Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Региональные закономерности распределения платиноидов в Оренбургской части Южного Урала
ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
Автореферат диссертации по теме "Региональные закономерности распределения платиноидов в Оренбургской части Южного Урала"
На правах рукописи
ПОНОМАРЕВА ГАЛИНА АЛЕКСЕЕВНА
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНОИДОВ В ОРЕНБУРГСКОЙ ЧАСТИ ЮЖНОГО УРАЛА
Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
17 о;: г т
Екатеринбург-2013
005535099
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» и ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
Научный руководитель - Панкратьев Петр Владимирович
доктор геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой геологии ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»
Официальные оппоненты: Баранников Александр Григорьевич доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
Молошаг Василий Петрович
кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель группы рудных месторождений Института геологии и геохимии им. акад. А.Н. Заварицкого УрОРАН
Ведущая организация - Институт геологии Уфимского научного центра РАН
Защита диссертации состоится «14» ноября 2013 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г.Екатеринбург, ГСП, ул. Куйбышева, 30, III корпус, ауд. 3326.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
Автореферат разослан «И» октября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета д.г-м.н., профессор
А.Б. Макаров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Благородные металлы (БМ) относятся к стратегическим высоколиквидным видам полезных ископаемых. Они находят применение в базовых и наукоёмких отраслях промышленности, а также служат важным источником валютных поступлений. Всё возрастающие темпы потребления БМ диктуют необходимость роста их производства, что может быть достигнуто путем пересмотра существующей структуры сырьевой базы платиновых металлов и золота.
Именно решению этого вопроса посвящена настоящая диссертация, в которой предпринята попытка изучения платинометального потенциала большинства промышленных типов месторождений, известных на территории Оренбургской области. Расположенная в зоне сочленения геолого-структурных элементов планетарного масштаба, она является ярким примером сочетания геодинамических обстановок, выгодных для формирования нетрадиционных видов платинометального оруденения. Как показали исследования, оно может быть сосредоточено в осадочно-метаморфических черносланцевых формациях, малосульфидном оруденении расслоенных интрузий, хромитах ультраосновных массивов и др. Даже экранирующие нефтегазовые залежи каменные соли галогенных формаций кун-гурского возраста и сами нефти в заметных концентрациях содержат металлы платиновой группы (МПГ). Их вовлечение в реальное промышленное производство является важным резервом минерально-сырьевой базы не только Уральского региона, но и Российской Федерации в целом.
В результате многолетнего изучения распределения БМ в этих объектах получены следующие результаты:
1. Установлено широкое распространение платины, палладия, золота и серебра в нефтях месторождений Оренбургской области, которые в случае разработки попутной комплексной методики их извлечения могут выделиться в отдельный геолого-промышленный тип месторождений БМ.
2. Выявлены основные параметры платинометальной специализации:
- сульфидных месторождений (золоторудных, медно-колчеданных, медистых песчаников);
- ультрамафических комплексов;
- галогенных формаций нижнепермского возраста Оренбургского Преду-ралья;
- нефтегазоносных флюидов Восточно-Уральской антеклизы и Предураль-ского краевого прогиба.
3. Проведена детальная систематизация результатов, позволившая произвести поме-тальное районирование территории исследований по каждому из перечисленных выше структурно-вещественных комплексов.
4. Разработан эффективный способ совместного определения Pt, Pd, Au, Ag в труд-новскрываемыч образцах за один аналитический прием.
Сведения о содержании платиновых металлов в месторождениях полезных ископаемых Оренбургской области имеются в работах К. Беккер, C.B. Бушариной, В.И. Викентье-ва, A.M. Виноградова, Ю.А. Волченко, Т.Н. Грейвера, В.В. Дистлера, Г.Г. Дмитренко, М.Г. Добровольской, O.E. Звягинцева, К.К. Золоева, Е.С. Контаря, В.М. Константинова, А.Ф. Коробейникова, В.А. Коротеева, A.M. Косарева, А.П. Кривенко, В.Г. Лазаренкова, Л.Е. Либаровой, Ю.П. Любимцевой, H.A. Малахова, В.В. Масленникова, В.П. Молошаг, Р. Неррингтон, И И. Неустроевой, A.B. Никифорова, М.И. Новгородовой, П.В. Панкратьева, Г.П. Полуаршинова, В.А. Прокина, В.И. Прозорова, Е.В. Пушкарева, В.Н. Сазонова, И.Б. Серавкина, Б. Спиро, К. Стенли, И.В. Таловиной, С.Г. Тевалина, Н.В. Ульянова, М.А. Юдовской и др.
Цель работы. Изучение региональных особенностей и закономерностей распределения платиноидов и благородных металлов на территории Оренбургского Урала.
Объест исследований. Ассоциации благородных металлов в рудах разнообразного состава и генезиса, в галогенных формациях и в нефтях.
Предмет исследования. Пространственное и статистическое распределение платиноидов в нетрадиционных типах платиносодержащих объектов платформенного и складчатого Оренбуржья.
Задачи исследования
1 Выявление особенностей распределения платиноидов на месторождениях различных генетических типов.
2 Изучение металлогенической специализации территории исследований по платиноидам и парагенезисам БМ в них.
3 Выявление устойчивых региональных ассоциаций металлов платиновой группы в рудах, эвапоритах и нефтях,
4 Разработка способа синхронного экспресс-анализа платиноидов в углеродистых породах в присутствии Аи и Ag.
Методика исследований. В основу сложной методологии изучения регионального распределения платиноидов в литолого-петрографических разновидностях неоднородного состава и агрегатного состояния принят комплексный подход. Он базируется на региональном металлогеническом анализе и исследовании конкретных объектов, а также на передовом инструментально-лабораторном оборудовании и программных комплексах, предназначенных для обработки и интерпретации геолого-аналитических материалов' СТАТИСТИКА 8, Н.оск\Уогк 15, Агс015 10 и др.
Научная новизна
1 Выявлены новые районы с повышенным содержанием платиноидов, золота и серебра юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы (ВЕП) в нефтяных месторождениях и связанных с ними соленосных отложений. Впервые научно обоснованы возможные перспективы платиноносности нефтегазовых флюидов и эвапоритовых образований кунгурского возраста платформенного Оренбуржья.
2 Получены дополнительные сведения по платиноносности месторождений в ультрама-фитовых массивах и рудах сульфидных месторождений разнообразного состава и генезиса, позволившие установить типоморфные для Оренбургского Урала геохимические ряды БМ в них.
3 Установлено закономерное повышение роли палладия для рудных и нефтяных месторождений в ходе геологической истории.
4 Выявлена региональная металлогеническая зональность по количественным соотношениям платины и палладия.
5 Разработаны новые подходы к анализу Р1, Р<1, Аи и А§ при совместном их присутствии в углеродсодержащих объектах.
Практическая значимость
1 Практическая ценность диссертации связана с расширением перспектив добычи БМ из нетрадиционных сырьевых источников, таких как каменные соли и нефти месторождений Оренбуржья, в которых впервые установлено наличие Р1, Р<1, Аи и
2 Созданный патентованный способ подготовки геохимических проб к инструментальному, в частности атомно-абсорбционному, анализу позволил установить повышенные содержания МПГ во многих объектах исследования платформенного и складчатого Оренбуржья.
3 Выполнено металлогеническое районирование территории исследований по платино-идной специализации, что может повысить эффективность прогноза платиноносности изучаемой территории.
4 Выявлена возможность использования комплекса данных по микроэлементному составу для стратиграфической корреляции нефтенасыщенных пластов.
Достоверность. Достоверность работы подтверждается статистически значимой сходимостью результатов геохимических работ и патентованным способом определения
БМ.
Апробация результатов исследований. Основные положения работы докладывались на международных, всероссийских и вузовских научно-практических конференциях в Оренбургском государственном университете (2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013), в Самарском государственном технологическом университете (2009), Башкирском государственном университете (2010), в ОНЦ УрО РАН (2011), в Институте геологии и геохимии Уральского отделения РАН им. А.Н. Заварицкого (2012), в Уральском государственном горном университете (2012), а также на 34-м международном геологическом конгрессе (Австралия, Брисбен, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе 5 в рецензируемых научных журналах и изданиях и две - на 34-м международном геологическом конгрессе в Брисбене (Австралия).
Запатентован способ разложения проб при определении благородных металлов в углеродистых породах (Патент РФ № 2409810).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 240 страницах, состоит из введения, грех глав и заключения, включает 40 таблиц, 32 рисунка и список литературы из 380 наименований.
Основные положения, выносимые на защиту
1. На основе разработанного способа подготовки геохимических проб к атомно-абсорбционному анализу установлено широкое распространение Р1 и Р<1 в ассоциации с Аи и Ag в промышленно-генетических типах месторождений (цветных, благородных металлов, хрома, хризотил-асбеста, нефти, каменной соли). Установлено, что по количественным соотношениям Рг и Р(1 они относятся к двум основным типам: палладиево-платиновым и платино-палладиевым. Пространственное распределение платиноидов отражает региональную широтную зональность, которая согласуется с геолого-структурными зонами Южного Урала.
2. Распределение платиноидов в нефтяных месторождениях Оренбургской части Вол-го-Уральской нефтегазоносной провинции подчиняется разномасштабным пространственным и временным закономерностям их локализации в структурах платформенного чехла: структурно-тектонических зонах, нефтегазогеологических районах и лиголого-стратиграфических уровнях.
3. Задействованные при статистическом обобщении результатов математические методы (кластерный, дискриминантный анализ, метод главных компонент и др.) позволяют выявить статистические и отчасти геохронологические закономерности распределения платиноидов в изученных месторождениях. Установлено отчетливое обособление Рс1 от Аи, П, Ag, отличающегося по статистическим критериям особо высокими дискриминантными свойствами.
Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель работы, задачи, объекты и методы исследований, научная новизна, отражена практическая значимость, сформулированы защищаемые положения, приведены сведения об апробации работы и личном вкладе автора. В главе 1 «Состояние изученности платиноносности Оренбургской части Южного Урала» дана характеристика состояния изученности платиноносности различных месторождений Оренбургской области. Приведены имеющиеся данные о наличии платиноидов в ассоциациях с сульфидами (колчеданные месторождения, медистые песчаники и др.), хромитами и другими минеральными комплексами на территории Оренбургской области. Приведенные примеры определяют круг задач, поставленных перед настоящей работой и большей частью определивших выбор методов анализа и исследований. В главе 2 «Методика лабораторных исследований содержания платиноидов» показано, что решение основных задач данной работы в значительной степени связано с качеством лабораторных исследований, проводимых с целью изучения закономерностей
статистического и пространственного распределения МПГ по обширной территории Оренбургского Урала. Методика анализа МПГ включает в себя следующие обязательные этапы: выбор аналитического оборудования; отбор и подготовку проб к анализу; собственно процедуру анализа; верификацию результатов анализа. Изложение материала в этой главе приводится в соответствии с перечисленными разделами: обоснование выбора атомно-абсорбционного метода анализа БМ, применения дополнительных операций по окислению углеродистого вещества образцов, спектра определяемых металлов и др. В главе 3 «Закономерности распределения платиноидов в промышленных типах месторождений Оренбургской области» описывается стратегия формирования представительных геохимических выборок (рисунок 1) и интерпретация аналитических данных. Рассматриваются вопросы таксономии исследуемых объектов по типоморфным рядам БМ, построенным на основании анализа корреляционных матриц. Приведены и проанализированы данные по каждому типу месторождений.
В заключении приведены основные выводы и результаты, полученные автором при выполнении данных многолетних исследований.
Благодарности. Автор выражает свою глубокую признательность научному руководителю, доктору г.-м.н., профессору П.В. Панкратьеву за помощь в реализации исследований, постоянную поддержку, за консультации, советы и дискуссии по очень широкому кругу проблем, а также всему профессорско-преподавательскому составу кафедры геологии ОГУ и кафедры геологии, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых УГГУ. Выражаю искреннюю признательность заместителю Генерального директора, Главному геологу ООО «Оренбургнефть» A.A. Хальзову за содействие в выполнении работы. Автор благодарен старшему научному сотруднику ОНЦ УрО РАН И.А. Никифорову за консультации по методам математической статистики и специализированным программам, которые помогли в интерпретации и визуализации результатов исследований, доценту кафедры геологии ОГУ B.C. Дубинину за предоставленные материалы и консультации по вопросам геологии Оренбуржья. Автор также благодарит А.Г. Галимова, В.Н. Можаева и многих других специалистов, которые оказывали помощь на разных этапах работы.
ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ
Положение 1. На основе разработанного способа подготовки геохимических проб к атомно-абсорбционному анализу установлено широкое распространение Pt и Pd в ассоциации с Ли и Ag в промышленно-генетических типах месторождений (цветных, благородных металлов, хрома, хризотил-асбеста, нефти, каменной соли). Установлено, что по количественным соотношениям Pt и Pd они относятся к двум основным типам: паллади-ево-платиновым и платино-палладиевым. Пространственное распределение платиноидов отражает региональную широтную зональность, которая согласуется с геолого-структурными зонами Южного Урала.
Одной из главных задач исследования являлось установление закономерностей статистического и пространственного распределения Pt и Pd с Au и Ag по обширной территории Оренбургского Урала. С этой целью проанализированы 211 проб с 46 месторождений. Всего выполнено более 1200 анализов по единой методике, из следующих промышленно-генетических типов месторождений:
- коледанного типа (62 выборки, 248 элементоопределений);
- месторождений, связанных с ультрамафитами (43 выборки, 172 элементо-определения);
- золотосульфидных (29 выборок, 116 элементоопределений);
- медистых песчаников (9 выборок, 36 элементоопределений);
- нефтегазовых месторождений (40 выборок, 172 элементоопределения);
- галогенных формаций (28 выборок, 112 элементоопределений) (рисунок 1).
Для анализа использовали пробы руды, отобранные из горных выработок и керна
скважин. После стандартных процедур измельчения, перемешивания и сокращения масса
проб для анализа составляла 50-30 г. Масса навески образцов твердых проб - 10 г согласно методике (крупностью не больше 0,07 мм), нефти - 20 г.
Инструментальное определение БМ выполнено методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермическим атомизатором.
Важно отметить, что практически все перечисленные типы опробованных месторождений Оренбуржья, так или иначе, содержат углеродистое вещество (УВ) разной степени преобразованное™.
Одной из самых актуальных и одновременно высоко сложных задач диагностики платины, палладия, золота и особенно серебра в геохимических пробах является их определение за один аналитический прием, особенно в случае присутствия УВ. Это не только экономит время, но и позволяет избежать многих погрешностей, связанных с механическим повторением операций, необходимых для подготовки вещества к анализу. Методы определения БМ в углеродистых породах в полной мере не отработаны, из-за чего эти металлы не всегда обнаруживают или результаты межлабораторных испытаний недопустимо расходятся (Аналитическая химия металлов платиновой группы, 2003), что часто приводит к ошибочным выводам и прогнозам.
Наибольшую сложность здесь представляет поиск способа разложения углеродистой части породы. Многолетние исследования теории анализа БМ в углеродсодержащих средах позволили автору создать универсальную схему разложения УВ образцов в сочетании с отраслевой методикой № 430-Х, III категории точности (ВСЕГЕИ). В отличие от большинства известных способов разработанный автором подход окисления углеродной основы в ряде случаев не препятствует определению Ag совместно с Au, Pt, Pd (рисунок 2).
Согласно приведённой схеме, совместное определение БМ как в твёрдых, так и флюидальных образцах достигается за счёт применения дополнительной операции предварительного окисления УВ с последующим традиционным окислением, минимизирующей потери металлов при пробоподготовке и повышающей точность определения (Патент РФ № 2409810).
Для подтверждения достоверности проделанной аналитической работы был организован внешний и внутренний контроль результатов анализа БМ, показавший достаточно высокую степень их воспроизводимости и отсутствие систематической погрешности.
Полученный в результате массив элементоопределений (таблица 1) послужил основой планомерного изучения платиноидов и выявления закономерностей их статистического и пространственного распределения по обширной территории Оренбургского Урала, в результате чего также выявлена важнейшая роль Pd в распределении БМ, проявляющаяся при многомерных статистических исследованиях. Это позволяет использовать платино-палладиевое отношение при типизации месторождений.
Колчеданные месторождения Южного Урала достаточно хорошо изучены. Как известно, руды медноколчеданных месторождений - комплексные, содержат в себе целый ряд попутных компонентов: S, Au, Ag, Se, Те, In, Та, Ge, Ва и др. В последнее время обращается внимание на присутствие в колчеданных рудах Оренбургского Урала Pt и Pd.
Исследованные образцы руд и минералов показали, что Pt и Pd распределены крайне неравномерно как в пределах одного месторождения, так и от месторождения к месторождению, что характерно для колчеданных месторождений Урала (Ю.А. Волченко, В.А. Коротеев).
По количественным соотношениям БМ и платиноидной специализации колчеданные месторождения подразделяются на два основных типа: платино-палладиевые при Pt/Pd<l (Гайское, Яман-Касинское, Ишкининское) и палладиево-платиновые, Pt/Pd>l (Весеннее, Джусинское, Барсучий Лог, Светлинское, Тюлькубайское рудопроявление). Они расположены соответственно в западном и восточном бортах Магнитогорского прогиба (таблица 2).
Образец
Рисунок 2 - Комплексная схема подготовки образцов к анализу БМ Таблица 2 - Благороднометальная специализация колчеданных месторождений Оренбургской части Южного Урала
Положение в Магнитогорском прогибе Месторождение Тип БМ специализация Р№с1
1.Западный борт Гайское Уральский Ag>Au>Pd>Pt 0,4
2. То же Яман-Касы То же Аи>Ай>Р(1>Р1 0,61
3. То же Ишкининское Ивановский Ag>Pd>Pt>Au <0,1
4. Восточный борт Джусинское Баймакский Ая>Аи>Р1>Рс1 4,3
5. То же Барсучий Лог То же А^Аи>РС>Рс1 >10
6. То же Весеннее Домбаровский А8>Аи>Р£>Р<1 8
7. То же Тюлькубайское То же РР>Ра>Аи>Ай 1,4
8. Светлинское То же Au>Ag>Pt>Pd >10
В целом, в колчеданных месторождениях с запада на восток возрастает содержание Р1 в рудах и одновременно уменьшается содержание Р& Следует отметить, что и концентрации Аи в колчеданных месторождениях Восточной зоны выше по сравнению с Западной, что согласуется с мнением Ю.А. Волченко и В.А. Коротеева, что степень платино-носности уральских колчеданных месторождений «сопряжена не только со степенью мед-
ности, но и с уровнем золотоносности». Месторождения Восточной зоны по сравнению с Западной зоной отличаются и повышенным соотношением Pt/Pd.
Максимальное количество Pt установлено в рудах месторождения Барсучий Лог -300 мг/т, a Pd - 1896 мг/т - в рудах Ишкининского месторождения (здесь и далее приводятся средние значения содержаний металлов). Минимальное количество Pt - 8 мг/т содержится в рудах Гайского, a Pd - 3 мг/т - в рудах Светлинского месторождений. В среднем месторождения западного борта Магнитогорского прогиба содержат на порядок ниже Pt (32 мг/т) и больше Pd (650 мг/т) по сравнению с восточными районами области (Pt=182 мг/т, Pd=9 мг/т). Из минералов наиболее обогащен Pt и Pd халькопирит (Гайское, Яман-Касы, Весеннее, Барсучий Лог).
По корреляции Pt с Au, Pd, Ag практически все колчеданные месторождения сходны между собой: Pt проявляет значимые связи со всеми БМ. По этому признаку обосабливается Ишкининское месторождение, с нетипичной позицией для колчеданного типа, связанной с ультрамафитами Главного Уральского разлома (В.В. Зайков, И.Ю. Мелекесцева).
