close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

uploaded 0C5446540E

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ПОНАМАРЁВА МАРИНА МИХАЙЛОВНА
ГЕОЛОГИЯ, ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И УСЛОВИЯ
ФОРМИРОВАНИЯ ЗОЛОТО-ПЛАТИНОМЕТАЛЛЬНОГО ОРУДЕНЕНИЯ В
КОРЕ ВЫВЕТРИВАНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ
СТАРООСКОЛЬСКОГО И МИХАЙЛОВСКОГО ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ
РАЙОНОВ КМА
Специальность 25.00.11 - Геология, поиски и разведка
твердых полезных ископаемых, минерагения
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Санкт-Петербург
2013
Работа выполнена на кафедре минералогии, петрографии и геохимии
Воронежского государственного университета
Научный руководитель
доктор геолого-минералогических
наук,
член-корреспондент
РАН,
профессор Н.М. Чернышов
Официальные оппоненты
доктор геолого-минералогических
наук, профессор В.Г. Лазаренков
(НМСУ
«Горный»,
г.
СанктПетербург)
кандидат геолого-минералогических
наук, С.В. Кашин (ВСЕГЕИ, г.
Санкт-Петербург)
институт геологии Карельского
научного центра РАН (г.
Петрозаводск)
Ведущая организация
Защита диссертации состоится «24» декабря 2013 г. в 14 00 на заседании
диссертационного совета Д 216.001.01 при ФГУП Всероссийский научноисследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского по адресу:
199106, Санкт-Петербург, Средний пр., д.74 в зале Ученого совета ВСЕГЕИ
С диссертацией можно ознакомиться во Всероссийской геологической библиотеке
ФГУП «ВСЕГЕИ» (г. Санкт-Петербург, Средний пр., д. 74).
Автореферат разослан «18» ноября 2013 года.
Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять
по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Средний пр., 74., ВСЕГЕИ, диссертационный
совет Д 216.001.01, ученому секретарю Р.Л. Бродской и на e-mail:
Rimma_Brodskaya@vsegei.ru
Ученый секретарь диссертационного совета,
доктор геолого-минералогических наук
Телефон для справок: 8(4732) 207-966; факс 8(4732) 207-966;
e-mail: marichka15@mail.ru
2
Бродская Р.Л.
Актуальность исследований. Металлы платиновой группы это важнейшее
стратегическое сырье, в связи, с чем потребность в их обнаружении представляет
очень важную задачу для геологии. С каждым годом увеличивается потребность в
золоте и металлах платиновой группы. К числу перспективных на
благороднометалльное оруденение относится Центральный регион России.
Необходимо развитие социально-экономического положения этого региона за счет
увеличения минерально-сырьевой базы.
В Михайловском и Старооскольском железорудных районах Курской
магнитной аномалии (КМА) отмечаются широко развитые коры выветривания
железистых кварцитов. Для ряда зарубежных месторождений характерно наличие в
коре выветривания не только золота, но и платиноидов. Важной предпосылкой
исследования коры выветривания железорудных месторождений КМА являются
многочисленные примеры нахождения в ее составе высоких содержаний
благородных металлов. В пределах КМА, особый интерес представляют
мартитовые и гидрогематитовые коры выветривания в железистых кварцитах
(Яковлевское, Михайловское, Лебединское, Стойленское и др. месторождения
КМА).
Таким
образом,
актуальность
настоящей
работы
определяется
необходимостью установления закономерностей размещения и состава золотоплатинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов
Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА.
Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование золотоплатинометалльного оруденения в коре выветривания железистых кварцитов,
отрабатываемых
месторождений
Михайловского
и
Старооскольского
железорудных районов КМА, по собственным минеральным формам благородных
металлов. В соответствии с этой целью были определены задачи исследования:
а) провести картирование строения коры выветривания железистых
кварцитов с выделением в ней зональности;
б) ознакомиться с работами других исследователей о содержании
благородных металлов в железистых кварцитах для последующего
сравнительного анализа с данными по коре выветривания;
в) провести анализ особенностей распределения благородных металлов в
коре выветривания и установить зоны их повышенных содержаний;
г) определить формы нахождения и минеральные ассоциации золота и
металлов платиновой группы;
д) изучить возможные источники поступления рудного вещества в кору
выветривания железистых кварцитов;
е) разработать модель, наиболее полно учитывающую условия
формирования благородных металлов и их минеральных форм в коре
выветривания железистых кварцитов.
Фактический материал и методика исследований.
Работа выполнена на кафедре минералогии, петрографии и геохимии
геологического факультета Воронежского государственного университета.
Изучение проблемы благороднометалльного оруденения коры выветривания
железистых кварцитов Старооскольского и Михайловского железорудных районов
КМА проводилось в период обучения в магистратуре и аспирантуре (2008-2013 гг.)
и в составе научной группы кафедры под руководством директора НОЦ «Геология
рудных месторождений» ВГУ-ИГЕМ РАН, член-корреспондента РАН, профессора
3
Н.М. Чернышова (2008-2013 гг..), а также в процессе реализации ряда проектов
РФФИ, Гранта Президента РФ и др. В основу работы положен обширный
фактический материал по геологии, петрографии, геохимии, минералогии и
минерагении коры выветривания железистых кварцитов, полученный лично
автором в ходе полевых и лабораторно-аналитических работ, а также
опубликованные данные различных исследователей рудных месторождений КМА
и других регионов.
В процессе выполнения работ были детально описаны более 300 шлифов и
150 аншлифов. При исследовании вещественного состава использовался
апробированный
комплекс
методов
аналитических
исследований.
Микрорентгеноспектральные анализы силикатных (300 шт.) и (80 шт.) рудных
минералов выполнялись в лаборатории ВГУ (JEOL 6380 LV с приставкой INCA
250, аналитики к.г.-м.н. С.М. Пилюгин и к.г.-м.н. Н.С. Базиков). Аналитические
исследования проводились в Центральной лаборатории ФГУП «ВСЕГЕИ» (г.
Санкт-Петербург): определение химического состава изучаемых пород - методом
рентгено-флуоресцентного спектрального анализа (РФА) – 25 анализов, (аналитик
Б.А. Цимошенко); концентрация элементов-примесей - масс-спектрометрическим
(IСP-MS) с индуктивно связанной плазмой – 25 анализов и 9 анализов в
лаборатории ИПТМ г. Черноголовка, аналитик (В.А. Шишлов, В.Л. Кудряшов);
содержание ртути – методом «холодного пара» - 15 анализов, (аналитик И.В.
Реутова); содержание благородных металлов – атомно-абсорбционный с полным
кислотным вскрытием (ААА) – 15 анализов, (аналитик Е.В. Тимашова). Изучение
продуктов гравитационного концентрирования четырех малых минералоготехнологических проб, отобранных из коры выветривания железистых кварцитов,
проводилось в двух лабораториях: ЗАО «РАЦ Механобр Аналит Инжиниринг»
(пробирный атомно-абсорбционный анализ), (аналитик к.г.м.н. С.В. Петров) и ЗАО
«НАТИ» (к.г.-м.н. В.В. Кнауф).
Обработка полученной информации осуществлялась на ЭВМ с
использованием
программного
пакета
«Microsoft
Office»
и
ряда
специализированных программ («PetroExplorer 2.0», «Make Miner», TPF, «Minpet»),
графика и фотоматериал обработаны с помощью графических приложений
«CorelDrawX5 », «PhotoShop CS3 ».
Научная новизна и практическая значимость работы:
-изучен и дополнен новыми данными вещественный состав коры
выветривания железистых кварцитов КМА;
-установлена закономерность распределения благородных металлов в коре
выветривания КМА, а также выявлены возможные зоны их повышенного
содержания;
-впервые установлены формы нахождения и минеральные ассоциации золота
и металлов платиновой группы в коре выветривания КМА;
-установлена
взаимосвязь
золото-платинометалльного
оруденения
железистых кварцитов КМА и кор выветривания по ним с первичными
источниками (продуцентами) благородных металлов;
-разработана
модель
многостадийного
формирования
золотоплатинометалльного оруденения.
Полученные в процессе исследования новые результаты внесут большой
вклад в создание общей концепции рудообразования благородных металлов в
различных условиях и позволят расширить сведения о минералогии металлов
4
платиновой группы (МПГ) и золота в отрабатываемых карьерами корах
выветривания железистых кварцитов КМА.
Публикации и апробация результатов работы.
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
Всероссийских научных конференциях («Минерагения Докембрия»; г.
Петрозаводск, 2009 г., «Уральская минералогическая школа – 2009. Под знаком
халькофильных элементов»; г. Екатеринбург, 2009 г., «Научно-методические
основы прогноза поисков и оценки месторождений твердых полезных ископаемых
— состояние и перспективы»; г. Москва, 2011 г.); Международных конференциях
(«Минералогия природного и техногенного минерального сырья: геология,
геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая
геология»; г. Воронеж, 2008 г., «Структура, свойства, динамика и минерагения
литосферы Восточно-Европейской платформы»; г. Воронеж, 2010 г.,
«Геологическая среда, минерагенические и сейсмотектонические процессы»; г.
