Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

"Шлиховая платина" россыпей Дальнего Востока России

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Мочалов, Александр Геннадиевич

Введение

1. Общие сведения

1.1. Краткий очерк изученности минералов платиновой группы 12 россыпей платиновых металлов

1.2. Главные понятия минералогического и металлогенического 19 анализа использованные в работе

1.3. Понятие «россыпь платиновых металлов» и «шлиховая 24 платина»

2. Минералого-геохимические типы россыпей платиновых 41 металлов

2.1. «Шлиховая платина» рутениридосминового минералого- 44 геохимического типа

2.1.1. «Шлиховая платина» рутениридосминового минералогогеохимического типа Верхне-Хатырского и

Иомраутваамского россыпных районов

2.2. «Шлиховая платина» рутенплатосмиридового минералого- 72 геохимического типа

2.1.1. «Шлиховая платина» рутенплатосмиридового минералого-геохимического типа россыпных проявлений хр. Пекулъней

2.3. «Шлиховая платина» иридисто-платинового минералого- 89 геохимического типа

2.3.1. «Шлиховая платина» иридисто-платинового 92 минералого-геохимического типа россыпного месторождения

Кондёр

2.3.2. «Шлиховая платина» иридисто-платинового 125 минералого-геохимического типа россыпей рек Ветвей-Левтыринываям-Тапельваям

2.4. «Шлиховая платина» иридосминового минералого- 145 геохимического типа

2.5. «Шлиховая платина» платинового минералого- 152 геохимического типа

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему ""Шлиховая платина" россыпей Дальнего Востока России"

Актуальность проблемы. На протяжении более чем 200-летнего периода Россия является лидером поисков, разведок и разработки россыпных месторождений платиновых металлов. Учтенные запасы и перспективные ресурсы платиновых металлов в россыпях, открытых за два последних десятилетия XX века на Дальнем Востоке, дают основание предполагать, что Россия останется мировым лидером этого направления и в XXI веке.

Новый фактический материал по геологии, минералогии и геохимии элементов платиновой группы (ЭПГ) привел к изменению представлений о природе платиновометальных месторождений (Труды 7 и 8 Платиновых симпозиумов 1994 и 1998 гг.). Установлено, что все месторождения платиновых металлов в ультрамафитах и мафитах образовались в ходе дифференциации мантийного вещества. ЭПГ проявляют сидерофильные и халькофильные свойства, поэтому все известные их месторождения принадлежат к двум минеральным ассоциациям: сульфидной и оксидно-силикатной. В то же время представления о генезисе минералов платиновой группы (МПГ) и их месторождений в настоящий момент не однозначны. Различные исследователи считают, что главная роль в образовании рудных концентраций ЭПГ принадлежит либо процессам магматической кристаллизации вмещающей интрузии, либо процессам ликвации магмы. Кроме того, обоснованно высказываются предположения о концентрировании ЭПГ на постмагматическом этапе, при метаморфизме и метасоматозе ультрамафитов. Существует также представления об образовании всего многообразия МПГ при реститизации первичных, тугоплавких твердых растворов Оэ, Яи, 1г и Рг в верхней мантии и в процессе её диапиризма.

Установлено, что известные промышленные коренные месторождения платиновых металлов не являются россыпеобразующими, так как МПГ в них имеют в основном очень мелкие размеры. Они продуцируют только один - «платиновый» тип россыпей, который не имеет существенного промышленного значения. Напротив, большинство россыпей платиновых металлов связаны с массивами ультраосновных пород офиолитовой, дунит-пироксенит-габбровой и щелочно-ультраосновной формаций, которые не имеют самостоятельного значения в качестве коренных месторождений. Однако мы обратили внимание на то, что далеко не все массивы ультрамафитовых формаций являются россыпеобразующими, хотя многие характеристики их состава (минералого-петрографические и геохимические) оказываются часто идентичными. С другой стороны, массивы одного формационного типа могут продуцировать россыпи с различными минералого-геохимическими характеристиками. В этой же связи можно констатировать, что количество россыпных месторождений платиновых металлов во всем мире весьма значительно, но около 85% запасов «шлиховой платины» сосредоточено в достаточно ограниченном числе (первый десяток) крупных и уникальных россыпных месторождений, с запасами соответственно более 20 и более 50 тонн. Поэтому, естественно, ставится вопрос о правомерности отожествления всего многообразия МПГ, распространенных в ультраосновных и основных породах и их месторождениях с россыпеобразующими парагенетическими ассоциациями МПГ.

