивает проявление по-

лисинтетических двойников.

Выявленные особенности минералогии, онтогении и типоморфи ма карбонатов позволили нам рассмотреть некоторые вопросы их т хнологической минералогии. Детальные минералогические исследов, ния карбонатсодержащих железистых кварцитов по всем ГОКам Крив-басса позволили нам оценить состав карбонатной фазы как в отде, них разновидностях, так и в целом по ЮГОКу, НКГОКу, ЦГОКу и Се-вГОКу. Сопоставление наших расчетов с данными по флотационкш карбонатным концентратам (Механобрчермет) показало, что очень чзтко можно оценить на каждом ГОКе перспективы дополнительных извлечений железо. Также необходимо отметить и другие особенно! ти технологической минералогии карбонатов: I) разнообразие природа срастаний рудных минералов с карбонатами, частое возшпшо: ние ложных типов срастаний, особенно при метасоматозе, усилшза' избирательность измельчения сосуществующих минералов, обуслолл вая нередко персизмельчение карбонатов и ошламование ими рудны: частиц. Это, с одной стороны, увеличивает потери, в частности мелких частиц магнетита, при магнитной сепарации, с .другой - з; соряет магнитный концентрат, переизыельченными нерудными минер: лаыи, снижая в нем содержание железа; 2) характер и глубина пр цессов метаморфизма и метасоматоза весьма существенно влияют н изменение вещественного состава и текстурно-структурных признаков железистых кварцитов, а в конечном итоге и на их физико-ме: нические свойства. Это необходимо иметь в виду, огранитавая до, карбонатсодержащих железистых кварцитов в общей шихте руд при усреднении на ГОКах Кривбасса. Опыт ЮГОКа (Пирогов, 1969) пока что доля их не должна превышать в шихте 25-30 %. В противном с, чае резко осложняется процесс магнитной сепарации; 3) присутст: карбонатов в богатых рудах повышает их металлургическую ценное В заключение необходимо отметить, что особенности техноло: ческой минералогии карбонатов отражают их эволюцию и типоморфи в железистых кварцитах и богатых рудах бассейна.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе показано, что типоморфизм и особенности технолог; ческой минералогии карбонатов Кривбасса обусловлены эволюцией : минералогии и онтогении на фоне общей структурно-генетической эволюции железисто-кремшгсто-сланцевой формации бассейна. По теме диссертации опубликованы следующие работы: I. Минералогия карбонатов Кривбасса. КГРИ, Кривой Рог, 1