Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Типоморфные ассоциации минералов платиновой группы в россыпях Сибирской платформы

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

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Округин, Александр Витальевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТИПИЗАЦИЯ И РАЙОНИРОВАНИЕ ПЛАТИНОНОСНЫХ

РОССЫПЕЙ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.

1.1. Классификация платиноносных россыпей.

1.2. Методы исследований и принципы типизации платиноносных россыпей.

1.3 . Районирование платиноносных россыпей Сибирской платформы

ГЛАВА 2. ТИПОМОРФИЗМ МИНЕРАЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ

ЛЕНСКОЙ ПРОВИНЦИИ.

2.1. Вилюйский район.

2.2. Анабаро-Оленекский район.

2.3. Лено-Вилюйский район.

ГЛАВА 3. ТИПЫ ПЛАТИНОМЕТАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ

В РОССЫПЯХ АЛДАНО-СТАНОВОГО ЩИТА.

3.1. Россыпи, связанные с зонально-кольцевыми массивами щелочно-ультраосновных пород.

3.1.1. Россыпь массиваИнагли.

3.1.2. Россыпь массива Кондер.

3 .2. Минералы платиновой группы в золотоносных россыпях

Центрально-Алданского района.

3.3. Платина-сперрилитовая ассоциация в россыпях

Алдано-Станового щита.

ГЛАВА 4. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ РОССЫПНОЙ

ПЛАТИНОНОСНОСТИ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.

4.1. Платформенные базиты.

4.2. Щелочно-ультраосновные комплексы.

4.3. Ультрабазит-базитовые ассоциации.

ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ ПЛОЩАДНЫХ РОССЫПЕПРОЯВЛЕНИЙ

ТОНКОГО МЕТАЛЛА.

5.1. Геологическое положение россыпепроявлений

Ленской платиноносной провинции.

5.2. Сравнительная характеристика золота и платины из комплексных россыпей тонкого металла.

5.3. Металлоносность промежуточных коллекторов и механизм формирования площадных россыпепроявлений.

ГЛАВА 6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТИПОМОРФИЗМА

МИНЕРАЛОВ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ ИЗ РОССЫПЕЙ.

6.1. Тренды изменения железо-платиновых твердых растворов.

6.2. Фазовые превращения и механизм формирования агрегатов минералов платиновой группы.

6.3. Эволюция парагенезисов минералов платиновой группы в различных типах месторождений.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Типоморфные ассоциации минералов платиновой группы в россыпях Сибирской платформы"

Учение о типоморфизме минералов - индикаторов породо- и рудогенеза является одним из фундаментальных разделов генетической минералогии [Чухров, 1969]. Как было отмечено ещё А.Е. Ферсманом, типоморфными являются не только минералы и их комплексы, но и отдельные свойства минералов. Минералы платиновой группы (Mill), обладая высокой изоморфной емкостью несут в себе огромную генетическую информацию и эти индикаторные свойства могут применятся для определения параметров физико-химических условий формирования платинометальных рудно-магматических систем. При изучении платиноносных россыпей типоморфные особенности Mill приобретают особое значение для прогнозирование их коренных источников.

На Сибирской платформе, кроме знаменитых норильских Pt-Cu-Ni месторождений и платиноносных россыпей, связанных с кольцевыми массивами Кондер и Инагли, известны многочисленные обширные ареалы распространения минералов платиновой группы различных парагенезисов в современных россыпях. Первые наиболее полные сведения о платиноносных россыпях Сибири приводятся в известной сводке Н.К. Высоцкого [1933]. На территории Западной Якутии еще в 1908 г. была установлена платиноносность вилюйских россыпей, из которых попутно с золотом в небольшом количестве извлекали и платину [Зверев, 1925; Грунвальд, 1927]. В золотоносных россыпях р.Тимптон с 1914 года находят платину и сперрилит [Высоцкий, 1933]. А в 1956-58 годах на Алданском щите были открыты россыпи платины, связанные с концентрически-зональными интрузивами гцелочно-ультраосновных пород [Рожков и др., 1962]. Небольшие россыпи формируются вблизи медно-никелевых сульфидных месторождений Норильского района [Звягинцев, 1943; Зимоглядов, 1974]. Позднее в пределах Тулинского массива были обнаружены россыпи с иридосминовым типом минерализации [Лихачев и др., 1987].