Дискуссионность генетических вопросов минералогии ЭПГ массивов ультрамафитовых формаций в целом и россыпеобразующей минерализации в частности, препятствует разработке надежных критериев для выделения потенциально платиноносных россыпеобразующих объектов. Вследствие этого разработка минералого-геохимической типизации россыпей и их россыпеобразующих формаций на базе онтогении и типоморфизма МПГ является актуальной проблемой.

Дальний Восток включает обширные пространства активной континентальной окраины, а также претерпевшего мезозойскую активизацию восточного края Сибирской платформы. Это уникальный регион, где сосредоточены проявления рудоносных ультрамафитов различных формационных типов. Многоплановость тектонической позиции региона и развитие проявлений нескольких формационных типов платинометальной минерализации и рудоносных ультрамафитов открыли широкие возможности для проведения фундаментальных исследований по минералогии ЭПГ. Но к началу наших исследований изученность минералогии ЭПГ россыпей и пород ультрамафитовых формаций Дальнего Востока была слабой, чем в первую очередь объясняется целый ряд эффектных находок, сделанных за сравнительно небольшой промежуток времени. Прежде всего, имеется в виду открытие как новых минеральных видов и новых типов коренной и россыпной платиновометальной минерализации, так и самих месторождений платиновых металлов. Исследование платиноносности Дальневосточного региона и вовлечение новых месторождений платиновых металлов в промышленный оборот само по себе является актуальной проблемой для России.

Целью работы было изучение процессов и условий концентрирования ЭПГ и образование уникальных россыпеобразующих индивидов и агрегатов МПГ, способных порождать гигантские россыпные месторождения платиновых металлов. Разработка этих вопросов потребовала решения следующих задач: (1) выявление естественных ассоциаций МПГ в россыпях и их минералого-геохимических особенностей; (2) изучение онтогении минеральных индивидов и агрегатов МПГ; (3) выделение россыпеобразующих формаций МПГ; (4) установление типоморфных особенностей МПГ.

Фактический материал и методика исследований. Работы проводились, начиная с 1976 года в рамках научно-исследовательских программ по минералогии ЭПГ Дальнего Востока СВКНИИ ДВО РАН (4 темы), а с 1993 года - ИГЕМ РАН (2). В ходе базовых НИР были также выполнены фундаментальные исследования поддерживаемых РФФИ (2), Фондом Сороса (2), рядом отраслевых министерств и ведомств (3), а также хоздоговорных научно-технических программ с геологическими и золотодобывающими предприятиями (11). С 1979 года эти программы планировались и выполнялись автором в качестве ответственного исполнителя.

Исследования основаны на оригинальном фактическом материале, собранном автором в ходе геологического изучения россыпей платиновых металлов и их коренных источников на огромной территории Дальнего Востока России. За период с 1976 по 2001 гг. автор провел экспедиционные работы по исследованию 25 районов с россыпными проявлениями платиновых металлов Магаданской (9), Камчатской (6), Амурской (3), Сахалинской (2) областей и Хабаровского края (5). Фактический материал по геохимии и минералогии ЭПГ массивов офиолитовых ультрамафитов Красногорского, Среднегорского, Чирынайского, Елистратовского, Тамватнейского, Верхнехатырского Корякского нагорья получен автором совместно с Г.Г. Дмитренко, габбро-пироксенит-дунитовых массивов Гальмоэнан и Сейнав Корякского нагорья и о. Феклистова совместно с А.Н. Перцевым и В.И. Остапчуком, щелочно-ультраосновных массивов Кондер и Чад Омнинско-Майского плоскогорья с В.П. Михальченко и О.Н. Черниковой. Кроме того, по Кондёрскому щелочно-ультраосновному массиву автор пользовался результатами работ по поискам коренной платины в процессе составления геологической карты масштаба 1:10000 Кольцевой партии ПГО «Дальгеология», возглавляемой Е.Г. Емельяненко. В 1988 г для изучения химического состава МПГ В.Г. Лазаренковым и Е.А. Балмасовой была предоставлена «шлиховая платина» из россыпных проявлений Тулинского щелочно-ультраосновного массива.

