Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История геологического изучения Онежского прогиба 12
Глава 2. Общие черты геологического строения Онежского прогиба 17
2.1. Тектоническое строение Онежского прогиба 19
2.2. Стратиграфия 24
2.3. Магматизм 36
2.4. Метаморфизм и эпигенетические изменения пород 40
2.5. Краткая история геологического развития региона 42
Глава 3. Особенности состава шунгитоносных пород 48
3.1. Цитологическая характеристика шунгитоносных пород 48
3.1.1. Пигмозерский участок 48
3.1.2. Хмельозерский участок
3.2. Минералогический состав прожилков в шунгитоносных породах 77
3.3. Литогеохимическая типизация пород 83
3.4. Изотопно-геохимические данные
3.4.1. Элементы-примеси 95
3.4.2. Геохимия изотопов легких стабильных элементов 101
Глава 4. Рудная минерализация шунгитоносных пород 105
4.1. Морфологические типы сульфидной минерализации 105
4.2. Состав рудной минерализации 115
4.3. Последовательность формирования сульфидной минерализации 133
4.4. Изотопный состав серы в сульфидах из шунгитоносных пород 135
4.5. Распределение редкоземельных элементов, ЭПГ и некоторых халькофильных и сидерофильных элементов в сульфидах
4.5.1. Распределение редкоземельных элементов в сульфидах 138
4.5.2. Распределение ЭПГ и некоторых халькофильных и сидерофильных элементов в сульфидах 142
Глава 5. Благородные металлы в шунгитоносных породах 144
5.1. Обзор платиноносных черносланцевых комплексов мира 144
5.2. Геохимия и минералогия благородных металлов в шунгитоносных породах
5.2.1. Результаты геохимических исследований 153
5.2.2. Результаты минералогических исследований 158
5.3. Перспективы платиноносности шунгитсодержащих пород 162
5.3.1. Геохимический фон 162
5.3.2. Оценка геохимического потенциала благородных металлов в шунгитоносных породах 164
Заключение 166
Литература: 168
- Магматизм
- Минералогический состав прожилков в шунгитоносных породах
- Изотопный состав серы в сульфидах из шунгитоносных пород
- Геохимия и минералогия благородных металлов в шунгитоносных породах
Введение к работе
Актуальность. Изучение шунгитоноспых пород на территории Карелии началось с первой половины XIX века. Большая часть исследований была посвящена углеродистой составляющей пород - шунгиту (А.А. Иностранцев, В.М.Тимофеев, В.И. Крыжановский, Н.И. Рябов, Н.А. Орлов, Б.Ф. Марфи, К. Ранкама и многие другие). В настоящее время шунгиты используются в металлургии (производство чугуна, ферросплавов и пр.), производстве резин, строительстве (шунгитовыс радиоэкраны и др.), в качестве фильтров для воды, в медицине.
Последнее десятилетие шунгиты привлекают внимание исследователей еще и в связи с открытием в них фуллеренов и порфиринов.
В 1993 году, в рамках программы "Платина России", ВСЕГЕИ и Институтом геологии Карельского научного центра была выделена Карело-Кольская платинонос-ная провинция, а в ее пределах в качестве наиболее перспективного - наряду с Центрально-Кольским и Севсро-Карельским - Онежский платиноносный район. Изучение платиноносности нижнепротерозойских вулканогенно-осадочных толщ, проведенное ВСЕГЕИ на основе переопробования ранее пройденных горных выработок и обнажений, позволило выделить специализированные на платиноиды углеродсодержащис горизонты, а в их пределах целый ряд проявлений элементов платиновой группы (ЭПГ).
Вместе с тем, шунгитоносные породы, занимающие значительную часть разреза Онежского прогиба, содержат обильную сульфидную минерализацию, по обобщающей характеристике которой до сих пор нет ни одной публикации.
Цель работы: изучение сульфидной минерализации и выявление закономерностей распределения благородных металлов (золото и ЭПГ) в разрезе шунгитоноспых пород средней подсвиты заонежской свиты Онежского прогиба.
Задачи исследования:
-
Исследование литолого-петрографических особенностей шунгитоносных пород.
-
Изучение лито-геохимических и изотопно-геохимических особенностей и выявление генетической природы шунгитоносных пород.
-
Выделение основных типов и минерального состава рудной минерализации.
-
Установление особенностей формирования сульфидной минерализации.
-
Выявление минералов благородных металлов.
-
Определение перспектив благороднометального оруденения шунгитоносных пород.
