Содержание Введение ............................................................................................................... 2 Глава 1. Теоретические основы позднемагматических месторождений ........... 3 1.1. Понятие и сущность позднемагматических месторождений ...................... 3 1.2. Особенности позднемагматических месторождений .................................. 9 Глава 2. Анализ позднемагматических месторождений полезных ископаемых ............................................................................................................................. 16 2.1. Анализ особенностей позднемагматических месторождений полезных ископаемых ......................................................................................................... 16 2.2. Генетические типы месторождений полезных ископаемых ..................... 23 Заключение ......................................................................................................... 30 Список использованных источников ................................................................. 32 Введение Актуальность исследования. Приведенная краткая характеристика и примеры конкретных месторождений наглядно иллюстрируют образование рудных месторождений собственно магматического этапа (ранне-, позднемагматического, в процессе ликвации жидкого расплава), а также более сложный характер флюидно-магматических систем, которые свое начало берут в процессе кристаллизационной дифференциации магматического расплава и продолжают формироваться под влиянием флюидов, отделяющихся на разных глубинных уровнях на завершающимся этапе магматической кристаллизации остаточного расплава. А также скарновые, альбититгрейзеновые и гидротермальные месторождения, которые связаны с кислыми, средними и щелочными магматическими комплексами и формировались на позднеинтрузивной и постинтрузивной стадиях их становления. На фоне общей эволюции индивидуальные рудно-магматических особенности в каждом систем из проявляются рассмотренных яркие классов месторождений, образующие промышленные скопления. Цель исследования – проанализировать позднемагматических месторождений полезных ископаемых. Объект исследования – позднемагматические месторождения Предмет исследования – полезные ископаемые Задачи исследования: 1. Изучить понятие и сущность позднемагматических месторождений; 2. Рассмотреть особенности позднемагматических месторождений; 3. Проанализировать особенности позднемагматических месторождений полезных ископаемых; 4. Провести анализ генетических типов месторождений полезных ископаемых. Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников. 2 Глава 1. Теоретические основы позднемагматических месторождений 1.1. Понятие и сущность позднемагматических месторождений Позднемагматические отложения образуются на заключительной стадии кристаллизации магмы. Рудные минералы выделяются между затвердевшими силикатами (сингенетические руды) или в остаточных рудных расплавах (инжекционные руды). В сингенетических рудах рудные минералы в виде полосок, щелей, включений цементируют межзеренные пространства силикатных минералов, образуя горизонты бедных руд – магнетит и др. Слои магнетита часто связаны с сульфидами - халькопиритом, пиритом, а также апатитом и платиной (Волковское месторождение, рудопроявление Барон). Нагнетательные руды кристаллизуются из легкоподвижных остаточных расплавов, обогащенных газами, водой, серой и металлами, частично покидая материнскую интрузию. К ним относятся богатейшие руды хромитового, апатит-магнетитового и апатит-нефелинового состава. Рудные тела тяготеют к кровле массивов, выходят за их пределы, заполняют трещины в интрузивных породах. Сульфидные расплавы наиболее подвижны. Они проникают в тончайшие микротрещины, раздвигают их стенки и превращают в более широкие каналы. По мере того как каналы сливаются в единую структуру, появляются зоны твердых руд. Примерами позднемагматических месторождений являются апатитмагнетитовая Кируна (Швеция), хромит Кемпирсай (Казахстан), Дагарди (Турция). Примером крупного, хотя и считающегося непромышленным, месторождения платины является Соловьева Гора на Урале. Линзы и гнезда хромитов, содержащие включения различных платиновых минералов, вплоть 3 до образования крупных самородков, разбросаны в большом массиве дунита. Интересной петрологической особенностью массива является наличие в дунитах пустот, заполненных водородом и метаном. С массивом связаны россыпи, которые дали много десятков тонн платины. Ранее объектом разведки были рудные гнезда и линзы в массиве, но сейчас такая выборочная добыча считается нерентабельной. Среднее содержание платины в минерализованных дунитах составляет около 0,6 г/т, что считается слишком низким для массовой добычи. Возможно, в ближайшем будущем, в связи с устойчивым ростом цен на платину, которые достигли уровня 35-40 долларов за г и более, станет возможной непрерывная добыча платины в массиве. Таким образом, различия между ранними и позднемагматическими месторождениями, имеющими сходство в породообразующих процессах и рудном составе, заключаются в том, что в первых рудные минералы образуются до или одновременно с породообразующими, а во-вторых – после породообразующих. Ликвационные отложения характерны для сульфидных медно- никелевых руд. Рудоносными являются слоистые массивы габбро-диабазового состава, характерные для палеозойского и докембрийского чехла древних платформ и щитов. Иногда рудные тела выходят за пределы материнских массивов. В магматическом расплаве с температурой более 1500°C металлы обнаруживаются в виде растворенных жидких сульфидов. При понижении температуры их растворимость снижается, и сульфиды начинают выделяться в виде рассеянных мелких капель жидкости. Когда температура падает до 1170°, начинается кристаллизация силикатов, а сульфиды остаются жидкими. Они накапливаются в жидком расплаве, обогащенном ионами OH- и H+, которые постепенно превращаются в водяной пар, растворенный в растворе сульфидов. Сульфиды кристаллизуются из этого раствора в следующем порядке: пирротин, пентландит, халькопирит. 