Изучением платиноносных россыпей Сибирской платформы занимались многие исследователи (Н.К. Высоцкий, А.Д. Генкин, П.В. Грунвальд, ВН. Зверев, O.E. Звягинцев, Б.Н. Зимоглядов, B.JT. Злобин, Э.Д. Избеков, A.A. Ким, А.П. Кривенко, В.Г. Лазаренков, А.П. Лихачев, К.Н. Малич, А.Г. Мочало в, И.Я. Некрасов, Г.В. Поляков, В.П. Пругов, Л.В. Разин, И.С. Рожков, Н С. Рудашевский, A.M. Сазонов, НД. Толстых, Ю.Н. Трушков, Б.Р. Шпунт, С.А. Щека и многие другие), в трудах которых имеются весьма обширные разрозненные сведения по различным районам платформы. В связи с этим автор проводил целенаправленные исследования по типизации и районированию платиноносных россыпей этого крупного региона. При этом в понятие «россыпь» вкладывается не экономический, а геологический смысл. В отличие от понятия россыпное месторождение, под россыпью, согласно определению H.A. Шила, понимается отложения обломочного или тонкого гипергенного материала, содержащего определенные концентрации одного или комплекса минералов в пределах какого-то горизонта, иногда перекрытого пустыми породами (торфами) той или иной мощности. Россыпи могут быть промышленными или непромышленными, но в связи с техническим прогрессом непромышленные могут переходить в категорию промышленных. Термин «россыпепроявление» указывает на то, на данной территории в большей или меньшей мере зарождались россыпеобразующие процессы, но по тем или иным причинам они не приводили к образовании промышленных концентраций минералов. На фоне широко развитых россыпных проявлений всегда могут возникнуть россыпи и россыпные месторождения, что позволяет рассматривать районы распространения россыпных проявлений в качестве перспективных для поисков промышленных объектов [Шило, 1985].

Актуальность исследований. В последние годы в связи с всевозрастающим потреблением платиновых металлов в промышленности и в новейших технологиях резко возрос интерес к изучению платиноносных объектов самого разного генезиса. Огромное количество работ традиционно посвящено месторождениям платиновых металлов в расслоенных и дифференцированных интрузивах, а также платиноносным ультрамафитам складчатых областей. Особое внимание сейчас уделяется также проблемам платиноносности черносланцевых толщ. Хотя основными источниками добычи платиноидов являются коренные руды месторождений-гигантов в расслоенных и дифференцированных интрузивах таких как Бушвельд, Норильск и др., в последние годы в промышленное освоение все более активно вовлекаются россыпные месторождения, например, россыпи Кондер и Инагли на Алданском щите, россыпи Тулинского массива и Корякского нагорья. Кроме того на древних платформах широко распространены россыпепроявления с уникальными ассоциациями минералов платиновой группы (МПГ) и изучение таких проявлений имеет важное значение для выявления новых генетических типов платиноносных пород и расширяет наши познания в области платинометального рудобразования.

Цель и задачи исследования. Цель работы - проведение минералого-геохимической типизации, районирования и прогнозирования формационных типов коренных источников типоморфных ассоциаций Mill в россыпях Сибирской платформы, которая достигается путем решения следующих задач:

1. Изучение особенностей химического состава и структурно-морфологических характеристик Mill из россыпей;

2. Выделение минералого-геохимических типов ассоциаций МПГ на основе статистической обработки данных по изучению типоморфных свойств;

3. Районирование платиноносных россыпей Сибирской платформы по минералого-геохимическим характеристикам МПГ и геологическому положению россыпей;

4. Выявление генетических индикаторных свойств МПГ на основе анализа структурных особенностей и химического состава фаз агрегатов минералов сложного состава из россыпей;

5. Прогнозирование формационных типов материнских пород платиноносных россыпей в результате комплексного рассмотрения типоморфных свойств МПГ и геологического положения ореолов распространения платиноносных россыпей, приуроченных к определенным структурам платформы.

Фактический материал и методы исследований. Основой для написания данной диссертационной работы послужили материалы, собранные в основном лично автором в период с 1980 по 2000 г.г. во время выполнения в Институте геологии алмаза и благородных металлов (ИГАБМ) СО РАН научно-исследовательских работ по госбюджетным темам «Петролого-геохимические черты глубинной эволюции вещества ким-берлитовой и базитовой магматических систем» (1981-1985), «Самородное минерало-образование в магматических процессах» (1986-1995), «Структура, минералогия и геохимия нетрадиционных типов месторождений благородных и редких металлов Якутии» (1996-2000). В своих исследованиях автором были также использованы шлиховые концентраты, предоставленные сотрудниками ИГАБМ СО РАН, занимающимися изучением золотоносности аллювиальных россыпей. Обработка проб и аналитические работы проводились при непосредственном участии автора, а минералогические исследования и обработка результатов аналитических данных выполнялись лично автором. Методы исследований более детально освещены в следующем разделе данной главы.