Концентратором Pt и Pd, а также Au и Ag в колчеданных месторождениях является халькопирит. В то же время при сравнительно низком содержании Pt и Pd в пирите, с учетом количественных соотношений, основная масса МПГ (как и Au и Ag) приурочена именно к этому преобладающему минералу. В этой связи пирит, широко развитый в рудо-проявлениях, необходимо рассматривать как потенциальный источник МПГ наряду с другими минералами сульфидов.
В Восточном Оренбуржье углеродистые породы, в частности черные сланцы, пользуются широким распространением. Они вмещают ряд золотоносных объектов, в частности, золотосульфидные месторождения - Кировское и Васино.
Содержания Pt и Pd в рудах Кировского месторождения и Васино в мг/т соответственно - 399, 131 и 539 и 196. Следует отметить, что максимальное содержание Pt и Pd месторождения Васино установлено в углистых, графитизированных сланцах (в среднем 3620 и 1400 мг/т соответственно), при этом максимальное содержание Au наблюдается в кварц-серицитовых мстасоматитах - 2340 мг/т. Средние значения содержания Pt и Pd в рудах золотосульфидных месторождений свидетельствуют о явном преобладании Pt над Pd. Однако в метасоматигах и образцах кварца (Васино) наблюдается обратное - Pd преобладает над Pt. Благороднометальная специализация Кировского месторождения -Ag>Au>Pt>Pd, палладиево-платиновая с соотношением Pt/Pd—3. Благороднометальная специализация месторождения Васино - Au>Pt>Pd>Ag, также, палладиево-платиновая с соотношением Pt/Pd~2,8 (таблица 3).
Таблица 3 - Благороднометальная специализация золотосульфидных месторождений
Месторождение БМ специализация Pt/Pd
1. Кировское Ag>Au>Pt>Pd 3
2. Васино Au>Pt>Pd>Ag 2,8
Судя по коэффициентам ранговой корреляции, распределение Pd в этих месторождениях напрямую зависит от Аи и Ag. Возможно, поэтому в метасоматитах и кварце (Васино) его больше. В рудах месторождений Васино и Кировское Р1 проявляет обратную связь со всеми БМ, кроме Pd (Васино), с ним у Р(: о,зз прямая сильная связь.
Обогащение платиноидами на Кировском месторождении в определенной степени может быть связано с более поздними (мезозойскими) этапами эндогенной активизации с участием низкотемпературных гидротермальных растворов (А.Г. Баранников, А.Н. Угрюмов, 2003).
Данные, полученные автором и другими исследователями, свидетельствуют, что в Каргалинском месторождении (медистые песчаники) Оренбургской области распределение БМ характеризуется своими особенностями. Максимальные количества (мг/т) Р1 - 245, Аи - 1019, Pd - 327 установлены в унифицированном песчанике. В конгломератах количество Р1 - минимальное (6 мг/т). Средние значения Р( и 1М - 53 и 109 мг/т.
Специализация Каргалинского месторождения медистых песчаников по БМ следующая - Ag>Au>Pd>Pt. По соотношению Pt/Pd=0,49 она сходна с колчеданными месторождениями западного борта Магнитогорского прогиба.
По характеру корреляции платина обнаруживает прямую тесную связь с Аиад, Ago4, Pdo,3. Для остальных БМ установлены положительные коэффициенты корреляции между ними. По характеру взаимной связи БМ Каргалинские медистые песчаники также сходны с колчеданными месторождениями Уральского типа (Гайским и Яман-Касы).
Данные о содержании БМ в месторождениях, связанных с полями ультраосновных пород, показывают, что хромитовые руды Аккаргинского месторождения богаче Pt и Pd, чем руды всех остальных массивов (соответственно 971 мг/т и 288 мг/т). Наименьшее количество Pt (14 мг/т) установлено в Буруктальском месторождении силикатного никеля, которое обнаруживает отчетливую палладиевую специализацию. В хромитовых рудах месторождений Донское, Хабарнинское Pt и Pd содержатся примерно в равных количествах, а в Халиловском месторождении их содержания больше почти на порядок. Подтверждается закономерность снижения содержания платиноидов в хромитоносных массивах, сложенных породами дунит-гарцбургитовой формации, по сравнению с более перспективными на платиноиды ультраосновными массивами Восточной мегазоны, где относительно менее проявлены дунит-пироксенит-габбровые комплексы.
По количественным соотношениям БМ месторождения Оренбургской области, связанные с ультраосновными массивами подразделяются на два типа (таблица 4): палладие-во-платиновые, Pt/Pd>l - Аккаргинское, Халиловское, Ясненское, платформенные уль-трамафиты и месторождения Хабарнинского массива (эти месторождения близки между собой как по соотношению Pt и Pd, так и по характеру взаимосвязи Pt с Au и Pd, и по корреляции БМ между собой, за исключением Ясненского месторождения хризотил-асбеста) и платино-палладиевые - Буруктальское месторождение силикатного никеля при соотношении Pt/Pd<l.
Таблица 4 - Благороднометальная специализация месторождений в ультрамафито-
Ультраосновной массив Месторождение БМ специализация Pt/Pd
1. Халиловский Халиловское Pt>Pd>Au>Ag 1,1
2. Хабарнинский Хабарнинское, Донское Ag>Pd>Au>Pt 0,7
3. Киембаевский Ясненское Au>Pt>Ag>Pd 10
4. Аккаргинский Аккаргинское Pt>Pd>Au>Ag 3,4
5. Буруктальский Буруктальское Pd>Ag>Au>Pt 0,4
6. Ультрамафитовый комплекс Восточно-Европ. платформа Pt>Pd>Ag>Au 4
Анализ пространственного распределения БМ в различных месторождениях показывает, что распределение БМ отражает металлогеническую зональность платиноидной специализации геолого-структурных зон Южного Урала и конкретных промышленных типов месторождений:
- Предуральский краевой прогиб (медистые песчаники) - платино-палладиевая, Р1/Рс1< 1;
- Центрально-Уральская зона (хромитовые месторождения) - палладиево-платиновая, Р№с1>1;
- Западный борт Магнитогорского прогиба (колчеданные месторождения) - платино-палладиевая, Рг/Рс1<1;
- Восточный борт Магнитогорского прогиба (колчеданные месторождения) - палладиево-платиновая, Рг/Рс1> 1;
- Восточно-Уральское поднятие (хромитовые, асбестовые, золотосульфидные месторождения) - палладиево-платиновая специализация, Р1/Рс1> 1;
- Зауральское поднятие (Буруктальское месторождение силикатного никеля) - платино-папладиевая, Pt/Pd<l.
Таким образом, в прогибах наблюдается платино-палладиевая, а на поднятиях - пал-ладиево-платиновая специализация, что отражает особенности глубинного строения земной коры. Одновременно заметно увеличение содержания Pt с запада на восток.
Положение 2. Распределение платиноидов в нефтяных месторождениях Оренбургской части Волго-Уральской нефтегазоносной провинции подчиняется разномасштабным пространственным и временным закономерностям их локализации в структурах платформенного чехла: структурно-тектонических зонах, нефтегазогеологических районах и литолого-стратиграфических уровнях.
В основу выявления региональных закономерностей распределения Pt и Pd, Au и Ag в нефти положены схемы структурно-тектонического районирования и нефтегазоносное™ платформенной части Оренбуржья (Геологическое... 1997, Геология...2007 и др.).
Для выявления пространственных закономерностей распределения БМ были построены схемы изоконцентрат металлов, совмещенные со структурно-тектонической основой (рисунок 3). В результате интерпретации количественных данных по содержанию БМ в нефти месторождений окраинно-платформенной части Оренбургской области выделены платиносодержащие нефтеносные зоны:
1. Западная зона, объединяющая большую часть Бузулукской впадины и Южного склона Татарского свода;
2. Восточная зона, включающая Восточно-Оренбургское сводовое поднятие, Соль-Илецкий свод и северный борт Прикаспийской синеклизы.
Границей зон является крайне резкая ступень в концентрациях Pt, которые к западу от нее более чем в три раза выше, чем на территории Восточно-Оренбургского сводового поднятия, Соль-Илецкого свода и Прикаспийской синеклизы. В западной платиноносной зоне установлены и повышенные содержания Pd, а также Au и Ag (Южно-Бузулукский и Мухано-Ероховский нефтегазогеологические районы). При этом распределение Pt и Pd в нефтях носит ультрамафитовый характер (в среднем Pt=18 мг/т, Pd=8 мг/т, Pt/Pd=2,2).
Полученные результаты убедительно свидетельствуют о влиянии геолого-струкгурных элементов на пространственное распределение платиноидов в нефтях. Изо-концентраты повторяют границы структурно-тектонических элементов и нефтегазогеологических районов, часто образуя ступени на их границах.
Наиболее значимые содержания БМ установлены в месторождениях нефти Бузулукской впадины (БВ), поэтому дополнительные исследования по распределению БМ в девонских и каменноугольных коллекторах, в стратиграфических уровнях и возможности корреляции нефтегазовых пластов близлежащих месторождений по содержанию БМ рассмотрены в пределах указанной структуры.
Повышенные концентрации распространения БМ, как правило, пространственно совпадают с выходами ультраосновных пород перидотит-пироксенит-габбро-норитовой формации в кристаллическом фундаменте, существование которых доказано глубоким бурением со вскрытием фундамента (Росташинская, скв. 171, 172, Тананыкская скв. 166, Твердиловская скв. 14 и др.), что отражено на геологической карте кристаллического фундамента юго-востока Русской платформы и в публикациях (B.C. Дубинин, 1996; А.Г. Галимов, 1998, 2001 и др.).
На основе результатов анализов нефти БВ, составлены диаграммы распределения металлов в нефтях девонских и каменноугольных коллекторов (рисунки 4, 5, 6), на которых отчетливо выделяется парагенезис металлов Ti + V + Zr + Ni в виде их максимума. В отложениях карбона отмечены более высокие содержания практически всех металлов по сравнению с девоном, за исключением Си, Мо. В большинстве изученных коллекторов карбона установлено присутствие Сг, тогда как в отложениях девона он отсутствует. Следует отметить различия парагенезисов БМ в отложениях карбона (Pt + Ag +Au) и девона (Pt+Au) (рисунок 4).