Фактический материал и методы исследований:
Диссертационная работа основана на материалах, собранных автором в ходе проведения учебно-научных работ в Заонежье в 2004-2007 гг. Кроме того, использованы материалы бурения, выполненного ГП «Невскгсология» в районе работ в 1992-1999 гг., в виде образцов керна скважин, шлифов, аншлифов и гсо- и пстрохимиче-ских данных.
В процессе работы автор изучил и составил детальные литологические разрезы по 4 скважинам, отобрано и описано более 500 образцов.
Петрографическое изучение шлифов пород (более 200 шт.) выполнено на поляризационном микроскопе МП-6 и Leica DM2500 Р. Аншлифы (145 шт.) и прозрачно-полированные шлифы (40 шт.), а также препараты-аншлифы (15 шт) изучались в отраженном свете на рудном микроскопе ПОЛАМ-Р312 и Leica DM2500P. Часть шлифов (24 шт.) подвергнута термической обработке (прокаливание при Т=700С) с цс-
лью удаления углеродистого вещества. Изучение характера дисперсии отражения производилось сравнительным методом (эталон - металлический кремний) на микро-спектрофотометре МСФ-10 (10 определений). Для определения микротвердости применялся микротвердометр ПМТ-3 (20 определений).
В лаборатории АО «Механобр-Аналит» проведен рентгенофазовый анализ (15 определений) породообразующих минералов. Пробы снимались на рентгеновском дифрактометре Rigaku с кобальт-монохроматическим излучением с длиной волны Х= 1,79021 А, напряжение U=32 кВ и сила тока 1=20 мА, 400 импульсов в секунду, RC=5, скорость счета У=27мин.
Электронномикроскопические исследования (более 200 микрозондовых определений минералов) проводились на микроскопе АВТ-55 "AKASHI" с анализатором "Link" 10/86, операторы: М.Д. Толкачев, М.Р. Павлов (ИГГД РАН), на растровом электронном микроскопе CamScan IV с энергодисперсионным спектрометром Pentafet Super ATW, аналитик Д.В. Лялинов (АО "Институт Гипроникель"), а также на Micro-spec WDX-2A, оператор А.Р. Нестеров.
Рснтгено-флюорссцснтный полуколичественный анализ (35 определений) выполнен в лаборатории геологического факультета СПбГУ на приборе ARL Advant'X, аналитик А.П. Бороздин. Определение потерь после прокаливания (35 шт.) проведено в химической лаборатории кафедры ГМПИ лично автором по стандартной гравиметрической методике (Пономарев, 1951).
Атомно-эмиссионный спектральный анализ (127 проб) выполнен в ЦА лаборатории ГП «Нсвскгеология». Определение содержания золота и ЭПГ в породах осуществлялось пробирно(РЬ)-атомно-абсорбционным методом в лаборатории ЗАО «Меха-нобр Инжиниринг Аналит», аналитик Л.А. Ушинская (34 пробы), а также в ЦА лаборатории ГП «Невскгеология» (397 проб).
Концентрации РЗЭ (редкоземельных элементов), ЭПГ, халькофильных и сиде-рофильных элементов в пробах (7 проб), содержащих сульфиды, были определены методом ICP-MS в химической лаборатории ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга».
Изотопные исследования проводились в Центре изотопных исследований ВСЕ-ГЕИ: изотопный анализ серы в сульфидах (18 определений) и шунгитового углерода (8 определений) на масс-спектрометре ThermoQucst Finnigann MAT DELTA plus XL, карбонатного углерода (7 определений) - на масс-спектромерте AEI-MS-20 (аналитики Прилебский Э.Б., Назарова Т.Н.).
В работе также использованы данные термического анализа (41 проба) и силикатного анализа (145 шт.), выполненные в институте геологии КНЦ РАН (г. Петрозаводск).
Научная новизна.
-
Впервые дана детальная литолого-геохимическая характеристика шунги-тоносных пород людиковия Онежского прогиба.
-
Проведена типизация, детальное описание и исследование свойств сульфидной минерализации шунгитоносных толщ.
-
Доказано, что сульфидная минерализация шунгитоносных пород является полигенной.
-
В породах впервые установлена теллуридная минерализация, установлен химический состав и свойства этих минералов.
-
Определен геохимический фон благородных металлов в шунгитоносных породах.
6. Выполнен подсчет геохимического потенциала благородных металлов в
пределах Пигмозерского и Хмельозерского участков. Практическая значимость.
