Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрология контактно-реакционных образований в гетерогенной железисто-кремнистой формации докембрия Криворожского бассейна

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Петрология контактно-реакционных образований в гетерогенной железисто-кремнистой формации докембрия Криворожского бассейна"

Московский государственный униЕорситет им М.В.Ломоносова

Геологический факультете Кафедра петрографии

На правах рукописи ВАЛЕЕБ Олег Капгеиич

ЬЬЗЛ1+553.23:(£60.84+550.89)

ПЕТРОЛОГИЯ КОНТАКТОВО-РЕАВДЮШЩ ОБРАЗОВАНИЙ В ГЕТЕРОГЕННОЙ ЖЕЛЕЗИСТО-

кремнистой '¿стации докембрия

кишорожского бассейна •

Специальность 04.00.08 - петрография,

вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации «а соискание ученой степени кандидчта гоолого-иинерадогичеоких наук

Москва - 1993

Работа ххзолыова на кафедрах геологии п минералогии месторо десдй полезших нскоиаеиих КраЕорокского горнорудного института.

НаучхщЭ руководится".: доктор геолого-шнералогаческих наук

доцент В.Д.Ёвтехрв

доктор геолого-шнералогических наук Г. II. Зарайский

Офивдалхлще оопшонти: доктор геолого-шнералогических науг

В.И.Фонарев

доктор геолого-минералогических наук Е.Н.Граменицкий

Ведуцая организация: Северный горнообогатительщй комбинат

7

Задетасостоятся " " ¿^/(р**^ 1993 г, в "/>£." ча< 6 ауд. (¿3^3- иа заседании специализированного Ученого Совета К,053.05. СВ по петрографии, геохиши и геохимическим методам поисков меехорогдеявй полезных ископаемых геологического факультета Уооковского государственного университета им. М.В.Ломоносова ,

¿дрес; 119899 Москва, Ленинские гори, М1У, геологический факультет. .

, • С диссертацией ыоздо ознакомиться в библиотеке геологическ факультета ИГУ { вока "А", 6 этаж ).

Автореферат разослав " / " 1992^г.

Учен секретарь

. специализированного. Совета, ~ __ с. '.рзий. научный ; г г с с /

сотрудник А.Ы.Еатанова

сщзя харгкиодзд г« он:

Одним из правлений аяяохишчсакогп 1:ат.*;- г^г^сг—

генных железисто-кремнистн* фортран.'! докембрия ппл/лся процесс их частичной гомогенизации, харчктсрга!» дли болгатсгзд месторождений железистых кварцитов. Обуслог>:;?:глэ сэ гонтакгз-ЕО-решсшгонгае метосомптичссяиз явления били сггаво?«'^ ^геохимической иеравновесностью пршмкаваих »кшпявгсов пород, неоднородных по минеральному и химическому состяг-г, з эд.с?пойг!1, железистых и сланцевых горизонтов сенсзгаизисЯ спи?» рожского бассейна. Формирование под та саздейсгз;.«! рри.о:»» тактннх метасоматитов сопровождалось значительней пяпзстроП-кой стпуктурно-теястурних особенностей пород, осаяктеЗ п< минерального и химического состава, а тсж-о физических и технологических свойств железисты* кварцитов,-которчо добывайте^ в качестве С от ад к^лезнкх руд, навдокцихсл г> обогнет:», Удчльная доля последних в обцеи объеме побшгл предпри-

ятий Кривбасса колеблется от 25 до 47 В связи с отсутствием фундаментальных исследования кзлеэорудкнх кзтасснотктся гз них формально экстраполируются тахнолзптекпй схемы я

переработки минерального сирьл, разработанное для »тг.таог'а--морфизованкых месторождений кедеаистьос кварцитов, к» •»»трсну-тнх контактов'*-реакшюинГг.ш с з .и .чодс :!с г г; т;;;;. Зто пз'легг.я сд~ ной из причин потери п хвостах обог^зония до трятн содгр^'.'Хя»

гося в рудах железа. . . •

Актуальность работ определяется кеобходг.'остьп созрл»' . ния петрологической модели синметьморфичоскоЯ го^огекцзшка гетерогенных. железисто-кремнистых форкадий. Это обусдоеязгэ не только потребностями исслзаосешш происхождеит ен.та:«- п кар'бонат-содержащих образований в доксибри8ск$гс г*.етгяорф5г:з-ских комплексах, но и практический эадачетп опткмиэйЦпя нологических процессов их добычи и обогащении в качества леэных руд.

Основной целью работа является выявление ижераязго-гео!-химичеекпх закономерностей прсстранстескно-эршпгясЗ контактово-реакшк иных образования на граница"; голззисжгс и сланцевых горизонтов нелеэисто-кремнк« той ;£ериадш Йрягерао«

ского бассейна путем исследования природных минеральных комплексов, а также экспериментального и физико-химического моделирования метасоматических взаимодействий между «селоэистшн кварцитами и сланцами.

Фактическую основу работы составили данные исследований, 'выполненных автором в 1984-11"Э2 гг. При этом было описано 24320 пог. м' керна геологоразведочных скважин и 9160 пог. м забоев карьеров железорудных месторождений, отобрано 907 штуфиык проб, изучены 3611 прозрачных и полированных плифов и 83 выделенные конофракшга минералов. Выполнены и обработаны результаты 742 полных химических, 1420 рентгеноспектральных , 87 рйнтгенофлюоресиентних анализов, 774 микроаналитических определений на зонде "САЧЕБАХ" составов горных пород и минералов, а также 6730 анализов распределения железа по минеральным фазам. Проведены 163 опыта пс термическому разуплотнении железистых пород, 68 автоклавных и хзоклавных экспериментов по прямому моделирования метасоматических взаимодействий с обработкой результатов ре»тгеноструктуруши и кммерсионга.гл методами (248 проб). Расчитаны 79 фазовых моновариантных равновесий, для 18 физико-химических диаграмм. Прсьедпчы и обработаны результаты 965 исследований специальных видов (термических, элекгронномикроскопических, инфракрасноыикроскопичесшя, гаэо-вохроматографических, геотермонетркческих расчетов, шиислекия энтропийных характеристик, определений микротверлрсти минералов, их термо-ЭДС.и пр.), а также 3651 анализ магнитных, механических и технологических свойств железистых пород.

В работе активно применялась математическая обработка аналитических материалов на- ЭВМ EC-I022, СЫ-1420, Искра-1030 и ар. с использованием {фогрешных пакетов для фпгзико-хкнических расчетов WïONEQfi (автор В.Н.Балашов, ИЭМ РАН), PIS (автор К.В. Мартынов, ЙЭМ РАН) и составленных автором компьютерных комплексов CAWÎ (петрохимические пересчеты), ОШ2 (обработка магнитометрических измерений), ENÎft АН (энтропийный анализ),CALMIf* (обработка петрогенетической и технологической информации).

Основные защищаемые положения:

I. Выявлена контантово-реакшонная природа полосчатых комплексов кудаингтонит-, карбонат- и биотит-содйркащих маг'ч тито-biîx кварцитосланиев, формировавшихся на границах слттевкх i;

железистых горизонтов с хода синметамор$ической гомогенизации гетерогенных железисто-кремнистых формаций докембрия. Сглаживание .геохимической контрастности железистых кварцитов и сланцев с ростом степени регионального метаморфизма обусловило возрастание в железисто-кремнистой толще Криворожского бассейна удельной доли контэктово-реакниошшх образований'с 1,65,8 ой.% (фация зеленых сланиев) цо 17,5-29,2 об.% (верхи эпи-дот-амфиболитоеой фации). '

2. Контактово-реакциониое происхояяение пород магнетит-силикатного и магнетит-силикат-карбонатного состава показываются даннши еопоставлеп-л различно метакорфиэованных природных железисто-кремнистых комплексов, анализом га петрохимичз-ских характеристик, термодинамически!.« расчетами, а уакже пря-мьм экспериментальным моделированием метасоматического ' взаимодействия келезистьос кварцитов и сланцев в диффузионно« и инфил ьтрационном режимах.