Аи Ад И РЛ Со МІ Си 1г V Ті Мо РЬ Сг
-Карбон •
-Девон |
Рисунок 4 - Распределение элементов (среднее по карбону и по девону) в месторождениях нефти БВ (содержания металлов даны в логарифмическом масштабе, мг/т) [4] Характер распределения металлов в нефти карбонатных и терригенных отложений каменноугольного возраста во многом схож (рисунок 5, а). Однако в терригенных коллекторах наблюдается накопление Ag, №, V и Сг, а в карбонатных Аи и Рс1.
В терригенном девоне содержания большинства металлов в нефти выше, чем в девонских карбонатных коллекторах. Исключение составляют № и Си (Ъисунок 5. 61
Рисунок 5 - Распределение элементов (среднее по месторождениям) в карбонатных и терригенных коллекторах карбона и девона месторождений нефти БВ (содержания металлов даны в логарифмическом масштабе, мг/т) [4] а - карбон, б - девон
Установлено также повышенное накопление БМ на указанных месторождениях в отложениях верхнего девона и нижнего и среднего карбона, а также зависимость содержания металлов от никеля и плотности нефти (рисунок 6).
Особенности распределения металлов в различных пластах девонских и карбоновых осадочных комплексов пород показывают, что в пластах Д4 Сахаровского, Росташинского месторождений (рисунок 7, а) и в пластах Б2 Тананыкского, Покровского, Росташинского месторождений (рисунок 7, б) отражается их взаимная корреляция, что может быть использовано на практике.
Максимальные концентрации Р1, Рс1 приурочены к Южно-Бузулукскому и Мухано-Ероховскому нефтегазогеологическим районам БВ, а по времени - к нижнему и среднему карбону.
Изучение взаимной связи Р1 с другими металлами показало, что Р1 проявляет прямую значимую связь с Аи 0,7, Р<1 0,52. Прямые значимые связи Р1 проявляет с Со 0,39, N1 0,з и
V о,з и с плотностью. Для Р<1 отмечается значимая прямая связь с Р10,52, Аи 0,55 и Ag 0,53, а также - с Со 0,3, N1 о,з, "Л 0,зь У0.з, 5 0,4б и со смолисто-асфальтеновыми веществами (0,40). Важные геохимические элементы - №, Со обнаруживают прямую сильную связь (0,53), а
V имеет положительные коэффициенты корреляции с Со 0,з, N1 0,71, РЬ о,71-
—о—Аи ^-Рс! —х— Р, мг/мл
—Си -«— РЬ -V
---"П Мо -о—гг
б
—о—Аи -о-Р1 -а-Рс) -»<—Р, мг/мл
-о-Си —|— Сг -V
-"П —о—Мо -о-гг
Рисунок 6 - Зависимость плотности и содержания металлов в пластах месторождений нефти БВ от положения в разрезе [4]
держания металлов даны в логарифмическом масштабе, мг/т) [4]
а - пласты Ца Сахаровского и Росташинского месторождений, б - пласты Бг Тананыкско-го, Росташинского и Покровского месторождений Учитывая заранее известную категориальную принадлежность анализируемых проб к пластам, возрастам и литологическим типам, к решению поставленных задач применим статистический аппарат дискриминантного анализа (ДАН). В ходе анализа вычисляются корни дискриминантной функции, способной разделить анализируемые пробы в пространстве признаков (Р1, Рс1, Ag, Аи). При этом автоматически контролируется разделяю-
щая (дискриминантная) способность каждого, в ходе чего остается только информативная элементная ассоциация. Конечные результаты анализа для 7 продуктивных пластов представлены на рисунке 8.
Vanable Factor Щшаиге Matrix (Oill.sta) Correlations Variables - Canonical Roo (Pooled-within-groups correlations)
Root 1 i Root 2 ! Root 3
Pd A3 ....... Au 0 967867 0 245037 -0 066482 -0 040100 0 956141 0 290150 0.528291 0 193416 0 826740
Means of Canonical Variables (Oil 1 sta|
Group Root 1 i Root 2 Root 3
A4 2 219250 0.10486 0136339
Б2 -0.638602 0 74200 0 561294
Д1 -0.275513 -0.18686 -0470800
ДЗ -0 356074 -0 40567 -0 289870
Д4 -0 346904 -0 55636 -0456127
Д5 -0.139587 -1 13025 1 267390
T1 2 021195 041765 -0.362000
б
Рисунок 8 - Результаты дискриминантного анализа БМ в нефтях а - факторная структура корней дискриминантного решения, б - средние значения корней дискриминантной функции для продуктивных пластов При анализе полученного решения необходимо обратить внимание на следующее:
1 Из комплекса информативных признаков исключена Ри по причине её низкой значимости в дискриминантном процессе «распознавании» продуктивных пластов. Это может означать, что нефти одновозрастных пластов в разных анализах характеризуются недопустимым разбросом значений Рг и это соответствует действительности.
2 Вычисленная дискриминантная функция имеет три корня с палладиевой, серебряной и золотой специализацией, соответственно (рисунок 8, а).
Распределение средних значений этих корней по классифицируемым объектам (пластам) приведено на рисунке 8, б. Поскольку корней всего три для их интерпретации используется треугольная диаграмма, представленная на рисунке 9.
Рисунок однозначно иллюстрирует разделение коллекторов по комбинации Pd+Ag+Au. Зоны, соответствующие карбонатным и терригенным коллекторам, отделены друг от друга горизонтальными линиями и подписаны. Таким образом, состав нефтей из обломочных пород явно отличается от нефтей рифогенных карбонатных фаций.
Вместе с тем заметно обозначенное вертикальной стрелкой «омоложение» продуктивных пластов от основания к вершине треугольника диаграммы. В том же направлении непрерывно возрастает роль палладия, доля которого в корне ЯооМ достигает почти единицы. Таким образом, некоторая сегрегация платиноидов породами разного состава происходит на фоне непрерывной тенденции его накопления от среднего девона до среднего карбона.
Подобная же процедура была выполнена для более очевидной категориальной классификации анализов по возрастной принадлежности, определенной не попластово, а до уровня отделов геохронологических систем.
Для такого относительного «грубого» деления анализируемых проб оказалось достаточно всего двух признаков - Pd и Ag, которые практически монопольно определяют структуру двух корней дискриминантного решения. Поскольку отрицательные значения факторных нагрузок только относительны, первый корень имеет право именоваться «палладиевым», а второй «серебряным» (рисунок 10).
На графике, оси которого соответствуют найденным значениям корней дискриминантной функции, отражена диаграмма, представленная на рисунке 11. Интерпретация рисунка позволяет сделать следующие выводы: нефти среднекаменноугольного возраста характеризуются очень близкими содержаниями Ag (Яоо12) при широком диапазоне разброса Рс1 (ЯооН).
Рисунок 1 - Карта полезных ископаемых Оренбургской области, совмещённая со схемой пробоотбора. Карта составлена ФГУП Орснбурггеоресурс в 2001 г (образцы каменной соли взяты с месторождений углеводородов 18 - 24)
Список месторождений
1 Гайскоемедно-цинковое колчеданное
2 Яман-Касы - медно-цинковое колчеданное
3 Джусинское ыеднополиметаллическое
4 Весеннее меднополиметаллическое
5 Барсучий Лог меднополиметаллическое
6 Светлинское медноколчеданное
7 Ишкининское ко б а льт-ме дноко лч ед анно е
8 Бурукгальское кобальт-никелевое
9 Аккаргинское месторождение хромитов
10 Хабарнинское месторождение хромитов
11 Донское месторождение хромитов
12 лалиловское месторождение хромитов
13 Я сиенское хризотил-асбестовое
14 Кировское золотосульфидное
15 Золотосульфидное месторождение Васино 1 б Каргалйнское (медистых песчаников)
17 Илецкое месторождение соли
18 Графское нефтяное месторождение
19 Давыдовское нефтяное месторождение
20 Акобинское газовое месторождение
21 Вершиновское нефтяное месторождение
22 Песчанное нефтяное месторождение
23 Восточно-песчанное нефтяное
24 Буранная площадь
25 ВахитоБСКое нефтяное
26 ТвердилоБское нефтяное
27 Султангуловское газо-нефтяное
28 Бббровское газо-нефтяное
31 РоДНИКОБСКОе нефтяное
32 Загорское нефтяное
33 Донецко-СыртоБское газонефтяное
34 Оренбургское нефтегазоконденсатное
35 Поповское газонефтяное
36 Пронькинское газонефтяное
37 ДолгоБское нефтяное
38 Тананыкское нефтяное
39 Росташинское нефтегазоконденсатное
40 Гаршинское нефтяное
41 Сахаровское нефтегазоконденсатное
42 Ко.ЗГ.анское нефтяное
43 Никиф -човское нефтяное
44 Аптирпк, кое нефтяное
45 Нагл'мановСЛ'ое нефтегазоконденсатное
46 КапитоноБоин нефтяное
\
ті некое
[ЛИНО
\евки
Іономарввское
Тверди:
Ворониовскс
0дштк"ї5в\к пс
;зЬ'Шар.гык
ікровер
іешатва
Ьльганское мл ьган іР.епьевское
;ио|хгкое
Заикищ
ІВСКО'
гамові
Восточно-пеечаннве
іВОТрОИІ
воинское
природным газ
битумы природные уголь бурый сланцы горючие
А железные руды ей медистые песчаник.і
¡33 каменная соль ф хризотил-асбест ¡53 известняки
Щ мел [53 каолин
^едноколчеданные руды К известняки яшмы
V никель-кобаЯ&Я^ьге руды □ цементные глины О золото
кварцевое сырье
х Ц] гипс
эксплуатируемые месторождения (га) точкї!" геохимического опробования
нефтегазоносная площадь соленосная площаль I буроугольный бассей'л« горючесланцевый бассейн рудные районы цветных металлов ] золоторудные районы
щ) Аидырлинное )вв}Щ^Мироновска^
Буранная пл
Масштаб
і 5500000
высужу 2
Таблица 1 - Результаты ААС определения П, Рсі, Аи, Ац в месторождениях Оренбургской области, (мг/т)
03 1 0 « 1 о С-с сз оз 5 Колчеданные месторождения Месторождения б ультрамя£нтах Медистые Золотссульфщи^ ""месторождения месторождения нефти и каменной соли
03 с Й о а э сз а X 1 о с к 0 1 1 К о О (й а § о £ СГ и 0 £ 1 и ^ о §- И 03 03 С 5 сз 03 ЕС 03 с а сз І 03 в и 03 О а 13 Щ 5 £ Ь 03 О 0 и с 1 . О С Ї с І 8 г" I 5 ф К X 0? О К о 5 о к / 03 О И О а я 1 Буругстальское в с о И і® .а. и 3 (г 03 £ Є Г 03 О К и Й си Й ^ 03 О к сз с с в- к '¡¡ґ О м сз й к 03 0 1 03 В б я 5 Є ■&І оз эл о С & Я О ° 5 11 % £ ■В
1 2 3 4 5 6 7 я 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
к 2^0 8 243 20 7-130 15-50 80-680 78-210 101-387 79-1020 96-110 15-23 44-1421 14-2150 10-32 353-2563 8-245 22-1700 353-3620 43-311 52-3128 04-10?