-
Выявлен характер распределения и описаны типы сульфидной минерализации в породах, являющихся значимыми в различных отраслях промышленности.
-
Дана оценка перспектив выявления благороднометальной минерализации шунгитоносных пород средней подсвиты заонежской свиты, которая будет использована при постановке гсолого-поисковых работ в регионе.
Защищаемые положения:
-
Шунгитсодержащие породы средней подсвиты заонежской свиты имеют вулканогенно-осадочную природу и характеризуются повышенным геохимическим фоном золота и ЭПГ.
-
Сульфидная минерализация шунгитоносных пород средней подсвиты заонежской свиты подразделяется на 5 морфогснстичсских типов: вкрапленный, массивный, конкреционный, цементный и прожилковый. Образование рудных минералов происходило в 3 этапа: сингенетичный, эпигенетический и гипергенный. Повышенное содержание благородных металлов установлено в эпигенетической сульфидной минерализации.
-
Шунгитоносныс породы средней подсвиты заонежской свиты малоперспективны на обнаружение стратиформной благороднометальной минерализации.
Апробация работы. Публикации.
Основные результаты работы были представлены на 6th biennial international workshop Fullcrens and Atomic clusters (Санкт-Петербург, 2003); XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца (Петрозаводск, 2003); конференции «Минералогические музеи» (Санкт-Петербург, 2005); II Российском совещании по органической минералогии (Петрозаводск, 2005); X Международном Платиновом Симпозиуме (Оулу, Финляндия, 2005); XVI Конференции молодых ученых, посвященной памяти К.О. Кратца. (Апатиты, 2005); Второй всероссийской школе по литохимии (Сыктывкар, 2006); II международная конференция «Полевые практики в системе высшего профессионального образования» (Санкт-Петербург, 2007). По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 статья в журнале из списка ВАК.
Структура и объем работы.
Магматизм
Первые геологические сведения об Онежском прогибе и его обрамлении относятся к концу XVIII - середине XIX веков. Систематические геологические исследования района начинаются в первой половине XX века, в связи с открытием здесь, в пределах прогиба, рудопроявлений медных вкрапленных руд в вулканогенных диабазах; кобальта, серебра и золота в углеродсодержащих сланцах, железа в озерных отложениях и шунгита (Волков и др., 1997). В 1929-1934 г.г. вся территория Карелии была покрыта геологической съемкой масштаба 1:1 000 000, а с 1934 г. началось проведение съемки масштаба 1:200 000. В обобщающих работах В.М. Тимофеева (1935) и Н.Г. Судовикова (1964) на основе этих материалов была намечена последовательность формирования пород, проведено расчленение протерозойских образований на комплексы, разделенные несогласиями, составлены сводные геологические карты республики масштаба 1:1 000 000. В послевоенные годы эти представления получили развитие в трудах А.А. Полканова, К.О. Кратца, Л.Я. Харитоновой и других исследователей.
Первые сведения об изучении шунгитового вещества и шунгитоносных пород Онежского прогиба относится к периоду с 1706 по 1860 г. В этот период шло постепенное накопление фактов о распространении пород черного цвета в Карелии. Первые литературные сведения о «черных» породах появились в работе С. Алопеуса, 1787 г. В работе академика Н.Я. Озерецковского, вышедшей в 1792 г., впервые встречается указание о возможном нахождении каменных углей в Карелии. А.А. Нартов в 1798 г. упоминает «карандашные гнезда» Олонецкого края. Н.И. Комаров в 1842 г. в примечаниях к геологической карте указывал на месторождения землистого антраксолита. Академик Г.П. Гельмерсен в 1860 г. описал древние глинистые черные сланцы Олонии «изобилующие графитом» (Филиппов, 2004). Выделенный период характерен тем, что за это время пройден путь от единичных упоминаний черных пород в различных изданиях до появления карт естественных обнажений (Г. Энгельман, Н.И. Комаров), а к 1860 г. уже первой геологической карты Олонецкой губернии, где Г.П. Гельмерсеном подробно профессионально представлено описание горных пород (Филиппов, 2004).
Следующий этап изучения шунгитоносных пород приходится на 1875-1897 гг. связан он с открытием «антрацита» в районе д. Шуньга. Проводится разведка Шуньгского месторождения и «Антрацит» испытывают в качестве горючего. Научные исследования проводят А.А. Иностранцев, К.И. Лисенко, В. Алексеев. В 1885 г. А.А. Иностранцев (Иностранцев, 1885) вводит термин «шунгит» - новый крайний член в ряду аморфного углерода и доказывает невозможность его использования в качестве топлива из-за низкого содержания в породах горючих компонентов, а также из-за более высокого метаморфизма шунгитового вещества по сравнению с антрацитом.
