Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Пирофиллитовое сырье Гайского месторождения

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Пирофиллитовое сырье Гайского месторождения"

министерство науки, высшей школы и i технической политики российской федерации

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

ОВОЧЕРКАССКИП ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПИРОФИААИТОВОЕ СЫРЬЕ ГАЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

педиальность 04.00.11 — геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых, металлогения

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

На правах рукописи

Удачин Валерий Николаевич

УДК 553.67(470.57)

АВТОРЕФЕРАТ

НОВОЧЕРКАССК 1993

Работа выполнена в Институте минералогии Уральского Отделения Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогияеских наук В. В. Занков (Институт минералогии УрО РАН)

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук И. А. Богуш (Новочеркасский государственный технический университет)

кандидат геолого-минералогических наук В. Г. Рылов (Ростовский государственный университет)

Ведущая организация: Гайский горно-обогатительный комбинат

Защита диссертации состоится с с1'1 » ^¿¡се^рЛ-_1993 г. в /Г

на заседании специализированного Совета Д 064.40.02 при Север Кавказском научном центре Высшей школы по адресу: 346411, г. Новочеркасск Ростовской области, ГСП-1, ул. Просвещения 132, НГТУ, главный корпус, ауд, 107.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новочеркасского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_»__ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета канд. геол.-мннер. наук

Съян С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Медноколчсданные месторождения Урала являются ведущими источниками сырт,я для меднорудной промышленности региона. Попытки комплексного использования добываемой, наряду с рудами, горной массы ограничиваются либо разработкой рекомендаций , либо испо71ьзова!шем части вме-щакщих пород для производства щебня. Открытие в последние годы на некоторых колчеданных месторождениях ¡Оиюго Урала залежей пирофиллитсодержащих пород позволяет получить новый вид сырья для многих отраслей промышленности.

Залежи пирофиллитсодержащих пород на Гайском месторождении относятся к новому промышленно-генетпческому типу месторождений (аповулканогенные метасоматиты колчедашгых месторождений остро-водуяоных комплексов палеозоя), который ранее на был известен. Как всякий новый объект, он интересен исследованием закономерностей размещения и условий локализации руд.

Учитывая опыт зарубежных стран по использованию гшрофилли-тового сырья в огнеупорной и керамической промышленности, а также растущие потребности я керамических и огнеупорных материалах промышленности Урала, были исследованы пирофиллитсодержащие породы Гайского месторождения. В них, наряду с пирофиллитом, присутствуют кварц, серицит, диаспор. Различные количественные соотношения этих шшералоп, образующих разобщенные тела, выдвигают задачу выделения видов сырья.

Целью настоящей работы являлось изучение пирофиллитсодержащих метасоматитов Гайского ыасторождения с детальной, характеристикой их геологической позиции, химического И минерального состава.

Исходя из поставленной цели, необходимо было решить следующие з а д а ч и: изучить закономерности размещения залежей пирофиллитсодержащих метасоматитов в вулканической структуре центральной части Гайского местороядения; исследовать химический и минеральный состав пирофиллитсодержащих пород и выделить, на основагош этого, виды сырья; изучить типоморфизм пирофиллита и реконструировать процесс шшералообразования в пирофиллитсодержащих ыетасоматитах.

Фактический материал и методика исследований. Работа выполнена на материале, собранном автором при картировании карьера Гайского медноколчеданного цестороадения в течение 19Вв-19Э2г. г.

Методика полевых исследований заключалась в геолого-минералогическом картировать бортов действующего карьера. Для изучения состава пирофиллигового сырья отбирались образцы, штуфные и пунктирно-бороздовые тфобы.С целыо определения поведения сырья в технологическом процессе отобраны и исследованы 4 лабораторных пробы весом 10-25 кг. Для оценки качества сырья и его соответствия требоващ1ям промышленности отобраны и испытаны 6 технологических проб весом 150-200 кг, 1 проба.для заводских испытаний весом 152 т и одна промышленная партия сырья весом 1200 т.

При изучении каменного материала приценялось микроскопическое изучение шлифов, рентгенофазовый анализ для исследования состава матасоматитов. Дня выяснения особенностей структуры слоистых силикатов и их политипцого разнообразия использовался электронографический метод косых текстур.

Общий объем выполненных автором работ составил: документация бортов карьера КЗ — 3400 пог. м, документация керна скважин, пробуренных по рекомендации автора для оценки лирофиллито-вых руд - 293 пог. м, изучеш1е прозрачных шлифов - 130 шт., полный силикатный анализ 175 проб, рентгеновский анализ - 86 проб, термический анализ - 14 проб, анализ методом инфракрасной спектроскопии - 50 проб.

Научная новизна, li результате выполненных работ:

/.Реконструирована вулканическая структура в центральной части Гайского месторождении. Установлена приуроченность пиро-филлитсодеркащих пород к периферии экструзивно-эффузивного купола риолито-дацитового состава и определена лавовая природа исходного субстрата.

2. В составе пирофиллитсодержащих метасоматитов выделен и охарактеризован но.вый тип высокоглиноземистой минерализации для Гайского месторождения - породы диаспор-пирофиллитового состава.