67 39 300 142 247 433 103 19 531 971 14 969 53 399 539 164 880 18
Р(1 0.2-70 21 7-93 33 814747 1896 Ш 9 244 8 ]4\ 17 24 3 2-540 309 70-112 17-38 2-179 9-960 10-77 23-529 4-327 4-560 4-1400 Ш 39 3-248 54 0.6-51 8
91 27 51 288 47 251 109 251 196
Аи 17-2560 3140-26590 5-54 24 4372-6650 940-3070 1081-6340 4310-5335 1-278 80-84 17-30 2-3831 5-169 3-59 4-645 26-1019 55-1130 130-2340 20-1465 5-2064 0.3-153
770 10880 5452 лш 3672 5138 99 82 20 1360 41 24 119 442 403 559 416 537 13
■134910 38-6850 2000-5030 190-4355 930-26)0 3460-6330 970-2481 11-36 10-12 613-2858 27-2799 0.6-108 1-101 5-646 266-3227 90-5800 1-983 62-1545 53-3079 01-68
1778 3740 3393 . Л180 1880 4978 1489 17 11 1990 476 23 27 167 1413 1140 45 623 766 17
ЇШ 29 53 \ш 48 308 159 250 742 194 45 582 1259 63 1220 162 530 735 203 934 26
ІБМ 2577 146X5' 5380 7680 4048 8809 6877 858 287 2055 2791 1325 114 1506 2017 2073 1339 1242 2237 56
/
У
Ґ
Рисунок 9 - Диаграмма состава разнозалежных нефтей в координатах корней дис-криминантной функции
Variable Factor Structure Matrix (Spreadsheet2 Corrélations Variables - Canonical Roo (PooJed-within-qroups corrélations)
Root 1 I Root 2
Pd -0.999683 -0.025179
Aff -0 093660 -0.995604
Рисунок 10 - Факторная структура корней дискриминантной функции при анализе геохро-
нологическои категориальности
Root 1 vs. Root 2
Рисунок 11 - График распределения геологических возрастов в дискриминантном пространстве корней дискриминантной функции - нефти нижнекаменноугольного возраста характеризуются очень близкими содержаниями Рё (К.ооИ) при широком диапазоне разброса Ag (Р.оо12).
юстс ■
Красноярское Н Ч
к N
Лшпровскос
г^^Щь^ровскоЯВШИЭ^НюКиЯН
восп
¡|(К)Гн;[(ОР
>Кол1анскоН
>ИЗУИТОВСНОС{
¡Гаршниско^
■¡згорскос
^осташииское!
[^штовско™
1:»р":И р>р'|ск'0с]
- нефти среднего и верхнего девона характеризуются практически одинаковыми содержаниями и Рс1 и
Таким образом, интерпретация полученных статистических данных позволяет говорить об осадочном и мантийном источнике БМ по следующим причинам:
1. Настоящими исследованиями выявлена некоторая специфичность распределения БМ на уровне пластовой литологии, что даёт основания признавать влияние вмещающих коллекторов объективно существующим.
2. В пользу мантийной гипотезы свидетельствуют убедительные факты связи плати-ноносности с определёнными моментами геологической истории. Это означает принципиальную возможность стратификации углеводородов по информативным ассоциациям БМ.
Учитывая структуру дискриминантных корней, приведённую на рисунке 8, а, в качестве рабочего классификационного критерия благороднометальной специализации нефтей предлагается следующий показатель: Рс)/(А£г+Аи), названный «комплексным палладиевым отношением». Для оценки его результативности была построена соответствующая карта, представленная на рисунке 12.
100 Километры
Рисунок 12 - Карта распределения PdДAg+Au) в нефтегазовых месторождениях
Оренбургской области
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Структурные зоны
1111 Бв ИМИ восп | _ : ВУА 1811 зус
[■ " 'П ПКП
ШЩШ пс
ЯВИ сис
; 1 ЮСТС
--Глубинные разломы
ЩШ Месторождения углеводородов
® Анализ ЭПГ -Аи (мг/т)
120 Километры
_I
Рисунок 3 - Схемы распределения БМ в нефтях Оренбургской области а - золота, б - платины, в - серебра, г - палладия
Рисунок 12 иллюстрирует приуроченность особенно высоких значений комплексного палладиевого отношения к границам структурно-тектонических зон и к областям развития глубинных разломов. Это подтверждает гипотезу о непосредственной роли мантийной компоненты в благороднометальной специализации металлоносное™ углеводородных флюидов (РР^>Аи>Рс1, Р1/Рс1~2,2).
Положение 3. Задействованные при статистическом обобщении результатов математические методы (кластерный, дискриминантный анализ, метод главных компонент и др.) позволяют выявить статистические и отчасти геохронологические закономерности распределения платиноидов в изученных месторождениях. Установлено отчетливое обособление Р<1 от Аи, РI, отличающегося по статистическим критериям особо высокими дискриминантными свойствами.
Исследования распределения БМ в рудах, выполненные в рамках настоящей работы, показали не только ожидаемые отличия, но и некоторые общие характеристики статистического распределения платиноидов. Эта общность, казалось бы, совершенно различных вещественных образований обнаруживается через сравнительный анализ вариаций стабильной ассоциации БМ - Рг, Р<1, Аи, А§ в месторождениях разных формационных групп. Так, для всех рудных месторождений проявления этой стабильности выражается в устойчивом обособлении Рс1, подтверждённой многократным кластерным анализом случайно генерируемых выборок. Во всех случаях его итогом являлись дендрограммы (ЭТАТКИ-СА 8), на которых палладий представлял совершенно отдельную группу, в то время как сочетания остальных трёх металлов менялись от выборки к выборке (рисунок 13).
'i'.rft Lmksgi ЕисМ.ал <ййи1с»
Аи A3
R Pd
25МО 300М 3SOOO 40000 45000 50000
Lrniuge Distance
Рисунок 13 - Дендрограмма группы БМ для рудных месторождений Следует заметить, что отмеченная выше стабильность межэлементных соотношений не означает стабильности концентраций БМ даже в пределах одного месторождения. Диапазон их разброса крайне велик. Даже на объектах золотосульфидной минерализации он часто начинается с докларковых значений, заканчиваясь вполне промышленными концентрациями. В таких условиях обычные операции поиска статистических закономерностей, даже косвенно связанные с осреднением исходных аналитических данных, ведут к существенным потерям точности диаграммных интерпретаций и неверным выводам. Однако накопленный аналитический материал позволил составить представительную выборку из проб с максимальными концентрациями БМ в рудах разнообразного состава и генезиса. Для краткости при дальнейшем изложении эта выборка упоминается как «аномальная».
Результаты анализа полученного информационного массива методом главных компонент (МГК) с варимаксным вращением факторных осей представлены на рисунке 14. Из представленной на рисунке 14, а таблицы факторных нагрузок следует существование, по
крайней мере, трёх факторов, которые допустимо ассоциировать с некоторыми процессами, контролирующими распределение БМ в испытуемой аномальной выборке.
Au
Ag_
Pt
Expi-Var
Prp.Totl
Factor Loadings (Varimax normalized Extraction: Principal components (Marked loadings are >.700000)
Factor 1
Factor 2
Factor 3
-0.88/436 -0.140820 0.042877
-0.851273 0.11445Э -0.210332
0.020468 0.9S3116 0.083226
0.095911 0.085788 0.983163
1.521827 1.016664 1.019615 0.380457 0.254166 0.254904
Интерпретация фактора-процесса Факторная структура
Золотой -0.89Au-0.85Ag+0.02Pd+0.1 Pt
Палладиевый -0.14Au+0.09Pt+0.1 lAg+0.99Pd
Платиновый -0.21 Ag+0.04Au+0.08Pd+0.9Pt
Рисунок 14 — Результаты анализа аномальной выборки МГК а - матрица факторных нагрузок, б - интерпретация фактора-процесса
На рисунке 14, б представлены факторные ассоциации из отсортированных по факторным нагрузкам четырёх элементов, иллюстрирующих главные компоненты (факторы) в соответствии с их вкладом в общую дисперсию аномальной выборки.
Интерпретация приведённых на рисунке 14, б факторных структур позволяет достаточно уверенно говорить о существовании трёх процессов, условно названных золотым, палладиевым и платиновым. Эти названия, присвоенные по значимым факторным нагрузкам, позволяют представить понятийные следствия гипотетических природных процессов, ответственных за миграцию БМ в недрах:
1 С уменьшением значений первого фактора возрастает роль Аи и А$.