С начала 80-х годов автор, исследуя базиты Сибирской платформы, попутно занимался шлиховым опробованием и изучением МПГ в россыпных проявлениях Ви-люйской синеклизы и Анабарской антеклизы. В последующем был получен большой фактический материал по минералогии как уже известных, так и новых платиноносных проявлений Алданского щита. На подавляющем большинстве россыпей, на 23 из 30 рассматриваемых в работе, автор лично проводил полевые работы. Изучение типомор-физма платиновых металлов и золота из этих россыпей, в основном, базируется на более чем 3000 микрозондовых анализах МПГ, около 1000 - золота и примерно 500 определениях включений различных минералов. Для сравнения и с целью наиболее полного охвата всех генетических типов ассоциаций МПГ в россыпях в работе используются литературные данные по россыпям норильских месторождений и Тулинского массива, которые также посещались автором. Для определения потенциальных источников МПГ в россыпях автор также проводил минералого-геохимические и петрографические исследования платформенных базитов, ряда массивов щелочно-ультраосновных пород и ультрабазит-базитовых комплексов Сибирской платформы и прилегающих структур Байкало-Становой области.

Научная новизна работы: На основе детальных топоминералогических исследований выделены типоморфные ассоциации МПГ, что позволило провести минерало-го-геохимическую типизацию и районирование платиноносных россыпей Сибирской платформы. Все известные платиноносные россыпи Сибирской платформы сгруппированы в родисто-железисто-платиновый, иридисто-изоферроплатиновый, иридий - осмий - железисто-платиновый, платина - сперрилитовый, палладий - железисто-платиновый и иридий-осмиевый типы ассоциаций МПГ, которые связаны с ультрама-фит-мафитовыми комплексами различного формационного типа. Впервые дано мине-ралого-геохимическое обоснование выделения уникального родисто-железисто-платинового (вилюйского) типа ассоциации МПГ, представленного высокородистой железистой платиной с небольшим количеством Ru-Ir-Os сплавов. Выявленные генетические индикаторные свойства платиновых металлов сложного состава из россыпей позволяют установить парагенетические ассоциации МПГ и прогнозировать генетические типы их коренных источников.

Практическое значение работы. Результаты проведенных детальных топоминералогических исследований по платиноносным россыпям изложены в 14 отчетах, выполненных по совместным научно-производственным темам и хоздоговорным работам с Госкомнедра Республики Саха (Якутия) и различными производственными геологическими организациями (ЗАО «Инагли», АК «АЛРОСА», ГГП «Нижнеленское» и «Алдангеология»), По заказу Госкомнедра РС(Я) автором составлена и передана заказчику «Топоминералогическая карта платиноносности западной и южной частей Якутии (масштаб 1 : 1500000)». Все эти материалы будут использованы при проведении поисковых работ и оценке перспектив на платиноносность отдельных частей Сибирской платформы.

При изучении россыпи Инагли выявлено изменение иридиевости изоферроплатины вдоль россыпи, что обусловлено вертикальной зональностью платинометального оруденения в массиве. Получены также минералогические доказательства связи основной массы МПГ в россыпях с хромититовыми сегрегациями в дунитах, что будет способствовать установлению коренных источников платины в Инаглинском массиве. Автором впервые были изучены минеральные парагенезисы самородков платины россыпи «Инагли», хранящихся в фондах Гохран РС(Я).

Основные защищаемые положения.

1. На востоке Сибирской платформы выделена уникальная ассоциация Mill, представленная высокородистой железистой платины с небольшим количеством Ru-Ir-Os сплавов и неимеющая аналогов среди известных платиноносных месторождений Мира. Эта ассоциация МПГ широко развита в россыпепроявлениях Вилюйской си-неклизы и Анабарской антеклизы, образуя единую самостоятельную Ленскую платиноносную провинцию.

2. Потенциальными коренными источниками платиноносных россыпепроявлений Ленской провинции являются ультрабазит-базитовые массивы, приуроченные к погребенным выступам кристаллического фундамента - наиболее приподнятым структурам палеорифтогенных систем. В результате неоднократного переотложения МПГ через промежуточные коллектора формируются площадные россыпепроявле-ния с тонкой фракцией металла.