Воронеж, 2012 г.; Первом Российском рабочем совещании, посвященном 90-летию
со дня рождения Б.Б. Звягина «Глины, глинистые минералы и слоистые
материалы»; г. Москва, 2011 г.).
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них 3 в изданиях,
рекомендованных перечнем ВАК РФ Министерства образования и науки РФ.
Результаты исследований вошли в ряд научных отчетов по грантам РФФИ 12-0531251 (руководитель), РФФИ 11-05-10034-к, ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» (ГК № 14.740.11.1273, ГК №
14.132.21.1817 (руководитель)), ВГУ № ПСР-МГ/16-12, № ПСР-МГ/13-13
(руководитель) и др.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа содержит 148 страниц, включая 52 таблицы, 70
рисунков, в том числе фотографий. Состоит из введения, 4 глав, заключения и
списка литературы из 157 наименований.
Во введении обосновывается актуальность и новизна работы, указываются
цель и задачи, приводятся данные по фактическому материалу и структуре работы,
формулируются защищаемые положения диссертации. Первое защищаемое
положение обосновывается материалом второй и третьей главы, два последующих
раскрыты в 3 и 4 главах.
Первая глава представляет собой краткий очерк о геологическом строении
Воронежского кристаллического массива (ВКМ) и положении в его структуре
железорудных месторождений КМА, минерагении ВКМ, где особое внимание
уделено Михайловскому и Старооскольскому железорудным районам КМА. Во
второй главе приводится краткая информация об истории изучения коры
выветривания железорудных месторождений, о зональности коры выветривания и
ее вещественном составе, дана минералого-петрографическая, петрохимическая и
геохимическая характеристика коры выветривания. Третья глава посвящена
изучению
состава,
типов
и
закономерностей
размещения
золотоплатинометалльного оруденения в коре выветривания, установлению форм
нахождения и условий концентрирования благородных металлов в железистых
кварцитах и их корах выветривания. В четвертой главе рассматриваются
возможные первичные источники (продуценты) благородных металлов в
железорудных месторождениях КМА и на этой основе предложена обобщенная
модель формирования золото-платинометалльного оруденения.
5
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному
руководителю – заведующему кафедрой минералогии, петрографии и геохимии
Воронежского государственного университета член-корреспонденту РАН,
заслуженному деятелю науки РФ, профессору Николаю Михайловичу Чернышову
за чуткое руководство, ценные советы, постоянное внимание и рекомендации на
всех стадиях подготовки диссертации.
Автор выражает благодарность за помощь в проведении аналитических
исследований руководителю лабораторно-аналитической службы Всероссийского
научно-исследовательского геологического института им. А.П. Карпинского, к.г.м.н. Шевченко Сергею Семеновичу, генеральному директору ЗАО «НАТИ», к.г.м.н. Кнауфу Владимиру Владимировичу, зав. кафедрой полезных ископаемых
СПбГУ, к.г.-м.н. Петрову Сергею Викторовичу.
Существенную помощь при написании диссертации оказали работы
докторов геолого-минералогических наук проф. А.Д. Савко, проф. В.И. Сиротина.
Автор благодарен за советы и полезные консультации докторам геологоминералогических наук, проф. Бочарову В.Л. и проф. Чернышовой М.Н.,
кандидатам геолого-минералогических наук А.Ю. Альбекову, В.С. Кузнецову,
М.В. Рыбораку, О.Г. Резниковой, Н.В. Попковой (г. Железногорск Курской
области) и всем своим коллегам по работе - Е.М Бобровой, П.С. Бойко, А.И.
Овсянникову и В.М Остудневу. Особо автор признателен своей семье за
терпеливое участие, всестороннюю поддержку и понимание при подготовке
диссертации.
Положение Михайловского и Старооскольского рудных районов в
структуре мегаблока КМА
Воронежский кристаллический массив представляет собой крупный выступ
(540х1000 км) докембрийского фундамента Восточно-Европейской платформы
(ВЕП), перекрытый осадочным чехлом мощностью до 500 – 900 м и выходящий в
своей сводовой части на дневную поверхность. В соответствии с современными
геолого-геофизическими данными, ВКМ характеризуется трехслойным строением
литосферы и состоит из двух латерально неоднородных мегаблоков: «тяжелый»
Хоперский и «легкий» КМА, которые в свою очередь разделены Лосевской шовной
зоной (Надежка, 1979; Чернышов, 1990).
В структуре мегаблока КМА (500х550 км) выделены два пояса Белгородско-Михайловский (Льговско-Ракитнянский) и Орловско-Тимской
(Алексеевско-Воронецкий) (рис.1). Среди них автором было отмечено два
перспективных объекта на благородные металлы в коре выветривания железистых
кварцитов - Михайловский и Старооскольский железорудные районы КМА
(Чернышов, 2004; Попкова, 2003; Понамарева, 2008). Характерной особенностью
уникальных
железорудных
месторождений
КМА
является
наличие
разномасштабного золото-платинометалльного оруденения. По условиям
формирования выделяется пять его типов (г/т): 1) осадочно-метаморфогенный
(Au=0,02-0,12; ЭПГ до 0,05); 2) метаморфогенно-метасоматический среди
сульфидизированных контактовых зон (Au=0,54-6,18; Pt=0,12-0,3; Pd=0,58-0,77) и
внутрирудных углеродистых сланцев (Au=2,6-36,6; Ag=91,0-540,0; Pt=0,14-0,28;
Pd= до 0,57); 3) гидротермально-метасоматический (Au=0,6-6,2, иногда до 35,8;
ЭПГ - до 0,3-0,5); 4) гипергенно-метасоматический (Au=0,64-4,3, иногда до 41,7);
5) осадочный (Au=0,53; Pt=0,15; Pd=1,7; РЗЭ=556,3) (Чернышов, 2009). Масштабы
их проявления, состав и минеральные парагенезисы заметно различаются в
6
зависимости от пространственного сонахождения железорудных месторождений с
упомянутыми выше зеленокаменными поясами.
В геологическом строении месторождений железорудных районов КМА
принимают участие нижнепротерозойские образования, представленные курской и
оскольской сериями. В составе курской серии выделены две свиты: стойленская и
продуктивная коробковская, которая включает две железорудные и две сланцевые
подсвиты.
Рис. 1 Схема местоположения БелгородскоМихайловского (I) и Орловско-Тимского (II)
зеленокаменных поясов КМА (Чернышов Н.М.,
2004): 1- железистые кварциты (железистокремнисто-сланцевая формация нижнего карелия);
2- Михайловское месторождение; 3- Лебединское
месторождение.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
(по защищаемым положениям)
Первое
защищаемое
положение.
В
железистых
кварцитах
Старооскольского и Михайловского железорудных районов КМА по степени
выветривания выделяется 3 зоны, отличающихся вещественным составом и
распределением благородных металлов.
Существует три морфогенетических типа кор выветривания: а) площадная;
б) линейная (Сиротин, 1988); в) линейно-площадная (Четвериков, 2005). На
Михайловском месторождении широко развита кора выветривания железистых
кварцитов, которая представлена тремя типами (рис.2). Площадная кора имеет
повсеместное распространение. Ее мощность неодинакова и колеблется от 5 м до
150-300 м. В зонах тектонических нарушений и вдоль контактов со сланцами
площадная кора переходит в линейную, погружаясь на сотни метров в глубину.
При ширине 150-200 м линейная кора выветривания иногда опускается до
горизонта (–800 м), вдоль контакта со сланцами зона окисления опускается до
горизонта (–400 м) и глубже.
В пределах Стойленского месторождения мощность коры выветривания
варьирует от 5 до 80 м (рис.3). На Лебединском месторождении зона богатых руд
коры выветривания практически отработана, за редким исключением некоторых
участков небольшой мощности (Понамарева, 2011).
7
Рис.
2
Разрез
Р-65
Михайловского
месторождения (Чернышов, 2007): 1 –
нижнемеловые отложения; 2 – 3 –
среднеюрские отложения, келловейский ярус
(2), батский ярус (3); 4 - девонские отложения;
5 – 6 кора выветривания (богатые железные
руды, окисленные железистые кварциты); 7 9
нижняя
железорудная
подсвита
коробковской свиты: вторая пачка, гематитмагнетитовые кварциты (7), магнетитгематитовые кварциты (8); первая пачка,
карбонатно-магнетитовые кварциты (9); 10 верхнестойленская подсвита; 11 – скважины и
их номера; 12 – дневная поверхность; 13 –
контур карьера.