4 Сульфиды железа, никеля и меди также содержат кобальт, платину и платиноиды, в меньшей степени золото и серебро. Обычно богатые сульфидные месторождения тяготеют к подножию интрузии, состоящей из пород самого основного состава, где они накапливаются под действием силы тяжести. Характерна поперечная зональность богатых месторождений. Верхний горизонт обычно имеет пирротиновый состав, средний - пентландитовый, а нижний - халькопирит. Иногда остаточный рудный расплав выдавливается в трещины наложенных разрывов, которые выделяют застывшую или полутвердевшую интрузию, затем он мигрирует во вмещающие породы в виде инъекций. Крупнейшими в мире месторождениями ликвационного типа являются Норильское (Талнах и др.). Садбери в Канаде и Мончетундра на Кольском полуострове также велики. На примере норильских месторождений можно показать взаимосвязь минерализации, интрузий и вмещающих осадочных пород. Из многих интрузий габбро-диабазов те, которые прорывают на своем пути солевые горизонты, содержащие бораты, являются рудоносными. Сера заимствуется магмой из залежей гипса, бор - из каменных солей. В результате околорудные породы месторождений Норильской группы насыщены силикатами бора, летучим элементом. Его присутствие повышает растворимость и подвижность сульфидных расплавов и обеспечивает уникальное богатство этих месторождений. Недавно в Норильском районе были обнаружены так называемые малосульфидные залежи платиновых руд, приуроченные к маломощным интрузиям со слабо вкрапленной сульфидной минерализацией. Вероятно, они широко распространены в консонантных интрузиях - силлах базальтдиабазовой трапповой формации на Сибирской платформе, и это объясняет многочисленные русловые россыпи платины в бассейне реки Вилюй и других левых притоков Лены. 5 Характерной особенностью ликвационных отложений является то, что они образуются только в интрузивной фации горных пород базальтового состава. Вулканические покровы такого же состава не представляют сложности, возможно, из-за быстрой дегазации расплава на поверхности, которая не обеспечивает концентрацию металлов в магматическом теле. Нетрудно заметить, что по способу образования ликвационные отложения очень похожи на позднемагматические и фактически представляют собой особый "сульфидно-никелевый" вариант последних. Ранние магматические месторождения представлены алмазоносными кимберлитовыми, хромитовыми и лопаритовыми рудными образованиями. К ранним магматическим месторождениям относятся месторождения алмазов в кимберлитовых трубках Якутии, Южной Африки и т.д., месторождения хромитов Бушвелдское и Великая Дайка в Южной Африке, Ключевское месторождение на Урале и Ловозерское месторождение редкоземельных элементов на Кольском полуострове. Позднемагматические отложения образуются на поздних стадиях процесса кристаллизации магмы. В результате кристаллизационной дифференциации магмы образуется остаточный рудный расплав, насыщенный летучими компонентами (минерализаторами). Присутствие минерализаторов в магме снижает температуру кристаллизации рудных минералов, снижает вязкость и увеличивает подвижность магматического расплава. Кристаллизация рудоносной магмы начинается с высвобождения силикатных породообразующих минералов, а рудное вещество и летучие компоненты накапливаются в остаточном рудном расплаве. Кристаллизация этого остаточного рудного расплава приводит к образованию позднемагматических отложений. Для позднемагматических отложений характерны следующие особенности: 1) эпигенетический характер рудных тел, представленных жилами, линзами и телами трубчатой формы; 6 2) преобладание массивных руд над вкрапленными и прожилкововкрапленными рудами; 3) контакты рудных тел с вмещающими породами обычно четкие, резкие; 4) структура сидеронитовой руды. Позднемагматические месторождения представлены хромитовыми, титаномагнетитовыми, апатит-магнетитовыми и апатит-нефелиновыми рудными образованиями. К позднемагматическим месторождениям относятся Кемпирсайские хромитовые месторождения в Западном Казахстане, Сарановское на Урале, Кусинское, Гусевогорское, Качканарское титаномагнетитовые месторождения на Урале, Бушвелдское платиновое месторождение в Южной Африке, Лебяжинское апатит-магнетитовое месторождение на Урале и Хибинское апатит-нефелиновое месторождение на Кольском полуострове. Ликвационные отложения образуются в процессе ликвации и разделения рудно-силикатной магмы на рудные (сульфидные) и силикатные расплавы. При понижении температуры растворимость сульфидов уменьшается, и однородный магматический расплав начинает разделяться на сульфидные и силикатные расплавы. Причиной ликвации магматического расплава может быть усвоение химическое магмой равновесие. боковых (вмещающих) Геохимическими пород, факторами, нарушающих влияющими на ликвацию сульфидного расплава, являются концентрация серы, состав силикатной магмы и содержание в ней железа, магния, кремния и халькофильных элементов. Ликвационные месторождения включают месторождения сульфидов меди и никеля. Основными рудными минералами являются пирротин, халькопирит и пентландит. Второстепенные и редкие минералы представлены магнетитом, кубанитом, талнахитом и платиноидами. Руды имеют массивную, брекчиевую, вкрапленную и с прожилками-вкраплениями текстуру. Сингенетические руды характеризуются вкрапленными текстурами, а 7 эпигенетические руды - массивной, брекчиевой и с прожилками-вкраплениями текстурой. Форма рудных тел пластовидная, линзовидная и жильная. Ликвационные месторождения относятся к халькопирит-пентландитпирротиновой формации. Типичными представителями ликвационных месторождений являются медно-никелевые сульфидные месторождения Садбери в Канаде, МончаТундра и Печенга на Кольском полуострове, Норильское, Октябрьское и Талнахское в Восточной Сибири. В Казахстане известны месторождения Южный Максут и Камкор. Геологический возраст магматических отложений различен. Известны протерозойские, каледонские, герцинские, раннемезозойские и альпийские отложения. Промышленное значение магматических месторождений весьма велико. Магматические месторождения содержат основные запасы алмазов, хромитов, апатитовых и титаномагнетитовых руд, из которых получают около 90% платины, и на них приходится около 60-70% никеля. При переработке руд из магматических месторождений попутно из них извлекаются медь, золото, кобальт, ванадий, селен, теллур и т.