3. Впервые для месторовдешй и проявлеш1Й шфофилпита в апоаулканогешшх метасоыатитах определено поведение гюшшшов пирофиллита в гидротериалькых условиях

п

4. Впервые для России установлена новая разновидность пирофиллита — хромсодерзкащий пирофиллит.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседаниях У1I школы по технологической минералогии (г. Сыктывкар, июнь 1998г.'), на региональной совещании "Рациональное освоение недр Урала" (г. Учалы, сентябрь 1988г.), Всесоюзной совещании "Механизмы структурного контроля оруденения" (Звенигород, апрель 1939г.'), Всесоюзном совещании "Минерально-сырьевые ресурсы и комплексное их освоение" (г.Сарапул, июнь 1989г.), II региональном совещании "Минералогия Урала" (г. Ыи-асс, май 1990г.), 29-ом Международном геологическом конгрессе ( г.Киото, Япония). По теме диссертации опубликовано: монография (в соавторстве), препринт и 1Б статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,шести глав, заключения и содержит <3&страниц машинописного текста, 55. рисунков и .19. таблиц. В списке использованной литературы .<?>. наименований.

Во введении приводится общая характеристика с обоснованием актуальности и практической значимости работы. Первая глава посвящена изложению методики исследований. Во второй главе в хронологическом порядке дается история открытия и изучения пирофиллита в колчеданоносных районах Урала. В третьей главе рассматривается геологическая структура центральной части Гайского месторождения по результатам картирования карьера. Четвертая глава посвящена характеристике залеайй пирофиллитсодеранщих ие— тасоыатитов и выделению видов сырья. В пятой главе приведены сведения о четырех выделенных морфоструктурных типах пирофилли-тов и рассмотрены вопросы их политипного разнообразия. Шестая глава содержит сведения о технологических характеристиках выделенных видов пирофиллитового сырья и их поведению в процессах обжига при производстве керамических и огнеупорных изделий.

За постоянную помощь и советы при подготовке и завершении работы аптор глубоко признателен научному руководителю, доктору геолого-шшералогических наук В.В.Зайкову.

В процессе выполнения работы ценные замечания высказывали: П.В.Масленников, А.И.Белковский, П.М.Еализер, Е.П.Щербакова, В.Н.Анфилогов, В.В.Чесноков, В.А.Попов. Большую помощь в обсуа^-дешга, подготовке и оформлении работы оказали С.П.Масленникова,

Ч

И.И. Гинякопскея ,0. С Тслеикоп, Е.И.Лекорева. Л.М ВХшнои. При проведении полевых рабси автор пользовался сонетами и помощью Г.Г Корчбл'па и И.В.Синяковской, с которыми исследовал ряд мес тороллсгшй и проявлений иирофиллитовой минерализации на Урале За ямпо.'шеиие аналитических исследований хромсодерягащего impo филлита автор благодарен С.Л.Вотякову. С благодарностью автор вспоминает помощь специалистов геологической службы Тайского ГОКа: С.И.Кузнецова , В.С.Лунева, Р. ЛЛСатионопа, Г.С.Хубаена. Всем перечисленным сотрудникам автор выражает искреннюю признательность .

Основные защищаемые положения.

Первое защищаемое положение. Нирофшиттсодержащне мета ccv-

матиты приурочены к__периферии зкструзивно-эффузивного___купола

риолито-дацитового состава. Кварц-пирофшшитовые разности мета_-

соматитов развиты по__потокам____плагиоклазовых дацитов, _а

кварц-серицит-пирофиллитовые — кварцеимх риолитов.

В результате картирования карьера установлено, что структура данного участка реконструируется как фрагмент экструзивно-эффузивного купола риолито-дацитового состава.

Внутренняя часть куполовидной вулканической постройки сложена серыми и темно-серыми массивными кварцитами, образующими тело размером 40x200 и в западной части карьера. Основная масса породы состоит из агрегата сливного кварца. Структура афировоя, микроструктура гранобластовая с размером зерен кварца 0.03-0.1 мм. Редко отмечаются реликтовые резорбированные фенокристаллы кварца размером 0.2-0.4 мм. Кварцевый базис рассекается ветвящимися прожилками серицита, составляющими, в количественном отношении около 15% объема породы. Вкрапленность пирита в кварцитах достигает 10-15я. В пределах всего тела отмечаются ксено-генные включения гшрититов размером от 3-5 см до О.Я м, представляющие собой отторжегщы залегающих ниже серноколчедашшх руд. Результаты химического анализа свидетельствуют об отсутствии оксидов кальция, магния, натрия. Содержание А1203 не превышает 7.Сх, а содержание SÍ02 колеблется от 83.Z до 87.3%. Се-рицитизация альбита риолитов сопровождалась полным выносам натрия, который шел но образование серицит-парагонитовых метасома-титов в смежных зонах (Пшеничный,/975). Мелкозернистый новообразованный кварц несет большинство признаков незаконченного ме-

тасоматического роста с фестончатыми ограничениями зерен. Сово-вокупность текстурно-структурных особенностей метасоматитов, их химизма (табл.?) и расчеты прианоса-выпоса компонентов по методу Барта (Barth,7955) позволяют сделать заключение, что во внутренней части вулканокупольной постройки имел место кислотный метасоматоз афировых риолитов. Он сопровождался полным выносом оснований, значительной части алюшпшя, привносом крем-гая. Такая направленность процесса характерна для преобразования кислых пород формации натриевых базальтов-риолитов в ядерных частях экструзивно-эффузивных куполов на Урале (Серав-кин,19В5).