Интерес к шунгитоносным породам возобновляется в начале XX века. В это время В.М. Тимофеев выпускает ряд работ, посвященных генезису шунгита. В.И. Вернадский включает шунгит в систематизацию полиморфных образований углерода.
Исследования В.И. Крыжановского, его сообщение о возможности использования шунгитовых пород в качестве комплексного полезного ископаемого (ванадий, топливо) стимулировало новый этап разведочных работ на месторождении Шуньга. Они велись с 1931 по 1933 гг. специализированным трестом «Шунгит». При геологоразведочных работах использовались методы картирования, бурение, опробование шунгитовых пород на углерод, ванадий и молибден. Ведущий разведочные работы Н.И. Рябов рассматривает шунгитовые породы как древнейшие органогенные образования - сапропелиты. Он пишет: «Вероятнее всего предполагать, что исходным материалом для образования шунгитового вешества явились остатки примитивных организмов смешанного и животного происхождения» (Филиппов, 2004). Н.И. Рябов впервые высказал гипотезу о происхождении шунгитовых пород Шуньгского месторождения путем миграции органического вещества. В 1941 г. Б.Ф. Марфи, а затем К. Ранкама приводят первые определения изотопного состава углерода жильного шунгитового вещества месторождения Шуньга. Эти данные К. Ранкама сопоставил с результатами анализа метеоритов, изверженных пород, карбонатов, горючих сланцев, нефти и др. и сделал вывод о том, что шунгитовое вещество образовано при участии организмов и что миграционные формы шунгитового вещества являются продуктом преобразования пелитовых сланцев с органическим веществом.
Первая монографическая работа П.А. Борисова, посвященная только шунгитоносным породам Карелии, вышла в 1956 г. (Борисов, 1956). В ней автор привел историю исследований, области возможного практического использования шунгитовых пород и высказал свое представление о генезисе шунгитового вещества и шунгитоносных пород. Сейчас широко распространена предложенная П.А. Борисовым классификация шунгитов. Он с учетом данных А.А. Иностранцева, В.И. Крыжаковского, В.П. Тимофеева и других ученых, а также используя свои материалы, разделил шунгиты на пять типов: шунгит I (содержание углерода в породе более 98%), шунгит II (35-75%), шунгит III (20-35%), шунгит IV (10-20%), шунгит V (менее 10%). Основным классификационным признаком здесь считалось содержание в породе углеродистого вещества и минеральной примеси, соотношение которых и предопределяло положение породы в классификационной схеме (Шунгиты Карелии..., 1975).
Систематическое изучение шунгитоносных пород начались в 1962 г, когда в Институте геологии Карельского филиала АН СССР Ю.К. Калининым была образована специализированная лаборатория. Первоначально работы были нацелены на изучение возможности применения обожженных малоуглеродистых пород в качестве пористого заполнителя бетонов (шунгизита). Параллельно с шунгизитовой тематикой ведутся активные работы по вовлечению высокоуглеродистых пород в различные технологические процессы (черная металлургия, строительные материалы, композиционные материалы и т.д.). Эти исследования сопровождаются картировочными геологическими работами крупных масштабов, разведочными работами на ряде перспективных участков. Результатом работ стали многочисленные публикации (Горлов и др., 1965, Шунгиты Карелии..., 1975, Шунгиты..., 1984, Калинин, 1983, Калинин и др., 1988).
Накопленный материал по геологии черносланцевых отложений был систематизирован в коллективной монографии (Геология..., 1982) под редакцией В.А. Соколова и Ю.К. Калинина. Впервые опубликованы сведения о стратиграфической приуроченности шунгитоносных пород, детальная характеристика физических свойств шунгитов I и шунгитоносных пород, определены возможные новые направления их практического использования, а также представления авторов о генезисе шунгитового вещества, пород и месторождений.
К вопросу генезиса шунгитоносных пород и шунгитового вещества возвращались в своих работах такие исследователи как П.Ф. Иванкин (Иванкин и др., 1987), СВ. Купряков и В.П.Михайлов (Купряков и др., 1988), А.В. Сидоренко (Сидоренко и др., 1971), В.И. Горлов (Горлов, 1984), A.M. Ахмедов (Ахмедов, 1995), ЯЗ. Юдович (Юдович, 1994), В.З. Негруца (Негруца, 1998), В.В. Ковалевский (Ковалевский, 2007) и многие другие.