д. Магматические месторождения, в зависимости от условий формирования и дифференциации рудоносных магматических расплавов, делятся на следующие классы: 1) раннемагматические, 2) позднемагматические, 3) ситуационные. Ранние магматические отложения образуются на ранней стадии кристаллизации магмы. При охлаждении и кристаллизационной дифференциации магматических расплавов высокотемпературные рудные минералы (алмаз, платина, хромит, циркон, монацит и т.д.) высвобождаются раньше или одновременно с силикатными минералами. Образование этих месторождений связано с процессами притяжения и накопления рудных минералов в силикатном расплаве, в результате чего образуются участки, обогащенные рудными минералами. 8 Для ранних магматических месторождений характерны следующие особенности: 1) перемежающиеся текстуры и кристаллически-зернистые структуры руд; 2) постепенный переход между рудой и вмещающей породой; 3) неправильная форма рудных тел в виде гнезд, линз и пластообразных отложений. Магматические отложения образуются в процессе дифференциации и кристаллизации рудоносной магмы при высокой температуре (1500-8000С), высоком давлении и на значительных глубинах (3-5 км и более). Магматические месторождения пространственно и генетически связаны с интрузивными массивами ультраосновного, основного и щелочного состава. Эти месторождения расположены среди дифференцированных интрузивных массивов. Вещественный состав руд магматических месторождений зависит от состава материнских интрузивных пород. Месторождения хромитов, платины и алмазов титаномагнетитовые и приурочены сульфидные к ультраосновным медно-никелевые породам, месторождения приурочены к основным и ультраосновным породам, нефелин-апатитовые и редкоземельные месторождения приурочены к щелочным породам. Магматические отложения формируются на платформах и в геосинклинальных областях. Большинство месторождений расположено на платформах и связано с глубинными разломами и зонами тектономагматической активизации. 1.2. Особенности позднемагматических месторождений Месторождения связаны с остаточными расплавами, обогащенными газожидкостными минерализаторами, которые задерживают кристаллизацию таких расплавов до окончания затвердевания материнских горных массивов. Особенности месторождений: 9 1) эпигенетический характер рудных тел (секущие жилы, линзы, трубки); 2) ксеноморфный внешний вид рудных минералов, цементирующих ранние породообразующие минералы; 3) крупномасштабные месторождения. Они различают: 1) хромит, связанный с образованием перидотита; 2) титаномагнетит с образованием габбро; 3) апатит, связанный со щелочными массивами. Залежи хромита Месторождения хромита расположены внутри гипабиссальных массивов ультраосновных пород. Примеры месторождений: 1) Архейское (Западная Гренландия); 2) протерозойское (Индия, США, Финляндия); 3) Каледонское (Норвегия); 4) Герцинский (Уральский); 5) Альпийский (Албания, Куба, Индия) Массивы - лакколиты, лолиты и силесы, в основании сложены дунитом, выше расположены гарцбургиты, лерцолиты и пироксениты. Хромитовые руды сосредоточены в дунитах (внизу). Форма рудных тел: линзы, жилы, трубки, гнезда, полосы (массивные и вкрапленные руды). Текстуры полосатые, пятнистые, брекчиевые, вкрапленные. Структура мелкозернистая и среднезернистая. Минеральный состав: Рудные – хромшпинелиды, неметаллические - оливин, серпентин, хлорит, корбонаты, реже пироксен, амфибол, гранат, фуксит. Запасы составляют сотни миллионов тонн при содержании C2O3 3540%. 10 Залежи титаномагнетита Месторождения титаномагнетитовых руд залегают в дифференцированных массивах основных пород, связанных с габбропироксенит-дунитовой формацией. Эти месторождения известны: 1) в габброидных породах протерозойского и рифейского циклов (Канадский щит, Балтийский щит, Норвегия, Швеция и др.); 2) в основных породах каледонского цикла (Южная Африка, Норвегия); 3) в породах габбро-состава герцинского цикла (Урал). Форма рудных тел - жилы, линзы, впадины, перемежающиеся лентовидными и неправильными формами. Минеральный состав – рутил, ильменит, титаномагнетит, магнетит, апатит, также встречаются сульфиды (пирротин, пирит, халькопирит), породообразующие минералы основных пород (гранат, амфибол, серпентин, эпидот, хлорит, гематит, карбонаты). Текстура руд вкрапленная, пятнистая, полосатая и массивная. Структура - сидеронит (разложение титаномагнетита на ильменит и магнетит). Известны крупные месторождения с запасами титана - десятки миллионов тонн сложных руд, требующих обогащения. Содержание Fe составляет 10-53%, TiO2 от 2-4 до 20%, V 0,1-0,5%. Месторождения апатита Хибинский массив щелочных пород Кольского полуострова с апатитнефелиновыми отложениями. 1). Образовался во время герцинской активизации Балтийского щита. 2). Форма лолита. 3). Он сложен хибинитами и нефелиновыми сиенитами; они обрамлены породами ийолитово–уртитовой серии, с которыми связаны месторождения апатита. 