3. В россыпях Сибирской платформы существуют три основных тренда изменения состава железо-платиновых твердых растворов: рутениево-родиевый; иридиевый и палладиевый. Выявленные тренды отражают не только геохимическую специализацию материнских пород, но и характеризуют изменение физико-химических параметров их формирования.

4. На основе анализа структурных особенностей и химического состава фаз агрегатов Mill из россыпей Ленской платиноносной провинции и Алданского щита показано, что формирование многофазных срастаний Ru-Ir-Os и Fe-Pt твердых растворов сложного состава происходило путем кристаллизации поликомпонентных металлических расплавов.

Публикации и апробация работы. Результаты исследований опубликованы в одной монографии, 48 статьях и тезисах (16 статей опубликованы в центральных изданиях, в том числе одна - за рубежом). Основные положения работы докладывались на VII Международном платиновом симпозиуме (Москва, 1994); I и П Всероссийском платиновом совещаниях (Новосибирск, 1990; Москва, 1992); заседании Научно-методического совета Программы «Платина России» (Москва, 2000) и других региональных и всероссийских совещаниях (Якутск 1985; 1990; 1996; 1997; 1998; 2001; Чульман 1997; Дубна 1997, Иркутск, 2001),

Исследования по теме диссертации были поддержаны РФФИ (грант № 98-0565478), а также грантами целевой научно-технической программы Правительства РС(Я) в 1994-1999 г.г. Результаты работ автора вошли в отчет «О деятельности СО РАН в 1998 г.», удостоены третьей премии по фундаментальным работам Института геологии алмаза и благородных металлов СО РАН за 1998-2000 г.г. и Государственной стипендии РС(Я) научным работникам за 1994-1996 г.г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 272 страницах текста, содержащего 66 графических иллюстраций, 48 таблиц и список литературы из 263 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Округин, Александр Витальевич

Выводы

При принципиальном сходстве Mill и ассоциирующих с ними породообразующих и рудных минералов, между Инаглинской и Кондерской россыпями наблюдаются некоторые различия. Это в первую очередь выражается в более высокой железистости изоферроплатины из россыпей Кондерского массива. В изоферроплатине Кондера отмечаются также более низкие содержания иридия и палладия при повышенной концентрации родия.

От россыпей зональных ультраосновных массивов Урала, Аляски, Британской Колумбии, Колумбии, Эфиопии и др. россыпи Инагли и Кондер отличаются практическим отсутствием туламинита и тетраферроплатины.

В россыпи Инагли по мере удаления от массива наблюдается некоторое понижение иридиевости минерала, что, видимо, обусловлено вертикальной зональностью коренных источников платины. Это не противоречит тому предположению, что изоморфному вхождению тугоплавкого платиноида иридия в решетку изоферроплатины

159 должны способствовать высокотемпературные условия, которые создаются в более глубинных горизонтах массива.

Впервые изучены самородки изоферроплатины, добытые из россыпи Инагли, которые в основном представляют собой хромит-изоферроплатиновые срастания. Хромшпинелиды, находящиеся в срастании с изоферроплатиной, относятся к магнезиальным феррихромитам, реже алюмохромитам и магнохромитам. Они идентичны хромшпинелидам из шлировых образований и отличаются от акцессорных хромшпине-лидов дунитов повышенной магнезиальностью. Это свидетельствует о том, что основными коренными источниками платиновых металлов россыпи Инагли являются хроми-титовые сегрегации в дунитах.

В золотоносных россыпях Центрально-Алданского района часто встречаются МИГ необычного состава. По ассоциации МПГ и их геохимической специализации (повышенное содержание примесей в минералах платины, неупорядоченная структура железистой платины и др.) платиноносные проявления из вулкано-плутонических полей отличаются от близлежащих россыпей Инаглинского массива. Однако эти два типа россыпей объединяет общность их геологического положения, очевидная связь со щелочным мафитовым комплексом мезозойской активизации Алданского щита.

На юге Алданского щита в россяпях широко проявлена платина-сперрилитовая ассоциация двух типов. Первая представлена сперрилитом с каймой самородной платины, которая формируется под воздействием низкотемпературных метаморфических или гидротермальных процессов. Вторая ассоциация включает сперрилит и железистую платину.

160 ГЛАВА 4

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Округин, Александр Витальевич, Якутск

1. Таким образом, возможными источниками рассматриваемых платиноносных россыпей могут быть широко развитые на Сибирской платформе разновозрастные ба-зиты, щелочно-ультраосновные комплексы и ультрабазит-базитовые ассоциации.41. Платформенные базиты

2. Рис. 47. Рифейские базитовые образования Анабарского щита.