3. Контактово-реакционному взаимодействии благоприятствовало значительное повышение проницаемости железистых кварцитов к сл&ниев в ходе их сшшетьыорфкчесхсго теплового-разуплотнения, Экспериментально установлено, что при атмосферном и автоклавном нагреве железистых пород до Т - 500°С (условия эпидот-амфиболитовой фации) их микропористость возрастает в 3-6 раз, а микротрещиноватость - в 7-13 раз.

4. Установлен специфический генезис зональности контахто-

во-реакиионных образований, как продукта нетаморфогенной эволюции аутигеиной зональности железорудных толщ. Для условий эпидот-амфибодитовой фации метаморфизма (Р0бщ = МО Ща, Т = 500°С) теоретически определены поля стабильности ыагнетит-КУИ" мингтонитовых (- 24,38 и - 1-3(Од^З/й ) < 4,29)

и гранат-^лусксвит-кварц-биотитоБИхН-< 24,22* и ' = 3,21 - 4,29) ассоциаций.' .»

5. На основе пркроднюс, экспергйонтадьных н физихо-эпг«-чзехих дгнних определены две линии развития кснтак?оЕО-реакци-ошпн метассматнтов: беекзрбонатная (при )(£д£ * 0,20) г кар-бонат-ссдерхагцая (при Х^»0,20). Ь бескарбонатак системах ус-ТЕневлень: тре-__ц эллггит.миесксгс метаморфизма железисто-«рем-от-сткх форлаииЯ с образованием мзгнетит-(гранат)-квари—ЗаотитСЕИх

( , при Р0<$ч = 100 УПа) и (ыагнетйт)-гракат-(кварц)-

биотит-кушингтоиитовьк при Р^ = .100 МПа.) параге-

незнсов. Наличие седиментогенного_ карбонатного материала на контактах ряда кедезистцх и сланцевых гцриэоитов активизировало образование силикатов.

6, Выш/ но укрупнение индивидов, упрощение кристаллографических форм породообразующие минералов, унаследование ими изменчивое»! х^иэма железистых пород ъ ходе развития ыетасс-матичесяих явлений. Установлено неоднозначное влияния контактов о-реакшюнных процессов на ., технологические параметры переработки железистых кварцитов, что относится как к повышению качества магнетитовогс концентрата и степени извлечения его из ру.-'.н, так и к росту энергоемкости процессов дробления и обогащения келезочудньк метасоматитог.

Научная новизна работа заклг-ается в разработке модели сшздетаиорфнческов гомогенизации гетерогенных железисто-кремнистых фораааий н& примере контактоБо-реакционньк взаимодействий ыезсду железистыми кварцитами и сланцами Криворожского бассейна. Били реаены такке следующие частные задачи: I) впервые разработана система взаимосвязанных факторов локализации приконтактньс метасоыатических образований в толщах железисто-кремнистых формаций;' 2) на основе экспериментального исследования процессов термического разуплотнения железистых пород выявлен сложный диффуоионно-инфнльтрааиожый механизм миграции компонентов при метасоматозе; 3) впервые в широком интерволе термобарическгас . параметров было выполнено экспериментальное воспроизведение контактовс-реакциэнных процессов между железистыми кварцитами ; сланцами и термодинамическое моделирование аллохимического ые таморфизма келезисто-кремнистых минеральных систем сложного компонентного состава: К^О-РеО-МдО-ЕЮ^-Н^С-СО^-О^; 4) была ¿первые выявлена сл--.вая природа зональности контакто-вс;-реакционных образований, формировавшейся в хопе метаморфоге ной эволюции нутигенной зональности >г,елэзисго-кр -.мнистьк толщ о) на■современной научной .и методической основе изучена изменчивость морфологии, состава и свойств основных пород збразущи минералов железистых кварцитов, сланцев и мэтассматитов, а так же их синтезированных в ходе экспериментов аналогов; 6) были впе^ые определены комплексные минералогические, петрохиыиче-ские 1! собственно ' -хнсдстическле критерии для генетической и техмлогичегксй класс^лкапии желгзге'х руг, на баз-г чегс раз-

рц'^даы универсальные алгоритм для компьэтеркоП обра(к':кп петрогенетической информации; 7) впервые были выявлена «его-дические приемы геолого-минералогическсго и тсхиологячееко— ро картирования приконтактных пачек пород между келвдистнмя и сланцевыми горизонтами ¡хедезорудвих месторождений Криворожского типа.

Практическая значимость исследований определяется: икс-пользованием выявленных факторов локализации и яеконсиердоотеЯ зональности контактово-реакшонных мегассматитов при гсолого« минералогическом и технологическом картировании посторонней;:*] железистых кварцитов и других видов сопутствущего км рудного (редкометального) и нерудного (гранатового, кукпшгтонитозого} минерального сырья; 2) иримэке,.дем разработанно'1 технояог.'.че-ской классификации гри уточнении сирьевой базы келезорудшх месторождений и повииении эффективности уерздионил руд перед подачей на обогатительную фабрику; 3) кспольоопогас!? построенных для Анновского мосторолцкняя Кризбасса гоодогсчглнсряяоп!-ческих и технологических карт при оперативном :! пзрсяскйшноп планировании работы геологических, горких и техко'яогиоогнк' слукб эксплуатирующего месторождение Северного гор:;о-оСог«и-¿сльного комбината; 4) применением результатов ксслеаооаш'Л термического разуплотнения «селезиспд пород для р-азребогк:. ряда методик термоэлектрического бурения сквстглп и прздгор::» тельнсго обжига некоторых разновидностей яо.тазискяс йрагамтов--■ и сланцев с целью та дифференцированного кзяеяьчзния.

Внедренно результатов технологического '.{армрованая*. новского.-месторождения на Северно;? горно-обогмггФодьком нате (1985), а системы кемпьптгряон обработай патрогемотгда« ской информации в работе Северной геологоразведочной "'пэртнп (1990) способствовало повипеняп аффективное?;« деятельном: соответствующих служб предприятий.

Структура и'состав работы. ДиссортгзцгМ состой? ИЗ лво*» дения, семи глав и заключения, ярвдетаажийшх на {'¿2 л::сггк машинописного текста и включает 91 рисунок, (А .таблиц, к список литературы из. 177 наименований."

Публикации изложенных в диссеръ-¡цкоккой рабою шгзряо-лов были произведены в 12. печати« трудши 3 оячзтах' о рззуль-готах проведения договорных научка-иоследезатеГс-стах райот..

¿fino6f.UiH» xii-r.t iipc;5:>-crj.M.s.cb Hi L* : .-..jrc

^ж.'ртлапш-зокого обвесит л симпозиуме и0нтог;ьч,-я .шнерадоз" (Привой Рог, I'DB-I), У1 Всесоюзной конференции "Матасомагком и и рудообразование4 (Ленинград, 1907), Региональной конференции "Мзтаморфогенная металлогения Урала" (Свердловск - Ммасс, 1988) XII Металлогеничэском соне ш»! "Металлогения докембрия и мётанорфогенное рудообразование" (Киев, 1990), Выездной сессии Всесоюзного минералогического общества (Апатиты, 1Ш0)., Всесоюзной школе "Современные метоцн преподавании минералогии и проблема поисковой минералогии" (Владивосток, IS9I), ежегодных научно-технических конференциях Криворожского гарно -рудного института g 1984-1992 рг., ыеккафедральном сенитре "Прогноз' , а также на заседаниях научно-технических советов .ряда производственных организаций.