11 4). Минеральный состав руд: апатит (25-75%), нефелин, эпирит, амфибол, сфен и титаномагнетит. Апатит—магнетитовые месторождения Эти месторождения связаны с породами сиенитовой магмы. Примеры месторождений: 1. Северная Швеция (рудное поле Кирунавара); 2. США (Адирондак); 3. Мексика (Маркадо, Дуранго); 4. Чили (Альгарробо); 5. Россия (Лебяжинское, Суроямское на Урале); 6. Рудный Алтай (Маркакольское). Форма рудных тел жильная, линзовидная, приурочена к контакту щелочных гипабиссальных пород. Минеральный состав - магнетит (с примесью апатита до 15%), гематит, диопсид, амфибол, турмалин и др. Карбонатитовые месторождения. Тектоническое положение, связь с магматизмом. Структурные и морфологические особенности. Физикохимические условия образования. Минералы. Примеры Основная информация Карбонатиты представляют собой эндогенные скопления кальцита, доломита и других карбонатов, пространственно и генетически связанные с интрузиями ультраосновного щелочного состава центрального типа. 1). Известно в общей сложности 250 массивов, из которых 25 находятся в стадии разработки. 2). Они расположены в России (Сибирь), Карело-Кольской области, Казахстане и других регионах. 3). Они расположены на платформах и имеют разный возраст (от докембрия до альпийского цикла). 4). Все месторождения связаны с платформенной стадией развития и только с ультраосновными щелочными породами. 12 5). Интрузии имеют трубчатую форму и концентрически зональную структуру 6). Строение интрузий: а) ранние дуниты, перидотиты, пироксаниты, щелочные пироксаниты; б) последующие щелочные породы (майтейгитиолиты, щелочные и нефелиновые сиениты); в) ореолы вмещающих пород, подвергшихся щелочному метасоматозу (фениты); г) карбонатиты. 2. Карбонатитовые тела 1. Форма - стержни, жилы, радиальные дамбы. 2. Размеры - стержни до 7-8 км в поперечнике (Южная Африка). Мощность жил достигает 20 м, длина - сотни метров. 3. Минеральный состав - карбонаты (80-99%): кальцит (севит) доломиты анкерит (редкий) сидерит (очень редкий) Всего 150 минералов (вспомогательных). Типоморфные минералы: Редкие минералы: Флогопит Апатит Флюорит Бадделеит (ZrO2) Пирохлор Карбонаты редких земель 4. Текстура массивная, иногда полосатая. 5. Структура зернистая 6. Минералы: Тантал (Ta) Ниобий (Nb) Редкоземельные элементы (Tr) Кроме того, имеются запасы железной руды, титана, флюорита, флогопита, апатита, Cu+Pb+Zn и карбонатного сырья. 7. По видам полезных ископаемых они делятся на 7 групп. 13 1) Щелочные интрузии расположены на платформах и контролируются крупными разломами. 2) Центральные стержни приурочены к цилиндрическим взрывным трубам. Взрывы сопровождаются брекчированием горных пород. 3) Карбонатитовые жилы приурочены к кольцевым структурам: 1) радиальным, 2) кольцевым (падающим от центра) и 3) коническим (падающим к центру), 4) геологические структуры образуются за счет осевого давления в вертикальном направлении. 4. Физико-химические условия образования. 1) Формирование массивов ультраосновных пород происходит в 4 этапа. Каждый этап сопровождается дайками. После этого образуются карбонатиты. 2) Эндоконтактные и экзоконтактные превращения. В результате эндоконтактного метасоматоза образуются нефелиновые пироксенитовые, пироксен-флогопитовые и пироксен-эмфиболовые кластеры. В экзоконтактах наблюдается ореол фенитизации. 3) вертикальный интервал развития карбонатитов (до 10 км). 4) карбонатиты связаны с глубокими магматическими очагами (100-150 км). 5) Стадии изменения температуры (T): ультрабазиты 1350-1110 °C, нефритовые сиениты 750-620 °C, карбонатиты от 630-520 до 300-200 °C. 6) Давление (P) также изменилось довольно резко. 5. Генезис Две гипотезы образования карбонатитов. Магматическая гипотеза. Предполагается, что они будут кристаллизованы из магматического расплава. Это обосновано: 1) наличие ксенолитов окружающих пород, ультраосновных пород и фенитов в карбонатитах; 2) Текучая текстура; 14 3) обнаружение расплавленных включений при температуре гомогенизации 880-558°C; 4) в процессе магматической ликвации карбонатный расплав отделяется при T = 900°C. Этот остаточный карбонатный расплав (богатый щелочами) образуется при остывании магмы. Гидротермальная гипотеза. Определяет гидротермально- метасоматическое происхождение. Это подтверждается: 1) постепенными переходами от карбонатитов к породам, которые они замещают; 2) сложными формами карбонатитов, заполняющих ими тончайшие жилы; 3) наложение прожилок на реликты неизмененных силикатных пород; 4) метасоматическая зональность; 5) зависимость состава темноокрашенных карбонатитовых минералов от состава замещенных силикатных пород и другие особенности. Следовательно, карбонатитовые отложения могут быть двух типов: 1) магматические, 2) Метасоматические. 15 Глава 2. Анализ позднемагматических месторождений полезных ископаемых 2.1. Анализ особенностей позднемагматических месторождений полезных ископаемых Месторождения, в которых рудные минералы образуются на ранней стадии кристаллизации магмы и концентрируются в ней еще до того, как интрузия полностью затвердеет, называются раннемагматическими. Геологическое положение и морфология этих отложений определяются формированием материнских интрузий в пределах жестких консолидированных платформ среди мелкослойных толщ, ведущую роль в которых играют глубинные разломы. Четыре типа отложений: 1) Хромитсодержащие (с платиноидами) интрузии представлены лолитами (Бушвельд, Стиллуотер и др.) или протяженными пластинчатыми телами (Великая дайка Зимбабве). 2) Алмазоносные породы образуют так называемые диатремы, или трубки. 3) Месторождения редкоземельных металлов (РЗМ) и титана (Ловозеро, Кольский полуостров). 