Рис. 3. Схематическая геологическая карта Стойленского месторождения с разрезом (Орлов,
2001): 1 – осадочные породы чехла (на разрезе); нижний протерозой – курская серия: 2-6 – коробковская
свита: 2 - остаточные богатые железные руды, 3 - осадочные сидерит-мартитовые руды, 4 – верхняя
железорудная подсвита (PR1 kr3), 5 – нижняя сланцевая подсвита (PR1 kr2), 6 – нижняя железорудная
подсвита (PR1 kr1); 7 – стойленская свита нерасчлененная (PR1 st); верхний архей – михайловская серия:
8 – лебединская свита (AR2 lb); 9 – гранито-мигматитовый комплекс ((AR-PR1)); 10 – габбро-диориты,
кварцевые диориты стойло-николаевского комплекса (PR1 sn); 11 – границы действующего карьера; 12
— зоны сульфидной благороднометалльной минерализации и схема геологического строения
действующего карьера Стойленского месторождения (б) (по Кузнецову, 2010): 1 – богатые
железные руды, 2 – окисленные железистые кварциты, 3 – кварцит гематит-магнетитовый, 4 –
кварцит куммингтонит-магнетитовый, 5 – межрудные сланцы, 6 – кварциты биотит-магнетитовые,
7 – кварциты магнетитовые, 8 – кварциты полуокисленные.
Профиль довизейской коры выветривания имеет зональное строение,
обусловленное различной степенью выветривания (рис. 4).
Нижняя граница зоны сильного окисления резкая и имеет сложную
конфигурацию. Зона слабого окисления железистых кварцитов имеет
незначительную мощность (не более 10 м).
Зона богатых руд (средняя мощность 8-13 м) расположена в самой верхней
части зоны окисления. Верхней границей богатых рудных тел является
поверхность фундамента. Зона представлена рыхлыми разностями и сложена
8
оксидами и гидрооксидами железа (мартит, железная слюдка, гематит и
гидрогематит).
Вверх по профилю коры выветривания кварциты постепенно превращаются
в маршаллитизированные руды, а последние – в богатые гематит-мартитовые.
Отмечается постепенный переход от зоны окисленных железистых кварцитов к
зоне богатых руд.
III - зона богатых руд, происходит полная
мартитизация магнетита, растворение кварца и
вынос кремнезема, при этом образуются оксиды и
гидроксиды
железа.
Содержание
железа:
Михайловское месторождение (Feобщ.52-54%),
Стойленское и Лебединское месторождения
(Feобщ.≥45%);
II - зона сильного окисления (окисленные
кварциты), полная мартитизация магнетита с
частичным растворением кварца и силикатов,
интенсивная дезинтеграция, трещиноватость и
кавернозность. Для этой зоны характерен
интенсивный вынос кремнезема и других
наиболее подвижных компонентов. Содержание
железа: Михайловское месторождение (Feмагн.<34%
(<8%):
среднеокисленные
(4-8%)
и
высокоокисленные
кварциты
(1-4%)),
Стойленское и Лебединское месторождения
(Feмагн.<12%, Feмагн./Feобщ.<0,3);
I - зона слабого окисления (полуокисленные
кварциты), частичная мартитизация магнетита,
разложение карбонатов и силикатов, при этом
сохраняются первичные структурно-текстурные
особенности породы. Содержание железа:
Михайловское месторождение (Feмагн.б>8% (816%):
полуокисленные
(8-12%)
и
малоокисленные
кварциты
(12-16%)),
Стойленское и Лебединское месторождения
Рис. 4. Зональность коры выветривания (Feмагн.≥12%, Feмагн./Feобщ.=0,3-0,7);
железистых кварцитов (на примере 0 - зона: материнские породы (железистые
Стойленского месторождения). Справа на кварциты).
рисунке приведены примеры образцов из
различных зон коры выветривания
Богатые руды подразделяются на остаточные и переотложенные.
Остаточные богатые руды - это в основном маломощные, горизонтально
залегающие плащеобразные тела. Для последних характерны мощности от первых
метров до 10-20 м, редко вскрыты руды, имеющие мощность 25-40 м. На контакте
богатых руд с окисленными кварцитами формируется сложная ступенчатая,
извилистая, а местами и зубчатая граница, вследствие этого в телах богатых руд
при эксплуатации выявляется множество больших и малых вертикально
ориентированных выступов тел окисленных кварцитов, причем, эти выступы могут
быть как «слепыми», так и обнажающимися над уровнем кровли богатых руд.
Остаточные богатые железные руды подразделяются на: пористые, рыхлые, слабо
сцементированные (главные минералы: гематит, гидрооксиды железа, реже кварц;
второстепенные: сидерит, кальцит, арагонит, магнетит, пирит, хлорит, каолинит) и
плотные, слаботрещиноватые карбонатно-мартитовые (главные минералы: мартит,
9
гематит, гидрооксиды железа, сидерит, кальцит, арагонит, анкерит, реже кварц;
второстепенные: пирит, марказит, галенит, хлорит, каолинит).
Переотложенные железные руды образовались за счет размыва остаточных.
Они представляют собой седиментационные брекчии, состоящие из обломков
мартитовых руд, сцементированных охристо-глинистой массой. Залегают они чаще
всего среди девонских отложений, реже в основании батского яруса средней юры,
образуя маломощные линзовидные тела.
Профиль коры выветривания железистых кварцитов имеет зональное
строение, которое устанавливается при изучении разреза по падению руднокристаллической толщи, а не по вертикали (Сиротин, 1988). При неравномерности
процессов выветривания на одних и тех же гипсометрических уровнях
наблюдаются различные зоны профиля, для которых характерны изменчивые
мощности. В пределах месторождений нередко отсутствует верхняя зона коры
выветривания (богатые руды) и на поверхность докембрийского фундамента
выходят промежуточные зоны, представленные окисленными и полуокисленными
железистыми кварцитами. Это вероятно, связано с размывом остаточных богатых
руд, который происходил, начиная с девона до отложения верхнеюрских осадков
(Рахманов, 1962).
При однотипности строения продуктивной коробковской свиты курской
серии, включающей две железорудные и две сланцевые подсвиты, состав
благороднометалльносодержащих железистых кварцитов в Михайловском и
Старооскольском рудных районах существенно различен (Чернышов, 2004;
Попкова, 2003 и др.). Первый из них характеризуется преимущественным
развитием
магнетитовых,
магнетит-гематитовых,
гематит-магнетитовых,
гематитовых при ограниченной роли карбонатно-магнетитовых, безрудных и
крайне редко силикатно-гематит-магнетитовых кварцитов (Щеголев, 1983; Орлов,
2001; Чернышов, 2004; Попкова, 2003; Понамарева, 2009; 2012 и др.).
В месторождениях Старооскольского рудного района ведущая роль
принадлежит силикатно-магнетитовым (куммингтонит-, биотит-, щелочноамфибол-, актинолит- и эгирин-рибекитовым-), гематит-магнетитовым и
слаборудным кварцитам, в каждом из этих типов присутствуют карбонаты
(Щеголев, 1983; Орлов, 2001; Резникова, 2010 и др.).
Таблица 1
Содержание благородных металлов (г/т) в различных типах железистых
кварцитов и сопутствующих им породах Лебединского месторождения
(Чернышов, 2005, 2006; с дополнениями автора)
1(1) 2(1) 3(2) 4(1) 5(1)
0,12 0,03 0,03 0,01 0,04
Pt
0,005 0,15 0,11 0,13 0,005
Pd
0,37 0,56 0,19 0,05 0,19
Au
Н.о. Н.о. Н.о. Н.о. Н.о.
Rh
0,49
0,74 0,33 0,19 0,23
Pt+Pd+Au
0,04
5,00 3,70 1,30 0,12
Pd/Pt
6(2)
0,03
0,17
0,13
Н.о.
0,33
5,60
7(3)
0,04
0,37
0,15
Н.о.
0,56
9,20
8(3)
0,09
0,32
0,13
Н.о.
0,54
3,60
9(1)
0,11
0,50
0,22
Н.о.
0,83
4,50
10(1)
0,22
0,14
0,10
Н.о.
0,44
0,64
11(1) 12(1) 13*
14*
0,38 <0,03 0,0018 <0,002
0,10 0,26 <0,002 <0,002
0,04 0,05 <0,002 <0,002
Н.о. Н.о. 0,0017 0,0026
0,52 0,34
0,26 8,60
-
Примечание: Название пород: 1 –силикатно-магнетитовый кварцит; 2 – гематитмагнетитовый кварцит; 3 –силикатно-магнетитовый кварцит; 4 – малорудный кварцит; 5 –
малорудный кварцит; 6 – железистый кварцит из зоны контакта с углеродсодержащими
(внутрирудными) сланцами; 7 – внутрирудные сланцы; 8 – лебеденит; 9 – 12 – метасоматические
жильные образования; 13 - богатые руды; 14 - окисленные кварциты). Анализы выполнены в
лаборатории ИГЕМ РАН, спектрохимический метод, аналитик Белоусов Г.Е., *анализ выполнен в
химико-аналитической лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ", метод анализа – масс-спектрометрия с
10
индуктивно-связанной плазмой, аналитик Кудряшов В.Л., Тимашева Е.В. Здесь и ниже в скобках
указано количество анализов.