Собранная автором коллекция «шлиховой платины» из 115 россыпных месторождений и проявлений платиновых металлов и МПГ коренных руд и пород 10 ультраосновных массивов была базой для выполненного комплекса лабораторных исследований. В их основе лежали визуальные и микроскопические исследования МПГ по принципам онтогении минеральных индивидов и агрегатов. В ходе работ автором совместно с В.Я. Борходоевым, E.H. Горячевой (СВКНИИ ДВО РАН), H.H.

Кононковой (ГЕОХИ, МГУ), [И.П. Лапутиной! (ИГЕМ РАН), Н.С. Рудашевским (ВСЕГЕИ) и В.В. Чубаровым (ИВ ДВО РАН) проводился многочисленный анализ химического состава минералов (около 5000 анализов МПГ, окислов, силикатов). Рентгенометрическое и кристалломорфологическое изучение МПГ выполнено И.В. Жерновским, Т.И. Махоркиной (СВКНИИ ДВО РАН), Ю.П. Меньшиковым (ГИ КФ РАН), Т.Д. Евстигнеевой (ИГЕМ РАН), электронно-микроскопическое - Н.В.

Трубкиным (ИГЕМ РАН), ИК-спектроскопическое - |В.К. Козловым [(СВКНИИ ДВО

РАН), определение отражения и микротвердости - [Н.И. Шумской| (ВСЕГЕИ), М.М. Болдыревой (С.Пб. ГУ) и Н.Е. Саввой (СВКНИИ ДВО РАН), магнитные свойства -B.C. Печниковым (СВКНИИ ДВО), анализ изотопии Os - А.И. Костояновым (ВСЕГЕИ), газовой хромотографии - О.В. Щербанем (СВКНИИ ДВО РАН). Для определения физико-химических условий минералообразования в породообразующих и рудных минералах в срастаниях с МПГ A.A. Кадиком и Е.В. Жарковой (ГЕОХИ РАН) рассчитана летучесть кислорода, А.Г Ухановым, В.И. Устиновым и A.JI. Дервицом (ГЕОХИ РАН) - изотопные данные кислорода и водорода. Анализ ЭПГ в породах и «шлиховой платине» химико-спектральным, пробирно-химико-спектральным и пробирно-химико-атомно-абсорбционными методами выполнялись Л.А. Финогеновой (ЦЛ ПГО «Севвостгеология»), A.B. Мандругиным (ЦЛ ЦНИГРИ) H.H. Никольской и В.А. Сычковой (ИГЕМ РАН).

Исследования минералогии ЭПГ россыпей проводились совместно с научно-исследовательскими работами по геологии, петрологии и минералогии ультраосновных массивов С.А. Паланджяна, Г.Г. Дмитренко (СВКНИИ ДВО РАН), B.C. Приходько (ИТиГ ДВО РАН), и А.Н. Перцева (ГИН РАН), по геологии и геоморфологии россыпей с Т.С. Хорошиловой (МГУ).

Фактический материал по геологии, минералогии и геохимии ЭПГ, собранный в процессе 25-летних исследований Дальнего Востока России позволил дополнить ряд существующих представлений о природе месторождений платиновых металлов ультрамафитовых формаций.

Основные защищаемые положения.

1. По геохимическим, минералогическим, морфологическим и онтогеническим особенностям выделяется пять минералого-геохимических типов «шлиховой платины» россыпей: рутениридосминовый, рутенплатосмиридовый, иридисто-платиновый, иридосминовый и платиновый.

2. Установленное закономерное уменьшение содержаний 1г, Оэ и 11и и минералов этих элементов относительно Р1 в «шлиховой платине» иридисто-платинового минералого-геохимического типа и наоборот увеличение их содержаний в «шлиховой платине» рутениридосминового типа в ряду мелкое -среднее - крупное - уникальное россыпное месторождение является основанием локального научного прогнозирования территорий на обнаружение россыпных месторождений платиновых металлов.