2 С увеличением значений второго фактора возрастает роль Р<1.
3 С увеличением значений третьего фактора возрастает роль Р1.
Все статистические расчёты выполнялись с помощью статистического пакета БТА-Т15Т1СА 8, позволяющего вычислить значения вышеперечисленных факторов в каждой пробе аномальной выборки. Эти значения были вынесены на тернарную диаграмму, построенную комплексом геологического моделирования ИоскЛУогкв 15, которая представлена на рисунке 15.
На диаграмме заметно, что все рудные месторождения, независимо от их формаци-онной принадлежности и промышленных типов, выстраиваются в несколько горизонтальных рядов.
С переходом по горизонтали справа - налево уменьшаются значения золотого и платинового факторов. При этом, как следует из анализа факторных структур (рисунок 14, б) и возрастает роль Аи и поскольку их факторные нагрузки отрицательны. Чем левее расположены пробы на диаграмме, тем большей золотоносности от них следует ожидать, а платиноносность, напротив, возрастает слева - направо.
Вертикальное направление диаграммы отвечает за роль Р(1 в анализируемой группе элементов. Чем выше находится проба на треугольном поле диаграммы, тем более велика в ней доля Р<1.
Интерпретация рисунка позволяет сделать два важных, по мнению автора, вывода:
1. Процессы золотоплатиновой минерализации (факторы 1 и 3) происходили в геологической истории непрерывно.
2. Процессы палладиевой минерализации носили периодический характер. Тому свидетельство - наличие нескольких горизонтальных палладиевых рядов, объединяющих рудные месторождения, независимо от их формационной принадлежности.
Представим, что замеченная периодичность связана с определенными моментами геологических циклов, в ходе которых земная кора обогащается строго дозированным для каждой из них количеством Рс1. Тогда все месторождения, возникающие в этот период, будут обогащены Рс1 в соответствующих концентрационных пропорциях оставшихся БМ,
Рудные месторождения
О 99Р(1-0 ' А';-3 08Р1-0 1«Аи
Рисунок 15 - Диаграмма распределения БМ в аномальной выборке в координатах факторных нагрузок
а именно и Р(. Если предположить неодинаковую платиноносность различных
циклов, то каждая из них должна иметь свой горизонтальный ряд месторождений на диаграмме, представленной рисунком 15. Однако подтверждение этой мысли нуждается в дополнительных исследованиях, связанных, в частности, с определением абсолютного возраста анализируемых образцов.
Дискриминантная роль Рс1 в нефтегазовых месторождениях хорошо заметна на рисунке 9. Диаграмма иллюстрирует группировку образцов из коллекторов разного происхождения. Одновременно заметно некоторое омоложение коллекторов от основания диаграммы к её вершине, что означает параллельное возрастание палладиеносности нефтей (стрелка). Очень похожая, но более контрастная картина была уже описана выше для распределения платиноидов в рудных месторождениях (рисунок 15).
Исследования статистичекого распределения БМ в галогенных формациях кунгур-ского возраста показали следующее.
В группе БМ подтвердилось отчётливое обособление Рй от остальных элементов. Кластерная дендрограмма для каменных солей выглядит абсолютно идентичной, приведенной на рисунке 13, иллюстрирующем это же явление для рудных месторождений.
Специфичность Рс1 очень заметна на «ящичковой» диаграмме (рисунок 16), позволяющей сравнить значения рангового критерия Фридмана, а именно его размах, дисперсию и средние для каждого элемента. Непараметрический параметр Фридмана удобен, когда статистическое распределение признаков не соответствует гауссовскому, что характерно для нашего случая.
Таким образом, статистическая обработка аналитических данных выявила относительную однородность галогенных формаций кунгурского возраста в смысле статистического распределения БМ.
Одновременно для них подтверждена уникальная роль Рс1, которая идентична и для рудных и для нефтяных месторождений. Сказанное позволяет использовать для солей те
же критерии типизации, а именно отношение РьГА По этому параметру все опробованные кунгурские эвапориты можно отнести к одному палладиево-платиновому типу.
Вох & №зквг Р1о!
1500
□ Ммп П Мваг^Эй -1М««ги1.9в-50
Рисунок 16 - Ящичковая диаграмма параметров статистического распределения БМ в каменных солях
Следует заметить, что, несмотря на статистическую однородность, которая во многом связана с относительно небольшим объёмом опробования, автором выявлены повышенные содержания Р( и Рс1, Аи и А^' в галитах, экранирующих нефтяные залежи (Pt>Ag>Au>Pd, Р1/Рс1»1), что может служить доказательством наличия геохимического барьера на границе нефть-соль.
Таким образом, распределение БМ в рудных месторождениях всех опробованных в рамках настоящей работы типов, во многом определяется РА Получены данные, свидетельствующие о его периодическом поступлении в литосферу, тогда как процессы золо-топлатиновой минерализации происходили в геологической истории непрерывно.
Заключение
Приведенный в диссертации материал позволяет сделать следующие выводы.
1. Разработанное изобретение «Способ разложения проб при определении благородных металлов в углеродистых породах», включающее предварительное окисление углеродистого вещества образца и повышающее точность и чувствительность определения, обеспечило выполнение комплексного анализа Р(, Р<3, Аи, Ag на геологических объектах платформенного и складчатого Оренбуржья. Применение предложенного автором способа подготовки проб к атомно-абсорбционному анализу позволило установить более широкое распространение Р1, Рс1 как попутных компонентов в нефтях, галогенных формациях кунгурского возраста и в месторождениях твердых полезных ископаемых.
2. Распределение БМ в рудных месторождениях всех опробованных в рамках настоящей работы типов платформенного и складчатого Оренбуржья, во многом определяется РА Получены данные, свидетельствующие о его периодическом поступлении в литосферу, тогда как процессы золотоплатиновой минерализации происходили в геологической истории непрерывно.
3. Обнаружено закономерное повышение роли Р<1 для рудных и нефтяных месторождений в ходе геологической истории.
4. Полученные данные по платиноносности разных типов рудных месторождений позволяют выявить в распределении БМ два главных типа - палладиево-платиновый и платино-палладиевый.
5. Пространственное распределение платиноидов отражает региональную широтную зональность, которая согласуется с геолого-структурными зонами Южного Урала.
6. Распределение платиноидов в нефтях определяется двумя главными процессами, выявленными при исследовании платиноносности углеводородных флюидов из разновозрастных коллекторов.
- Первый связан с постепенным однонаправленным повышением роли Pd в нефтях в направлении от древних продуктивных пластов к более молодым.
- Второй процесс действует на фоне первого, обеспечивая дополнительное поступление платиноидов в нефть из вмещающих коллекторов. Это подтверждается отчётливым разделением нефтей из карбонатных и терригенных резервуаров по статистическим характеристикам платиноносности.
7. Анализ объективно существующих в углеводородах межэлементных связей БМ, выявленных в ходе статистической обработки данных, определил возможность использования комплексного палладиевого отношения Pd/(Ag+Au). Оно заметно возрастает в зонах сочленения структурно-тектонических зон и вблизи глубинных разломов.
8. Выявленная в ходе настоящих исследований согласованность статистического распределения платиноидов с геохронологической датировкой опробованных образцов углеводородных флюидов может использоваться для их региональной стратификации. Это подтверждается картографическим материалом, свидетельствующем о влиянии крупных геолого-структурных элементов на пространственное распределение благородных металлов в нефтях.
СПИСОК
опубликованных работ автора по теме диссертации Статьи в научных журналах, включенных в перечень ВАК Минобрнауки России
1 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. Особенности распределения благородных металлов в нефтях Западной части Оренбургской области // Вестник Оренбургского государственного университетах" 5 (124). - Оренбург: ОГУ, 2011. - С. 125-131.
2 Перспективы выявления медноколчеданных месторождений на площади сочленения Тюлькубайского и Кутебайского структурно-формационных блоков в Домбаровском рудном районе / П.В. Панкратьев, Г.А. Пономарева, И.С. Хан, П.В. Ольхова // Проблемы региональной экологии. - М, 20U. - № 5. - С. 130-134.
3 Волжанин Г.В., Соколов А.Г., Пономарева Г.А. Шнурковые залежи северной части Восточно-Оренбургского сводового поднятия // Нефть, газ и бизнес. - 2011. - № 5. - С. 2932.
4 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В., Хальзов A.A. Микроэлементный состав нефти Оренбургских месторождений // Вестник Оренбургского государственного университета № I. - Оренбург: ОГУ, 2012.-С.125-131.
5 Пономарева Г.А., Лощинин В.П. Золотопроявления в черносланцевых формациях палеозоя восточного Оренбуржья и их генезис // Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург: ОГУ, 2013. -№ 5. - С. 147-151.
Патенты
6 Способ разложения проб при определении благородных металлов в углеродистых породах: пат. 2409810 Рос. Федерация. № 201018930/15; заявл. 10.03.2010; опубл. 20.01.2011. Бюл.№2. 7 с.
Работы, опубликованные в других изданиях
7 Пономарева Г.А. Атомно-абсорбционное определение золота, палладия в растворах // Перспектива: сборник статей № 5. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - С. 219-221.
8 Пономарева Г.А. Атомно-абсорбционный метод определения золота и палладия в геологических образцах / Оренбургский гос. университет. - Оренбург, 2005. - 6 с. - Деп. в ВИНИТИ 01.06.05, № 789-В.
9 Пономарева Г.А. Проблемы экстракционно-атомно-абсорбционного метода определения массовой доли золота в геологических образцах // Вызовы XXI века и образование: сб. ст. мат-лов Всероссийской научно-практической конференции - Оренбург' ОГУ 2006. - С.48-53.
10 Пономарева Г.А., Хасанов В.Н. Определение золота и палладия в образцах из углеродистых комплексов методом атомно-абсорбционной спектрометрии // Развитие университетского комплекса как фактор повышения инновационного и образовательного потенциала региона: сб. ст. мат-лов Всероссийской научно-практической конференции. -Оренбург: ГОУ ОГУ, 2007. - С. 35-39.