4) Месторождения магматических пород (строительные и облицовочные материалы) Среди ранних магматических отложений известны многочисленные зоны включений и шлироподобные скопления хромитов в перидотитах, титаномагнетитов в габброидах и графита в щелочных породах. Все они характеризуются отчетливым идиоморфизмом рудных минералов, сцементированных позже выделившимися породообразующими силикатами. Однако из-за дисперсного характера минерализации и низкого содержания полезных компонентов крупные месторождения встречаются редко 16 Коренные месторождения алмазов в кимберлитах являются основным представителем промышленных раннемагматических отложений. Месторождения приурочены к участкам активированных древних платформ – африканской, индийской, австралийской, североамериканской и южноамериканской. В общей сложности на земном шаре выявлено более 1600 кимберлитовых трубок, но лишь несколько процентов из них являются алмазоносными Позднемагматические отложения включают залежи хромита Месторождения хромитовой формации в габбро-пироксенит-дунитовых массивах широко распространены в СССР (на Урале, Кавказе, Сибири, Камчатке, Сахалине), а также в Албании, Греции, Югославии, Турции, Иране, Пакистане, Индии, на Филиппинах, Мадагаскаре и Кубе. Месторождения ультраосновными хромита породами: в различной степени серпентинизированными перидотитами, пироксенитами. 17 связаны с дунитами, Рисунок 1 – Структуры месторождений. Месторождения расположены внутри гигантских интрузивных массивов платформенных областей с четко выраженной стратификацией. В нижней части таких пород развиты преимущественно ультраосновные породы (дуниты, пироксениты, перидотиты и др.), а в средней и верхней частях габброиды и более кислые породы. Рудные тела представляют собой пластообразные месторождения небольшой мощности (от первого сантиметра до первого метра), но значительной протяженности (до десятков км). Запасы хромитовых руд огромны (значительно больше, чем в позднемагматических месторождениях), но качество руд часто низкое. 18 Классическим примером таких месторождений являются хромитовые залежи массива Бушвелд (Южная Африка), массива Стиллуотер (США), Грейт Дайк (Зимбабве). Рисунок 2 – Великая Дайка Бушвельд - лополит размером 450·250 км. Оруденение связано с расслоенным комплексом ультраосновных и основных пород. Строение расслоенного базит-гипербазитового комплекса (снизу вверх): 1) зона Закалки (краевые нориты мощностью 350 м; 2) Базальная зона переслаивания норитов с перидотитами мощностью 1500 м; 3) Критическая зона норитов с прослоями пироксенитов и дунитов мощностью 100 м; 4) Главная зона габбро-норитового состава мощностью 3500 м; 5) Верхняя зона габбро-диоритов мощностью 2000 м. 19 Рисунок 3 – Бушвельд, 300x400x9 км МЕСТОРОЖДЕНИЯ АЛМАЗОВ И УСЛОВИЯ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ Коренные месторождения ювелирных и технических алмазов обычно связаны с проявлениями кимберлитового магматизма Кимберлит - горная порода с текстурой брекчии и порфировой структурой. Обычно эта брекчия состоит из фрагментов двух групп горных пород: 1) фрагменты пород осадочного чехла и кристаллического фундамента платформы (гнейсы, кристаллические сланцы, известняки и т.д.); 2) фрагменты глубинных пород (эклогиты, гранатовые перидотиты и т.д.). Минеральный состав кимберлитов также разнообразен: 1) протомагматические минералы (алмаз, оливин I, хромовый пироп (фиолетовый и оранжево-красный), хромдиопсид, пикроильменит, флогопит I); 20 2) минералы кимберлитового расплава (поликристаллический алмаз (баллас, карбонадо), оливин II, флогопит II, перовскит, апатит, магнетит и диопсид; 3) постмагматические минералы (серпентин, кальцит, магнетит, хлорит, барит, сульфиды); 4) минералы ксенолитов немагматического генезиса (фрагменты покровных и фундаментных пород). Основная масса, окружающая ксенолиты и ксенокристаллы, состоит в основном из серпентина и карбонатов, а также небольших фрагментов вышеуказанных фаз. Распределение алмазов в кимберлитах крайне неравномерно. Их содержание в промышленных трубках составляет 0,17-0,34 карата на тонну породы. Содержание алмазов уменьшается с глубиной. Алмазы содержат около 2-3% трубок. Структурно-тектоническое положение. Проявления кимберлитов и лампроитов известны только на древних платформах и щитах. В настоящее время алмазоносные трубки обнаружены на всех континентах. В России известны две крупные алмазоносные провинции - Якутская и Архангельская. Форма залегания. Трубы (горловины), дамбы, круто уходящие на глубину, межпластовые пороги. Форма труб обычно изометрическая, иногда удлиненная в соответствии с направлением разрыва. Диаметр составляет от 20 до 1000 м (самый большой - 1,5·1,0 км). С глубиной диаметр резко уменьшается (трубка Кимберли (Южная Африка), имеющая размер 200·400 м на поверхности, на глубине 1073 м превратилась в 13-метровую дамбу). Как правило, ряд трубок сгруппирован в цепочки вдоль глубоких разломов. Залежи хромита связаны с образованием перидотитовых пород, которые также могут содержать некоторое количество EPG (Os, Ir). Они встречаются исключительно в базальтофильных складчатых поясах с интенсивным магматизмом и вулканизмом ранней стадии. Интрузивы дифференцированы в 21 той или иной степени, руды приурочены к дунитам. Форма тел - лакколиты, лополититы, форсы.Их возраст колеблется от протерозойского до альпийского. Форма рудных тел - жилы, линзы, впадины, полосы. Минеральный состав руд: хромшпинелиды - (Mg, Fe)2+(Cr,Al,Fe)3+2O4. Породообразующими минералами являются оливин, серпентин, хлорит и карбонаты. Текстуры полосатые, узловатые, пятнистые и вкрапленные. Структуры мелкозернистые, а ксеноморфный внешний вид рудных минералов - структура сидеронита - характерен для позднемагматических хромитовых руд. Рисунок 4 – Хромитовые руды в карьере месторождения Лактыбаш (Кракинский массив, Ю. Урал) 22 Рисунок 5 – Нодулярная текстура хромита 2.2. Генетические типы месторождений полезных ископаемых Общая характеристика магматических месторождений. Ликвация, кристаллизационная дифференциация. Модель формирования ликвационных месторождений (медно-никелевые сульфидные месторождения и хромитовые месторождения, титаномагнетитовые и платиноидные месторождения). Ранние магматические месторождения. Особенности формирования месторождений алмазов в кимберлитовых трубках взрыва и лампроитах. Модель формирования позднемагматических месторождений. В качестве примеров рассмотрим месторождения 23 хромитов, платиноидов, титаномагнетитов и апатитов. Магматические месторождения включают месторождения, минералы которых образуются из магмы. Магматические отложения образуются в процессе дифференциации и кристаллизации магмы при высокой температуре (1500-800 °C), высоком давлении (сотни килограммов силы на квадратный сантиметр) и на значительных глубинах (35 км и более). Основным источником вещества магматических отложений, вероятно, является верхняя мантия Земли, о чем свидетельствует близость ряда отложений и вмещающих их базальтоидных пород к глубинным разломам и близость соотношений изотопов сульфида серы к метеоритному стандарту. Магматические месторождения характеризуются их тесной связью с магматическими породами, с которыми они образуются в результате общих процессов. Аналогичные рудные и неметаллические минералы встречаются в магматических месторождениях и вмещающих их магматических породах, но количественно рудные минералы преобладают только в месторождениях. Магматические месторождения являются промышленными объектами как рудного (платиновые, хромитовые, железные, титановые и медноникелевые руды и др.), так и неметаллического происхождения (алмаз, графит, апатит и др.). При формировании интрузивных массивов были выделены два типа вещества: ликвационное и кристаллизационное. Дифференциация вследствие ликвации магмы. Рудосиликатная магма при охлаждении разделяется на две несмешивающиеся жидкости – силикатную и рудную, кристаллизация которых происходит раздельно и приводит к образованию ликвационных отложений. Дифференциация кристаллизации. В первичной магме нет ликвации. Магма остывает, и из нее последовательно кристаллизуются минералы: сначала наиболее высокотемпературные, а затем имеющие более низкие температуры кристаллизации. Ранние магматические месторождения возникли в результате ранней (опережающей) кристаллизации рудных минералов по отношению к неметаллическим. Примером этого являются 24 месторождения алмазов в кимберлитах и лампроитах, а также некоторые месторождения полиметаллов, хромитов и платины. Если минералы, содержащие полезные элементы, кристаллизуются после затвердевания породообразующих силикатов, образуются позднемагматические отложения. На ранней стадии магматической стадии происходит ликвация отделение сульфидной жидкости, которая принимает форму мелких капель, рассеянных в силикатном расплаве. Капли сливаются в полосы, гнезда, некоторые из которых, благодаря своей высокой плотности, погружаются в донные части магматической камеры под действием силы тяжести. Так возникают висячие, донные и пластовые отложения. На средней стадии породообразующие силикаты кристаллизуются при температурах 1100-1200°C (или более), в то время как сульфиды остаются жидкими. Основная часть сульфидного расплава кристаллизуется позже силикатного расплава (на поздней стадии магматической стадии) при температурах 600-800 °C. Ликвационные отложения встречаются редко. Минеральный состав руд магматических сульфидных медно-никелевых месторождений очень прост и единообразен для всего мира. Основными рудными минералами являются пирротин (Fe1-xS); пентландит ((Fe,Ni)9S8); халькопирит (CuFeS2), часто магнетит (FeFe2O4). Среди неметаллических преобладают оливин, ромбические пироксены, могут присутствовать гранаты, клинопироксены и продукты их модификации, эпидот, серпентин, актинолит, хлорит и карбонаты. Характерными текстурами руд являются массивные, полосчатые, брекчиевые, с прожилками и вкраплениями. Типичными структурами являются зернистые и порфировые. Ранние магматические отложения встречаются гораздо чаще, чем ликвационные. Среди них известны зоны включений и шлироподобные скопления хромитов, содержащих платину и алмазы в перидотитах. К ним также относятся титаномагнетитовое оруденение в геосинклинальных габброидах и месторождения графита в щелочных породах (Ботоголь на Востоке). Саяны). Кристаллизованные рудные минералы, благодаря своей 25 высокой плотности, опускаются в жидком силикатном расплаве на дно магматической камеры. Здесь они перемещаются под действием силы тяжести и конвекционных течений, образуя обогащенные области (кумулятивы). Эти участки сходны по составу с вмещающей породой, они отличаются только повышенным содержанием рудных компонентов. Для ранних магматических месторождений, образовавшихся в ранний период кристаллизации магмы, характерны следующие особенности: 1. Постепенные контакты между рудой и вмещающими породами (следовательно, их оконтуривание осуществляется в соответствии с данными испытаний); 2. Преимущественно неправильная форма рудных тел – гнезда, линзы, сложные пластинчатые отложения, трубчатые тела; 3. Преимущественно кристаллические зернистые рудные структуры, реже вкрапленные текстуры. Единственным представителем крупных объектов среди ранних магматических месторождений, имеющих большое практическое значение, являются коренные месторождения алмазов. В минеральном составе кимберлитов различают сами минералы кимберлитов: оливин, энстатит, диопсид, хромдиопсид, флогопит – основные; ильменит, пироп, хромит, шпинель, графит, алмаз – вспомогательные. При поверхностном разрушении алмазоносных кимберлитовых трубок в элювиальных и аллювиальных отложениях наблюдается очень характерная ассоциация минералов шлиха: оливин, пироп, пикроильменит, хромдиопсид, что является отличительной поисковой особенностью месторождений алмазов. Относительно генезиса алмазов в кимберлитах существуют три основные точки зрения: алмазы образовались в результате ассимиляции (растворения) углеродистых пород кимберлитовой магмой; алмазы были захвачены кимберлитами вместе с эклогитами из глубинных частей земной коры; алмазы кристаллизовались в самой кимберлитовой магме как ее естественная составляющая. породообразующие минералы. Схема генезиса 26 такова: кимберлитовая ультраосновная магма возникла в среде очень высокого давления на значительной глубине, более 100 км, и такие парагенетические минералы, как алмаз, пикроильменит и хромдиопсид, были выделены в ней на ранней стадии. Затем такая магма с выделившимися в ней кристаллами поднималась по глубоким разломам, образовавшимся в период тектономагматической активизации. В то же время могли образовываться кимберлитовые дайки. По достижении определенного уровня, когда давление газовой составляющей кимберлитовой магмы превысило внешнее давление, произошел газовый прорыв осадочных пород платформы с заполнением трубчатых полостей фрагментами вмещающих, извергнутых пород и кимберлитовой магмы. Среднее содержание алмазов в кимберлитах не превышает 0,5 карата на 1 м3 породы (карат равен 0,2 г). Новый, ранее неизвестный тип алмазов получил название лампроитового типа. Лампроит – богатая магнием основная или ультраосновная лампрофировая порода, но, в отличие от кимберлита, он также обогащен калием. Лампроиты относятся к особой группе меланократовых пород – лампрофирам (гипабиссальные интрузивные или субвулканические породы, которые никогда не образуют изолированных крупных массивов – это небольшие интрузии, шейки, трубки взрыва – пространственно всегда связаны с трещиноватой тектоникой). Лампроитовые тела, по сравнению с кимберлитовыми трубками, имеют большие размеры. Их формы - трубки в виде бокала для шампанского, штоки, пороги и дайки. По сравнению с кимберлитами, они бедны глубокими ксенолитами. Лампроитовые расплавы возникли на меньших глубинах по сравнению с кимберлитовыми расплавами. Лампроитовые магмы также возникли в результате частичного плавления верхней мантии ультраосновного состава, но несколько отличающегося от кимберлитовых магм. Лампроитовые магмы характеризуются низкими концентрациями Al, Fe, Ca и Na, в отличие от кимберлитов, гранаты и ильменит в лампроитах встречаются редко, 27 преобладают хромшпинелиды, а в основной массе присутствует амфибол. Лампроиты характеризуются повышенным содержанием Rb, Sr, Ba, Ti, Zr, Pb, Th, U и легких редкоземельных элементов. Но механизм образования алмазов в лампроитах аналогичен кимберлитовым телам. Позднемагматические отложения генетически связаны с тремя формациями глубинных магматических пород. Месторождения хромитов и платиноидов связаны с перидотитом, месторождения титаномагнетитов связаны с габбро-пироксенит-дунитом на той же стадии геологического развития, месторождения 1- апатитовых магнетитов связаны с образованием щелочных пород, развитых преимущественно на платформах ; 2 - апатит-нефелин; 3 - редкоземельные элементы. Для всех этих позднемагматических месторождений характерны общие черты, объединяющие их: эпигенетическая природа рудных тел; ксеноморфный внешний вид рудных минералов, сидеронитовые структуры; крупномасштабные месторождения. Месторождения хромита расположены внутри массивов ультраосновных пород. В России крупные месторождения есть на Урале (Сарановское), Кимперсайское, в Восточной Сибири; за рубежом - в Турции, Норвегии, Южной Африке (Бушвельд, Меренский риф), на Кубе. Среди рудных тел преобладают по форме жилы, линзы, гнезда, реже полосы, пласты. Руды в основном вкрапленные ("рябчики") и массивные, реже встречаются полосатые, пятнистые, шаровидные, брекчиевые текстуры. Руда состоит из шпинелидов хрома (Mg, Fe+2)(Cr, Al, Fe+3)2O4, залежи платиноидов Среди элементов платиновой группы известны шесть металлов: платина (Pt), иридий (Ir), осмий (Os), палладий (Pd), родий (Rh), рутений (Ru). Они являются частью сложных (медь-никель, ванадий-железо-медь) или самостоятельных (платина-металл) магматических месторождений. 28 К месторождениям этого типа относятся месторождения металлов платиновой группы Алданского типа - Кондерский и Инаглинский массивы; месторождения Уральского платинового пояса - Нижнетагильский узел, Качканарское месторождение (Южный Урал), Верхнеивинское месторождение (Средний Урал). Месторождения титаномагнетитов Магматические месторождения титаномагнетитов залегают в дифференцированных массивах основных горных пород. Они известны на Урале (Качканарское), в Горной Шории, в Восточных Саянах; за рубежом - в Южной Африке (Бушвельд), в Канаде (Квебек). По форме рудных тел среди титаномагнетитовых месторождений различают жилы, линзы, гнезда, а также включения шлироидной, лентообразной и неправильной формы. Апатит-магнетитовые месторождения - редкие месторождения, связанные с породами щелочного состава. Классическим примером является рудное поле Кирунавара на севере Швеции, месторождения этого типа также известны в Норвегии, Мексике и Чили. В России месторождением такого типа является Лебяжье (Урал). Типичные представители этих месторождений относятся к древним эпохам рудообразования: протерозойской, каледонской. Рудные жиловидные или линзовидные тела обычно приурочены к контакту щелочных гипабиссальных пород или расположены среди тех разновидностей, которые представляют собой продукты последовательного внедрения сложных интрузий. 