Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология, геохимия и платиноносность никелевых руд Уфалейского месторождения, Урал

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Воронцова, Наталья Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК УФАЛЕЙСКОГО

МАССИВА

1Л. Формационное положение Уфалейского ультрабазитового массива

1.2. Петрография гипербазитов, штубахитов и метагипербазитов Уфалейского массива

1.3. Геологическая история процесса серпентинизации Уфалейского массива

1.4. О распределении элементов платиновой группы в ультрамафитах Уфалейского массива

1.5. О коренной платинометальной минерализации Уфалейского массива

Выводы

Глава II. ПЕТРОЛОГИЯ МЕТАСОМАТИТОВ УФАЛЕЙСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1. Условия залегания метасоматитов и руд Уфалейского месторождения

2.2. Типы руд Уфалейского месторождения

2.3. Классификация метасоматитов Уфалейского месторождения

2.4. Метасоматиты Уфалейского месторождения

2.4.1. Пекораит-хризотил-кварцевые метасоматиты

2.4.2. Тальк-кварцевые «керолитовые» метасоматиты

2.4.3. Хризотиловые серпентиниты

2.4.4. Тальк-серпентиновые метасоматиты

2.4.5. Хризотиловые серпентиниты по мраморам

2.4.6. Окремненные хризотиловые серпентиниты по мраморам

2.4.7. Карстовые брекчии хризотиловых серпентинитов и тальк-хризотиловых метасоматитов

2.4.8. Окремненные железные охры

2.5. Минералогия самородных элементов и интерметаллических фаз 61 Выводы

Глава III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СИДЕРОФИЛЬНЫХ, ЛИТОФИЛЬНЫХ. ХАЛЬКОФИЛЬНЫХ И ПЛАТИНОМЕТАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В

НИКЕЛЕВЫХ РУДАХ УФАЛЕЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Выводы

Глава IV. ГЕНЕЗИС МЕТАСОМАТИТОВ И НИКЕЛЕВЫХ РУД

УФАЛЕЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Выводы

Введение Диссертация по геологии, на тему "Петрология, геохимия и платиноносность никелевых руд Уфалейского месторождения, Урал"

Актуальность работы. Уфалейское месторождение силикатных никелевых руд является одним из крупнейших месторождений, снабжающих своим сырьем комбинат «Уфалейникель». Вместе с тем, основные геологические исследования на этом месторождении были выполнены в период до 1970-го года и в настоящее время появилась достаточно серьезная необходимость прироста запасов месторождения (Вершинин, 1996). Эта задача может быть решена только при постановке новых петрографических, минералогических и геохимических исследований с привлечением новых геологических идей. Традиционные представления об экзогенном происхождении уфалейских никелевых руд в настоящее время подвергаются пересмотру в пользу эндогенной гипотезы. Последняя является весьма перспективной, так как позволяет прогнозировать увеличение запасов никелевых руд на глубину. Все это требует постановки новых научных и практических целей в изучении Уфалейского месторождения. Большой интерес представляет изучение элементов платиновой группы (ЭПГ) в рудах месторождения, тем более, что в настоящее время для них предложены экономичные схемы извлечения в металлургическом процессе.

Целью работы являлось составление петрографической классификации метасоматитов Уфалейского месторождения, выяснение генезиса оруденения и перспектив месторождения на глубину, анализ содержания и распределения элементов платиновой группы в рудах Уфалейского месторождения, установление минеральных форм нахождения платиноидов в рудах.