Кварциты перекрываются "пятнистыми" апориолитами. Они слагают одно крупное пластообразное тело мощностью 40-45 и, протяженностью около 500 м и несколько мелких тел мощностью 15-20 и и протяженностью около 100 м. Базис породы представлен афировой стекловатой массой. IIa фоне базиса выделяются обособлещш светло-серого цвета сложной формы - амебы, рогульки, каплевидные образования. Основная ткань породы сложена гранобластовым агрегатом мелкозернистого кварца, а обособления представлены тонкочешуйчатыми массами серицита. Изредка отмечаются крупные еди-шгчные фенокристаллы кварца. Подобные структуры, отмеченные в экструаивно-лавовых куполах Рудного Алтая и названные эмульсионными (Иншин, 1972), отвечают переходной зоне от внутренней части вулканического купола к его периферии (Авдонин,1986). Возникновение таких структур обусловлено различной кристаллизационной способностью литоидной части магмы (в настоящее время -базис породы) и протостекла (серицитовая масса обособлений) в процессе ликващш.

В юго-западной части карьера, п направлении наращивания разреза, отмечается переход "пятнистых" апориолитов в порода с отчетливо выраженной подушечной отдельностью, фиксирующие собственно лавовые образовашш.

Основной объем пород, отвечающих периферии купола, вскрыт п восточной части карьера. Наибольшим распространением пользуются апориолиты, слагаюдие несколько пластообразных тел мощностью 10-30 м и протяженностью сотни метров. Основная масса состоит из лепидогранобластового агрегата кварца и серицита.

Количество серицита о апориолитах составляет от 20 до Звя. Пор-

<

Таблица 1

Химический состав исходных кислых вулканитов Райского месторождения и развитых по ним метасоматитов Смас.х)

I N |п/п Кол—во анализов ¡эюг \ I I | ТЮ2 |А120Д I....... Г IFe.20.3l I I РеО ¡МпО ■г--------- 1 | ¡СаО | Иа-ЗО К20 | I Р205 1п.п.п.! I I

| 1. 34 I I \75.93\ 0 31 1 10 19 | 1.35 | 2 50 I о 06 \0.92 | 1 47 1^.03 1.061 0. 12 | 1 98

I 2. 45 |66.Й5| 0 35 | 13 68 \2.44 | 3 68 \0 14 \1.75 | / 97 ¡5. 12 / . 171 0.09 I ° 70

I 3- 3 ¡85.87] 0 20 I 6 84 |1.45 | 0 85 \о 05 \0.19 ¡0 06 \0.18 1.63\ 0.02 | 1 63

I 4- 12 \82.48\ 0 33 \ 10 91 \0.48 | 0 44 ¡0 05 10. 15 \0 15 | 0.32 2.431 0.04 | 1 91 |

I 12 \80.90\ 0 за I ю 94 I 1■зз | 0 39 I о 01 | 0.20 I о 17 |0.27 2.461 0.04 I 2 41 |

I 6- 9 ¡80.42! 0 36 I 9 78 |1.38 | 0 44 I о 02 |0.33 \о 39 2.331 0.07 ! 2 57 |

! ^ ■ 14 \81.03\ 0 49 I 13 94 |0.47 | 0 27 | 0 02 ¡0. 11 | 0 17 | 0.12 0.34\ 0.04 I 2 97 |

I 8- 12 \73.11\ 0 61 | 18 64 !0.84 | 0 20 \0 03 10.34 \0 07 10.29 2.311 0.04 I з 58 !

I э- ! 5 \37.68\ 1 82 | 47 \ 10 |0.81 | ! I 0 05 I о 04 10.03 | \0 30 | 0.27 0.741 0.15 I 9 21 \

Примечание: 1 - кварцевые риоляты: 2 - плагиоклазовые дациты; 3 — серицитовые кварциты внутренней части экструзивно-эффузивного купола; 4 — "пятнистые" серишгг-кварцевые апориолиты переходной зоны; 5 — серицит—кварцевые апориолиты периферии экструзивно—эффузивного купола; 6 - серицит-кварцевые аподаниты; 7-9 — пирофиллитсодераащие метасо-матиты: 7 - пирофиллит-кварцевые; в — кварц-серицит-пирофиллитовые; 9 - диаспор-пиро-филлитовые. Использованы дшпше автора (3—9) и Б.П.Потапенко и В.Т.Тишенко (7. 2).

фировые вкрапленники предстаппе1ш кварцем. Фьяммеподобные обособления в апориолитах вьшолнены серицитом, являющимся по данным электронографии, высокотемпературной политштной модифи-. кацией 2М Скак и серицит из проаилков и основной массы метасоматитов). В кровле апориолитов отмечаются дислоцированные серицит-кварцевые метасоматиты, образовавшиеся по стекловатым коркам палеопотоков. Анализ химического состава апориолитов периферии купола и исходных риолитов (табл./) свидетельствует о примерном равенстве по содержаниям алюминия , в то время как из исходных пород полностью вынесены натрий, кальций, магний, привнесен кремний. Титан в процессе кислотного метасоматоза кварцевых риолитоп ведет себя как инертный компонент.