Таблица 2
Содержания благородных металлов (г/т) в разных типах железистых
кварцитов Стойленского месторождения (Резникова, 2010; с дополнениями автора)
№
п/п
1
2
3
4
5
6*
7*
Название породы
Pt
Pd
Rh
Ir
Au
Pd/Pt
Слаборудные кварциты
Силикатно-магнетитовые кварциты
Магнетитовые железистые кварциты
Магнетитовые с гематитом
кварциты
0,05(7)
0,04(10)
0,1(5)
0,09(7)
0,11(10)
0,07(5)
0,01(4)
0,0005(7)
0,001(4 )
0,002(4)
0,0004(7)
0,0004(3)
0,34(7)
0,21(10)
0,22(5)
1,80
2,75
0,70
0,015
0,06
0,0005
0,0005
0,13
4,00
Кора выветривания (окисленные
кварциты)
0,025
2,19
Н.о.
Н.о.
0,13
87,60
0,0019
<0,002
<0,002
<0,002
0,0019
0,0026
<0,002
<0,002
<0,002
<0,002
<0,002
-
Кора выветривания (богатые руды)
Примечание: Анализы выполнены в лаборатории анализа минерального вещества (ЛАМВ) ИГЕМ
РАН, аналитики Л.Ф. Карташова, В.А. Сычкова, *анализ выполнен в химико-аналитической
лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ" метод анализа – масс-спектрометрия с индуктивно-связанной
плазмой, аналитик Кудряшов В.Л., Тимашева Е.В. Н.о.- элемент не определялся
Таблица 3
Содержание благородных металлов в разных типах железистых кварцитов
Михайловского месторождения (Чернышов 2003; с дополнениями автора)
№ п/п
Название породы
1
2
3
4
Гематитовый кварцит
Магнетитовый кварцит
Безрудный кварцит
Малорудный кварцит
Железнослюдково-магнетитовый
кварцит
Силикатно-магнетитовый кварцит
Карбонатно-магнетитовый кварцит
Кора выветривания (богатые руды)
Кора выветривания (окисленные
кварциты)
5
6
7
8*
9*
Химико-спектральный анализ (г/т)
Au
Pt
Pd
Pd/Pt
0,18(3) 0,14(3) 0,10(3)
0,71
0,005(2) 0,05(3) 0,03(3)
0,60
0,02(2) 0,03(2) 0,01(3)
0,33
0,05(3) 0,03(3) 0,02(3)
0,67
1,27(2)
0,12(2)
0,04(2)
0,33
1,87(2)
0,14
<0,002
0,04(2)
0,05
<0,002
0,02(2)
<0,02
<0,002
0,02
-
<0,002
<0,002
<0,002
-
Примечание: Анализы выполнены в лаборатории ИГЕМ РАН, *анализ выполнен в химикоаналитической лаборатории ФГУП "ВСЕГЕИ" метод анализа – масс-спектрометрия с
индуктивно-связанной плазмой, аналитик Кудряшов В.Л., Тимашева Е.В. В пробе окисленных
железистых кварцитов из коры выветривания установлен Rh (0,0025 г/т).
В Старооскольском и Михайловском железорудных районах КМА
относительно высокие содержания благородных металлов связаны с зонами
повышенного содержания сульфидов, которые размещаются в дезинтегрированных
мартитизированных рудах в области выклинивания зон обохривания и
прослеживаются сверху вниз по контакту линейной коры выветривания с
вмещающими породами, и зонами окисленных железистых кварцитов. Эта
тенденция была отмечена и на других железорудных месторождениях. В
результате атомно-абсорбционного анализа золото обнаружено только в корах
выветривания Старооскольского железорудного района. Максимальное количество
золота связано с богатыми рудами (пробы (г/т): СТ-2-1=0,037, СТ-3-2=0,024 –
Стойленское месторождение), а на Лебединском с полуокисленными кварцитами
(Л-2-1=0,024) т.к. в пробе отмечается повышенное содержание сульфидов.
Коры выветривания железистых кварцитов ряда зарубежных стран являются
весьма перспективными на благородные металлы, однако в нашем случае картина
11
оказалась иной. Вероятнее всего это связано со значительным возрастным
перерывом формирования железистых кварцитов и перекрывающей их толщей
довизейского возраста, в результате которого большая часть коры выветривания
оказалась размытой и переотложенной.
Второе защищаемое положение. Благороднометалльное оруденение коры
выветривания железистых кварцитов КМА представлено следующими
собственными минеральными формами: самородное золото, сперрилит,
осмирид (невьянскит), иридосмин (сысертскит), рутенистый платосмирид,
рутениридосмин, платиносодержащий рутениридосмин.
При исследовании коры выветривания мелкие зерна золота были обнаружены
в богатой руде Лебединского месторождения во фракции -40µm (0,0004 г/т).
Атомно-абсорбционным методом во фракции 40-74 мкм установлено золото
(0,0029 г/т).
При гравитационном обогащении коры выветривания железистых кварцитов
Михайловского месторождения обнаружено (г/т) (Чернышов, Понамарева, 2012): а)
исходная проба– Au-0,008, Pt-0,003, Pd-0,005; Ru-0,01; Rh-0,007; Os-0,011; Ir-0,006;
б) концентрат – Au-0,95, Pt-0,006, Pd<0,004; Ru-0,11; Rh-0,19; Os-0,12; Ir-0,05.
Таблица 4
Химический состав минералов МПГ из железистых кварцитов Лебединского
месторождения, мас.% (Чернышов и др., 2005; 2006, с дополнениями автора)
Элемент
Fe
Ni
Bi
As
S
Ru
Rh
Os
Ir
Pt
Pd
Сумма
Минералы металлов платиновой группы
Содержание, мас.%
1
0,31
0,42
0,00
0,00
0,00
17,78
1,29
39,94
31,4
8,52
0,00
99,66
2
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
12,71
0,75
45,58
31,33
9,23
0,00
99,60
3
1,44
0,60
0,00
0,00
0,00
27,38
9,43
8,13
7,61
44,50
0,00
99,09
4
0,00
0,00
0,00
0,00
20,56
1,86
72,35
0,00
0,00
5,11
0,00
99,88
5
1,87
0,00
0,00
0,00
0,00
18,65
0,67
22,45
34,25
21,39
0,00
99,28
6
0,00
0,00
0,00
43,60
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
56,40
0,00
100,00
7
0,00
0,00
0,00
43,30
0,80
0,00
0,00
0,00
0,00
55,40
0,00
99,50
8
0,53
0,00
0,00
0,00
0,00
41,97
0,66
15,14
20,75
19,94
0,00
98,99
9
0,00
0,00
0,00
42,79
0,00
0,63
5,14
0,00
0,00
51,24
0,73
100,53
Кристаллохимические формулы
1-2 минералы ряда осмий, рутений,
иридий
3 минерал ряда рутений, платина,
родий
4 прассоит
5 минерал ряда рутений, иридий,
осмий, платина
6-7 сперрилит
8 рутений самородный
9 сперрилит
10 осмий самородный
11 рутений самородный
12-13 сперрилит
Os0,34 Ru0,28 Ir0,26 Pt0,07 Rh0,02 Fe0,01 Ni0,01
Os0,41 Ir0,28 Ru0,22 Pt0,08 Rh0,01
Ru0,38 Pt0,32 Rh0,13 Ir0,06 Os0,06 Fe0,04 Ni0,01
(Rh16,45 Pt0,61 Ru0,43)17,49S15,00
Ru0,29 Ir0,28 Os0,19 Pt0,17 Fe0,05 Rh0,01
Pt0,99 As2,00; Pt0,98 (As2,00 S0,05)2,05
Ru0,58 Ir0,15 Pt0,14 Os0,11 Rh0,01 Fe0,01
(Pt0,92 Rh0,17 Pd0,02 Ru0,02)1,13As2,00
Os0,77 Ir0,19 Ru0,03 Pt0,01
Ru0,64 Ir0,18 Os0,10 Pt0,06 Pd0,01 Rh0,01
(Pt1,01 Fe0,02)1,03(As1,91S0,09) 2,00
(Pt1,01 Fe0,03) 1,04 (As1,95 S0,05) 2,00
12
10
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1,40
0,00
77,76
19,12
1,20
0,00
99.48
11
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
46,38
0,63
13,48
24,92
13,70
0,70
99,81
12
0,40
0,00
0,00
41,20
0,80
0,00
0,00
0,00
0,00
56,80
0,00
99,20
13
0,50
0,00
0,00
42,00
0,50
0,00
0,00
0,00
0,00
56,70
0,00
99,70
В коре выветривания железистых кварцитов Лебединского месторождения
автором было установлено: самородное золото, химически чистое, которое
вероятно прошло полный цикл преобразования, в результате которого из него
практически полностью вынесено серебро (табл. 8, рис. 5 а), золото с примесью
серебра (рис. 5 б, д, е), пористое золото, причем поры пустые (рис. 5 в, г)
(Понамарева, 2013). Золото из коры выветривания имеет преимущественно
неправильную, корродированную форму. Самородное золото окатанной формы
имеет более высокую пробу, чем золото из борнита, которое напоминает структуру
распада твердых растворов (рис. 5 ж, з).