Минералогический состав прожилков в шунгитоносных породах
Несогласие между сариолием и ятулием отражает коренную перестройку общего структурного плана территории Карело-Кольской области. С началом ятулия связана смена закиснои геохимической среды сумийско-сариолийского литогенеза, окислительным режимом экзогенеза в условиях переменного жаркого влажного (гумидного) и сухого (аридного) климатов и платформенно-плитного тектогенеза. Отчетливо проявлен скачок в эволюции обстановок фитолитогенеза (Негруца, 2009, Сацук и др., 1988).
Осадочные отложения ятулия, по мнению ряда авторов (Кратц, 1963, Негруца, 1963, Харитонов 1963, Соколов и др., 1970, Хейсканен, 1996), отвечают условиям мелководного эпиконтинентального морского бассейна и его прибрежных областей. Детальные литостратиграфические исследования, основанные на изучении фациальных условий осадконакопления и анализе мощностей осадочных серий, показывают, что в раннем ятулии территория Онежской структуры представляла собой область размыва и накопления аллювиальных отложений. В дальнейшем отмечается трансгрессия морского бассейна, расположенного к северу, в южном направлении, и в позднем ятулии обосабливается Онежская депрессия с преимущественно карбонатным осадконакоплением. С севера и северо-запада депрессия обрамлялась валообразным поднятием - областью суши и размыва (Соколов и др., 1970).
Детальное изучение особенностей седиментации ятулийских и людиковийских отложений, выполненное рядом исследователей (Сергеева и др., 1991, Полеховский, 2000) показывает, что здесь распространена многопорядковая цикличность; горизонты обломочных пород -интракластитов, возникавших при разрушении и взламывании карбонатных и глинистых слоев; в пестроцветных (темно-серых, серовато-зеленоватых, серо-фиолетовых, кремовых, розовых, кирпично-красных и др.) ритмитах представлено сочетание горизонтальной, градационной, мульдообразной косой, конволютной и др. типов слоистостости, типичной для дистальных отложений (с участием, как волнений, так и течений) в условиях открытого шельфа.
Отложения туломозерской свиты являются продуктами химической и биохимической седиментации в условиях переменного тектонического режима: пассивного, в результате которого хемогенные отложения разбавлялись минимумом терригенного материала, и активного - в периоды кратковременной вулканической деятельности. Периоды накопления карбонатов чередовались с интервалами преобладающего осаждения терригенного материала. Фактором, регулирующим эту смену, являлся климат - его циклическое изменение от сухого к теплому и влажному. Закономерная цикличность осадочного процесса нередко нарушалась в результате резкого усиления гидродинамического режима, что сопровождалось появлением активноводных отложений: слоистых темпеститов и горизонтов интракластитов, состоящих из фрагментов окружающих пород. Такие слои возникали в периоды тектонических сотрясений территории в ходе вулканической деятельности, за счет штормовых процессов или того и другого одновременно. В целом, условия накопления туломозерских осадочных отложений, по мнению авторов (Сергеева и др., 1991, Полеховский, 2000) отвечают периоду финальной регрессии ятулийского бассейна седиментации.
Вулканогенные образования ятулия представлены преимущественно толеитовыми базальтами. Трещинные излияния лав в ятулийское время охватили огромную территорию в пределах Фенноскандинавского щита, в том числе и Онежского прогиба, и образовали обширное лавовое плато, аналогичное фанерозойским трапповым комплексам. Важно подчеркнуть, что магмапродуктивность ятулийского этапа имеет устойчивый характер при очень близких интервалах формирования лавовых покровов. Это весьма присуще современным платобазальтам и контрастирует с вулканизмом континентальных рифтов. Вероятнее всего магматизм этого этапа не был обусловлен процессами растяжения литосферы, а происходил в условиях предрифтового геодинамического режима при зарождении и воздымании мощного мантийного плюма (Голубев и др., 2002). Людиковийский комплекс характеризуется мощными проявлениями базитового и ультрабазитового магматизма, терригенным, хемогенно-терригенным седиментогенезом, массовым развитием углеродсодержащих пород с содержаниями от первых процентов до суперуглеродистых разновидностей (С до 75-80%).