Аподациты слагают крупное пластообразное тело мощностью 70-120 и и протяженностью около 450 ы. В южной части тепа присутствуют породы с фрагментами подушечной отдельности. В кровле залегают лавобрекчии, которые состоят на вОх из остроуголпшх обломков порфировых аподацитов, сцементированных афировой однородной массой. Центральная часть тела аподацитов представлена груборассланцованными разностями с реликтовыми порфировыми структурами (псевдоморфозы серицита по табличкам плагиоклаза). Северные выклшши аподацитов выполнены тснкорассланцованными серицит-кварцевыми ыетасоматитами с реликтами фьямме серицнто-вого состава. Сравнение химического состава исходных дацитов и образоватшх по ним серицит-кварцевых ыетасоматитов (табл./), а такащ данные расчетов привноса-пшюса, свидетельствует о значительном припносе кремнезема, выносе части алюминия и большей части оснований п по/той пыносе натрия. При серпцигпэащш дацитов большая часть алюминия остается эафнксировашюй в сериците, образующим псевдоморфозы по вкраплешшкам плагиоклаза. Меньшая часть выносится л, вероятно, идет па образование диаспорсодер-¡тщих разностей метасоматитов.

Пирафнтититсодершщие метасонатиты образуют три липэовндных тела, самое крутое на которых расположено в юго-восточной части карьера N3. Судя по положению в разрезе, наличию апоксенок-ластолав дацитоп л кровле тела, реликтовым структурам, характерный для ллагноклазопых дацитоп, большая часть метасоматитов образована по небольшому палеспятоку готагиоклазопих дацитон. Меньшая по объему часть метасоматитов имеет кварц-серицит-ппро-

филли гоный состав и соперж1т линзы массивных диаспор-пирофилли -товых и сланцеватпх серицит-пирофиллитовых метасоматитов. На;и-чие подушечной отдельности, реликтовые фенокристаллы кварца, приуроченность к кровле и выклинквм мелкопорфировых впориоли-тов. свидетельствует об образовании кварц-серицит—пирофиллито-пых метасоматитов по кварцевым впориолитам.

Обода.™ признаками для всех пород, слагающих периферию куполовидной постройки, являются :

— пластовая и субпластовая форма тел с присутствием в кровле лавобрекчий;

— подушечная отдельность;

— наличие фьяммеподобных обособлений в впориолитах;

— присутствие ксенокластолав в различных частях разреза пластовых тел;

Совокупность указанных признаков свидетельствует о принадлежности данных пород к лавовым образованиям.

Второе защищаемое положение. На месторождении выделяется два вида пирофиллитового сырья. Аподацитовые метасоматиты кварц-пкрофиллитового состава с содержанием Юг04Иа,80</. Оя_пригодны для производства огнеупорных изделий. Апориолитовые метасоматиты кварц-серицит-пирофиллитового состава с содержанием Ш?0+Иа.г0>? .5* удовлетворяют требованиям для производства керамических изделий.

Основной объем пирофиллитсодержащих пород находится в юго-восточной части карьера N3 и представлен одной залежью (рис. /) мощностью 20-55 м и прослеженной протяженностью 250 и (южное выклинивание не оконтурено из-за наносов). В результате геолого-минералогического картирования в составе залежи выделено две части - восточная и западная. Они различаются текстурно-структурными особенностями слагающих их метасоматитов, степенью дислоцированности, минеральным и химическим составом.

Метасоматиты восточной части залежи (мощность 20-55 и, протяженность 250 м) образовались по плагиоклаэовым дацитам. Соответственно, для пород характерны реликтовые порфировые структуры. Пирофиллит присутствует в двух формах выделений: псевдоморфозы но плагиоклазу, и агрегаты, составляющие, наряду с кварцем, основную ткань породы. В зависимости от количественных соотношений кварца и пирофиллита преобладает легаадограноб-ластовая или гранолепидобластовая структуры. Результаты

Л. 1

ч \

\ 5 X

жх 7 * *

\ \ \ 3 ч ч

Рис.1 Влок-диаграмма залежи лирофиллитового сырья в карьере N3 Гайского месторождения 1 - аподациты плагиоклазовые; 2 - апориолиты кварцевые; 3 -дислоцированные кварц-серицитовые метасоматиты; 4-5 - виды пиро-филлитового сырья: 4 - кварц-пирофиллитовое, 5 - кварц-сери-цит-пирофиллитовое; 6 - диаспор-пирофиллитовые метасоматиты; 7 -серноколчеданная залежь; 8 - зона обрушения над рудным карстом;

9 - геологические границы прослеженные (а) и предполагаемые(б);

10 - границы зоны обрушения.

рентгенофааового анализа и количе ств ei то й оценки содергашш основных минералов методом Ш1фракрасной спектроскопии свидетельствуют о той, что в составе восточной части залежи проявляется устойчивая тенденция к ассоциации кварцIпирофиллит. Как правило, соотношение этих минералов составляет 1:1. Серицит образует не значительные по размерам скоплешш и проаилковидные выделения среди пирофиллита и в количественном отношении составляет около 5х. Химический состав кварц-пирофшшитопых пород по данным 12 пунктирно-бороздовых проб, отобранных по трем сечениям, характеризуется содериалшями (мае.*): SiOÜ 76.0—78.2; А1203 14.7-16.5: Fe203+Fe0 /.0-1.5; K2CHNa20 0.5-0.7. В практике про-мытлешюго использоващш алюцосиликатного сырья при производстве огнеупорных изделий подобные показатели характеризуют бесщелочной вид сырья.

Западная часть з&пежи слоягена тонкорассланцованными ыета-соматитами с афировой структурой. Данные рентгенофааового ана-/шза, химического анализа штуфных проб и микроструктурных наблюдений свидетельствуют о том, что в составе метасоматитов присутствуют пирофиллит (¿0-40*), кварц (30-55х), серицит (/5-25*). Пирофиллит и серицит образуют, как правило, тесные срастания с размером индивидов 0.005-0.01 мм. Для кварцевых агрегатов характерна граиобластовая структура с размером отдельных зерен 0.01-0.02 мм. Реликтовые порфировые вкрапленники кварца имеют размер 0.1— 0.3 мм и составляют не более 3-5х от общего обьема.

Среди кварц-серицит-пирофиллитових метасоматитов находятся прослои серицит-пирофиллитового состава мощностью 0.1-0.В м, как правило, тяготеющие к западному или восточному контактам залежи. Структура таких метасоматитов лепидобластовая с размером индивидов пирофиллита О.003-0.005 мм. Чешуйчатые агрегаты серицита обычно образуют лапчатые обособления среди пирофилли-товой матрицы. Химический состав серицит-пирофиллитовых метасоматитов характеризуется присутствием А1203 27.1-31.6х, 1С20 3.0-4.7х при отсутствии оксидов кальция, магния, натрия. Содер-aaioia суммарного железа не превышают 0.8%. Количество TiO2, минеральной формой которого во всех типах пирофиллитсодерасащих метасоматитов является рутил, увеличивается по сравнению с кварц-серицит-нирофиллитовыми метасоматитами до i.4*.

1'J

Диаспорсодераэщие игтасонатиты залегают в ;>дде небольших пшзовидных тел мощность» 2-S и н протяженностью ¿>-15 14 среди ¿варц-серицит-пирофиллитовых метассматитоп. Они кьеют массивную гекстуру и хорошо выделяются среди тонкорасслапцслашплх серн-д1т—пирофиллитовых разностей. Структура — реликте ;ая обломоч-тя, микроструктура гломеропорфирсоая. КЬтеральный состав отпе-тет ассоциации диаспор+гтрофшипгр при содер^ахшях диаспора от 10 до 35х. Для таких разностей характерны высокие содержания U.203 - до 48.3%.. Если п кварц-серицит—пирофиллитових метасоыа-гитах содержания 1(20 составляют 1 .5—4.0-х. (в зависимости от ео-шчестиа серицита), то п диаспор-пирофиллнтспых эти содержания ie превышают 0.7ж. В целом, для западной части запели гпгрофил-ттсодержащих пород, представляющих собой кпарц—серицит-гшро-[шллитовые метасоматиты с линзами днаспор-пирофиллитовых и се-эицит—пирофиллитовых пород, свойственны irouunemiue содержании Ц203 Сдо 29.6х), lG?04Na20 Сот 1.5 до 2.7х). По содержанию сум-¿арного железа (Fe203 + FeO—1.0%~) сырье относится к пизкоанле-шетому типу. Алюмосиликатное сырье, используемое в производстве керамических изделий и имеющее содержания сум:ш щелочных зкеидов ( калий и натрий) более 1.5я, носит название щелочного. Гаким образом, в составе промышленной залежи пирофиллитсодержа-!ц!х пород выделяются два вида сырья: бесщелочное — кварц-пиро-|>иллнтовое и щелочное — кварц-серицит-пирофиллитовое. Состав jayx видов пирофиллитового сырья отражен на рисунке 2.

0снов1п.ши вредными примесями в пирофиллитовои сырье является гидроксиды железа, гипс и ярозит, развитые в зоне окисле-шя. Да1шые рентгенофазового анализа и мессбауэровских спектров чадроксидножелезистых корок, пленок, охр свидетельствуют о пре-)бладании в их составе гетита и гидрогетита, при подчиненной юли маггемита. Тонкие корочки гипса, ассоциирующее с прожилка-ш гетита и гидрогетита,обуславливают в отдельных пробах поиы-аенные содергания СаО Сдо / ,2х) и S03 Сдо О.Зх) в пирофиллито-зом сырье. Ярозит развит в виде прожилков мощностью от первых тллиметров до 5 сантиметров. По химическому составу он соответствует калий-натриевому ярознту.