Таблица 5
Химический состав золота из железистых кварцитов Лебединского
месторождения (мас. %) (Чернышов и др., 2005; 2006, с дополнениями автора)
Элемент
Fe
Cu
Ag
Au
Сумма
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1(2)
0,00
1,85
2,10
95,64
99,59
2(2)
0,00
0,00
3,22
96,29
99,51
Самородное золото
Содержание, мас.%
3
4
5
6(4)
7(2)
0,00
0,20
0,43
0,00
0,00
0,00
0,80
0,00
0,00
5,70
19,32
2,06
35,60 6,11
9,34
81,34
96,97 63,80 93,67 85,21
100,66 100,03 99,83 99,78 100,25
Кристаллохимические формулы
8(2)
0,00
0,00
11,51
88,48
99,99
9
0,00
11,56
3,65
84,85
100,06
10
0,36
2,30
2,14
95,23
100,03
Ag0,04Au0,91
Ag0,06Au0,94
Ag0,30Au0,70
Fe0,01 Cu0,02 Ag0,04 Au0,93
Fe0,01 Ag0,50 Au0,49
Ag0,11Au0,89
Cu0,15 Ag0,15Au0,70
Ag0,20Au0,80
Ag0,05 Cu0,28 Au0,67
Fe0,01 Ag0,04 Cu0,07 Au0,89
Таблица 6
Химический состав минералов МПГ и золота из железистых кварцитов
Михайловского месторождения (Чернышов, 2003; 2004)
Элемент
Fe
Ni
Cu
Ru
Rh
Pd
Os
Ir
Pt
Элементы
Cu
Ag
Pd
Au
Минералы металлов платиновой группы
Содержание, мас.%
Рутениридосмин
Осмий
Платиридосмин
Платосмирид
самородный
0,2
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
1,2
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
0,8
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
26,6
3,3
35,2
19,8
0,3
0,3
0,7
н.п.о.
0,2
0,3
н.п.о.
н.п.о.
56,5
95,6
25,1
19,8
12,9
0,5
28,1
20,0
1,3
н.п.о.
10,9
40,4
Самородное золото
Содержание, мас.%
1
2
3
4
5
6
7
0,7
0,3
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
0,3
1,1
1,0
2,7
1,5
9,6
н.п.о.
н.п.о. н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
н.п.о.
0,7
99,3
99,4
98,9
99,0
97,3
98,5
89,7
13
Примечание: анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр Инжиниринг Аналит», CamScan-4,
с детектором LINK-10000, аналитик Ю.Л. Крецер, данные анализа нормализованы; н.п.о. – ниже
предела обнаружения
Таблица 7
Химический состав минералов МПГ из коры выветривания железистых
кварцитов Михайловского месторождения (Чернышов, Понамарева, 2012)
Элемент
Fe
Ni
Bi
As
Cu
Ru
Rh
Os
Ir
Pt
1 (4)
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
6,38
0,00
57,42
36,20
0,00
2 (1)
0,33
0,00
0,00
0,00
0,00
8,69
0,00
58,92
32,06
0,00
Минералы металлов платиновой группы
Содержание, мас.%
3 (1)
4 (4)
5 (7)
6 (1)
7 (2)
0,90
0,67
3,30
1,62
0,87
0,89
0,34
0,09
0,00
1,12
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
2,38
26,71
23,04
0,00
0,22
0,20
0,00
4,53
57,07
43,66
30,08
23,84
13,38
41,15
55,12
63,82
26,39
17,96
0,00
0,00
0,00
21,43
39,11
8 (5)
0,34
0,00
0,00
0,00
0,00
17,53
0,00
40,66
41,47
0,00
9 (2)
0,35
0,46
0,00
0,00
0,00
24,83
0,00
34,61
33,61
5,68
10 (1)
0,31
0,00
0,00
0,00
0,00
44,56
2,92
17,70
27,79
6,72
Кристаллохимические формулы
Os0,55Ir0,34 (Ru0,11)
Os0,54Ir0,29 (Ru0,15, Fe0,01)
Os0,55Ir0,39 (Fe0,03, Ni0,03)
Ir0,53Os0,43 (Fe0,02, Ni0,01, Rh0,004)
Ir0,58Os0,27 (Fe0,1, Ru0,04, Rh0,003, Ni0,003)
1-3 сысертскит
4-5 невьянскит
6-7 рутенистый платосмирид
8 рутениридосмин
9 платиносодержащий рутениридосмин
10
рутений,
иридий,
осмий
(неназванный минерал)
Ir0,21Os0,19 Pt0,16 (Fe0,04, Ru0,003)
Ru0,34Pt0,3 Ir0,14Os0,1 (Rh0,07, Ni0,03, Fe0,02)
Os0,35Ir0,35Ru0,28Fe0,01
Ru0,38 Os0,28 Ir0,27 Pt0,04 (Fe0,01, Ni0,01)
Ru0,59Ir0,19Os0,12Pt0,05Rh0,04 (Fe0,01)
Примечание: анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик
А. Антонов). В скобках – количество анализов, использованных для расчета среднего состава
(рис.8).
Таблица 8
Химический состав золота из коры выветривания железистых кварцитов
Лебединского месторождения
Элемент
Cr
Fe
Cu
Ag
Au
Сумма
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
0,00
0,00
0,00
0,00
100,00
100,00
2
0,34
0,54
0,00
0,00
99,12
100,00
Самородное золото
Содержание, мас.%
3
4
5
6
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
8,46
9,02
6,51
3,77
91,54
90,98
93,49
96,23
100,00 100,00 100,00 100,00
Кристаллохимические формулы
Au
Cr0,01 Fe0,02Au0,97
Ag0,14Au0,86
Ag0,15Au0,85
Ag0,11 Au0,89
Ag0,07Au0,93
Ag0,11Au0,89
Ag0,15Au0,85
Ag0,11Au0,89
14
7
0,00
0,00
0,00
6,25
93,75
100,00
8
0,00
0,00
0,00
8,82
91,18
100,00
9
0,00
0,00
0,00
6,10
93,40
99,50
10
0,00
0,00
0,00
4,30
95,30
99,60
10
Ag0,08Au0,92
Примечание: 1-точки 019, 020; 2- точки 042, 044; 3- точка 046; 4- точка 068; 5- точка
080; 6-точка 081; 7-8* анализы выполнены в ЗАО «НАТИ» (аналитик к.г.-м.н. В.В. Кнауф) (рис. 5)
В коре выветривания железистых кварцитов Стойленского месторождения
автором обнаружено самородное золото изометричной, неправильной и
корродированной формы (рис. 6). На большинстве зерен золота отмечаются следы
выветривания, проявляющиеся в виде каемки практически чистого золота (рис. 6 аг). Отмечаются так же сростки самородного золота с нерудными минералами
(кварц, реликты амфибола). Для самородного золота из Стойленского
месторождения характерна лигатура Ag (табл. 9, см. рис. 6), за редким
исключением Fe (Понамарева, 2013).
Среди минералов МПГ в коре выветривания автором впервые установлены:
сперрилит и зерна тугоплавких платиноидов (ряд самородных рутения-осмия и
иридия) (табл. 10, рис. 7).
Py
Py
Рис.
5
Зерна
золота
Лебединского
месторождения
(номера
соответствуют
анализам в таблице 8): а - е золото, ж - золото,
Bn - борнит; з - золото, Py – пирит. Анализы
выполнены
в
ЗАО
«РАЦ
МеханобрИнжиниринг Аналит» (аналитик к.г.-м.н. С.В.
Петров) и ЗАО «НАТИ» (аналитик к.г.-м.н.
В.В. Кнауф)
Таблица 9
Химический состав золота из коры выветривания железистых кварцитов
Стойленского месторождения
Элемент
Ag
Au
Сумма
1
2
3
4
5
6
7
8
1
16,00
84,00
100,00
Содержание, мас.%
2
3
4
5
6
16,18
0,69
18,87
0,16
17,76
83,82
99,31
81,13
99,84
82,24
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Кристаллохимические формулы
Ag0,26Au0,74
Ag0,26Au0,74
Ag0,02Au0,98
Ag0,22Au0,71
Ag0,001 Au0,998
Ag0,28Au0,72
Ag0,15Au0,85
Ag0,26Au0,74
15
7
8,88
91,12
100,00
8
16,30
83,70
100,00
Примечание: 1-точки 008, 028; 2- точки 029; 3- точка 039, 040; 4- точка 019; 5- точка
047; 6-точка 064 (рис. 6).
Рис. 6 Зерна золота из коры выветривания железистых кварцитов Стойленского
месторождения: а) зерно золота со следами выветривания и каемкой из чистого золота; б)
вкрапленник золота в породообразующем минерале; в) изометричной формы золото с каемкой из
чистого золота; г) корродированное зерно золота по периферии с оторочкой чистого; д)
пористое зерно золота; е) золото в кварце (номера соответствуют анализам в таблице 9).
Анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг Аналит» (аналитик к.г.-м.н. С.В.
Петров)
Таблица 10
Химический состав минералов МПГ из коры выветривания железистых
кварцитов Стойленского месторождения
Te
Ni
Fe
Ir
Os
Ru Сумма
Содержание, мас.%
0,00 0,00 43,88 0,16 55,96 0,00 0,00 0,00 0,00
0,00 0,00 100,00
1
0,00 0,00 39,26 2,97 51,72 2,46 1,51 2,08 0,00
0,00 0,00 100,00
0,00 0,00 39,68 4,33 50,15 2,41 1,59 1,84 0,00
0,00 0,00 100,00
2
8,39 90,35 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,26 0,00
0,00 0,00 100,00
7,75 91,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,23 0,00
0,00 0,00 100,00
0,00 0,00 42,41 0,74 56,85 0,00 0,00 0,00 0,00
0,00 0,00 100,00
3
0,00 0,00 42,77 0,63 56,60 0,00 0,00 0,00 0,00
0,00 0,00 100,00
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 40,92 58,70 0,38 100,00
4
Кристаллохимические формулы
Pt0,98Rh0,01As2
1 сперрилит с включением феррожедрита (010)
Pt1,01Fe0,14Rh0,11Ni0,1As2
Pt0,97 Rh0,16Fe0,12Ni0,1Te0,07As2
2 сперрилит (038, 036) с включением самородного
Au0,82 Ag0,14 Fe0,04
золота (035, 037)
Au0,83 Ag0,13 Fe0,04
Pt1,03Rh0,03As2
3 сперрилит (018, 043)
Pt1,02Rh0,02As2
Os0,59Ir0,4Ru0,01
4 сысертскит (060)
№ пп
Ag
Au
As
Rh
Pt
Выполненными исследованиями в коре выветривания установлено золото,
осмирид (невьянскит), иридосмин (сысертскит), рутенистый платосмирид,
рутениридосмин, платиносодержащий рутениридосмин (см. табл. 7) (Понамарева,
2011; 2012; 2013; Чернышов, Понамарева, 2012).
16
Рис. 7 Зерна минералов МПГ из коры
выветривания железистых кварцитов
Стойленского месторождения: а) зерно
сперрилита в феррожедрите; б) зерно
сперрилита с включениями самородного
золота;
в)
изометричной
формы
кристалл
сперрилита;
г)
зерно
сысертскита
в
кварце
(номера
соответствуют анализам в таблице 10).
Анализы выполнены в ЗАО «РАЦ
Механобр-Инжиниринг
Аналит»
(аналитик к.г.-м.н. С.В. Петров)
Самородное золото обнаружено в 17 зернах (объем пробы 16 кг), проба
которых варьирует от 743 до 989 (лигатура - серебро) (табл. 11; рис. 8 а, б).
Сысертскит слагает округлые зерна размером 60 мкм (рис. 8 в). В результате
исследований было обнаружено 6 зерен, химический состав которых
незначительно отличается по элементам примесям (см. табл. 7). Некоторые зерна
содержат в своем составе только Ru, другие – Fe, Ni. Невьянскит установлен в 11
зернах окатанной и неправильной формы, в состав которых входят – Ru, Rh, Fe, Ni
(рис. 8 г, д). Рутениридосмин встречается в виде округлых пластинок (50 мкм).
Единичные зерна платиносодержащего рутениридосмина содержат в своем
составе Pt (38,52-39,7 мас. %) (рис. 8 е). По периферии слегка округлых зерен
развивается
неназванный
минерал
ряда
рутений,
иридий,
осмий
(Ru0,59Ir0,19Os0,12Pt0,05Rh0,04 (Fe0,01)), в состав которого входит Ru = 44,56 мас.%. Одно
из зерен представлено платосмиридом.
Таблица 11
Средний химический состав золота из коры выветривания железистых
кварцитов Михайловского месторождения (Чернышов, Понамарева, 2012)
Элемент
Au
Ag
1
2
3
4
Содержание, мас.%
1 (4)
2 (3)
3 (7)
74,73
89,36
94,18
25,28
10,64
5,82
Кристаллохимические формулы
Ag0,38Au0,62
Ag0,18Au0,82
Ag0,1Au0,9
Ag0,03Au0,97
4 (3)
98,56
1,44
Примечание: здесь и ниже анализы выполнены в ЗАО «РАЦ Механобр-Инжиниринг
Аналит» (аналитик А. Антонов). В скобках – количество анализов, использованных для расчета
среднего состава. Нумерация строк соответствует номерам столбцов (рис. 8)
Совместно с зернами невьянскита встречаются преимущественно
сульфоарсениды иридия. Ирарсит слагает округлые вкрапленники в невьянските.
Сульфиды представлены галенитом, химический состав которого полностью
соответствует стехиометрическому. Англезит установлен в единичном зерне.
Впервые в коре выветривания железистых кварцитов Михайловского
месторождения выявлен платтнерит (Pb0,55O2), который образуется в зоне
окисления полиметаллических руд (табл. 12).
17
В коре выветривания железистых кварцитов Михайловского месторождения
преобладают тяжелые платиноиды, а так же отмечается усложнение химического
состава минералов платиновой группы. Например, по периферии зерен
невьянскита происходит обогащение мышьяком, а так же появляются
вкрапленники внутри зёрен платиноидов, которые богаты иридием (см. рис. 8 г, д).
Сравнение полученных результатов по минералогии коры выветривания с
данными по железистым кварцитам и сланцам позволяет сделать вывод об
унаследованном характере распределения и формах нахождения благородных
металлов. Впервые автором в коре выветривания установлены следующие
минералы (чистое золото, рутениридосмин, рутенистый платосмирид,
платиносодержащий рутениридосмин, минералы ряда - рутений, иридий, осмий,
сысертскит, невьянскит, сперрилит, герсдорфит, лёллингит, неназванный минерал
(сульфоарсенид родия и иридия), ирарсит, арсенид золота, бадделеит, платтнерит,
мелантерит, англезит, монацит, циркон, апатит, титанит, смольнокит (?),
неназванный минерал (оксид урана и свинца)), которые существенно дополнили
данные по минералогии железистых кварцитов. Для коры выветривания
железорудных месторождений КМА характерно: а) возрастание пробы золота от
материнских пород до богатых руд, что отчетливо проявлено на Лебединском
месторождении; б) золото относится к типу мелкого, но значительно превосходит
по размеру золотины коренных пород; в) золото приобретает более изометричные
формы зерен в верхних частях коры; г) на зернах золота из коры выветривания
присутствуют формы травления, растворения, коррозии; д) для некоторых золотин
отмечается наличие каемок более чистого золота (рис. 6).
Рис. 8 Формы выделения минералов
МПГ и золота из коры выветривания
железистых кварцитов Михайловского
месторождения
(Чернышов,
Понамарева, 2012): а, б – золото
самородное; в – сысертскит (1); г –
невьянскит (3), ирарсит (2); д –
невьянскит
(5),
неназванный
сульфоарсенид
(4);
е
–
золото,
платиносодержащий рутениридосмин (6)
(табл. 7, 11).
18
Таблица 12
Средний химический состав сульфоарсенидов, сульфидов, сульфатов и оксидов
из коры выветривания железистых кварцитов (Чернышов, Понамарева, 2012)
Сульфоарсениды
Сульфиды Сульфаты
Содержание, мас.%
1 (1)
2 (1)
3 (6)
4 (1)
19,85
22,09
13,25
10,32
S
0,00
0,00
0,00
22,59
O
0,00
1,70
0,00
0,00
Fe
0,00
1,02
0,00
0,00
Ni
0,00
8,98
0,00
0,00
Cu
0,83
4,60
0,00
0,00
As
0,00
13,25
0,00
0,00
Rh
0,00
1,11
0,00
0,00
Sb
66,19
34,95
0,00
0,00
Ir
13,13
0,00
0,00
0,00
Bi
0,00
12,30
0,00
0,00
Pt
0,00
0,00
86,75
67,09
Pb
Кристаллохимические формулы
Ir0,56Bi0,1As0,02 S
1 ирарсит
(Pt0,09 Rh0,19 Ir0,26)(Ni0,03 Fe0,04
2 сульфоарсенид Rh и Ir
Cu0,21)Sb0,01As0,09S
(неназванный минерал)
Pb1,01S
3 галенит
Pb0,91[S0,91O4]
4 англезит
Pb0,55O2
5 платтнерит
Оксиды
Элемент
5 (2)
0,00
21,96
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
78,05
Кроме первичного самородного золота, для коры выветривания характерно
вновь образованное, которое формируется в виде отдельных участков и кайм
(Николаева, 1978; Божко, 2005). Оно обладает большей пробой от 900 до 1000 ‰
(Сотников, 1998) (табл. 8, 9). Вероятнее всего, формирование высокопробного
золота связано с хлорсодержащими средами, которые ограничивают миграцию
серебра. Золото в виде гидрохлоридного комплекса перераспределяется, формируя
высокопробные выделения на щелочном барьере. Для золота из железистых
кварцитов характерна более низкая проба. Это объясняется тем, что его
формирование шло совместно с серебром в присутствии углистого вещества.
