Введение к работе
Актуальность работы. После распада СССР в России практически не осталось источников получения стратегически важного вида минерального сырья - хрома, потребность в котором покрывается за счет импорта из стран СНГ. Активные поиски хрома на Кольском полуострове привели к открытию месторождений Большая Варака и Сопчеозер-ского, в Республике Карелия - Аганозерского месторождения, которые в настоящее время имеют большое значение для экономики страны и народного хозяйства в целом. Месторождения хрома приурочены к ранне-протерозойским расслоенным базит-ультрабазитовым интрузиям, широко распространенным на всех докембрийских, включая Балтийский, щитах (Бушвельд, Скергаард, Великая Дайка, Стиллуотер и др.). Хроми-товое оруденение в интрузиях находится на различных уровнях и связано с отличающимися по составу породами, в связи с этим возникает необходимость установления генетических особенностей рудообразования для последующего определения поисковых критериев на промышленно-значимые хромитовые руды. Качество хромитового оруденения в значительной степени зависит не только от условий генерации и состава материнских магм, но и от условий их дифференциации и кристаллизации. Наиболее информативным петрогенетическим индикатором для реконструкции условий хромитового рудообразования (температура, давление и фугитивность кислорода) и позднемагматического преобразования служат хромшпинелиды, слагающие рудную залежь и присутствующие практически во всех типах пород расслоенных серий интрузий.
Целью данной работы является исследование особенностей хромитового оруденения, состава рудообразующего и акцессорного хромита для решения следующих задач:
-
изучение хромитового оруденения и главной рудной фазы - хромита в Мончеплутоне с целью определения его положения в общей эволюции становления плутона;
-
определение типов хромитового оруденения в расслоенных интрузиях и массивах ультрабазитов путем сравнительного анализа хромитового оруденения и сопутствующей ему акцессорной минерализации;
3. восстановление условий образования (температура и фугитив
ность кислорода) и позднемагматического изменения отдельных рудных
месторождений хрома и пород расслоенных интрузий.
Объекты и методы исследования. Для выполнения поставленных задач использованы авторские и опубликованные материалы по следующим объектам, расположенным в пределах Балтийского щита: Мончеплутон (Сопчеозерское месторождение); массив Большая Варака Умбареченско-Имандровского комплекса (м-ние Большая Варака); Ага-нозерский и Шалозерско-Бураковский массивы Бураковского плутона
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ і БИБЛИОТЕКА \
(Аганозерское м-ние); массивы комплекса Койллисмаа; а также интрузии Кеми (м-ние Кеми), Койтелайнен и Аканваара. Главным объектом исследований является Сопчеозерское месторождение (Мончеплутон). Основная часть данных была получена в ходе научно-исследовательских работ, проведенных в период с 1998 по 2003 гг. сотрудниками Геологического института КНЦ РАН под руководством Д.Г.-М.Н. В.Ф.Смолькина по теме «Глубинное строение, петрология и рудообразование Мончегорского рудного узла», в которых диссертант принимал личное участие, первоначально в качестве бакалавра и магистра, а затем аспиранта. С целью изучения строения рудной залежи и состава хромитовых руд выполнялась документация и опробование керна поисковых и разведочных скважин, а также отбор ориентированных образцов в разведочном карьере, в пределах которого была выполнена фотодокументация рудных объектов. Текстурно-структурные особенности руд и вмещающих пород, взаимоотношения между породообразующими и рудными фазами и их внутреннее строение изучались в полированных образцах, петрографических шлифах и аншлифах. Составы минералов исследовались рентгенно-спектральным анализом на микрозонде "Сатеса MS-46" в Геологическом институте КНЦ РАН (г. Апатиты), а также в исследовательском центре в г. Нанси (Франция). Часть исследований по микровключениям в минералах и пластическим деформациям оливина была выполнена диссертантом на кафедре Ягеланского университета (Польша).