Благодарности. Автор благодарит за поддержку>и непосред-стеиннуо помощь в коде проред'. ш исследований сотрудников Криворожского горнорудного института Б.И.Шфогова, Та.'И,Чернов-ского, А.И.Каталенца, Э.В.Дмитриева, Д.Н.Кондратьеву, Х.В.Лр-коса-Вальде, К.В.ХолоииНа, Й.Н.Шасца, сотрудников Института окепзриыентальноИ минералогии РАН В.И.Фонареща, И.П.Иванова,

B,Н.Балашова, Й.М.Стояновскую, Ю.Б.Шаповалова, 3.П.Абрамова ,

C.В.Зоиова, Е.В.Рядчикрву, а такие геологов произволетвеняьк организаций П.Н.Хартановича, Я.А.Белохвостопа, А.В.Горност ва,-Л.А.Шепелеву.

Самую глубокую признательность автор выражает своим науч-ним'руководители доктором геолрго-минералогическйх наук В.Д.Ек-техову и Г.П.Зарайскому за постоянное внимание и ценные'крити-чоокио замечания s ходе-написания диссертации.

Услопнко обоаначеняя. В настоящем s ■ гореферате приняты следующие условные обозначения минеральных фаз: Q ~ кварц, Ш - магнетит., Иггп~ гематит, Cum - кушингтонит, Gut - грэ-nopjffi,' >lktp ~ -купферит., '.&гН - гранат, Aim - альмандин, Sid -сидерит,, - шннесотаит, iftus - мусковит, Ann - аннит,

'01 -оливин, Орх - пироксен, СМ-хлорит.

СИР ПРШЙЕШ ГЕНЕЗИСА КШШТШО-РЕАКЦЙОНШ ОБРАЗОВАНИЙ Б ГЕТЕРОГЕННЫХ ШЛЕЗИСТО-КГаЯШСТШ ФОРМАЦИЯХ

Тонетичйскнс исследования метаморфических келезисто-крем-

нистаи формаций базировались на двух принципиально различиях и, на первый взгляд, антагонистических представлениях. Одна группа исследователей, допуская определенную возможность локального перемещения вещества, придерживалась концепции иэо-хммического развития регионального 'метаморфизма Ш.Г.Судови-ков,1956, Н.А.Добрецов, В,В.Ревердатто,1969, П.Н.КаниболоЦ-кий,1946, Ю.Г.Гершойг,1949, В.С.Домарев,1955, Н.Н.Семенвнко, 1956, Я.Н.Белевиев,195?, А.И.Стригин,1959,1968, Н.А.Елисвев и др.,1961, В.Н.Макаров и др.,1969, А.П.Никольский и В.Й.Ка-£ укин,1969, В. С.Федоровская,1969, Р.Я.Белевцев,1Э70, Ю.П.Мэль-ник, 1973,1390 и др.). Породы существенно кушингтонитового, карбонат-куммингтонитового и гранат-биотитового состава, залегающие на контактах железистых и сланцевых горизонтов Нрив-басса рассматривались ими как типичные осадочно-метаморфиче-ские образования, минеральный и химический состав ноторнх являлся унаследованным от состава первично кластогенно-хемоген-ньк аелезисто-креинисто-гдалюземистых осадков в докембрийсяих бассейнах.

Другая часть исследователе0 считала метасоматические явления определяющими при формировании полосчатых железисто-нреынистых формаций по суботрагу существенно базитового состава, что сопровождалось образованием , вокруг рудных тел ореолов нетаеоийтичесиН измененных пород, представленных слвди-тами, амфиболитами, екарноидами и карбонатита ш (И.ЙДанатар, 1916, Ю.Ир.Половинвина,1962, М.С.Учитель,196?, В.Н.Гусельников, 1972, В.В.1данов, \П.Налкова,1974, Г.Й.Князев, Л.И,Федоровская, 1979, Д.А.Михайлов,1979,1983, О.Д.Панков,1984, Г.А. Глушкова, Г.И;Кейльман,1979 и др.). С этой точки зрения, породы переходного минерадого-геохимичесяого состава на -контактах разнородных геологических комплексов считались эаконсмер- ■ ными членами метасоматичэской зональности. . ■

Несколько позже сформировалась концепция аллохимического регионального метаморфизма, способная привести к сближению очерченных выше альтернативннх представлений. Данная гипотеза предусматривает возможность выравнивания неравновесных физико-химических условий в гетерогенных метаморфических толщах путем активной миграции в х.де метаморфизма не только воды и углеки-сло-ы, но и ряда других петрогеннвд, рудных и редкометальных

- е -

:..0i,fi0!i3HrcB. Б связи с отцы, химический и минеральный соигаг :.з:ь.;ор;|.!зу«йа комплексов претерпевал значительные изменения, ; (;.прзБЛй;гг!ме в целом на их гомогснизалиг,.. Примеры активного - ^зодекия нелетучих компонентов в различии* «етвиорфичееккх по-;>сдсс и теоретическое обоснование этих геохимических явлений :чпн даны в работах Д.С.Кораинского (1963), А.А.Маракушева и ..^Лнальдмана (1981), Зг.А.Летшкова (1972,1973), А.Г.Давцдчен-ко (IS83), А.А.Донорацкого (1964,1965,1978), Д.А.Великосдавнн-ского (1963,1566), Д.П.Сердвчанко (1S68), Г.Г.Лешэина (1969), В.Б.Петрова и др. (1969,1975), В.В.Болтырова и И.Д.Болтыревой (1370), Ю.И.Гольдберга (1973), А.А.Глебовицкого и др. (1973), В.и.Хнльтовой и др. (1973), А.А.Коыарова и др. (1977), А.С.Павленко к др. (1982), В.Ю.Фоменко и др. (1982), Л.П.Плвсниной и Г.П.Зарайского (1990). Некоторые черты сюшеташрфической миграции вещества при образовании силикат- и карбонат-содержащих пород Криворожского бассейна были освещены Ю.Ир.Половинкиной (IS53), Я.Н.Белезиевкм и др. (1955,1979), Р.П.Дубинкиной (1957) А.С.Павленко (1959), Ю.Л. Грицаем и др. (1974), Е.Ы.Елисеевым и А.И.Стрыгнньм (1962), А.В.Барабановым и др. (1972). Контакго-во-реашлионний генезис втих марнезиально-келезистых образована как продуктов кетаморфогенной гоыогеннзаиии гетерогенных железисто-кремнистых толц впервые рассматривался в статьях В.Д.Ев-«хова (1975), Б.И.Пирогова и В.Д.Евтехова (1981), В.Д.Евтехов{ О.К.Валеева (1990).

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗМВДЯ И ФАКТОРЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ КШТАКГОВО-РЕАКЦИОННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Контактово-реакиионное происхоидение пород магнетит-сили-;:?.гного м иагнетит-силикат-карбонатного состава выявляется в х де сопоставления различно мегаыорфизованных природных желе-а'ясто-кремиистцх .компонентов. Интенсивность протегания реакционные взаимодействий и локализация иетасоыатическлс тел в толще железиста пород контролировались системой взаимосвязанных факторов, определявших, с одной стороны, величину геохимического градиента на границах железорудных и слапевах толщ (ли-толого-стратиграфический, физико-химический), а с другой сто- регулировавших механизм и цкнвмику массопереноса в ходе •^гр'лигндаос явле>.:П [факторы тектонической и термической дез-• р.-ли¡; п-срод"1.