Несмотря на невысокие содержания благородных металлов с корой
выветривания связан широкий комплекс собственных минеральных форм золота и
платиноидов, что необходимо учитывать при выборе технологий комплексного
освоения железорудных месторождений.
Третье защищаемое положение. Предложенная модель многостадийного
золото-платинометалльного оруденения отражает полигенную природу
источников благородных металлов в коре выветривания железистых
кварцитов. Определяющую роль в распределении благородных металлов играет
гипергенно-метасоматическая стадия.
Распределение, соотношение тяжелых и легких платиноидов, состав
минеральных фаз, как и состав вмещающих их пород и руд, в значительной мере
определяется положением Михайловского и Старооскольского рудных районов в
структуре КМА, их пространственной сопряженностью с различными по
внутреннему строению и составу породными и рудными ассоциациями, степенью
19
эродированности
и
последующей
структурно-вещественной
эволюцией
Белгородско-Михайловского и Орловско-Тимского неоархейских зеленокаменных
поясов (см. рис. 1).
Определяющими (граничными) признаками Белгородско-Михайловского
ЗП, предшествующего формированию курской железорудной серии, в пределах
которого размещается один из крупнейших – Михайловский железорудный район,
являются: наличие двух типичных для ЗП других континентов породных
ассоциаций – а) нижней (в объеме александровской свиты михайловской серии)
вулканогенной коматиит-базальтовой с редкими прослоями железистых кварцитов
и комагматичными субвулканическими телами дунит-перидотитового состава с
проявлением сульфидной медно-никелевой минерализации, обогащенной МПГ (Pt,
Pd) и Au (табл. 13); б) верхней (в объеме лебединской свиты михайловской серии),
включающей бимодальную базальт-риолитовую вулканогенную и габбродиабазовую дайковую, в которой подобно ранней породной ассоциации,
отмечается преобладание Pt над Pd (см. табл. 13). К этому следует добавить
наличие повышенных концентраций Pt и Pd (при значительном преобладании Pt
над Pd) и Au в ультраосновных породах обоянского комплекса (см. табл. 13)
(Чернышов, Понамарева, 2012).
Таблица 13
Содержание (г/т) Pt, Pd и Au в породах зеленокаменных поясов ранне- и
позднеархейского циклов развития ВКМ (Чернышов, 2004)
Рудовмещающие
формации (комплексы,
серии, свиты)
Породы (в т.ч. их
минерализованные
разновидности)
Число
анализов
Pt
Pd
Au
Pd/Pt
2. позднеархейский (3,0-2,5 млрд.лет; олимпийский тип)
Габбродиабазовая
(тарасовский комплекс)
Габбро, габбродиабазы
2
0,020
0,009 0,003
Дуниты и их
5
0,044
0,011
серпентиниты
Дунит-перидотитовая
Перидотиты и их
(железногорский
6
0,035
0,007
серпентиниты
комплекс)
То же с сульфидной
0,1100,0232
минерализацией
0,140
0,075
Перидотитовые
6
0,020
0,005
коматииты
То же с сульфидной
1
0,060
0,023
Коматиит-базальтовая
минерализацией
(александровская свита
Пироксеновые
михайловской серии)
2
0,015
0,005
коматииты
Коматиитовые базальты
20
0,009
0,004
Толеитовые базальты
5
0,008
0,006
1. раннеархейский (> 3,0 млрд.лет; бесединский тип)
Габбронориты
8
0,010
0,005
Перидотиты с
сульфидной
2
0,170
0,014
минерализацией
Перидотит-пироксенитгабброноритовая
Пироксениты с
сульфидной
1
0,240
0,015
минерализацией
Горнблендиты рудные
1
1,300
0,360
Коматиит-пикрит (?) Толеитовый базальт
3
0,012
0,005
базальтовая
20
0,45
0,005
0,25
0,004
0,20
0,030
0,40
0,005
0,25
-
0,38
0,003
0,33
-
0,44
0,75
0,003
0,50
0,005
0,08
-
0,06
-
0,28
0,003
0,42
Для Орловско-Тимского зеленокаменного пояса, к которому пространственно
приурочены железорудные месторождения-гиганты (Лебединское, Стойленское и
др.) Старооскольского рудного района, характерно: 1) практически полное
отсутствие коматиитов (в отличие от Белгородско-Михайловского ЗП) и широкое
развитие вулканитов бимодальной базальт-риодацитовой формации; 2)
пространственное сонахождение углеродсодержащих осадочных, вулканогенноосадочных и вулканических пород неоархейской александровской свиты
михайловской серии, одного из продуцентов золота и платиноидов – колчеданного
благороднометалльносодержащего оруденения авильского типа (Pt = 0,007-0,13 г/т;
Pd = 0,03-0,17 г/т, при существенном преобладании Pd над Pt – Pt/Pd = 1,7-4,6;
постоянном присутствии Au = 0,19 г/т; Ag до 2,1 г/т и др.), наличие их собственных
минеральных фаз – неназванного антимонида Pd и Au, электрума, гессита и др.; 3)
присутствие в основании курской серии конгломератов с многочисленными
разномасштабными проявлениями уран-золото-платиноносного оруденения
(стойленский тип), источником формирования которого являлись докурские
химически зрелые коры выветривания по породам мезо- и неоархейских структур,
включая плагиограниты салтыковского типа. Результаты пяти анализов различных
по составу цемента и содержанию сульфидов кварцевых конгломератов,
конглогравеллитов и перекрывающих их алевросланцев стойленской свиты в
пределах Лебединского железорудного карьера показали (табл. 14) постоянное
присутствие Au и МПГ, преобладание Pd над Pt (Pd/Pt>1), повышенные
содержания Ru и Ir, а также Ag. На отдельных участках (Южно-Коробковское
месторождение), помимо высокой концентрации Au (до 3-8 г/т), содержание МПГ
составляет 0,5 г/т.
Таблица 14
Содержание (г/т) благородных металлов в конгломератах и конглогравеллитах
из верхней части разреза стойленской свиты (Лебединское месторождение;
(Чернышов, 2004))
№ п/п
1
2
3
4
5
Au
0,051
0,071
0,010
0,052
0,075
Pt
0,020
0,020
0,020
0,025
0,020
Pd
0,038
0,030
0,022
0,071
0,084
Rh
0,004
0,004
0,004
0,004
0,020
Ru
0,020
0,020
0,020
0,020
0,020
Ir
0,020
0,020
0,020
0,020
0,020
Ag
2,110
1,190
1,620
1,510
1,930
Примечание: 1-3-сульфидизированные конгломераты олигомиктовые кварцевые с кварцфукситовым (1) и биотит-фуксит-кварцевым цементом (2,3); 4-сульфидизированный
алевросланец из кровли конгломератовой пачки; 5-конглогравелит. Юго-западный забой
Лебединского карьера, горизонт (+75 м). Анализы выполнены в КНЦ РАН (пламеннофотометрический метод, аналитик Филиппычева Л.В.)
При гравитационном обогащении кварцитов Михайловского месторождения
установлены следующие концентрации благородных металлов (г/т): а) исходная
проба – Au>0,012, Pt>0,008, Pd>0,004; б) концентрат – Au=10, Pt=6,5, Pd=3,3.
Преобладание тяжелых платиноидов, в частности Pt над Pd, отчетливо проявляется
в минеральном составе благороднометалльных фаз Михайловского месторождения,
присутствующих как в самих железистых кварцитах, так и корах их выветривания,
т.е. идет преобладание минералов в состав которых входят тяжелые платиноиды
(табл.7). При гравитационном обогащении коры выветривания железистых
кварцитов Михайловского месторождения автором обнаружено (г/т) (Чернышов,
Понамарева, 2012; Понамарева, 2013): а) исходная проба– Au-0,008, Pt-0,003, Pd21
0,005; Ru-0,01; Rh-0,007; Os-0,011; Ir-0,006; б) концентрат – Au-0,95, Pt-0,006,
Pd<0,004; Ru-0,11; Rh-0,19; Os-0,12; Ir-0,05. На Лебединском месторождении
широко развита золото-палаладийсодержащая кора выветривания железистых
кварцитов (Pd=0,12-0,46 г/т; Au=2,4-5 г/т) (Чернышов и др., 2005; 2006;
Понамарева, 2012; 2013), что характерно в частности для гипергенных образований
Бразилии (Pd до 7,65*103 г/т). Содержание Pt в богатых криворожских мартитовых
рудах до 0,5 г/т, а отношение Pd/Pt =0,5.