В целом оба вида пирофиллитового сырья по содержанию вред-1ых примесей (суммарное железо и сера) соответствуют трсбосагш-[М промышленности для производства керамических и огнеупорных штериалгш, что подтверждено лабораторно-технелогичеокнин, по-iy заводскими н прсиишл^шшш! и с пит ащ.я)ш

11

AI Д,"ас./

Ы

■J0

20

Б0

Nas0+

Щ-/.

70

80 SlOa,nac./

О «« .

° •

9 i Лч ¡и. ,

1 \ ' % W

1 V

»_

EZ3 [Ц>

• 5

А Б

3 Fe^^ Fe 0,мае/.

Рис.2 Классификационная диаграмма состава пирофиллитово сырья Гайского месторождения по данным анализа боро довых проб (средние по сечениям).

1 - усредненная линия состава и границы полей пирофиллитово сырья: I — кварц-серицит-пирофиллитового, II — кварц-пирофилл тового, III — пирофиллит-кварцевого, IY - диаспор-пирофиллитов го; 2 - поле составов пирофиллитового сырья Японии и Кьшой К реи; 3 — границы поля, отвечающего требованиям огнеупорной пр мышлешюсти; 4 - границы поля, отвечакщего требованиям керам ческой промышленности; 5-6 - пирофиллитовое сырье Гайского ме торомдения: 5 — кварц-серицит-пирофиллитовое, 6 — кварц-пирофи литовое.

Третье защищаемое нолп-гение. 13 составе звлсжпй _ 1шроф1утн^ 'овогоеырья присутствуют ч■; jpe типа пирофиллита. Степень ynoj >ядоченности структуры пирофиллита возрастает от стадии синвул-:аннческого метасоматоза к стадии дислокационного метаморфизма I _уменьшается_при нере>(оде к гп;1ротермаль1юму жто1ьно«у _ти11^.

Первый тип пирофиллита присутствует в виде включений в эассланцованных квпрц-пирофиллитовых метаеоматитах. Форма вклю-«епий остроугольная, сглаженно-остроугольная, реже уплощенная, 'азмер включений от 3-4 до 7 сантиметров. Размер чешуек пиро— ¡пишите-1 не превышает 0.01 мм. При термическом анализе макси-1ум зндоэффекта наблюдается при 685'С. При микроструктурных (абгподениях, подтвержденных данными химического анализа (табли— ja2), отмечается тесная ассоциация пирофиллита с рутилом, характерная для процессов кислотного метасоматоза как в палеогид-ротермвльных системах (Наковшнс,/96Я), так и в областях современной гидротермальной деятельности (Hayashi , 1973) .

Кроме гтирофиллита-1, включения представлены серицитовыми кварцитами, "пятнистыми" впориопнтнми, мелконорфировыми апори-олитами, т.е. фрагментами всех пород из тшележадей по разрезу толщи. Матрица состоит из пирофшшитиэиропагашх плагиоклвзошх вподацитов. Таким образом, пирофиллит-I зяфиксировэн в пиде ксеногенных включе1шй в апоксенокластолавах. Вопрос о масштабах проявления этого типа пирофиллита, характеризующего продукты Кислотного метасоматоза синвулканической стадии, остается открытым. Результаты электронографии четырех проб пирофиллита-1 свидетельствуют о присутствии смеси политипов Ш и /Тс. На электронограммах хорошо фиксируются дня рефлекса С022) и С112), характерные для триклтпюй однослойной модификации /Тс. Высоты этих рефлексов четко выделяются на фоне резкого рефлекса С114) и располагаются по обе стороны от него, что указывает на наличие пирофиллита с двуслойной моноклинной решеткой (политип ¿М). В количественном отношении обе ноштшные модификащм примерно равны.

Второй тип пирофиллита пользуется наибольшим распространением. Представлен тонкочешуйчатыми агрегатами, вылолнямци-ми прожилковидные выделения, "струи" в кпар 5-шфофиллитовых ме-тасоматитох и образует основную массу п квг. рц-серицит-пирофил-литовых, диаспор-пирофиллитояых метасомптит/i.t и пирофиллититах.

Секущий характер выделений пирофиллита-!I указывает на его более позднее образование, по сравнению с другими типами метасо-матитов. При микроскопическом изучешт устанавливается, что "дворики отрыва" за метакристалломи пирита, находящимися в квард-серицитовой матрице, втотшш агрегаталш пирофиллита-/1 (диагностика подтверждена съемкой эдаргоднспереиошшх спектров в шлифах) . Поскольку такие агрегаты формируются при деформациях из поровых растворов в полостях отрыва и «вдаются новообразованиями. то и на микроуровне устанавливается более позднее образование пирофиллита второго типа.

Микроструктура агрегатов пирофиллита-lI лепидобластовая при размере индивидов 0.005-0.01 ии. Редко отмечаются лапчатые агрегаты, где размер чешуек в 2-3 раза крупнее. Термический анализ восьми проб пирофиллита-II, отобранных из кварц-пирофил-дитовых и кварц-серицит-пирофиллитовых ыетасоматитов. показал, что крипые нагревания пирофиллитов из различных точек эалези практически идентичны. Дегидратация начинается с температур 540 - 560"С и заканчивается при В30 - В50"С с максимумом эндоэффек-та при 685 — 700еС. По этим параметрам пирофиллит-JI соответствует пирофиллитам из других районов мира (Термический.....1974).