■ .¡гнстор оСусюимл PO'.-r '

пр:1}-ро'<л»)ость ие-лсо^атяча'.:-с; образован»1* к ш ' ■

!МЯ£ОШ7ЯХ '.Ч'2С:ШХ TObi, ПППбоДОО KC!;TpîlCVH>./ '! "•::'".;'..■

логичаоком, rC(7XI%'H'l?C!fO» Л "»гХ^ЯИЧЯСХСМ СПЮЙОНКЬ-* • ;•>

;;а докембрийской оедв.^дэта-ли с;ф?д:>л»ла ппибот^-'л;" '!•■>.;;•'.''.•!»•• гсок:м1чосгсоП :шптраст;!>„сгг, па гриппах ркда nr.n^so ч сломкой« » келоэиоть'х гоиконгоп, щк-лдаяхся ••

коигактяш» слашовкг « :rv: ? орудных пэдс^г,? сзкпг'.ргк^ с •

TU.

5H3ic:o-Kiwt«4',s,r,"'f '¡'''г.'.рор гшрздешя рост рдггякюст« КСГ понентов р ход».* ncnrv v торпобгрцчостгс г.ар'.'- ,rpv:i щдг^с • сивиого нэтаиорф'ггм s. -.го явилось прцч*иой роста удельны до ли жслозорудш« метчсс.-атэтои и рязсого а'елеэнсте* пород си-гласно рэгнонв.пьнс*' .•ою'гпфвческоЯ оонсльносга а? «еггсрьл«.--. ной часта Kpîiscpowor« б'-осзПнп к фявнгш (рис,Л). При г;cri происходило no-ntsau..j порога фчгосоП шрзжгосзекстга го'-ру кале-m'.^-rr : л л стпкпи, кояпчссгвогямя rst-ï • лотнос»!-оевоБГ':г.\ч tumpi« г;с::ст енлчогггт*

Piïc.I. Тасярогтрчлошгаоть ютасшагггезсш: обрпаоя«?!йЛ « пглдукгчш-сИ толз'.о газ" rsw: "•> стороадонкЯ (1-<"7П) Криворгпкгс» . го бассеГша (,ой.%).

. Cxma mm щ$ъжкого

ЙОЮфЭВСККЯ МЛ.ДйЗГйМГ» ilO'V-,}

с иомзкепкя;.;«: 1-Й « породи Сч-» огитогой Ш и С'.)

оубфацкй'фгхшш заеше: елгтеп»; 3-5 « породи ставроя':?«'цуекотг-« топой (3) и

пуековстогай H) ii 0H4f*fi;v-cr:i::?—. iTcnaiM.çrcKocniiKol (4) су&^ки эшдот-етТ-иЗолкгогаИ «krnn

р-лчкгояьнз«« кстш^йзиб; S крупимз роа&яго; 7 ï {>■%. шй si 3 » шик-га гас'-

î :-цм ^'¿тсУпр^'^-сгоЭ тсадч Ha дмгг^' : -

.-•кот.т; ¡ttwsir.iï 10 - сланцы; 11 •-■ цдаткгеосо'рйîtîi,:: î g4-

сэободной оиерпш (рис.?.), рассчитанной пи цлс^..: А,а, Маракушвва (1975). Более высокая подвижность ионое Кг, , Л1+3 наряду с особенностями динамики миграции растворов обусловила асимметричное развитие контактово-реакциокньк образований с преимущественным замещением келезистых кварцитов и незначительным проявлением их в сланцах.

Рис.2. Диаграммы зависимости свободной энергии от

коэффициента окисяенности К0 = Ре20д/(Ро20д+Ре0) яелеаистых пород, рассчитанные по их химическому составу для Скелеватского (а) .и Анновского (б) месторождений.

Ус-

ловные

обозначе-

ния: 1-3

- слании «Н.кЗ*

различно- «9- Си

го соста- тео- Cj

ва; 4-7

•• кварци- 803 Д

то-слании ? е>

«О-

разного состава; 8-1I -же- . 400-

лезистые м т=600°к

кварциты

различно- 0- 0.1 0,2 М

го соста- -200

ва.

о'г м ц« w 06 07 из о? ■ Fe0*Fsj0s

Интенсивность развития контактово-реакционных процессов существенно зазнегла также от минерального состава приконтакт-ных комплексов пород осадочно-метаморфического происхождения. Карбонатный состав этих образований создавал благоприятную обстановку для иикаиирования коктактово-реашионных явлений в •связи с разложением в ходе метаморфизма Ид-Рс-Са-карбонатов и активизацией процесса синтеза силикатов. Существенно силикат-содержгдаз иалезистыа кварциты являлись природными физико-хи-ническк*!-: вгН'прмн и механическими барьерами аля развития ме-■тсоыагг.у.

Инициирование миграционных нвлениЯ било возможно при.создании системы сообщающихся каналов фильтрации,, наиболее значительные из ко торт формировались под влиянием тектонического фактора. Большая механическая компетентность железистых кварцитов по сравнению со сланцами' определила более высокую степень их дизъюнктивной нарушенности, что сопровождалось опе-рекаицшд обезвоживанием железорудных тогд в ходе развития метаморфизма. Это явилось причиной формирования устойчивого фильтрационного потока флюидов от сланцевого горизонта к кеЛе-эистому, что усиливало асимметричность.метасоматическнх тел, а также обусловило существенно' ¡«(фильтрационный характер миграции компонентов в железистых, кварцитах й,'. преимущественно, диффузионный - в сланцах.

Развитию .контактово-реашиокных процессов благоприятствовал фактор термического разуплотнения железиста* пород. Он определил дезинтеграцию железистых кварцитов и сланцев на микроуровне путем формирования под влиянием температургля нагрузок межзерновых и меяслоевых пор и трещин, способти образовать сообщающиеся капиллярные системы даже при высок!« барических параметрах. Опыты по нагревания до Т = Ш0°С образцов келези-стых кварцитов и сланцев различного минерального состава проводились по методике Г.П.Зарайского и В.И.Балашова (1981) при атмосферных условиях и в автоклавах • = 100 Ша, воздей-ствущий флюид - Н20дИСГ ). В хода экспериментов установлено, что при нагреве железистых пород до 500°С (условия эпидот-ам-фиболитовой фации) наблюдается нерелаксируемое. возрастание относительного удлинения их.образцов. Этот эффект разуплотнения обусловлен увеличением с ростом температуры микропористости (в 3-6 раз) и микротрещиноватосгй (в 7-13 раз) исходных полиминеральных пород за счет разницы коэффициентов расширения слагающих их минералов (рис.3). Параметры терло разуплотнения " яе-лезистых пород возрастают в 1,5-2 раза под влиянием поверхностно-активных свойств высокотемпературного флюида.__ Выявлена значительно большая интенсивность термического разуплотнения железистых кварцитов по сравнению со сланцами, .а также пре- . обладание ориентировки формировавшихся микротрецин нормальной слоистости р квариит;,. (светлые точки на рис.3) и субпарал-лельио ей - в сланчах (залитые точки на рис.3). Наиболее зна-

\: [;,■.:'<г:..:ii-.ii ;;'С-:]';;":';.:.;. л:"л . •- г:.--

по^'ог.'лгпч еми;к«.,зг-мг.1-1Ш»уго,з«х к?

•аягомс кичек ьзкездаиш и сййщсвлй горизонтов, ч-*о ¡•.{«¿¿кг ах ^арьэдг.пвииадскога б^-чрйроеггем нснтиктсрс-рськц.:« о нише. яадецйП, _ . ..

С.2-0.1-е-1

У С;!2-

0.051 С?Й1 ©■'. 052-1 Ь 15-и,-

ниг7-

6; ,4-

2 -

а А

\

./ч

— 1 • - г

%

/

- V-

и

/а»

/

9/ 9

Ркс.З. Графини аймеи'й'^о-С'Г;1 остаточяого УДШ1СШУ1 посла нагроьа (а), апкропо-риетоетп (б) ц шифотрс«;:-;-■ носгтостн (е) аелезисти:: пород,

I - неходкие горкьгз породы; с л сши х л о рп т-к в а рц-ыу с ;< о -вит-сиотитОеыо (I), квард-кугамигтонитогше (П); кварциты цагнетит-карбокат-куы-ьшнггонитовыз (Ш), нагнетит-карйонатные (1У), магштичо-- вые (У), гематит-магнетито-вые (Л).

2-3 образцы этизс дородпоолаа иосфарного (2) и автоклавного (3) нагрева до 5О0°С. зтров термораэушютнения пород в

11! N V VI Значительный роет парам г.нторвглз Т.» «100-600° С, сопрововдаемай общим повышением ак-чг.шоети в этем диапазоне температур петрогекнах коупоиентов обусловил интенсивное протсааниэ ыотасоматическкс процессов на границах железист и'сланцевых горизонтов.' Еыесте с. тел снижение геохушнческой "контрастности ыотаморфогенно-осадоч-шх толщ-, 1« прогрэгейрусщез обаовоЕЗвание и определенная 'ре-г. .'ссия значений териоиеханнчееккх свойств железистых пород выае таппаратуры 600°0 свидетельствует о том, что условия верхов опидот-екфаболитоЕОЙ и низов аыфибалитовой фаг иЯ региональ но го иета«ог _иа.ма были наиболее благоприятны для развития кон-тагтево-реаюшониых образований в железисто-кремнистых формаци ях. *

ЗШАЯШОСТЬ КСЯТАКГОВО-РЕАКЦИОШС МЩГАССМТИГОВ Слслкесть на:-, саяого-генегкческих реконструкций при изуче

-,...) " 'лмч/ТТ! :»онтзктопо •язаОД'Кнкод :.;етзсч;:.!';::!\и>п отг,:.л.-.-■■ «¡ггегрслмсы характзрс?.; со происхскдешш, как ггро— хзгкиорфогзтюй аволгхши гутигечноЯ зональности гелези-сто-кремннстех гаяц» Общие икнерллогичоские и геохимические '..•псотияриссти последней были нологгатаа в работах Н.И.Сг'рахова (КСб), II Л.'Ялаисепхо (Ю66), Б.И.Пирогова (ГС6Э), Л.Я.Ходда {1007). Нрд региональном нетанорфцэмо в разрезе элементарной гетерогенной системы "келезиспЛ! сланцевый горизонт" формировалась елошш «ивералого--ге<вск»ическая зональность (рас.4). В ходе развития синме^аморфических кйнтаятоззо-реакшюшшх лэап-мо.подств'лй жвжсзисзд« кварцитов- и сланцев происходило наложение новообразованных метасоматических зон. на перзичнуо аугягениую нзодкородиос?ь яелезисто-кремнмстох толщ. При этом формировалось .зональность контактово-реакционных образований, уюваж следующий вид: кварциты гематит-магнетитовыо - квар-пчты куи-к'нггоийт-нагавтатовыв - кварцнтсслаипп шгнетит-био-тит-кугмшгтонптсше - сланцы гранзт-мусковит-кварц-биотито-впз (рно.5). М-зтасоматичоское происхождение полосчатых комплексов магнетит-силикатного состава подтверждается данными

Рис. 4, Графики изменчивости средних химических и минеральных составов различных минеральнвд разновидностей железистых пород Ске-леватского (а),'Первомайского (б) и Анновского (в) месторождений. Горшэ породы. Кварцита: I - гема-тит-магнетитовые; И - магнезитовые; !3 - хлорит-карбонат-магнетитовкв;

IV - хлорит-магнетит-карбонатные;

V - куммингтонит-магкетитовые; ' Кварцмтосланцы: У1 - магнетит-кум-мкнгтонитовые; Л1 - магнетит-кум-

сз. № и. сл. с.31 г» мкнгтокит-бйбтйтовые; УШ - магне-

£»2& ЕЗ* ЕЭ* СВ*

тиа?-граиат-кумминггонит-биотит вые; Сланцы: IX - хлорит-сершлит-кварц-бяотитовые; X'- мусковит-кварц-биотитовые; XI - ставролит-мусковит-кварц-биотитовые. "инералы: I - кварц; 2 - гематит; 3 - магнетит; 4 - карбонат; 5 - хлорит; б - биотит; 7 - мусковит (серицит); 8 - куммингто-нпт; 9 -гранат; 10 - ставролит; II - прочие минералы.

> г«* -Л -V-¿А

I I 1 ( • *.« . С *.»

"У.

ИТ

1 Т?}

N

--

?нсЛ>. Схема развития зональности (а) и иетаеоыатаческая к 0-7 лошш (б) конт&кюво-реаицнонннх образований на границе третьего-пятого сланцевого горизонтов Ан-новекого месторождения, I - кварциты гематит-кагнетито-выз; 2 - кварциты кукчингтонит-кагиетитевда; 3 - кварцитосланцы магнетит-куклингтоиит-биотитовые; 4 - сланцы гранат-иуекошт-кварц-^иогатовке; 5 - контакт железистого и сланцевого горизонтов; б - разрывные нарушэния; 7 - направление миграции компонентов.

;.;»,'ж.

■ \Шя «п- • ■./■.■.

.1 >

У гь-

У« Сэт и» «Спя

-ка»

Ш* ез* еезз епз* В?

сопоставления машеомюкенкй природных ассоциаций, анализом кк петрохишчееккх параметров и энтропийных характеристик минерального и химического состава аелезистьк кварцитов и сланцев как кодкчзетванной мерк степени их гомогенизации.

• Неравиовесность физкко-хшичоокой обстановки в гетерогенной келезието-кршн'истой формации Кривбасса обусловила м: грацию из слшшсвых горизонтов в железистые Мл О, в меньшей стгпеш К^О и что сопровождалось- сглааивашем геохиш*

чзской контраст-кости изиду велезисткни кварцитами и сланцами Рис.,6. Петрохиаичаскиз тренды развития куммингтонитового (а)

и кушингтонит-карбонптного

(б) ветасоыатоза в природ- —.............................. .....

.гак'комплексах аелезистьк пород Саелзватсксго (1),Пар-гомайского (П) и Анновскгго ' (И) месторождений, ..

1 - кварциты гематит-магне-титовые (гчгнетитсвые);

2 - кушингтонит-(карбонат )-ыагнетитгвые; 3 - кварциго-сяанш ыагнетит-куымингте -нит-{кгрбонат)-биртитгвке);

4 - с.-.аник (гр^ ;а?)-40'ск~вит-квара-биотитсБые.

Ocotóia^ иктвии:ачс» эти процессы протекала в пригрт::-тах\ ,fl -cteí ряда желегисзых и слаттезых горизонтов, значите-•;?,'•<./ сС: г£Щ9н»нх седиментсгениш карбояэтиы:,! материалов, ь рзгг^'т-э/а чего форинровелись ерт.ествтю карбоиа^-к^гшгтмапчп' i с vs-тасомктиты.

В ходе экспериыонтг.Еьиого моделировании контокгею-р.'С'.".-ционнш процессов мекку ге-эзистши кварцитами и с.чя:гк~-:" ла получена ыетасоматичесзая зональность оцнтнкх колоть*« близкая к природной 'таоЛ), Отмечалось значительное yercjoüv: контактово-роакциокн"* Бпшпяздействий при тфш»траюгом:ом режтае проведения гк<"-регентов по сравнения с диффузиошкгл (особенно с прнжкек т», р качестве, реагента 0,1 m . расторг. ?%Ctg), а такке метасоиаткч-гского нянералсоб-

разования по субстр-лу карбонатного состава.

Гиг. 7. rteoxiamaetrae профшя

по исходным - (а) и сигепарккеи« тально ггалучеитл.! (Р- « 100 ,:Т!г., Т я 500°С, воздзКстзуглрШ раствор - ркстиккрованнал • сода) дк$$узионикм (б) и шфиьтрезп-онгам (в) иетасоматич-зскич . колонкам бескарбопглтгой (I) п карбонат-оодоржа;пвП (П) се • опытов.

Кварцйти: нзг~ ■ нетитопмв (4), кутшингтонкт-да-гиетитошв (5), кумминггонпт-биотит-магнотнтовиз (6), хло -рит-бкогит-иагн-зтитовнэ. (7>; Кварцитосланца: магнетит-кут.з«!нг~ тонитовш- (8) i иагноий-бкотито-шз (9), мап1етит-ку1Л5Ингто1й!?— бнотитовые (10); II - слаици улорит-мускопкт-кварц-биогато"

бью..

С ростоа температуры происходило увелнчзнио г.ет.гсогц ра-•коконных зон в диффузионных метасшйгячесйгос колонках Сот 0,6 6Г5 км при Т я- 300сС до 16-23 ш при Т « ?00DC), тогда m

50 Ú !0 £") h ¿

а

» te

¿Jt^pi

"Qrjpr«: rri _

io ¿ Й ' í5~Í-V"ij

шиш®-- <тщзш-

kí м m га y. 1J S 3

en» caí raí ras ets»

ЕЭ> SI3t 13335 ЕЗя ES* .

к,э оказывало на этот процесс е;уще!

ЯТСЩ.'-ГО

возрастал;« влияния.

Дня бескарбонатных экспериментов был болео характерон

иагнетит-хлпрот-био'шговыё состас ноЕообразованних иетесома-тичвских -оон. В опытах карбонат-содерясадей. сзрии (рис.".И) формировались .существенно магнзтлт-кукмингтонитовые параге-.назисы, Вместо с -геи, данные экспериментальных исследований, проведениях в широком диапазоне тсрмобаричэских параметров (Т = 300-700?С, Р0&( = 50-5С0 КПа) свидетельствуют об исчезновении карбонат-еодержацюс ассоциации визе текяературы 4С0сС с замененном jdc куммкпгтонкт-1 и пироксен-содержацши параге-незисапм.

Ряс.8. Патронимические тренды изменчивости составов исходных: железистых.кварцитов и сланцев в ходе проведения бескарбонатной серии эксперииен-■ тов по моделированию метасоиа-тической зональности при Р0<зч= 100 Ша.

Условные обозначения: I - кварциты гематит-магкети-товые; {магнйтнтовке); 2-гсвар~ питы куммингтониг-магнетитовыг;

3 ~ кварцитосланды магнетит-кушингтоиит-био титовке; . '

4 - сланиы хйорит-кварц-биотиг

товые; 5 - опаши мусковит-кварц-биотитонге..

Петрохшшческая обработка результатов определения сканированием на микрозонде состава новообразованных зон опытных колонок подтверждает заключение о сглаживании геохимической контрастности келезистьк кварцитов и сланцев в ходе контактово-реакционных взаимодействий мзкду там. Это было вызвано как образованием ноеьк минеральных фаз (хлорита, пу-шингтошгеа, п{1роксена), так н изменчивостью состава метасс-иатичзскнх и реяккювых (биотит, мусковит, карбонат) минераЛов еогдтсио э&олшии химизма «елззкетне пород. Ь елтчп;;.- не-стогяза »;>>.» äko бол«: кеяешкжз биотаты п к-этг;« •:, а

feO?FcjOi

¡езистнл кварцитах - более магнезиальные куммингтониты и пи-роксенн, что обусловило S -образный характер трендов изменчивости составов высокотемпературных метасоматических зон на диаграмме "состав-парагенезис" (рис.8).

Физико-химические расчеты фазовых равновесий минералов фиксированного состава позволили выделить две линий неизохи-иического метаморфогенного развития бескарбонатных железисто-кремнистых минеральных систем. При высоких значениях *фу-гитивности кислорода (тренд I на рис.9) гомогенизация крайних членов минералого-геохимического'ритма, выракенных ассоциациями (магнетит+кварц) и (мусковит+кварц), происходила с образованием магнетит-(гранат)-кварц-биотитовых парагенези-сов, характерных для железорудных толщ Сотого Кривбаоса.Значения tSfoa< -25,1 при Робч = 100 Ша (тренд П на рис.' 9 ) определили развитие более распространенных в условиях Северного Кривбасса ассоциаций нагнетит-кварц-куммингтонит-(мусковит) и гранат-мусковит-куммингтонит-биотит. Это подтверждается определением значений-Lgfoa = 25,7-27,6, вычисленных по • кум.п-шгтонит-кварцчлагнетитовому геооксометру (В.И.Фонарев, 1987).

Рис.10. Диаграмма фазовых равновесий Т- Хсаа в исследуемой системе Робщ " const.

Рис.9. Диаграмма фазовых равновесий lOlo»~T » исследуемой системе при робщх const.

?ИСЛ1 X

Диаграмма фазовых равновесий в исследуемой системе при Робщ и Т в С0П51 , отражающая специфику формирования метасоматических колонок различных типов 5*Ш

ч '{а^/^г

- ш -

£дя- аналогичных карбонат-содаркащих минеральных систем в£й-;оз значен» ш:ела величина мольной доли углекислоты во Лдаиде (рта.10). Значения менее 0,.2 обусловили после-

довательное развитие метаморфизма, что фиксировалось в опытах бескарбонатной серии экспериментов. При параметрах

> 0,2 отмечался фазовый переход карбоната в куммингтонит. Последний ш«ел широкое поле термодинамической устойчивости (Г » 380-650°С) и пост.мнно присутствовал в карбонат-ссдержа-цнх экспериментальных колонках..

Дальнейшее углубление физико-химических исследований при ■герыобарячаских параметрах, близких к условиям эпидот-амфибо-ли обой фации регионального метаморфизма (Р в 100 Ша, Т = 500° С) позволили теоретически рассчитать поля стабильности раэ."::чных ыетасоматических колонок (рис.11) и составляющих юс отдельных минеральна! ассоциаций: магнетит-куммингтонит (Ч|[ < 24,38 гранат-куммингтонит ('ЦНо^*'

24,38 4,29 - 4,56), гранат-мусковит-кварц-би-

отит 4 24,22 и-^ад^/йн+З ) = 3,2 I - 4,29), магнетит-

кварц-биотит Мб1о2> 24.3В «-10^А^3/а«+><4,25).

Поля устойчивости стих типоморфных для железисто-кремнистых толщ Нривбасса минеральных ассоциаций расширялись с ростом температуры и еыклинивались нике Т - 483°С (при = 100 Ша).-

На основании проведенных петрологических г экспериментальных и физико-химических исследований была разработана генетическая классификация существенно метаморфических пород и кон-тактово-реаквдонных образований. Для идентификации минеральны? разновидностей железистых' пород была применена петрох^.ическа/ диаграмма ^ = *Ч/ре0б1Ц " Ко = ^г0^/^6^ * Ре£})» К0,Г0Ра; позволяет проследить устойс-вость окислов, силикатов и карбон т^с на протяжении всего минералого-геохимического ритма "не л зисто-сланцевый горизонт" различно к. гаыорфизовамьк желеаору ¡¡их месторождений.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОСТАВА И СВОЙСТВ ОСНОВНЫХ ЛСРОДОСШЗЩИХ МЖ ЕР АЛОВ ПН! МЕТАСЩЩЧЕСКИХ ПР0ЦЕ: Г АХ

Развитие кснтаятсво-реакнионных взаимодействий с о про бои,' лось процессами кр- таллизации, перекристаллизации, рекриста.

грая-<7» роговая vCwhk«, пнрогенч u np.) ;t in-ti-r.-

тит, кпарц, биотит, мусковит, хлорит, корбоьат к r$»,) su: -".pn-лов. При tico разнообразии этих явлений отдозвтся р;;.:тя uta всех минералоп тсндешля укрупиенкл их ивдивь'до» г 2-Ö пг • з ионах максимальнее мотасоматчтескиг.г изкйнэн:г! по сравнен;'» с существенно метаморфическими келезисдот кдаршкгг'я я слепцами. У минералов высших сингсниЗ ато ссирочогда.^гь уяргисггг.ч их кристаллографического облики до оятоэдра у rsmetiiTa •• t:.v-трагонтриоктаэцра у граната, тогда как з нои'гпшьнпгл: но^сдтег отмечается до 43 % частот!.! встрече-;'состя rpwoP у'5а и' pu!vío-додекаэдра у магнетита и до 36 % граней г^о.код'п'ладча - ';* граната. Криеталлогенетическос ipeo6pnsoi».-?m9 ксдряа зкраа-.!-лось в повышении ре -ероэ и морфологической с«рг;,дат;ости яго индиоидов (рис. 12), очкксика «х от зклпчета" постсрокн;';. нералов, формировании сотэшудак и горцомог агрэгятеэ. Длл минералов низших евнгонях («увдлигтоккта, йиотиго, í-уз довйга,хлорита) также характерно улучзегшв в яодо г.'этзсснатозе. крквг*яг.>-морфологического облика их вуцеленкЗ. Тсч кугкппггоотг cttywjy-ет крупные (до- 3-10 ш) агольчапм и зр1?заатт'зсчйв тг-кпп'га» а тапг.з радиально-яучисткз ,и спутакко-полсннаотпо arpsrarj.

Рис .12. Грфми изменчивости морфологически* характеристик крерца из различных ягелезкетых пород Скв-леватского (а) и Анповского (б) месторождений.

Горные пароды: Кварциты: I - гша-титЧ'Шгнетлтовке; П - магаетато -вые; Iii - куммингтонмт-{кербона?)— кагнетитовыо; 1У - кварцитосяснци 1>тгнетит-(карбонйт)-кумиинг£.,ои!1~ товые; У - наарццгосланци кагна-тит-(грштт)-кукшшгтошге-бис<ги-товые; У1 - сланцы (ставролит)-мусковиг-кварц-биотагосые. Ьср - средний размер индивидов кварпп; 3 - степень их изоморфизма; Q - значение; /шгедр&дышх углов нейду грярш

Одновременно нЕбявдалась «еолвция хшлъип и »г.-рглц ¡1.. ь;.-дов. Б составе магнетита из мотасоматических пород происходил рост миньльнкх долей различных шпинелидов (рис.13).

а д Рис.13. Графики изменчивости долей

,41Хт различных миналов в составах магнети-

тов из различных пород Скелеватского (а) и Анновского (б) месторождений. Ш - магнетит; маггемит; ЭрГ» -шпинель; М{|| - магноферрит; Св| -каль-циферрит; 5к& - якобсит; Ыэр - уль-вешпинель. Условные обозначения 1-У CM.piiC.II .

Вместе с тем, восстановление железа с понижением минальной доли иаггемита полностью компенсировало этот эффект и приближало состав магнетита к стехиометричёекому. У более изоморфно емких силикатов в ходе контактово-реакодонных взаимодействий наблюдалась закономерная изменчивость кристаллохимических характеристик, в первую очередь, соотношения РаО и ЦзО в юс составе. Так если на Скелеватском месторождении состав силикатог контролировался составом вмещающих их метаморфических пород, то на Лнновском месторождении метасомЬтическая миграция магния в железистые горизонты и повышение.фугитивности кислорода в сланцевых горизонтах обусловила инверсию этих закономерностей . Аналогичные результаты были получены для составов силикатов {куммингтонитов, хлоритов, пироксенов, биотитов), синтезированных при экспериментальном воспроизведений контактово-реакаионных процессов.

У ряда ыетасоматических минералов формировалась зональность, наследовавшая общие закономерности их кристаллохимиче-ской эволюции. Так периферийные части зерен куммингтонитов из метасоматически преобразованных железистых кварцитов отличались более магнезиальным, а из сланцев - более железистым составом по сравнению с центральными зонами минеральны;: зерен, что отвечает специфике миграции компонентов в ходе обмен»« взаимодействий. Эволюционное развитие зональности характерно

i/

^ ЫНм}

i п № в 1 i и 1 iv у

для кристаллов граната. Под влиянием контактсЕО-реакшюиных процессов в них происходила постепенная смена фгрмировавшегося на прогрессивном этапе меккеосф-умз прямого типа химической зональности, сложным.

У кварца в ходе метасшатических взаимодействий наблюдалась изменчивость флюидной составляющей его газово-жидкчх включений, наследовавшей физико-адмкческие особенности среды минералообраэования при метасоматозе.

Исследования кристалломорфологии, химизма минералов существенно метаморфических пород и метасоматитов позволили из широкой гаммы их физических свойств (оптических, спектральных, магнитных, плотности, микротвердости, термо-ЭДС и пр.) выя- . вить наиболее значимые характеристики для технологических процессов переработки железорудного сырья. .

ЗВСШЭДШ ТШОЛОШЧЕСШК ХАРАКТЕРИСТИК ШЕЗИСТНХ НВАНЩОВ В ХОДЕ КШТЖГШО-РЕЖЩ1ШШ ВЗШСЩЕЙСТБИЙ

Проведенные петрогенетические исследования предоставили возмокность с более научно обоснованных тозишй подойти к ' решению ряда проблем технологии переработки коитактово-реакци-онных аелезорудных образований. Обращает на себя внимание интегральный характер формирования магннтн«х, механических и технологических свойств железистых кварцитов, сланцев и мета-соматитов. Так, магнитные их характеристики определялись содержанием магнетита во вмещающих порода*, крупность» а морфологической выраженностью его индивидов, а также уровнем стз-хиоыетричноети состава минерала. Формирование механических (пористость, объемный вес и пр.) и прочностных'(удельная работа дробления) свойств железистых пород - происходило под влиянием противонаправленных процессов их синметаморфического терморазуплотнения и метасоматического залечивания образовавшиеся пор и трещин. Особенно сложным было влияние морфологических, крио-таллохимических и физических признаков на технологические па*, раметры обогащения железистых руд (рис.14). Для метасои«ти-тов.наряду с улучшением ряда параметров обогащения'(повышением вьсхода концентрата, его качества а извлечения из него железа) характерен значительный рост энергоемкости технологических процессов их переработки и потерь железа в хвостах обо-

К - На.

■ ад

7

/

у"

4,49

АЙ'Й

1С51

н» «521

Щвшвь»

и н „МШк?

»и и}) о

о

СШъУкг Я А 5г-г» ЗЛ V'

мУ^-ОА х?

к.-

ШШ'

Рис,14, Взаимосвязь структурно-текстурных , минералогических, геохимических и фиаико-механических характеристик минаралов и вмещающих их железистых пород Анновскогр месторождения с технологическими параметрами их обогащения.