29 Заключение Приведенное краткое описание и примеры конкретных месторождений наглядно иллюстрируют формирование рудных месторождений собственно магматической стадии (ранней, позднемагматической, в процессе ликвации жидкого расплава), а также более сложную природу флюидно-магматических систем, которые возникают в процессе кристаллизационной дифференциации магматического материала. расплавляются и продолжают формироваться под воздействием флюидов, разделяющихся на разных глубинных уровнях на заключительной стадии магматической кристаллизации остаточного расплава. А также скарновые, альбититгрейзенские и гидротермальные месторождения, которые связаны с кислыми, средними и щелочными магматическими комплексами и сформировались на поздних интрузивных и постинтрузивных стадиях их формирования, на фоне общей эволюции рудномагматических систем в каждом из рассматриваемых классов проявляются поразительные индивидуальные особенности месторождений, образующих промышленные скопления ценного минерального сырья (алмазы, хромиты, никель и др.). Приведенное краткое описание и примеры конкретных месторождений наглядно иллюстрируют формирование рудных месторождений собственно магматической стадии (ранней, позднемагматической, в процессе ликвации жидкого расплава), а также более сложную природу флюидно-магматических систем, которые возникают в процессе кристаллизационной дифференциации магматического материала. расплавляются и продолжают формироваться под воздействием флюидов, разделяющихся на разных глубинных уровнях на заключительной стадии магматической кристаллизации остаточного расплава. А также скарновые, альбититгрейзенские и гидротермальные месторождения, которые связаны с кислыми, средними и щелочными магматическими комплексами и сформировались на позднеинтрузивной и постинтрузивной стадиях их формирования, на фоне общей эволюции рудно30 магматических систем в каждом из рассматриваемых классов проявляются поразительные индивидуальные особенности месторождений, образующих промышленные скопления ценного минерального сырья (алмазы, хромиты, никель и др.). Приведенное краткое описание и примеры конкретных месторождений наглядно иллюстрируют формирование рудных месторождений собственно магматической стадии (ранней, позднемагматической, в процессе ликвации жидкого расплава), а также более сложную природу флюидно-магматических систем, которые возникают в процессе кристаллизационной дифференциации магматического материала. расплавляются и продолжают формироваться под воздействием флюидов, разделяющихся на разных глубинных уровнях на заключительной стадии магматической кристаллизации остаточного расплава. А также скарновые, альбититгрейзенские и гидротермальные месторождения, которые связаны с кислыми, средними и щелочными магматическими комплексами и сформировались на позднеинтрузивной и постинтрузивной стадиях их формирования, на фоне общей эволюции рудно-магматических систем в каждом из рассматриваемых классов проявляются поразительные индивидуальные особенности месторождений, образующих промышленные скопления ценного минерального сырья (алмазы, хромиты, никель и др.). 31 Список использованных источников 1. Ананьев В.П. Специальная инженерная геология: Учебник / В.П. Ананьев, А.Д. Потапов, Н.А. Филькин. — М.: Инфра-М, 2017. — 320 c. 2. Ананьев В.П. Специальная инженерная геология. / В.П. Ананьев, В.Д. Потапов. — М.: Высшая школа, 2008. — 263 c. 3. Арбузов В. Н. Геология. Технология добычи нефти и газа. Практикум. — М.: Юрайт, 2020. — 68 c. 4. Басарыгин, М.Ю. Строительство и эксплуатация морских нефтяных и газовых скважин. В 4. т. Т. 4 кн. 3 / М.Ю. Басарыгин. — М.: Краснодар: Просвещение Юг, 2017. — 342 c. 5. Болысов С. И. Геоморфология с основами геологии. Практикум. — М.: Юрайт, 2020. — 139 c. 6. Бухаленко Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию / Е.И. Бухаленко. — М.: Недра, 2016. — 399 c. 7. Владимирская А.Р. Почвоведение и инженерная геология: Учебное пособие / А.Р. Владимирская. — СПб.: Лань, 2016. — 258 c. 8. Георгиевский Б. В. Управление геологическими рисками и стратегия геологоразведочных работ. — М.: ВНИИОЭНГ, 2019. — 176 c. 9. Губкин И. М. Геология нефти и газа. Избранные сочинения. — М.: Юрайт, 2020. — 406 c. 10. Гудымович С. С. Геология: учебные практики. — М.: Юрайт, 2020. — 154 c. 11. Добров Э.М. Инженерная геология: Учебник / Э.М. Добров. — М.: Academia, 2016. — 271 c. 12. Домаренко В. А. Геология. Месторождения руд редких и радиоактивных элементов: геолого-экономическая оценка. — М.: Юрайт, 2020. — 167 c. 32 13. Домаренко В. А. Геология. Месторождения руд редких и радиоактивных элементов. Прогнозирование, поиски и оценка. Учебное пособие. — М.: Юрайт, 2017. — 168 c. 14. Дунаев В.А. Общая геология: учебник для вузов/ В.А. Дунаев — Белгород: Изд-во БелГУ, 2018. – 150 с. 15. Ермолович Е. А. Основы инженерной геологии: физико- механические свойства грунтов и горных пород. Практикум. — М.: Юрайт, 2020. — 290 c. 16. Захаров М. С., Кобзев А. Г. Картографический метод и геоинформационные системы в инженерной геологии. — М.: Лань, 2019. — 116 c. 17. Захаров М.С. Почвоведение и инженерная геология: Учебное пособие / М.С. Захаров, Н.Г. Корвет и др. — СПб.: Лань, 2018. — 258 c. 18. Захарченко, П.И. Справочник резинщика. Материалы резинового производства / П.И. Захарченко. — М.: Химия, 2017. — 608 c. 19. Кашперюк П. И. Инженерные изыскания в строительстве. Инженерная геология и геоэкология. — М.: Инфра-Инженерия, 2021. — 152 c. 20. Коробейников А. Ф. Геология. Прогнозирование и поиск месторождений полезных ископаемых. — М.: Юрайт, 2020. — 255 c. 21. Коробкин, В.И. Инженерная геология и охрана природной среды: Учебник для вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. — Рн/Д: РГУ, 2013. — 348 c. 22. Короновский Н. В. Геология. — М.: Юрайт, 2020. — 195 c. 23. Курбанов С. А. Геология. — М.: Юрайт, 2020. — 168 c. 24. Курбанов С. А. Почвоведение с основами геологии. Учебное пособие для СПО, 1-е изд. — М.: Лань, 2020. — 288 c. 25. Левчук, Г.П. Справочник геодезиста / ред. В.Д. Большаков, Г.П. Левчук. — М.: Недра; Издание 2-е, испр. и перераб., 2017. — 972 c. 26. Лолаев А.Б. Инженерная геология и грунтоведение: учебное пособие / А.Б. Лолаев. — РнД: Феникс, 2017. — 350 c. 33 27. Мелош Г. Образование ударных кратеров Геологический процесс. М. Мир, 2017. – 336 с. 28. Милютин А. Г. Геология в 2 книгах. Книга 1. — М.: Юрайт, 2020. — 263 c. 29. Милютин А. Г. Геология в 2 книгах. Книга 2. — М.: Юрайт, 2020. — 288 c. 30. Милютин А. Г. Геология полезных ископаемых. — М.: Юрайт, 2020. — 198 c. 34