Фактический материал и методы исследования. В работе обобщены материалы, собранные автором при проведении полевых работ и камеральных исследований на месторождениях Уфалейской группы в период 1997-1999 г.г. В процессе полевых работ проводилась документация и опробование горных пород и руд в карьерах Старо-Черемшанской, Чусовской и Синарской залежей. В камеральный период проводилось описание прозрачных шлифов, подготовка проб и выделение мономинеральных фракций для проведения аналитических исследований. Кроме того, коллекция образцов из карьеров Уфалейских месторождений была предоставлена нам д.г.-м.н. Б.М. Михайловым (ВСЕГЕИ). По петрогенным элементам и элементам-примесям нами в рамках настоящей работы выполнено 14 полных силикатных анализов на 14 элементов (лаборатория ВНИИ «Океангеология», Санкт-Петербург, аналитик A.M. Курочкина). Элементы платиновой группы анализировались химико-спектральным методом в лаборатории ВНИИ «Океангеология» (14 определений, аналитик A.M. Курочкина), и были заверены пробирно(РЬ)-атомно-абсорбционным методом в лаборатории АО «Механобр-Аналит», Санкт-Петербург (аналитик Л.А. Ушинская). Выделение тяжелой фракции из руд Уфалейского месторождения проводилось на приборе ЦКПП-120 (лаборатория Е.Д.Кравцова). Для изучения выделенных микрофаз применялись методы электронно-зондовой микроскопии (20 определений качественного анализа (СПбГГИ, аналитик И.М. Гайдамако) и 25 определений количественного анализа (АО «Механобр-Аналит», аналитик Ю.Л. Крецер). Изучение структурных особенностей минеральных агрегатов проводились методом рентгенофазового.¿анализа на установке «Rigaku» (АО «Механобр-Аналит», аналитик М.А. Яговкина). Статистическая обработка аналитических результатов исследований проводилась с использованием современной электронно-вычислительной техники.

Научная новизна работы. В результате применения современных методов анализа и изучения всех имеющихся геологических данных были выделены основные петрографические типы горных пород и руд Уфалейского месторождения с учетом особенностей метасоматического генезиса этих пород, составлена и обоснована петрографическая классификация метасоматитов месторождения. Изучены генетические особенности горных пород в связи со структурными типами минералов группы серпентина. Получена достоверная информация о содержании элементов платиновой группы и золота в рудах месторождения, выделены минеральные фазы благородных металлов и установлен их состав.

Практическая значимость. Обоснованы перспективы никелевого оруденения на глубокие горизонты месторождения. Данные по содержанию и формам нахождения платиновых металлов и золота в рудах могут быть использованы при проведении поисковых работ и оценке комплексности никелевых руд на элементы платиновой группы и их последующей переработке.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации обсуждались на заседаниях кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии СПбГГИ, отдельный выводы были представлены в материалах и докладах Научных конференций студентов и молодых ученых СПбГГИ «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 1997, 1999 г.г.), Летней Уральской минералогической школы (Екатеринбург, 1996, 1997 г.г.), VI Уральском петрографическом совещании (Екатеринбург, 1997 г.), Научной конференции «Чтения А.Н.Заварицкого» ИГиГ УрО РАН, (Екатеринбург, 1998 г.), IX Международного совещания по проблемам платиноносности россыпей и месторождений кор выветривания (Москва-Дубна, 1997 г.), II Международного симпозиума «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ» (Санкт-Петербург, 1999), Съезда Всесоюзного Минералогического Общества (Санкт-Петербург, 1999).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения и содержит страниц машинописного текста, таблицы, рисунков и фотографий, а также список литературы из наименований. В первой главе дается общая геологическая характеристика Уфалейского офиолитового массива, петрографическое описание и особенности платиноносности слагающих его горных пород. Вторая глава посвящена минералого-петрографическим особенностям месторождения, здесь приводится петрографическая классификация и описание изученных метасоматитов и типов руд и минералогические данные по изучению самородных фаз платиноидов, золота и других элементов. Глава III посвящена геохимии элементов-примесей, закономерностям поведения их в различных типах горных пород и руд месторождения, включая данные по ЭПГ и

Заключение Диссертация по теме "Петрография, вулканология", Воронцова, Наталья Ивановна

выводы

1. Относительно высокие температурные образования хризотила в области температур 300-115°С и, возможно, талька (более 300°С) свидетельствуют в пользу гипогенной точки зрения на образование серпентинитов и никелевых руд Уфалейского месторождения.

2. Значительный привнос в серпентиниты и руды Уфалейского месторождения некогерентных литофильных и халькофильных элементов также больше соответствует гипогенной гипотезе.

3. В общей последовательности минералообразования на Уфалейском месторождении можно выделить следующие стадии: а) антигоритизация -дорудная; б) хризотилизации 2011С1 - рудная эндогенная; в) оталькования -рудная эндогенная; г) окварцевания - рудная эндогенная; д) лизардитизации 1Т -экзогенная.

Ill

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с целями и задачами исследования никелевых руд, сформулированными во введении данной работы, нами получены следующие результаты. Анализ температур образования серпентинитов и тальк- и серпентин-кварцевых метасоматитов свидетельствует о низкотемпературном гидротермальном процессе образования метасоматитов Уфалейского никелевого месторождения. Геохимические данные, демонстрирующие значительный привнос в метасоматиты Уфалейского месторождения ряда литофильных и халькофильных элементов, говорят о том, что этот привнос осуществлялся гидротермальными растворами. Все эти факты дают возможность уверенно прогнозировать распространение никелевого оруденения на глубину. Разработанная нами петрографическая классификация эндогенных и экзогенных метасоматитов Уфалейского месторождения может служить рабочим инструментом при поисках конкретных участков для заложения глубоких скважин, документации керна и составлении геологических разрезов глубоких горизонтов месторождения. Анализ содержания в рудах Уфалейского месторождения элементов платиновой группы и золота показывает весьма заметные концентрации этих элементов, которые могут быть извлечены в металлургическом процессе попутно при получении никеля.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Воронцова, Наталья Ивановна, Санкт-Петербург

1. Z, Артемов В.Р., Кузнецова В.Н. Классификация серпентинов. / Вопросы методики поисков, разведки и промышленной оценки месторождений хризотил-асбеста. Свердловск, 1976, с. 38-54.

2. Бандейера Д., Барнс С.А., Хиггинс М.Д. Геохимия элементов платиновой группы (ЭПГ) в никеленеосных латеритах комплекса Мусонгати (Бурунди). // Тезисы докладов VII Международного симпозиума по платине. М. Россия. 1994, с.9.

3. Бетехтин А.Г. Минералогия. М. Недра. 1951 г.

4. Бородина К.Г. Строение и состав коры выветривания Черемшанского массива серпентинитов. // Коры выветривания Урала. Саратов. Изд-во Саратовского университета, 1969. С 265-272.у

5. G, Бородина К.Г. Вторичная минерализация никеленосных кор выветривания и ее роль в локализации промышленных залежей никелевых руд. / Минерагения зоны гипергенеза. М. Наука, 1980. С. 101-118.

6. Бугельский Ю.Ю., Патык-Кара Н.Г. Россыпи и месторождения кор выветривания. / Геология рудных месторождений. 1995, т. 37, №2, с. 167-173.

7. ВарлаковА.С. Штубахиты особый тип дунитов в альпинотипных гипербазитовых массивах. // Известия АН СССР. Сер. геол., 1973, №10, с. 37-47.

8. Венке X., Дрейбус Г., Ягоутц Э. и др. Геохимия Архея. М. Мир, 1987,315 с.

9. Витовская И.В., Берхин С.И. Новые данные о минералах никеленосной коры выветривания Урала. / Коры выветривания Урала. Изд-во Саратовского Университета, 1969. С. 166-181.

10. Витовская И.В., Берхин С.И. Главнейшие минералы коры выветривания на ультраосновных породах Урала. Гидросиликаты никеля и магния. / Никеленосные коры выветривания Урала. М.: Наука, 1970. С. 126-145.

11. S Воронцова Н.И., ТаловинаИ.В. Минералы марганца и хромшпинелиды никелевых руд Сахаринского и Елизаветинского месторождений, Урал. //

12. Грейвер Т.Н., Попков Е.В., Чернов А.И, др. Поведение благородных металлов и рения при переработке окисленных никелевых руд и пути их извлечения. // Цветные металлы., 1994, N 9. С. 30-33.

13. Григорьева В.М. Депрессивный тип месторождений окисленных никелевых руд. / Тр. инст. Гипроникель, вып. 35, JI. 1967.

14. Григорьева .В.М., ШешуковаГ.М. Генетические типы промышленных месторождений кобальт-никелевых руд коры выветривания. / Труды института "Гипроникель", вып. 39-40, Л., 1969. С. 5-27.

15. Ъ7■ Гурович В.Г., Землянухин В.Н., Емельяненко Е.П., Каретников A.C., Квасов А.И., Лазаренков В.Г. Геология, петрология и рудоносность Кондерского массива. М., Наука., 1994. 176 с.

16. До. Дривер Дж. Геохимия природных вод. М.: Мир, 1985. 440 с. 4'1. Елисеев H.A. Метаморфизм. М.: Недра, 1963. 428 с.

17. А 2. Заварицкий А.Н. Коренные месторождения платины на Урале. // Материалы по общей и прикладной геологии, вып. 108. Л.,1928/ 56 с.4 ^ • Заварицкий А.Н. Пересчет химических анализов изверженных горных пород. Госгеолтехиздат, 1960.

18. Иванов О.К-.-Высокотемпературные зональные контактовые образования дунитовых массивов Урала. / Советская геология, N 1. С. 49-60.

19. Иванов O.K., Калеганов Б.А. Новые данные о возрасте концентрически-зональных дунит-клинопироксенитовых массивов Платиноносного пояса Урала. // ДАН, 1993, 328, 6. С. 720-723.

20. Иванов O.K. Концентрически-зональные ультрамафические массивы складчатых областей (на примере Урала). // Автореферат докторской диссертации. Л., 1990. 41 с.47

21. Иванов O.K., Рудашевский Н.С. Состав оливина и хромшпинелидов дунитов Платиноносного пояса Урала.// Сб. Минералы месторождений Урала., 1987. С. 16-35.

22. Козлов С.А., Кулаков В.В., Кирюхин В.А., Абрамов В.Ю. Гидрогеохимия Кондерского ультраосновного массива. Отечественная геология, N10, 1994. А9. Колман Р.Г. Офиолиты. М.: Мир, 1979.

23. Кора выветривания на серпентинитовых массивах. М.: Наука, 1965. Корыткова Г.Н., Косулиан Г.И., Макарова Т.А. Экспериментальное воспроизведение процесов серпентинизации оливина. // Известия АН СССР. Серия геологическая. №3, 1972. С.70-76.

24. SA. Лазаренков В.Г., Абрамов Б.Ю., Таловина И.В. Никелевые коры выветривания как потенциальный промышленный источник металлов платиновой группы. /. Платина России. т.П, кн.1, М.: Геоинформмарк, 1995.

25. Лазаренков В.Г., Таловина И.В., Воронцова Н.И. Распределение элементов платиновой группы в никелевых латеритных корах. // Платина России, Москва: »Геоинформмарк»,1999.

26. G Ъ, Магматические горные породы. Ультраосновные породы. М.: Наука, 1988. g 4 Магматические горные породы. Эволюция магматизма в истории Земли. М.: Наука, 1987.

27. G 5. Малахов И.А. Петрохимия главных формационных типов ультрабазитов. М.: Наука, 1983.

28. GG, Малахов И.А., Малахова A.B. Нижне-Тагильский пироксенит-дунитовый массив и вмещающие его породы. // Тр. Ин-та геологии и геохимии УФ АН СССР, вып 83, Свердловск, 1970. 166 с.

29. Маракушев A.A. Происхождение и эволюция Земли. М. Наука, 1992.312 с.zo. Маракушев A.A., Безмен Н.И. Минералого-петрографические критерии рудоносности изверженных пород. М. Недра,1992. 317 с.

30. Марин Ю.Б. Метасоматические формации и их рудоносность. Л. Изд-во ЛГИ, 1989.

31. Минералы. Справочник. Том IV. В.1. М.: Наука, 1992. с. 186-197.

32. Михайлов Б.М., Куликова Г.В. Фациальный анализ кор выветривания. Л. Недра, 1977. 159 с.

33. Некрасов И.Я. Геохимия, минералогия и генезис золоторудных месторождений. М.: Наука, 1991. 302 с.в О, Нестеренко Г.В. Прогноз золотого оруденения по россыпям. Новосибирск: Наука, 1991. 189

34. Никеленосные коры выветривания Урала. М.: Наука, 1970. <92. Новгородова М.И. Новое золото в корах выветривания Южного Урала. ГРМ., 1995, т. 37, №1. С. 40-53

35. S vS. Новгородова М.И. Самородные металлы в гидротермальных рудах. М. Наука, 1983. 287 с.

36. Парк Ч.Ф., Мак-Дармид P.A. Рудные месторождения. М. Мир, 1996, 544 с. <9ч5. Перцев А.Н., Савельева Г.Н. Расслоенная дунит-пироксенитовая серия в офиолитах массива Нурали, Южный Урал. Петрология, 1997, т.5, №5, с. 541-551

37. S У, Разумова В.Н. Древние коры выветривания и гидротермальный процесс. // Тр. ГИН АН СССР, вып. 303. С.156.

38. Разумова В.Н., Херасков Н.П. Геологические типы кор выветривания и закономерности их размещения. // Тр. ГИН, вып. 77. 1963. С. 4 -35.9 {. Резник И.Д., Соболев С.И., Худяков В.М. Кобальт. Т. I. М. 1996

39. Сысоев Ф.А. К вопросу о генезисе никелевых месторождений выветривания линейного типа. / Кора выветривания, вып. 5. М., Изд-во АН СССР, 1963. С. 210-220.

40. Материалы летней Уральской минералогической школы, Екатеринбург, УГГГА, июль 1995 г. С. 52-54.

41. Ультраосновные породы. Под редакцией Лазько Е.Е., Шаркова Е.В. М.: Наука, 1988, 509 с.

42. Ас 9- Ферштатер Г.Б. Петрология главных интрузивных ассоциаций. М.: Недра, 1987, 212 с.

43. Шоу Д.М. Геохимия микроэлементов кристаллических пород. Л.: Недра. 1969.

44. А\\. Штейнберг Д.С., Чагцухин И.С. Серпентинизация ультрабазитов. М.: Наука, 1977,312 с.

45. А -/2. Auge Т., Legendre О. Platinum-Group Element Oxides from the Pirogues Ophiolitic Mineralization, New Caledonia:Origin and Significance. Econ. Geol.,1994, v.89, p.p.1454-1468.

46. Bowles John F.W. The Properties of Platinum-group Minerals Formed at Low Temperatures.// Bull, of Geol Soc. Of Finland. 1989. N 61. P.l, p.52. -Щ. Bowles John F.W.//Econ. Geol. 1986. N 5, P.1278. 17

47. ЛлЗ, Cousins C.A., Kinloch E.D. Textures and inclusions in alluvial platinoids.// Econ. Geol. 1976. v.71, N 7 .P.1377, 1398.

48. Cowden A., Donaldson M.J. Naldrett A.J., Campbell J.H. Platinum-group elements and gold in the komatiite-hosted Fe-Ni-Cu sulfide deposits at Kambalda.Western Australia. // Econ.geol.1986. Vol.81, N 5. P.1226-1235.1. Я 7.