Следует отметить, что установленные соотношения Pd и Pt в железорудных
районах нарушаются преимущественно в гидротермально-метасоматических жилах
и прожилках, значительно обогащенных щелочными силикатами и сульфидами. В
породах, подверженных процессу метасоматоза, чаще всего обнаруживается
палладиевая геохимическая специализация. Так, в пределах Стойленского и
Лебединского месторождений участками в железорудной толще проявлены
интенсивная куммингтонизация и наложенный щелочной метасоматоз. На
Михайловском месторождении - это связано с существенно калиевыми и
субщелочными гранитами малиновского интрузивного комплекса.
Таким образом, пространственная сопряженность Михайловского и
Старооскольского рудных районов с различными по составу СВК архейских
поясов, с заметным преобладанием щелочных парагенезисов в последнем,
существенно сказалась не только на составе железных руд, но и характере
распределения и формах нахождения в них благородных металлов (табл. 6-8)
(Понамарева 2010; 2011; Попкова, Понамарева, 2010; Чернышов, Понамарева,
2012).
В длительной истории формирования золото-платинометалльного оруденения
железистых кварцитов КМА можно выделить следующие стадии накопления
благородных металлов (рис. 9): 1) осадочно-метаморфогенную, связанную с
накоплением благородных металлов в железистых кварцитах, которые служат
концентратором металлов в течение длительного времени; 2) метаморфогеннометасоматическую, которая приводит к преобразованию и перераспределению
металлов; 3) гидротермально-метасоматическую, на которой происходит
извлечение, перенос, отложение и концентрирование рассеянных благородных
металлов в наиболее благоприятных условиях; 4) гипергенно-метасоматическую,
проявляющуюся
в виде
окислительных процессов,
наложенных на
сформированные руды. В зонах гипергенеза происходит полное или частичное
разложение сульфидов и высвобождение благородных металлов. Последние могут
находиться в сульфидах в атомно-молекулярном состоянии, замещая при этом
катионы Fe, Cu, As, Zn, Pb. Золото в зоне гипергинеза проходит следующие стадии:
разрушение, т.е. высвобождение из материнского субстрата (в нашем случае это
железистые кварциты); транспортировка; аккумуляция. Подвижность платиноидов
в коре выветривания снижается в следующем порядке: Pd→Pt→Rh→Ru→Os→Ir.
Палладий наиболее мобильный в кислой среде, поэтому его накопление связано с
глинистыми минералами и органическим веществом. В богатых рудах коры
выветривания железистых кварцитов в основном концентрируется платина, в
отличие от палладия, т.к. последний легко выносится. Но его накопление
повышается с увеличением содержаний щелочей Na и K, а также углерода
(высокоуглеродистые сланцы), за счет метасоматоза.
В
процессе
исследования
впервые
была
предложена
модель
многостадийного формирования золото-платинометалльного оруденения (рис. 9).
22
Рис. 9 Модель многостадийного формирования золото-платинометалльного оруденения
(Чернышов, Понамарева, 2012)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе комплексного исследования кор выветривания Михайловского и
Старооскольского железорудных районов КМА впервые получены следующие
результаты:
1.
Одним из компонентов железных руд являются благородные металлы,
количественное распределение которых определяется составом зон коры
выветривания. Относительно высокие содержания благородных металлов
обнаружены в зонах с повышенным содержанием сульфидов и окисленных
железистых кварцитах. Несмотря на невысокие содержания благородных металлов,
с корой выветривания связан широкий комплекс собственных минеральных форм
золота и платиноидов.
2.
Автором впервые в коре выветривания установлены собственные
минеральные формы благородных металлов (самородное золото, сперрилит,
осмирид (невьянскит), иридосмин (сысертскит), рутенистый платосмирид,
рутениридосмин, платиносодержащий рутениридосмин), а также другие минералы:
герсдорфит, лёллингит, неназванный минерал (сульфоарсенид родия и иридия),
ирарсит, арсенид золота, платтнерит, мелантерит, англезит, титанит, смольнокит
(?), неназванный минерал (оксид урана и свинца) и др., которые существенно
дополнили данные по минералогии железистых кварцитов. Для коры выветривания
железорудных месторождений КМА характерно: а) возрастание пробы золота от
материнских пород до богатых руд, что отчетливо проявлено на Лебединском
месторождении; б) золото относится к типу мелкого, но значительно превосходит
по размеру золотины коренных пород; в) золото приобретает более изометричные
формы зерен в верхних частях коры; г) на зернах золота из коры выветривания
23
присутствуют формы травления, растворения, коррозии; д) для некоторых золотин
отмечается наличие каемок более чистого золота.
3.
Комплекс полученных результатов свидетельствует о полигенной
природе источников золота и платиноидов, связанных не только с
протерозойскими благороднометалльносодержащими железистыми кварцитами,
сланцами, но и неоархейскими ЗП, их корами выветривания, а также с широкими
проявлениями
вулкано-интрузивного
разновозрастного
магматизма
и
конгломератами
(Чернышов,
Понамарева,
2012).
Предложена
модель
формирования золото-платинометалльного оруденения в коре выветривания
железистых кварцитов.
4.
При однотипности строения продуктивной коробковской свиты
курской серии, состав благороднометалльносодержащих железистых кварцитов
железорудных районов различен. Для Михайловского железорудного района
характерно преобладание тяжелых платиноидов над легкими, в частности Pt над
Pd, это отчетливо проявляется в минеральном составе благороднометалльных фаз,
присутствующих как в самих железистых кварцитах, так и корах их выветривания.
На Старооскольском железорудном районе широко развита золотопалаладийсодержащая кора выветривания железистых кварцитов.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЙ
Статьи в реферируемых журналах из списка ВАК
1.
Чернышов Н.М., Понамарева М.М. Новые данные о формах
нахождения благородных металлов в коре выветривания железистых кварцитов
Михайловского месторождения КМА (Центральная Россия) // Докл. АН. 2012. – Т.
443. № 3. С. 337-341.
2.
Чернышов Н.М., Понамарева М.М. Роль первичных источников
(продуцентов) при формировании благороднометалльного оруденения в
железорудных месторождениях КМА // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Геология.
2012. № 1. С. 108-115.
3.
Понамарева М.М. Золото в коре выветривания железистых кварцитов
Михайловского и Старооскольского железорудных районов КМА (Центральная
Россия) // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Сер. Геология. 2013. № 1. С. 155-162.
Статьи и тезисы докладов научных конференций
4.
Понамарева М.М., Боброва Е.М. Некоторые черты сходства и
различия углеродсодержащих сланцев зеленокаменных поясов КМА (на примере
Старооскольского и Михайловского железорудных районов Центральной России) //
Минералогия
докембрия. Материалы
Всероссийской
конференции. г.
Петрозаводск: Институт геологии КарНЦ РАН, 2009. С. 201-203.
5.
Понамарева М.М., Боброва Е.М. Основные минеральные
парагенезисы
золото-платинометалльного
оруденения
в
железорудных
месторождениях КМА (Центральная Россия) // Материалы Всероссийской
конференции «Под знаком халькофильных элементов». г. Екатеренбург, 2009. С.
56-58.
24
6.
Понамарева М.М. Об одном из типов метасоматитов Михайловского
месторождения КМА (Центральная Россия) // Труды молодых ученых.
Воронежский гос.ун-т. - Воронеж. 2010, №1-2. С. 132-144.
7.
Понамарева М.М. Минералогия щелочных силикатов Михайловского
железорудного месторождения КМА (Центральная Россия) // Материалы XVI
Международной конференции «Структура, свойства, динамика и минерагения
литосферы Восточно-Европейской платформы». Воронеж: Научная книга, 2010. С.
140-144.
8.
Понамарева М.М. Минералогические особенности метасоматических
образований как один из критериев определения перспектив на благородные
металлы (на примере КМА) // Материалы научно-практической конференции
«Научно-методические основы прогноза поисков и оценки месторождений твердых
полезных ископаемых - состояние и перспективы» (памяти Анатолия Ивановича
Кривцова). Москва: ФГУП ЦНИГРИ, 2011. С. 137-138.
9.
Понамарева М.М. Минералы богатых руд золотосодержащей коры
выветривания железистых кварцитов Старооскольского месторождения КМА //
Материалы I Российского рабочего совещания «Глины, глинистые минералы и
слоистые материалы», посвященного 90-летию со дня рождения Б.Б. Звягина. М.:
ИГЕМ РАН, 2011. С. 124-125.
10.
Понамарева М.М. Минералогия благородных металлов коры
выветривания железистых кварцитов КМА (Центральная Россия) //Материалы
XVIII Международной конференции «Геологическая среда, минерагенические и
сейсмотектонические процессы». Воронеж: Научная книга, 2012. С. 279-281.
11.
Попкова
Н.В.,
Понамарева
М.М.
Типы
метасоматитов
Михайловского месторождения КМА и их благороднометалльная специализация //
Материалы XVI Международной конференции «Структура, свойства, динамика и
минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы». Воронеж: Научная
книга, 2010. С. 145-148.
25
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
516 Кб
Теги
0c5446540e, uploaded
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа