Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее время установлена важная роль апатитоносных метаморфических пород как потенциальных источников фосфорных руд, что определяет необходимость изучения этих образований для выработки геологических и минералогических критериев их формационного подразделения, а также поисков и оценки подобных месторождений в различных регионах развития докембрийских пород. Не менее важной являетсп и научная сторона этой проблемы, так как широкое распространение в пределах древних щитов месторождений апатита указывает на существование в докембрии эпох фосфатонакоп-ления и исследование этих месторождений способствует пониманию условий миграции фосфора в земной коре, его концентрации и кристаллизации фосфатов с ассоциирующими минералами.В настоящее время отсутствуют обобщенные модели формирования месторождений апатита в метаморфических породах докембрия. Отсутствует и систематическое описание минеральных парагенезисов, а также не установлены типоморфные признаки апатита и ассоциирующих минералов в месторождениях этого типа.
Из этого вытекают основные следующие задачи работы:
-
Выявление общих черт в геолого-структурном положении и формах локализации апатитовых месторождений различных регионов развития докембрийских комплекров.
-
Составление систематической характеристики минеральных ассоциаций и типоморфных признаков минералов апатитоносных пород и руд.
-
Определение условий, благоприятных для накопления и рассеивания фосфора в метаморфических породах.
-
Построение обобщенных моделей процесса минералообразо- . вания для апатитоносных пород и руд разных типов.
-
Выявление минералогических признаков, которые можно использовать для формационного подразделения месторождений апатита, обоснования критериев их поисков и оценки, а также при разработке рациональных схем технологического обогащения фосфатоносных пород. Изучение влияния морфологии, физических свойств и химического состава апатита и сопутствующих минералов на обогатимость руд.
'- : 4
- Фактический материал и методы исследований. Работа базируется на исследованиях автора, начатых, в 1973 году в Институте геологии ЯФ АН СССР, и продолженных затем в Санкт-Петербургском университете в ходе выполнения госбюджетных и хоздоговорных работ кафедрой минералогии под рукоєодством профАГ.Булаха. В основу работы положены материалы по месторождениям апатита Алданского, Балтийского, Канадского и Украинского щитов,Прибайкалья и Северо-Китайской платформы. Они охватывают все известные к настоящему времени типы апатитоносиых пород и руд
Для решения поставленных задач использован комплекс геологических, мингралогических и петрографических методов, так как только комплексный подход позволяет всесторонние охарактеризовать изучаемые объекты и создать базу для теоретических построений. С помощью тонких инструментальных методов детально изучены особенности внутреннего строения и характер поверхности минералов, их химический состав и распределение примесей л разнофазовых включений в апатите и в сопутствующих минералах, определен абсолютный возраст фосфатных руд, изотопный состав C.O.S.Sr, распределение редкоземельных элементов и Y в апатите и сосуществующих минералах. На основании анализа реальных пэрагенезисов апатитоносиых пород и физико-химических диаграмм, построенных в разных координатах, разработана обобщенная модель минерэлообразования для месторождений апатита в докембрии.
Научная новизна работы. В работе впервые обобщен и систематизирован материал по геологс-струетурному положению апатитоносиых докембрийских пород, по типоиорфным особенностям апатита и сосуществующих минералов месторождений апатита, связанных с метаморфическими породами докембрия.Проведен анализ сходства-различия морфологии, химического состава и физических свойств апатита и сопутствующих минералов из различных парагенеэисов и месторождений и вмещающих их пород. Показана связь изученных особенностей минералов с вариациями химического и минерального состава пород.
На основе анализа реальных минеральных парагенеэисов, физико-химических расчетов и опубликованных экспериментальных данных показано, что протопит метаморфических апатитоносиых пород пред-ставлял собой уже непосредственно в палеобассейнах седиментации особые осадки, по составу отвечающие этим породам. Количество тех
5 или иных минералов в парагенезисе связано с наличием и формой необходимых компонентов в первичных породах.
Практическая значимость работы.В ходе исследований выявлены и обоснованы литопогические и стратиграфические факторы контроля апатитовой минерализации в метаморфических породах. Проведен детальный анализ минерального и химического состава пород и руд наиболее важных в практическом отношении объектов Алданского щита, изучен минеральный и химический состав технологических проб месторождений Селигдар,Мустолаах,Бирикээн,Укдуска.Предложен комплекс минералогических признаков и критериев для использования при поисково-оценочных работах на фосфатное сырье этого типа.
Материалы исследований переданы ТУГРЭ и ЧТГРЭ ПГО "Якутск-геология" и Новомосковской КЭ ПГО "Южукргеология" и использованы ими при планировании геолого-разведочных работ и при подготовке отчетных материалов по геолого-разведочным работам на фосфатное сы-рье/а также институтами ДВИМС, ИМР и ГИГХС при решении проблем обогащения апатитовых руд Селигдарского и других месторождений апатита Якутии.
Защищаемые положения.
-
Метаморфизованные месторождения апатита в метаморфических стратифицированных известково-силикатных толщах пространственно и генетически сопряжены с апатитоносними карбонатными и пи-роксеновыми парапородами. Концентрации фосфатов в этих толщах и месторождениях имеют изначально хемогенно-осадочную природу.
-
Региональный метаморфизм амфиболитовой или гранулитовой фации преобразовал исходные осадочные известково-силикатные фос-фатоносные породы в апатитовые руды и апатитоносные мрамора, ка-льцифиры, сланцы и иные кристаллические породы. В отношении главных и второстепенных нелетучих петрохимических элементов (Р, Si, Са, Sr, Mg, Fe, TR и др.) региональный метаморфизм рассматриваемых пород был практически изохимическим.