3. Россыпеобразующая минерализация МПГ в мафит-ультрамафитах имеет полигенный и полихронный генезис, который обусловлен процессами магматогенной геохимической дифференциации ЭПГ и метаморфогенной рекристаллизацией пород с концентрированием ЭПГ. При этом концентрирование ЭПГ до россыпеобразующих минералов возможно при ничтожных скоплениях халькогенидов, оксидов и самородных элементов группы железа.

4. Значительные по масштабам россыпные месторождения платиновых металлов образуются при многократном обогащении «шлиховой платиной» молодых осадков в результате полициклического развития системы «коренной источник - россыпь», за счёт как самого коренного источника, так и производных от него промежуточных коллекторов. Типоморфным признаком этого процесса является осадочный парагенезис «шлиховой платины».

Научная новизна работы. (1) Впервые изучен и систематизирован вещественный состав россыпей платиновых металлов Дальнего Востока. (2) В ходе геологоразведочных работ, подсчёта запасов и эксплуатации впервые детально изучена минералогия ЭПГ: уникального россыпного месторождения рек Кондёр -Уоргалан; крупных россыпных месторождений р. Левтыринываям и руч. Ледяной; среднего россыпного месторождения руч. Моховой - р. Чад; мелких россыпных месторождений руч. Майский, руч. Листвинитовый, руч. Корифан (о. Феклистова). (3) Впервые детально изучена минералогия ЭПГ коренных источников россыпей на примере дунит-перидотитовых и зональных габбро-пироксенит-дунитовых массивов Корякско-Камчатской складчатой области и щелочно-ультраосновных массивов Алданского щита. (4) Зафиксировано и изучено на Дальнем Востоке свыше ста минеральных видов и разновидностей ЭПГ, из них 9 утверждены КНМ ММА и КНМ ВМО как новые минеральные виды. (5) Выявлены и изучены два новых типа платинометальной минерализации: рутенплатосмиридовая в россыпных проявлениях и комплексных россыпях самородного золота с платиновыми металлами хр. Пекульней; твердых растворов Ге с Яи, Об и 1г в дунитах и перидотитах Чирынайского, Красногорского, Среднегорского, Тамватнейского и Елистратовского массивов Корякского нагорья. (6) Изучена онтогения минеральных индивидов и агрегатов россыпеобразующих твердых растворов и интерметаллидов ЭПГ. (7) Установлены некоторые типоморфные особенности минералов, указывающих на генезис россыпеобразующих МПГ. (8) Выделены минералого-геохимические типы россыпей платиновых металлов. (9) Выделены россыпеобразующие формации МПГ. (10) Разработаны теоретические предпосылки для регионального и локального прогноза россыпных месторождений платиновых металлов.

Практическая ценность исследований. (1) Разработано методическое руководство по оценке на платиновые металлы россыпей в процессе геологоразведочных работ, эксплуатации и аффинажа. (2) Предложены методы оценки попутной платиноносности золотоносных россыпей. (3) На основании разработанных минералого-геохимических критериев проведена оценка платиновометальных проявлений Дальнего Востока. (4) По результатам минералогических исследований сформулированы конкретные предложения по локальному прогнозу современных и древних россыпей иридисто-платинового, рутениридосминового и рутенплатосмиридового типов ряда районов Дальнего Востока.

Реализация результатов исследований. Автор являлся ответственным исполнителем тем и экспертных исследований по оценке платиноносности ряда районов Дальнего Востока, которые нашли свое отражение в 42 рукописных и 110 опубликованных работах. Участвовал в поисках, геологоразведочных работах, разработке технико-экономических кондиций и оценке запасов россыпных месторождений рек Кондёр-Уаргалан и руч. Моховой (Хабаровский край), р. Левтыринываям, руч. Ледяной и руч. Пенистый (Камчатская область) результаты которых были утверждены в ГКЗ СССР и ГКЗ РФ. За открытие уникального Кондёрского месторождения россыпной платины награжден дипломом и нагрудным знаком «Первооткрыватель месторождения». Часть разработанных практических положений и рекомендаций внедрены в производство (имеется 5 актов внедрения).

Опубликованные материалы по минералогии россыпей и массивов ультраосновных формаций вошли в учебно-методическое руководство для студентов Санкт-Петербургского Горного института. При научном руководстве автора защищены кандидатские диссертации: (1) И.В. Жерновским - «Кристаллография и внутреннее строение индивидов гексагональных Os-Ir-R.it твердых растворов из ультрамафитов»; (2) С.С. Горностаевым - «Геологические условия нахождения и состав минералов платиновых элементов в районе Алучинского поднятия (Западная Чукотка)». Автор являлся научным руководителем ряда магистрантских и дипломных работ МГУ по минералогии ЭПГ конкретных россыпей Дальнего Востока.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались: на 11 Международных (в т.ч. на 7 и 8 Платиновых симпозиумах); 19 Всесоюзных и Всероссийских и 7 Региональных совещаниях; на Ученых советах: ИГЕМ РАН, ГИН РАН; СВКНИИ ДВО РАН, ИВ ДВО РАН, ВНИИ-1, ДВИМС, «Гиналмаззолото»; на Научно-технических советах: ПГО «Севвостгеология», ПГО «Дальгеология», ПГО «Камчатгеология»; в Государственной комиссии по запасам СССР и РФ; на Производственно-методических советах МЦО «Платина» и «Платина России». Материалы исследований опубликованы в 110 научных трудах, из которых 7 коллективных монографий и препринтов, 52 статьи, 51 тезисов докладов.

В 1986 году на заседании Специализированного Совета Д.063.15.04 при Ленинградском горном институте была защищена диссертация в форме научного доклада на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук на тему «Минералы платиновых элементов альпинотипных ультрамафитов».

Настоящая работа состоит из введения, 5 глав и заключения, включает 300 страниц машинописного текста, 50 таблиц 55 рисунков и 138 фотографий. Список литературы состоит из 450 наименований.

Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность всем упомянутым коллегам за совместную работу. При этом особую

11 признательность автор выражает Г.Г. Дмитренко, И.В. Жерновскому, С.А. Паланджяну, А.Н. Перцеву, Т.С. Хорошиловой, Л.О. Сахьянову, B.C. Приходько, В.А. Уханову, A.A. Кадику, В.И. Куторгину, В.Г. Лазаренкову и Н.С. Рудашевскому за творческое сотрудничество в разработке ряда проблем. Автор выражает глубокую благодарность своим учителям профессору Д.П. Григорьеву, профессору [И.И.

Шафрановскому! и старшему научному сотруднику ВНИИокеангеология

Жукову]. Автор пользуется случаем и благодарит всех сотрудников СВКНИИ ДВО РАН (с которыми работал 18 лет), ИГЕМ РАН, а также ВНИИ-1, НИИ «Дальстройпроект», ПГО «Севвостгеология», ПГО «Дальгеология», ПГО «Камчатгеология», ПО «Северовостокзолото», ПО «Приморзолото», ПО «Амурзолото», ПО «Уралзолото», Союза старателей России, Артелей старателей «Амур», «Чайбуха» и «Восток», ЗАО «Корякгеолдобыча», ИТиГ ДВО РАН и ЦНИГРИ за заботу, терпение и практическую помощь оказанную ими при совместных работах. Автор особо отмечает заслугу и благодарит академика РАН Н.П. Лаверова, члена корреспондента РАН Ю.Г. Сафонова, профессора Н.С. Бортникова, профессора Н.Г. Патык-Кара и профессора Е.В. Шаркова за оказанную ими поддержку и благожелательную критику при написании данной аттестационной работы.

1. Общие сведения

Платиновые металлы обладают многими ценными физическими и химическими свойствами и являются важнейшим валютным и стратегическим сырьем. Несмотря на ограниченность запасов многих платиновых металлов (в первую очередь иридия, осмия, родия), они применяются в самых разных областях промышленности. Уровень потребления платиновых металлов разными странами служит одним из показателей их технического прогресса.