11 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. Новые данные о благородных металлах Белозерского участка Кировской рудной зоны // Интеграция науки и образования как условие повышения качества подготовки специалистов: сб. ст. мат-лов Всероссийской научно-практической конференции. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2008. - С. 49-54.
12 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. К вопросу о геохимических свойствах благо-роднометалльной минерализации (на примере Буруктальского и Гайского месторождений) / Оренбургский гос. университет. - Оренбург, 2009. 5 с. - Деп. в ВИНИТИ 16 04 2009 - № 224.
13 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. К вопросу о распределении платиноидов в нефтях Оренбургских месторождений // Многопрофильный университет как региональный центр образования и науки: сб. ст. мат-лов Всероссийской научно-практической конференции. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2009. - С. 1924-1930.
14 Панкратьев П.В., Пономарева Г.А. О проявлении благородных металлов в нефтях Оренбургской нефтегазоносной области // Нефтегазовые технологии: сб. тезисов VI Международной научно-практической конференции. - Самара: СамГТУ, 2009. - С. 84-86.
15 Панкратьев П.В., Пономарева Г.А. К вопросу о распределении микроэлементов в нефтяных месторождениях Оренбургской области // Нефтегазовые технологии: сб. статей VI Международной научно-практической конференции. - Самара: СамГТУ 2010 - С 9195.
16 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. Распределение золота в нефтях Оренбургской области: некоторые особенности // Интеграция науки и практики в профессиональном развитии педагога: сб. ст. мат-лов Всероссийской научно-практической конференции. -Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2010. - С. 1514-1521.
17 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. К вопросу о содержании платиноидов в колчеданных рудах Гайского месторождения // Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана, Урала и сопредельных территорий: сб. ст. мат-лов VIII Всероссийской научно-практической конференции. - Уфа: ИПК ГОУ БГУ, 2010. - С. 124-127.
18 Пономарева Г.А., Панкратьев П.В. Благородные металлы в колчеданных рудах Гайского месторождения // Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации: сб. ст. мат-лов международной научно-практической конференции. Часть 5. -Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2010. - С. 166-169.
19 Пономарева Г.А. Лабораторные методы как средство повышения информативности при решении генетических задач рудной геологии // Университетский комплекс как региональный центр развития образования, науки и культуры: сб. ст. мат-лов международной научно-методической конференции-Оренбург: ООО ИПК, 2012. - С. 807-811.
20 Пономарева Г.А., Аташов Б.М. Микрокомпонентный состав нефти // Перспектива: сборник статей молодых ученых № 15. - Оренбург: ООО ИПК «Университет» 2012 -С. 412-416.
21 Пономарева Г.А. Новые подходы к одновременному определению благородных металлов в углеродистых породах // Минералы: строение, свойства, методы исследования' сб. статей VI Всероссийской научной конференции. — Екатеринбург* Изд ИГГ УрО РАН 2012.-С. 210-212.
22 Пономарева Г.А. Благородные металлы в Буруктальском месторождении силикатного никеля // Уральская минералогическая школа 2012: сб. статей XVIII Всероссийской научной конференции. - Екатеринбург: Изд. ИГГ УрО РАН, 2012. - С. 125-129.
23 Пономарева Г.А., Пономарев А.А. Проблемы использования технических средств при определении благородных металлов в углеродистых породах и математический анализ данных // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: сб. ст. мат-лов международной научно-методической конференции - Оренбург: ООО ИПК, 2013. - С. 780-786.
24 Ponomareva G., Pankratyev P. Precious metals in the oil of the oil deposits of western Part of Orenburg region // 34th International Congress Brisben, Australia, 2012. - P. 755.
25 Ponomareva G., Pankratyev P., Alferov I. Microcomponents in the oil of the oil deposits of western part of Orenburg region // 34th International Congress Brisben, Australia, 2012. -P. 1518.
Подписано в печать 7.10.2013 г. Формат 60х84'/|б, бумага офсетная, гарнитура «Тайме». Усл. печ. листов 1,44. Тираж 110 экз. Заказ 210.
Участок оперативной полиграфии ОГУ 460018, г. Оренбург, пр-т Победы 13, Оренбургский государственный университет
Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Пономарева, Галина Алексеевна, Оренбург, Екатеринбург
ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»
На правах рукописи
ПОНОМАРЕВА ГАЛИНА АЛЕКСЕЕВНА
04201363441
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНОИДОВ В ОРЕНБУРГСКОЙ ЧАСТИ ЮЖНОГО УРАЛА
25.00.11 - Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых,
минерагения
Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук профессор П.В. Панкратьев
Оренбург, 2013 Екатеринбург, 2013
Содержание
Введение..................................................................................................................................................................4
Глава 1 Состояние изученности платиноносности Оренбургской части
Южного Урала......................................................................................................................................................13
Выводы..........................................................................................................................................................................36
Глава 2 Методика лабораторных исследований содержания платиноидов.. 38
2.1 Методика анализа платиноидов..................................................................................................39
2.2 Аналитическое оборудование........................................................................................................48
2.3 Отбор и подготовка проб к анализу..........................................................................................53
2.4 Собственно анализ металлов............................................................................................................55
2.5 Верификация результатов анализа..............................................................................................58
Выводы..........................................................................................................................................................................68
Глава 3 Закономерности распределения платиноидов в промышленных
типах месторождений Оренбургской области........................................................................69
3.1 Закономерности распределения платиноидов в сульфидных месторождениях и в месторождениях в ультрамафитах............................................................69
3.1.1 Колчеданные месторождения......................................................................................................83
Выводы..........................................................................................................................................................................96
3.1.2 Месторождения в ультрамафитах..........................................................................................97
Выводы........................................................................................................................................................................113
3.1.3 Золотосульфидные месторождения в углеродистых породах......................114
Выводы..........................................................................................................................................................................123
3.1.4 Медистые песчаники..........................................................................................................................124
Выводы..........................................................................................................................................................................128
3.2 Закономерности распределения платиноидов в углеводородных месторождениях ..........................................................................................................................................................129
Выводы..........................................................................................................................................................................163
3.3 Закономерности распределения платиноидов в галогенных месторождениях............................................................................................................................................................................166
Выводы..........................................................................................................................................................................184
Заключение..............................................................................................................................................................185
Список использованных источников................................................................................................190
Приложения............................................................................................................................................................232
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Благородные металлы (БМ) относятся к стратегическим высоколиквидным видам полезных ископаемых. Они находят применение в базовых отраслях промышленности, а также служат источником валютных поступлений. Основные запасы металлов платиновой группы (МПГ) (97 %) приходятся на медно-никелевые месторождения, в которых преобладает палладий (до 75 %). Все производство МПГ из коренных месторождений ведут из Норильских и Печенгских руд монополией ГМК «Норильский никель». С 1992 года наблюдается снижение запасов уникальных норильских месторождений [24].
В связи с все возрастающим потреблением благородных металлов требуется увеличение объемов их производства. Это возможно путем пересмотра и изменения структуры сырьевой базы платиновых металлов и золота. В настоящее время получены новые данные по платиноносности в так называемых нетрадиционных месторождениях. К нетрадиционным месторождениям относятся полиметалльные месторождения в осадочно-метаморфических черносланцевых комплексах и малосульфидное оруденение в расслоенных интрузиях, платиноносные офиолито-вые комплексы, хромиты ультраосновных массивов др. [106, 107]. Вовлечение нетрадиционных для России месторождений в промышленное производство будет способствовать расширению сырьевой базы МПГ и золота.
Именно решению этого вопроса посвящена настоящая диссертация, в которой предпринята попытка изучения платинометального потенциала большинства промышленных типов месторождений, известных на территории Оренбургской области. Расположенная в зоне сочленения геолого-структурных элементов планетарного масштаба, она является ярким примером сочетания геодинамических обстановок, выгодных для формирования нетрадиционных видов платинометального оруденения. Как показали исследования, оно может быть сосредоточено в осадочно-метаморфических черносланцевых формациях, малосульфидном оруде-нении расслоенных интрузий, хромитах ультраосновных массивов и др. Даже экранирующие нефтегазовые залежи каменные соли галогенных формаций кун-
гурского возраста и сами нефти в заметных концентрациях содержат МПГ. Их вовлечение в реальное промышленное производство является важным резервом минерально-сырьевой базы не только Уральского региона, но и Российской Федерации в целом.
В результате многолетнего изучения распределения благородных металлов в этих объектах, автором получены следующие результаты:
1. Установлено широкое распространение платины, палладия, золота и серебра в нефтях месторождений Оренбургской области, которые в случае разработки попутной комплексной методики их извлечения могут выделиться в отдельный геолого-промышленный тип месторождений БМ.
2. Выявлены основные параметры платинометальной специализации:
- сульфидных месторождений (золоторудных, медно-колчеданных, медистых песчаников);
- ультрамафических комплексов;
- галогенных формаций нижнепермского возраста Оренбургского Пре-дуралья;
- нефтегазоносных флюидов Восточно-Уральской антеклизы и Преду-ральского краевого прогиба.
3. Проведена детальная систематизация результатов, позволившая произвести пометальное районирование территории исследований по каждому из перечисленных выше структурно-вещественных комплексов.
4. Разработан эффективный способ совместного определения Р1, Рс1, Аи, А§ в трудновскрываемых образцах за один аналитический прием. Металлоносность нефтей имеет важное значение, не только с точки зрения
теоретических аспектов - информации о нахождении данных металлов в нефти, происхождении их, условиях формирования и миграции, но и как источник комплексного извлечения металлов, то есть, имеет прикладное значение. Ценность нефтей, возрастает с обнаружением в них платины и палладия.
О распределении благородных металлов (золота, платины, палладия) в нефтях Сирии сообщается в работах В.Г. Лазаренкова с соавторами (1996, 1998, 2001), в нефтях Волго-Уральской нефтегазоносной провинции - Маракушева A.A. с соавторами (2004), Готтиха Р.П. с соавторами (2005). Н.В. Попова (1995) приводит некоторые особенности распределения золота в нефтях Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции [167, 168, 169,185, 93, 261 и др.].