-
Минеральные парагенезисы апатитсодержащих пород и руд, содержание и соотношение элементов-примесей, минеральные микровключения в апатите и ассоциирующих с ним иных минералах, а также изотопный состав углерода и кислорода в карбонатах, - являются критериями, определяющими принадлежность метаморфизованных месторождений апатита к конкретным геологическим и рудным формациям, а
6 также критериями отличия их от месторождений апатита других генетических типов (в карбонатитах, габброидах, сиенитах и т.п.).
4. Во всех типах руд метаморфизованных месторождений апатита .
минерал представлен фтор апатитовой разновидностью. В апатите из
карбонатных руд обычной является структурная примесь сульфат-иона
и кремния, а из лироксеновых - хлора. Картины распределения редкоземельных элементов в парагекетических ассоциациях апатита и сосуществующих с ним минералов сходны и отражают их одноэтапную кристаллизацию с участием минералообразующих растворов.
5. Метаморфизованиые месторождения апатита в докембрийских
толщах известково-силикатных пзрапород определяются как один из ве
дущих и перспективных промышленных типов месторождений фосфат
ного сырья в докембрии. Выбор оптимальных технологических схем обо
гащения таких руд в наиболее значительной мере определяется морфо-
генетическими вариациями апатита, сульфатов и слоистых силикатов
магния и удельной поверхностью разных генераций тех же минералов.
Апробация работы. По теме работы издана в соавторстве монография и имеется около 45 публикаций. Основные положения диссертации докладывались на Дальневосточном региональном петрографическом совещании (Хабаровск, 1981), II тематической конференции "Петрология и геохимия эндогенных процессов" (Иркутск, 1981), Всесоюзном совещании "Акцессорные минералы метаморфических пород и их роль в познании геологической истории докембрия" (Москва, 1982), научной сессии УМО "Проблемы региональной минералогии" (Львов, 1952), II Всесоюзном совещании "Природные газы Земли и их роль в формировании земной коры и месторождений полезных ископаемых" (Москва, . 1982), Всесоюзном совещании "Докембрийские троговые структуры Байкало-Амурского региона и их металлогения" (Новосибирск,1983), Всесоюзной научной сессии по проблеме "Критерии отличия метаморфоген-ных и магматогенных гидротермальных месторождений" (Улан-Удэ, 1983), YII Всесоюзном совещании по термобарометрии и геохимии рудо-образующих флюидов" (Львов,1985), I Всесоюзной конференции по проблеме "Условия образования и закономерности размещения стратифор-мных месторождений цветных, редких и благородных металлов" (Фрунзе, 1985), Научной сессии Северо-Кавказского отделения ВМО "Минера-лого-геохимические критерии прогноза локального оруденения" (Цей, '1986), IY Всесоюзном минералогическом семинаре "Минеральные клерки и природа их устойчивости" (Душанбе, 198S), Всесоюзном совещании
"Генезис и ресурсы кзолиноз и огнеупорных глин" (Москва, 1986), Всесоюзном совещании "Литогенез и рудообразонанио" (Москва,1986), XI Всесоюзном метзлпогеничесхом совещании "Металлогения Сибири" (Новосибирск, 1987), YI Всесоюзном симпозиуме по изоморфизму (Москва, 1988), II Всесоюзном симпозиума "Терм .динамиїса в геологии" (Миасс, 1988), региональной конференции "Метаморфогенная металлогения Урала" (Миасс,1988), XII Всесоюзном симпозиуме пб стабильным изотопам а геохимии (Москза,1989), научной сессии УШО "Проблемы экологической минералогии" (Львов, 1339), YIII международном симпозиума IAGOD (Оттава, 1990), Всесоюзном совещании "Металлогения докембрия и метзморфогеннсе рудеобразование" (Киез,1990), съезде Всероссийского минералогического общества (СПб, 1992), мездународном совещании rio обогащению фосфатных руд (Палм Кост,.США, 1993), а также на семинарах и докладах а Китайском геологическом университете (Ухань, КНР), Геологической службе Японии и Унизерситете г. Шизуока (Япония).
Огромную признательность автор выражает профессору кафедры минералогии Санкт-Петербургского университета А.Г.Булаху за неоценимую многолетнюю помощь и сказанное содействие в работе.Исследо-ванипм способствовала также поддержка и многолетние контакты с геологами ТУГРЭ ПГО "Якутекгеология" Г.Ю.Боярко и В.Н.Сучновым, а также с коллегами из различных отраслевых и академических институтов: Л.Н.Люшмгй,С.П.Мурзаевым,Р.М.Файзуллиным,В.Я.Шабашевым,А.Р.Эн-тиным, Н.И.Юдиным. Значительное содействие получено азтором от Л.Ф.Борисенко,Ю.А.БорщевстогоДГ.Гилинской,О.Н.Дойниковсй,А.А.Ие-алева,Г.В.Кузнецова,Ф.А.Летникова,Н.И!Медведоаской,Е. В. Морозовой, А.Р.Нестерова, Ю.Д.Лушкарева, С.А.Шобы, Y.ltihara, T.Furula, K.Jarvis, P.John,S. Mitchell.J.Reed при выполнении разнообразных аналитических исследований. В разное время автор получал критические замечания, консультации и дружеские советы от Л.Н.Бельковой.А.Б.Боброва.А.А.Зо-лотарева,ДЛ.Сердюченко,А.А.Скпорснсва,В.С.Шкодзинского,Г.М.Яцен-ко. Всем перечисленным лицам аатор выражает искреннюю благодарность.
Работа состоит из введения.секи глав и заключения общим объемом текстового материала 385 стр. и включает 85 табл., 56 рис. и список литературы в 325 наименований.