Обозначения 1-У1 (см. рис. II.) - коэффициент магнитно-сти пород; К - коэффициент окисленное.™ пород; X эд-ь удельная доля магнетитового ми-налг в составе' шпинелидов; Ьср-средний размер зерен магнетита; •3 - степень их идиоморфизма; 0 - среднее значение дигецраль-ных уголов между гранями его зерен; См - показатель онидаемого раскрытия зерен магнетита при крупности измельчения - 0,05 мм; Д - удельная работа дробления пород; Хщ - удельная магнитная (восприимчивость концентратов магнетита в точке экстремума; Цщ - напряженность магнитного полп при ГПоХ ; Нс - коэрцитивная cилa;W- работа переыагничивания в ходе одного предельного гистерезиса;■ $ - содержание железа в ыагнетитовом концентрате; Г - выхо^ концентрата;' € г извлечение в него нелеза; - содержание желе'за в хвостах обогащения.

гащения. Это определялось возрастанием удельной работы дроблс ния мегасоматитов, работы переыагничивания в ходе обогащения 1— порошков, а такке существенным несоответствием параметров напряженности магнитного поля в про. удаленных сепараторах теоретически рассчитанным характеристикам для дан чье железистых пород.

На основе выявленных закономерностей была разработана технологическая классификация сортов железных 1/Д» выявлены не ^аичес'г.пе основы и проведено геолого-технслсгическое карт! роЕанне Анновского ыеоторождения Кривбасса (рис.15). Применя]

~ гз -

шпйся при этом с:.:тавлен-нын автором компьютерный комплекс "СДИДШ" для идентификации шшераль-них разновидностей пород и технологических сортов руд с помощью минералогических» пстрохкмичесшгх и, собственно, технологических критериев моткот с большой научно-практиче -скоЯ эффективности использоваться как при геологоразведочных, тая I! при эксплуатационных работах на месторождениях аокембрийских г.елезистнх кварцитов. ■

Рис Л 5. Технологический план гор. -О м южной части Анноз-ского ¡ксторокдтш,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе на основе сопоставления различно мвтсж>р$»»о -ванных железисто-кремнистых комплексов, анализа кх петрезшта-ческих характеристик, термодинамических расчетов и экспериментального моделирования контактоео-реакиионккх взаимодействий между железистыми кварцитами и сланцами установлено мета-ссматическое (аллометаморфическое) происхождение полосчата: по род магнетит-силикатного и магнетит-силикат-карбонать'от состава. Развитие контакгово-реакционних процессов в хода сйи-метаморфической гомогенизации физико-химически неравновесных . гетерогенных железисто -кремнистых то®ц сопровождалось отставанием геохимической контрастности галезистах кварнитоз и сланиев в связи со значительным ростом удельной доли ' догяозэ-руднме мегасоматитов. Выявлено, что коотяиттоо-рсаннасинш

•А'

'1 Ь'1

г

" ) ) ^

I г.;!

<, 1 !.

г--;г

г ? 1

¡1—-> ] . .

,Т 1 1 * 1 3 * * л

" - « v. ', 5

г Г. ч

,0 З-.-.-Аа 1

! ^

> яг*'»*» 0,\.1

ззакм.аёйстеияи благоприятствовал* существенное повышение проницаемости железистых пород в ходе их слчмет'ампрфического теплового разуплотнения. Установлен специфический характер зональности контактово-реакционных образований, кек продукта ме-тгшорфогенной эволюции аутягенной зональности железорудных толщ; Для условий ?лид?т~ачфибол1. ->впй фации метаморфизма (Pp¿ = 100 Ша'; Т = 5С0°С) теоретически рассчитаны параметры стабильности вепутцю: мкнералькнх ассоциаций.

На основе природных, экспериментальных и физико-химических данных определены дев линии, развития контактово-реакиионного взаимодействия - бескарбокатчая ' )'co¡} < 0,20) и карбонат-со-держашая ( í^oo^ ^ 0.201. Б бескэрбонатных системах установлены тренды илл^хшического метаморфизма железисто-кремнистых формаций Южного (4¿íg„>25,I при = 100 Ша) и Северного

< 25,1 при = 100 Ша) районов Криворожского бассейна. Наличие седиментогендах зрбонатов на контактах - железистых и сланцевых горизонтов имело определяющее значение для активизации кетоссматического образования силикатов.

Выявлено укрупнение'индивидов, упрощение кристаллографических форм породообразующих минералов, унаследование ими изменчивости химизма келезистых'пород в ходе мпгасоматизма.Установлено неоднозначное- влияние контактово-реакшонных процессов на технологические параметры переработки железистых руд л разработана компьютерная система обработки петрохшической информации в ходе геолого-технолггического картирования ыетасл-иатически измененных железорудных месторождений. '

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РйБОШ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Евтехов Б.Д., Валеев O.K. Вцутри»!кфошаиионные контак-тово-реакцконные взаимодействия и их роль в образовании железорудных месторождений докембрия (по природным и экспериментальным дакньм)//Мстасоматизм й ргтобразование. - Ян.: Наука, 138?. - С.59-60.

2. Евтехов В .Д., Валеев O.K. Кснтактово-реэкпионкые взаимодействия в гетерогенных железисто-кремнистых формациях различна* ступеней метаморфизмаУ/Метаморфогеиная металлогения Урала. - Свердловск,. 1988. - ü.163-164.

3. Валеев O.K. Об эффекте терысразугоютнения пород жэ-

/

/

/

лезисто-кремнистой формации Кривого Рога//Геол.журнал, 1990.

- 4?, № 4. - С.96-99. ' _ - '

4. Евтехов В.Д.Валеев O.K. Бодородо- и углеводородо-генез в связи с процессами минералообразования в железисго-крсмнистнх формациях//Современные аспекты прикладной минералогии и методы ее преподавания. - Владивосток 1990. - С.114-115.

5. Валеев O.K., Евтехов В.Д. Компьютерная система' обработки мянералого-генетической информации ■ и ее использование в учебном процессе//Там же. '- С.36-38.

6. Евтехов В.Д., Вглеев O.K. Экспериментальное моделирование синметаморфических контактово-реакшюнных процессов в железисто-кремнистых формациях докембрия//Докл. АН СССР, 1990.

- 313, № 4. С.944-947.

7. Евтехов В.Д., Валеев O.K. Градиенты терморазуплотнения пород железисто-кремнистой формации и их роль в процессах рудообразования//Маталлогения докембрия и метаыорфогенное ру-дообразование. - К.5 Наукова думка, 1990. - С.88-89.

8. Валеев O.K. В$ект терморозущ1лення пор!д зал1зисто-кремечисто! формац1I Кривого Рогу// Дол. АН УРСР, Сер. Б,1990.

- fib 4, C.8-II.

9. Евтехов В.Д., Валеев O.K. Факторы локализации комплексных редкометальных руд в железисто-кремнистых формациях докембрия/Дез. докл. выездной сессии Всесоюз.мьяер. об-ва. -Апатиты, 1990. -С.37.

10. Евтехов В.Д., Ламрани 0., Валеев O.K. Типоморфизм гранатов Анновокого месторождения// - Деп. в УкрНИИНТИ ^ 135291. - 23с.

.11. Евтехов В.Д., Ламрани 0., Валеев O.K. К технологической минералогии гранат-содернащих сланцев Северного района ' Кривбасса. - Деп. в УкрНШГГИ »> I4II-9I. - 29с. ,,

12. Валеев O.K., Евтехов В.Д. Терлоразуплоткение пород железисто-кремнистых формаинй//Изв.вузов¡Геология .и разведка, 199I, - № 12. № 9, - С.58-66.

Соискатель . К. Валеев

Р?Я КГРИ, Зак. »V , объем I п. л., тир. 100 пкэ.

Коиеой Per, ул. ХУЛ лартсъезда, II. Подписан« к печати 199.;.