В людиковийское время Онежский прогиб испытал дальнейшее погружение. Анализ последовательности пород в разрезе нижней подсвиты заонежской свиты позволяет уверенно трактовать ее как устойчивое трансгрессивное развитие бассейна. Слоистые текстуры представляют собой результат направленных периодических событий, в ходе которых осадконакопление осуществлялось ниже базиса действия обычных волн при спокойном тектоническом режиме, с малоамплитудными циклическими колебаниями уровня моря и поступлением органического вещества, изменением концентрации кислорода и физико-химических параметров водной массы. Условия формирования большей части этих отложений может быть отнесено к обстановкам внешнего глубоководного шельфа или начала материкового склона. Формирование вышележащих отложений заонежской свиты происходило в условиях дальнейшего развития трансгрессии бассейна, на фоне интенсивной вулканической деятельности и, следовательно, тектонической активности территории (Полеховский, 2000).
Во второй половине людиковия (2,05-1,95 млрд. лет) проявилась высокая магматическая активность, связанная с астеносферным мантийным диапиром. Имело место массовое излияние пикробазальтов, сформировавших вулканическое плато в пределах Онежского бассейна, который постепенно мигрировал в южном направлении.
Людиковийский магматизм (заонежский и суйсарский комплексы) характеризуются распространением и отчетливой приуроченностью к зонам глубинных разломов. Пространственно сближенные вулканы центрального типа, образующие линейные зоны и геохимические особенности продуктов магматизма указывают на внутриконтинентальный рифтогенный режим этого периода.
В Онежском прогибе лавы заонежского горизонта по геохимическим характеристикам близки к ятулийским вулканитам (Голубев, 2009).
В заключительную стадию формирования людиковийских образований, последние были интенсивно дислоцированы с образованием в основном пологих линейных и мульдообразных складчатых структур северо-западного простирания, а также реже и хуже выраженных поперечных складок и флексурообразных перегибов северо-восточного простирания (Филиппов, 2007).
Изотопный состав серы в сульфидах из шунгитоносных пород
Шунгитсодержащие алевропелиты кластера IVc отвечают псевдосиферлитам (MgO = 4,59%, ЖМ = 0,63), и относятся к 6-ой пачке. В отличие от кл. IVb содержат больше щелочей (Na20+ К20 = 6,04%), с преобладанием Na над К (ЩМ=1,59). Повышенное содержание Ті (1,18%) и увеличенный титановый модуль (ТМ=0,094) могут указывать на примесь базальтовой туфогенной составляющей.
Шунгитовые алевропелиты {кластер TVd) аттестуются как сернистые кахитолиты (Сорг= 19,85%), S = 4,70%). Эти породы встречаются во 2, 4 и 8-й «осадочных» пачках. На диаграмме этот кластер перекрывается с кластером IVa, но отличается от него меньшим содержанием MgO и БіОг, а также высоким содержанием С=20% и S=4,7%.
Карбонатсодержащие алевропелиты {кластер We) отвечают карбонатным псевдогидролизатам (MgO = 6,11%, ГМ = 0,57) и относятся к 4-й пачке. Породы этого кластера можно с большой степенью достоверности считать породами с большой долей вулканогенного материала, о чем свидетельствует отнесение их к псевдогидролизатам.
Шунгитсодержащие алевропелиты {кластер IV/) относятся ко 2 и 10 пачкам и характеризуются высокими значениями модуля ГМ=0,63, что указывает на туфогенную природу этих пород. По данным нормативного пересчета в состав породы входят хлорит (38%), плагиоклаз №10 (20%), мусковит (17%о), кварц (15% ), шунгит (6% ), титанит (3%), гематит (3%), доломит (2% ), сульфиды ( 1%).
Кластер V слагают габбро-долериты, которые в незначительном количестве присутствуют в разрезе 2 преимущественно «осадочной» пачки. Они аттестуются как псевдогидролизаты. По микроскопическим данным эти метавулканиты характеризуются бластоинтерсертальной структурой, выраженной разноориентированными лейстами плагиоклаза №10, количество которого в породе обычно составляет 20-30%). Амфибол представлен обыкновенной роговой обманкой буро-зеленого цвета (10-15%). Хлорит слагает 5-10% породы. Второстепенными минералами являются карбонат (3-5%) и биотит (0-2%), эпидот ( 1%).
Обр. 795-82 - шунгитсодержащий силицит, аттестуемый как суперсилит. Несмотря на то, что он попадает в поле кластера Ша, он отличается низким содержанием С 5%, и более высокими ТМ и ЖМ (0,118 и 0,91 против 0,056 и 0,21). Вероятно, в составе этой породы примесь пирокластики больше, чем в породах кластера. Обр. 796-12 - карбонатсодержащий алевролит - аттестуется как псевдосилит. Отличается высоким содержанием Si02 = 74,4% и преобладанием К над Na (ЩМ=3,23). Обр. 796-2 и обр. 796-3 - ал евро-си л ициты - аттестуются как миосилиты и располагаются на графике рядом. Однако их объединение в кластер невозможно ввиду различного содержания С (1% и 8,9% соответственно). Обр. 796-9 - лидит, относится к кахитолитам. На графике тяготеет к кластеру ШЬ, но отличается низким содержанием серы (S=0,35%, против 5,21%). Обр. 795-62 - туфосланец (псевдосиферлит). Эта порода по петрохимическим характеристикам схожа с породами кластера IVa, отличаясь лишь меньшей щелочностью (1,56% против 4,51%). Обр. 795-52 - алевролит (сернистый псевдосиферлит). Тяготеет к кластеру IVd, но с низким содержанием углерода, что не позволяет отнести эту породу к кахитолитам. Обр. 795-30 - шунгитсодержащий алевро-доломит - аттестуется как карбонатный псевдогидролизат. Близок по составу к породам кластера IVf, но содержит больше карбонатов. Обр. 795-39 - туфосланец (карбонатный псевдогидролизат). Эта порода не похожа ни на одну другую благодаря высокому ТМ=1,96 и низкой суммарной щелочности (0,79%). Обр. 796-10 -брекчия по черным сланцам с карбонатным цементом (карбонатолит). Обр. 795-61 - шунгитовый пелит - аттестуется как сернистый псевдогидролизат. Характеризуется обильной сульфидной минерализацией и высоким ГМ=0,89, ТМ=0,101 и ЖМ=1,99, которые свидетельствуют о примеси базальтовой туфогенной составляющей. Несмотря на такое разнообразие кластеров можно отметить некоторые характерные черты всех пород данного разреза: 1. Большая часть осадочных и вулканогенно-осадочных разновидностей отличается высоким содержанием MgO ( 3%). Это может быть обусловлено, с одной стороны, присутствием доломита в субстрате, или указывать на тесную генетическую связь этих пород с вулканитами, что может быть выражено как непосредственно примесью туфогенной составляющей, так и продуктами размыва и переотложения вулканитов. 2. Большие вариации значений ГМ отражают разнородность состава пород. Наиболее низкими значениями ГМ ( 0,30) обладают силициты, алевросилициты, шунгитсодержащие лидитистые пелиты и карбонатные сланцы. Наибольшие значения (ГМ 0,55) характерны для шунгитсодержащих алевропелитов и карбонатных туфосланцев. 3. Титановый модуль характеризует глинистую часть породы. По ТМ все породы разреза аттестуются как супер-нормотитанистые (за исключением некоторых вулканитов, которые являются гипертитанистыми), что позволяет их отнести к пелитовым осадкам, образованным в результате разрушения основных пород. 4. Некоторые породы, которые описаны в шлифах как шунгитсодержащие алевропелиты и пелиты, т.е. осадочные, на самом деле относятся к псевдогидролизатам - породам с существенной примесью вулканогенного материала. 5. Истинных кахитолитов среди пород разреза достаточно мало (всего 9 анализов), но и среди них выделяется два кластера, т.е. они имеют различную минеральную основу. Это доказывает, что не существует зависимости содержания углерода от состава породы. Вулканогенные породы разреза средней подсвиты заонежской свиты в координатах ГМ - Na20+K20 (рис. 3.3.3) делятся на три кластера и четыре состава вне кластеров (табл. 3.3.2.).
Геохимия и минералогия благородных металлов в шунгитоносных породах
Углеродсодержащие комплексы широко распространены в геологической истории нашей планеты и встречаются от раннего архея до кайнозоя, образуя многочисленные горизонты в разрезе земной коры. По составу рассматриваемые образования представляют собой терригенные, вулканогенно- и карбонатно-терригенные сапропелевые (Юдович, Кетрис, 1988) породы с различным (0,1п%-10п%) содержанием углерода, образующие слои, горизонты и толщи мощностью от нескольких сантиметров и метров (голоценовые сапропелевые слои Черного и Средиземного морей) до первых километров (раннепротерозойские черные сланцы Воронежского массива) (Додин Д.А и др., 2000).
Традиционно черносланцевые толщи считаются крупными источниками рудного вещества. Древние и молодые углеродсодержащие формации являются концентраторами U, Re, Ni, Mo, Ag, Sb, Bi, P, V и других элементов. Помимо этого, черносланцевые толщи рассматриваются как перспективные в качестве источника и среды образования месторождений цветных и особенно благородных металлов. Такие комплексы вмещают крупнейшие золоторудные месторождения Северо-востока России (Нежданинское, Наталкинское, Майское), Аляски, Калифорнии, Австралии и др.
Проблемой платиноносности черносланцевых пород занимались многие исследователи - ЯЗ. Юдович и М.П. Кетрис (1988, 1994), Н.М. Чернышов (1999), Л.И. Гурская (2000), А.В.Савицкий (1999), Н.П. Ермолаев (1999), Д.А. Додин (2000), А.Ф. Коробейников (1995), Pasava J. (2003), Loukola-Ruskeeniemi К. (1996) и многие другие.
На сегодняшний день существуют сведения о платинометальной минерализации, ассоциирующей с черными сланцами Польши (цехштейн), Канады (Юкон), Китая (провинции Гуйчжоу и Хунань), Узбекистана (Мурунтау), Австралии (Коронейшен Хилл), России (Сухой Лог, месторождения Падминской группы). Однако к синседиментационно-диагенетическому типу относятся только первые три, остальные же связаны с гидротермально-метасоматическими наложенными процессами, а также с тектоническими зонами.
Наиболее высокие содержания благородных металлов (1900 г/т Аи, 600 г/т Pt, and 1900 г/т Pd) в углеродсодержащих породах были выявлены в медно-полиметаллических сланцах Польши (Kucha Н., 1999).
Платинометальная минерализация в пермских (цехштейн) черных сланцах была обнаружена в начале 80-х годов на крупнейших в Европе медных месторождениях Любинского рудного района Польши в Нижней Силезии. Сланцы образуют тонкий (не более 10 см) прослой в подошве двух-пятиметровой меденосной пачки черных сланцев, подстилающих осадочную толщу цехштейновых отложений чехла эпигерцинской Западно-Европейской платформы (Kucha Н., 1982).
Формы проявления металлов платиновой группы отличаются большим разнообразием: наряду с минеральной широко развита примесная форма, участие платиноидов предполагается также в составе металлоорганических комплексов (Лазаренков В.Г. и др., 2002). При этом платина характеризуется рассеянным состоянием, для нее характерна преимущественно примесная форма, тогда как для палладия - минеральная (преимущественно арсениды и сульфоарсениды). Золото чаще всего присутствует в свободной форме.
В настоящее время исследователями предложено несколько генетических концепций образования платиносодержащих сланцев Польши и Германии. По мнению одних платинометальная минерализация в черных сланцах цехштейновых отложений тесно связана с процессами образования самих осадочных пород в ходе эрозии древних россыпей или привноса МПГ из питающих седиментационных бассейнов береговых поднятий. Другие предполагают модель, предусматривающую просачивание нисходящих металлоносных рассолов из эвапоритов. Третьи предполагают гидрологическую схему, в соответствии с которой важную рудогенетическую роль играет процесс смешения холодных и горячих вод при отложении органических веществ. Однако наиболее вероятной представляется биогенетическая модель концентрирования металлов платиновой группы. Возможно также влияние мантийных платиноносных флюидов по зонам глубинных разломов (Кутузова, 1998). На это может указывать приуроченность рассматриваемой территории к зоне пермо-триасового рифта. Никель-молибденовые руды Южного Китая (PZi). Рудоносный горизонт мощностью 5-15 до 35 см входит в состав 10-метровой черносланцевой пачки, которая с перерывами обнажается на протяжении почти 2000 км, образуя субширотный линейный пояс, охватывающий несколько провинций Южного Китая. Пачка минерализованных сланцев приурочена к трансгрессивным сериям внутриконтинентального осадочного бассейна, который отличается ритмичным строением, насыщенностью карбонатным и фосфатным материалом. Размещение рудных концентраций контролируется выдержанным на сотни километров межформационным горизонтом, маркирующим границу позднего протерозоя (синия) и раннего палеозоя (кембрия). Руды черносланцевых месторождений представляют собой смесь нодулярного пирита, конкреций фосфорита, пеллет (округлых аккреционных агрегатов) органического вещества, а также литифицированных обломков кварца, аргиллита и кремнистых пород. Преобладающая текстура руд брекчиевидно-конкреционная. Главными минералами руд являются сульфиды никеля и молибдена (иордизит, ваэсит, бравоит), а второстепенными - сульфоарсениды никеля и меди (арсенопирит, герсдорфит, теннантит