Данные электронографии указывают на присутствие триклшшой и моноклинной модификаций, причем первая резко преобладает в количественном отношении. Кроме того, из 22 гфоаиализиропаг/шх проб пирофиллита-11,в трех отпечена только триклшшая модификация. Один из этих трех представлен хромсодерщщиц пирофиллитом (содержание Сг203 0.2к~), образующим зоны мощностью до 40 си. 1Ь: ориентировка совладает с общим субхгертлкалшым падением тел ксарц-1шроф1Шлитопых метасоматитоп, пыполишещих типичный кливаж разлома. По результатам инфракрасной спектроскопии установлено, что ноны хрома изоморфно зэнещают алюминий в октаэдрической позиции .

'Г р е т и Л тин пирофиллита проявлен в виде жилок, секуцнх вкрест простирания киарц-серкцит-пирофиллитовые, дпаспор-пиро-фшшитовыа метасоыатиты. Жилки имеют белый с шелковистым отливом цвет и мощность от первых миллиметров до 7 сантиметров. Они не выдержаны кг. с по мощности ты: и по простиранию и часто содержат иключеши дцаепор-пирофишштовых метасоматитов, пред-

Таблица Я

Характеристики нирофиллигов Гайского месторождения

1 1 1 1 1

Характеристики 1 | 2 \ 1 3 | 1 4 | 1 5

Химические 1 г 1 1 1 1 1

компоненты 1 1 ! 1

3102 | 67 .96 | 65. 02 | 64.91 | 65.08 | 65 23

Т102 | 1 00 | 1 24 | 0.65 | 0.13 | 0. 92

А1203 | 25 .42 | 28. 15 | 28.44 | 28.59 | 27 79

Ге203+Ге0 I <0 20 | 0. 20 | 0.20 | <0.10 | 0. 16

МпО - 1 1 | |

MgO I 29 | 0. 10 | | <0.10 | <0. .10

СаО I 0 10 | 0. 16 | 0.10 | 0. 16 | <0. 10

№20 I <0 20 | <0 20 | 0.20 | <0.20 | <0. 20

К20 I <° 20 | <0. 20 | 0.20 | 0.36 | <0. 20

Р205 I <0 05 | 0. 06 | 0.05 | <0.05 | 0. 18

п. II. II. I 4 94 | 5. 28 | 5.52 | 5.38 | 5. 06

Сумма | 99 81 | 100.41| 100.27| 100.00| 99. 64

1

т 1 1

Параметры I I I 1

решетки,А 1 I I 1

а. I 5.11| 5. 12 | 5. 16 | 5. 12 | 5. 14

Ь, | В.92| Д. 92 | 8.94 \ 8.93 | 8. 92

с. | 18.П\ 10. ^ I 9.35 | 18.7 \ 13.7

/' \ 9в.2\ \ _. I 96. 4° | I 100.7° | I 96.2' | I 9 .5'

Оптические 1 1 I I I I Г I

константы 1 I ! I

п, | 1 5991 1. 96 | 1.592 | 1.599 | 1.599

п,. | 1 I 5661 I 1.554 | 1 1.555 ! ! 1.559 | I 1.554

Примечание: 1 — пирофиллит—I; 2 — гшрофиллчт— 11 ; 3 — пирофил-лит-Н (хромсодерэтэп^гй); 4 - пгрофиллит—I11; 5 - пирофиллит—

ставляшдие собой осколки вмещающей матрицы. Микроструктур плотных агальматолитоподобных масс иирофиллита-П I отличаютс гипидиоморфнозернистым строением с размером индивидов 0.05-0. им. Примерно 20х от общего количества пирофиллита—111 приходит ся на жилки с хорошо проявленным шестовато-волокнистыи строени ем. В отличие от первых двух типов, пирофиллит в гвдротермаль пых кашках характеризуется мономинеральностью - в ассоциации Ш крайне редко отмечается кварц, а серицит и рутил отсутству ют. При термических исследованиях на кривых нагревания фиксиру ется эндоэффект с максимумом на 690 С.

Структурные исследования третьего типа пирофиллита указы вают на наличие политипа ¿М с раэупорядочешюй структурой. I: электронограммах четко выделяются сильные диффузные рефлекс (112) и (.114), а прилегающие к ним рефлексы очень слабы. Дании по экспериментальному синтезу пирофиллита свидетельству*: CEberl, 1979), что пирофиллит с моноклинным строением рещетк кристаллизуется при меньших температурах, нежели триклишшй.

Судя по тому, что жилки пирофиллита-111 смещаются по кля важным плоскостям, выполненным пирофиллитом-11, время формирс вания того и другого tmod следует отнести к одному этапу те» тонических подвижек. Из тектонофизики известно (Гзовский,1975) что одностороннее сжатие приводит одновременно к формированию кливажа и трещин, ориентированных перпендикулярно к нему.