В ряде авторских работ (2009, 2010, 2011, 2012, 2013) сообщается об обнаружении золота, платины, палладия, серебра и других металлов в месторождениях нефти Оренбургской области [60, 227, 228, 248, 249, 252, 253, 254, 255, 256, 258, 357,358].
Платина, палладий золото и другие металлы, установленные в нефти Оренбургских месторождений, представляют интерес в связи с изучением металлоге-неза в углеродсодержащих средах: битуминозных формаций, черных сланцев, металлоносных углеродистых метасоматитов, углей и др. и взаимодействия органического вещества (OB) и металлогенеза, а также для стратиграфической корреляции нефтенасыщенных пластов [216, 227, 228, 252, 253, 256, 258, 357, 358 и др.].
Поскольку из нефтей извлекают серу, медь, ванадий, никель, ртуть и другие металлы [216, 227, 228, и др.], а также золото [186], то Оренбургские нефти могут представлять также определенное значение в нашем регионе в связи с повышенными содержаниями ванадия, никеля, циркония и ряда других элементов.
Получены данные о концентрациях некоторых тяжелых металлов и высказаны соображения по возможному использованию их.
Наличие тяжелых металлов в нефтях, природных битумах и нефтепродуктах в значительной степени осложняет процессы нефтепереработки, которым в нашей стране на сегодня уделяется особое внимание. Эти металлы, в частности, отравляют катализаторы (платину и палладий) в процессах нефтепереработки: крекинге, риформинге, реакциях гидрогенизации и др. Замена данных катализаторов на никель ведет к удорожанию оборудования, так как в этом случае процессы идут при более высокой температуре.
В литературе неоднократно обсуждался и обсуждается вопрос о сложности и длительности пробоподготовки при анализе БМ, что ведет к потерям благородных металлов, особенно в случае углеродсодержащих трудно вскрываемых пород в агрессивных средах [21, 22, 205, 290 и др.]. В связи с этим, очевидна необходимость разработки экспрессной схемы окислительной пробоподготовки углеродсодержащих пород, которая позволила бы определять одновременно золото, платину, палладий и серебро независимо от форм их существования, а также минимизировать потери благородных металлов при анализе.
Работа выполнена в рамках научного направления исследований «Геология рудных и нерудных полезных ископаемых» (ГРНТИ - 38.49.17 38.51.17) по бюджетной теме Оренбургского государственного университета «Минерагения и перспективы расширения минерально-сырьевой базы Оренбургской области» и на базе Уральского государственного горного университета.
В работе использованы труды исследователей, в которых затрагивались проблемы, связанные с платиноносностью территорий России, а также Урала, таких как В.Ю. Абрамова, B.C. Аплонова, А.Г. Бетехтина, А.Г. Баранникова, Г.М. Варшал, В.И. Викентьева, Ю.А. Волченко, С.Л. Вотякова, Н.К. Высоцкого, Н.Е. Глухоедова, И.С. Грамберга, Л.И. Гурской, В.В. Дистлера, Н.Л. Добрецова, Д.А. Додина, Т.С. Додиной, O.A. Дюжикова, Л. Дюпарка, Н.Л. Ермолаева,
A.Н. Заварицкого, В.В. Зайкова, К.К. Золоева, Ю.А. Золотова, В.М. Иванова,
B.М. Константинова, М.М. Константинова, Е.С. Контарь, А.Ф. Коробейникова, В.А. Коротеева, Ю.А. Кузнецова, А.Н. Лабутина, Н.П. Лаверова, В.Г. Лазаренко-ва, Э.А. Ланда, Ф.Ю. Левинсонг-Лессинга, И.А. Малахова, A.A. Маракушева,
A.Н. Мардиросьяна, И.Ю. Мелекесцевой, Г.Л. Митрофанова, В.Н. Митькина,
B.П. Молошаг, С.С. Неручева, A.B. Неупокоева, И.И. Неустроевой, Л.В. Оганесяна, В.Н. Огородникова, П.В. Панкратьева, Л.П. Плюснина, Г.П. Полуаршинова, Д.В. Рундквиста, И.В. Таловиной, В.Е. Хаина, В.Н. Хрыпова, В.Г. Цимбалист, Н.М. Чернышова, Н.С. Шатского, Д.С. Штейнберга, М.А. Юдовской, Н.П. Юш-кина, Б.Я. Яцкевича и др.
Достоверность: достоверность работы подтверждается статистически значимой сходимостью результатов геохимических работ и патентованным способом определения БМ.
Цель работы: изучение региональных особенностей и закономерностей распределения платиноидов и благородных металлов на территории Оренбургского Урала.
Объект исследований: ассоциации благородных металлов в рудах разнообразного состава и генезиса, в галогенных формациях и в нефтях.
Предмет исследования. Пространственное и статистическое распределение платиноидов в нетрадиционных типах платиносодержащих объектов платформенного и складчатого Оренбуржья. Задачи исследования.
1. Выявление особенностей распределения платиноидов на месторождениях различных генетических типов.
2. Изучение металлогенической специализации территории исследований по платиноидам и парагенезисам БМ в них.
3. Выявление устойчивых региональных ассоциаций металлов платиновой группы в рудах, эвапоритах и нефтях.
4. Разработка способа синхронного экспресс-анализа платиноидов в углеродистых породах в присутствии Аи и
Методика исследований. В основу работы положены материалы фактических определений содержаний БМ, систематизация, их обработка по утвержденным и адаптированным методикам, обобщение и анализ полученных результатов, а также металлогенический анализ.
Инструментальные средства представлены высокопрецизионным физико-химическим методом, таким как метод атомно-абсорбционного анализа (МГА-915, СПб). Проводился эмиссионный спектральный полуколичественный анализ (СТЭ-1, СПб), рентгеноструктурный (дифрактометр ХКБ-7000 фирмы ЗЫтаёги» и минидифрактометр МД-10 ЭФА, СПб). Также применялись: оксидометриче-ский метод определения содержания органических веществ пород (Сорг) и метод
сухого сжигания органического углерода, микроскопические методы (рудный микроскоп ПОЛАМ Р-312, бинокуляр МСП-2, петрографический ПОЛАМ-212), а также лабораторные, экспериментальные методы анализа. Выполнено более 1200 элементоопределений из отобранных образцов руд, минералов, нефтей и других полезных ископаемых из различных типов геологических формаций Оренбургской области, собранных лично автором или при его участии и предоставленных геологическим музеем ОГУ, а также из частных колекций.
Информационные средства оценивали взаимовлияние изучаемых компонентов, взаимосвязь с другими параметрами с использованием разработанных алгоритмов и программ: статистического анализа (пакет программ СТАТИСТИКА 6, 8), Rock Work 15, Are-Gis-10. Использована геологическая, геохимическая и аналитическая информация по благородным металлам, картографическая продукция.
Методические подходы включали методики КХА № 430-Х, МВИ М 01-292006, РФА №88-16360-119-01,00076-2011, ОСТы 41-08-214-04, 41-08-212-04, 4108-268-04, патентованный способ определения БМ, ГОСТы и другие нормативные документы.
Работа выполнена автором на базе лаборатории физических методов исследование кафедры геологии Оренбургского государственного университета и Уральского государственного горного университета.
На защиту выносятся следующие основные положения: 1. На основе разработанного способа подготовки геохимических проб к атомно-абсорбционному анализу установлено широкое распространение Pt и Pd в ассоциации с Аи и Ag в промышленно-генетических типах месторождений (цветных, благородных металлов, хрома, хризотил-асбеста, нефти, каменной соли). Установлено, что по количественным соотношениям Pt и Pd они относятся к двум основным типам: палладиево-платиновым и платино-палладиевым. Пространственное распределение платиноидов отражает региональную широтную зональность, которая согласуется с геолого-структурными зонами Южного Урала.
2. Распределение платиноидов в нефтяных месторождениях Оренбургской части Волго-Уральской нефтегазоносной провинции подчиняется разномасштабным пространственным и временным закономерностям их локализации в структурах платформенного чехла: структурно-тектонических зонах, нефтегазогеоло-гических районах и литолого-стратиграфических уровнях.
3. Задействованные при статистическом обобщении результатов математические методы (кластерный, дискриминантный анализ, метод главных компонент и др.) позволяют выявить статистические и отчасти геохронологические закономерности распределения платиноидов в изученных месторождениях. Установлено отчетливое обособление Рё от Аи, Р1:, Ag, отличающегося по статистическим критериям особо высокими дискриминантными свойствами.
Научная новизна
1. Выявлены новые районы с повышенным содержанием платиноидов, золота и серебра юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы (ВЕП) в нефтяных месторождениях и связанных с ними соленосных отложений. Впервые научно обоснованы возможные перспективы платинонос-ности нефтегазовых флюидов и эвапоритовых образований кунгурского возраста платформенного Оренбуржья.
2. Получены дополнительные сведения по платиноносности месторождений в ультрамафитовых массивах и рудах сульфидных месторождений разнообразного состава и генезиса, позволившие установить типоморфные для Оренбургского Урала геохимические ряды БМ в них.
3. Установлено закономерное повышение роли палладия для рудных и нефтяных месторождений в ходе геологической истории.
4. Выявлена региональная металлогеническая зональность по количественным соотношениям платины и палладия.
5. Разработаны новые подходы к анализу Р^ Рё, Аи и А§ при совместном их присутствии в углеродсодерж
-
Пономарева, Галина Алексеевна
-
кандидата геолого-минералогических наук
-
Оренбург, Екатеринбург, 2013
-
ВАК 25.00.11
- Серпентины и серпентиниты Полярного Урала
- Минералогия платиноидов из аллювиальных отложений бассейна р. Печора
- Генезис и минеральные ассоциации золота и платиноидов в месторождениях "черносланцевого" типа Казахстана
- Платиноносность Феклистовского зонального дунит-клинопироксенит-габбрового массива
- Геохимия гипергенных никелевых месторождений Урала