Четвертый тип пирофиллита представлен агрегатам серебристо-белого цвета. Они распространены в виде присыпок I приоткрытых плоскостях подвижек по тектоническим трещинам, виде порошковидного налета в зияющих полостях. Судя по типу bi делений, пирофиллит-IV является продуктом дезинтеграции в ко] выветривания пирофпллитов первых трех типов. Результаты эле) тронографии свидетельствуют о присутствии триклинной и mohoi линией фаз пирофиллита и каолинита. Последний отмечен появлеш ем на первых эллипсах электронограмм четких рефлексов (112 С113), (.023), (114), (024).

Таким образом, в пределах аопы пирофиллитсодержащих мет! соматитов представлены морфоструктурные тиш,1 пирофиллитов, о1 ражакщие зволпцию процесса пирофиллитизации от стадии синвулю нического метасоматоза до стадии гинергенных изменений.

ЗАКЛЮЧЕН И Е

И результате детального изучения пирофиллитсодержащих ме-тасоматитов на эксплуатируемом Гайском медноколчедакном месторождении получены новые данные о его строении.

1. Вулканическая структура п центральной части месторождения представляет собой экструзивно-эффузивный купол риолито-да-цитового состава. Внутренняя часть купола сложена афировыми аиориолитами, превращешшми при метасоматозе во вторичные квар-^ циты. Переходные фации от ядра к периферии отмечены появле!шем флюидальных впориолитов с обособлениями протостекла. Периферия куполовидной постройки выполнена палеопотоками плагиоклазовых аподэцитов, кварцевых апориолитоп. Широкое развитие в этих телах фьяммевидных обособлений протостекла, наличие лавобрекчий в кровле тел и апокеенокластояав указывает на лавовую природу исходных пород.

2. Пирофиллитсодерэищие метасоматиты приурочены к периферии куполовидной постройки. Анализ структурно—текстурных осо— Зенностей метасоматитов свидетельствует о том, что кварц-пиро-¡>иллитовые метасоматиты образовались по гшагиоклпэовым дацитам, кпарц-серицит-гшрофиллмтовые - по стекловатым коркам и дезинтегрированному апостекловатому материалу в кровле и на виклии-«ах палеопотоков кварцевых риолитов.

3. В составе залежи пирофиллитсодержащих метасоматитов выделено и оконтурено два вида лирофшшитового сырья: бесщелочиое свпрц-гшрофиллитояое (ЮЗО + НаЛО <7.0) для огнеупорной промыот-1енности и щелочное — кпарц-серицит-гшрофиллитовое (1120 + 1а20>/.5я) для керомэтеской промышленности.

4. Впервые для месторождений и проявлений пирофиллита в 1Популканогенных метасоматитах проведена типизация пирофилли-•ов. В четырех выделенных морфоструктурныг типах степень упоря-[очешюсти структуры пирофиллита возрастает от стадии синпулка-мческого метасоматоза к стадии дислокациотгного метаморфизма и "меныпается при переходе к гидротермальному «ильному типу.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Чистогоровское пирофшшитовое ыестороадение (Урал)// Минералогия те ню гене за и минерально-сырьевые комплексы Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 198В. С. 141-145.

2. Месторождения пирофиллитового сырья// Иав. АН СССР, сер. геол., 1988, N 2. С. ЭЗ-106. (соавторы В.В.Зайков, И.В.Синяковская)

3. Pyrophyllite deposits// Int. Geol. Rev., 1988, \.30. P.90-103 (соавторы В.В.Зайков, И.В.Синяковская).

4. Пирофнллитовое сырье палеовулканических областей. Ы-: Наука, 1989. 128 с. (соавторы В.В.Зайков, Г.Г.Кораблев)

'5. Пирофнллитовое сырье и области его применения// Обзор БИЭМС, Ц. , 1989. 50 с. (соавторы В.В.Зайков, Г.Г.Кораблев)

6. Применение метода РКФА для экспрессной оценки состава гофофиплитового сырья// Инфармац. материалы ХС Всес. совещ.по рентгенографии минер, сырья. Tea.докл. , Ынасс, 1989.И.С.59 (соавтор Е.В.Велогуб)

7. Пирофнллитовое сырье Райского месторождения// Минералы месторождений и зон техногенеза руддах районов Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. С. 50-72. (соавторы В.В.Зайков, Г.Г.Кораблев)

8. Пирофиллитсодержзащие метасоиатиты ГаЙского месторождения (геология, минералогия, технология). Препринт. Свердловск: УрО АН СССР, 1990. 58 с.

9. Пирофиллит Урала: от минералогического открытия к минеральному сырью// Минералогия месторождений Урала. Тез.докл.Н регион, совещ. "Минералогия Урала". 7.2. Свердловск: УрО АН СССР, 1990, с.11Б-119 (соавторы В.В.Зайков,И.В.Синяковская)

10. Пирофиллит и диаспор в метасоматитах Гайского иедноколчеданного месторождения// Там же, с.152-155.

11. Пирофиллита колчедвноносных зон Шного Урала// Но вас данные по минералогаи эндогешшх месторождений и зон техногенеза Урала. Свердловск: УрО АН СССР, 1991. С. 71-84. (соавто{ В.А.Котляров)

12. Пирофшшитовое сырье Урала// Там же , с. 53-70 (соавторы В.В.Зайкоп, И.В.Синяковская, Г.Г.Кораблев, В.С.Лунев, Н.А.Михайлова, А.В.Иванова)