Общий банк данных включает около 500 анализов главных породообразующих минералов и 1494 анализа хромшпинелидов, в том числе 612 авторских и 882 из опубликованных работ (Докучаева и др., 1980; Дистлер и др., 1988; Зайцева, 2002; Лавров и др., 1987; Рыбаков и др., 1999; Чистяков, 2000; Шарков и др., 2000; Alapieti et al., 1989, 1982; Alapieti, Lahtinen, 1986, 1989; Mutanen, 1996). Анализы хромшпинелидов распределены следующим образом: Мончеплутон - 165, Сопчеозерское месторождение - 617; Умбареченско-Имандровский комплекс - 333, месторождение Большая Варака - 276; Бураковский плутон - 84, в том числе Аганозерский - 46 и Шалозерско-Бураковский - 38 массивы; Па-дос (третий хромитовый горизонт) - 42; интрузия и месторождение Кеми - 34; Пеникат - 19; Койтелайнен - 82; Аканваара - 33; Койллисмаа -61. База данных содержит также анализы хромита и сосуществующих с ним силикатов из пород и руд интрузий Скергаард (Гренландия) (Пер-чук, 1971), Стиллуотер (Джексон, 1979) и Восточно-Печенгского рудного узла (Дистлер и др., 1988).
С использованием программы «Excel», все анализы пересчитаны на формульные количества и на основные коэффициенты, которые применялись при построении диаграмм в программе «Origin 6.0». Применялись различные диаграммы, основанные на разных принципах построе-
ния, в том числе Н.В.Павлова (1949), Т.Н. Ирвайна (1965) и В.Ф. Смолькина (1979, 1992). Используя статистические методы обработки (программа «Statistica 6.0»), были установлены некоторые закономерности в распределении примесных элементов в зависимости от содержания главных компонентов в хромитах изучаемых интрузий.
Для характеристики температурного режима образования хромито-вого оруденения и пород расслоенных интрузий применялись двупирок-сеновые (Перчук, 1977, Мори, Грин, 1978) и оливин-шпинелевые (Jackson, 1969; Roeder et al., 1979; Fabries, 1979; Ballhaus et al., 1991; Чащухин и др., 1996) геотермометры. Для реконструкции окислительно-восстановительного режима среды минералообразования использован оксибарометр Больхауза-Берри-Грина (Ballhaus et al., 1991).
Личный вклад автора в диссертационную работу является определяющим. Главные результаты работы получены лично диссертантом.
Научная новизна. Впервые выполнен сравнительный анализ хроми-тового оруденения, пространственно и генетически связанного с ранне-протерозойскими интрузиями базит-ультрабазитового состава Балтийского щита.
На основе изучения минеральных парагенезисов реконструированы условия образования (температура и фугитивность кислорода) и позд-немагматического изменения отдельных рудных месторождений хрома и пород расслоенных серий раннепротерозойских базит-ультрабазитовых интрузий Балтийского щита.
Теоретическая значимость исследования. В работе рассмотрен ряд разработанных независимо друг от друга, основанных на различных исходных данных и широко используемых в петрологических построениях геотермометров. Обоснован выбор наиболее подходящих двупироксенового и оливин-хромитового геотермометров для реконструкции температурного режима становления пород расслоенных интрузий.
Практическая значимость исследования. Предложенные поисковые критерии могут повысить эффективность поисково-оценочных работ на хром в пределах изученной территории. В качестве поисковых критериев выступают следующие результаты: выявленная для Сопчео-зерского месторождения зональность рудной залежи; составы хромитов в разных типах интрузий и содержание в них элементов-примесей; повышенная никеленосность оливинов, сосуществующих с хромитовыми фазами. Неблагоприятными факторами являются метаморфические преобразования рудной фазы, что сопровождается замещением ее магнетитом.
Защищаемые положения:
1. В пределах Кольско-Лапландско-Карельской провинции Балтийского щита выделяются четыре типа хромитового оруденения, приуро-
ченных к рудоносным интрузиям базит-ультрабазитов раннепротеро-зойского возраста: Сопчеозерский (высокохромистый, низкотитанистый, залегает в ультрабазитах Мончеплутона), Аганозерский (умерен-нохромистый, с повышенной титанистостью, приурочен к зоне переслаивания перидотитов и пироксенитов Бураковского плутона), Иманд-ровский (феррохромитовый, связан с высокожелезистыми основными породами Умбареченско-Имандровского комплекса и интрузии Койте-лайнен), и Падосский (метаморфизованный, в серпентинитах ортопи-роксенит-дунитового нотозерского комплекса). Выделенные типы месторождений относятся к раннемагматическим образованиям.
-
Хромитовое оруденение Сопчеозерского месторождения, слагающее пластово-линзовидную залежь в дунит-плагиогарцбургитах Дуни-тового блока Мончеплутона, характеризуется четко выраженной зональностью состава рудной фазы по простиранию и падению залежи, которая согласуется с изменением состава вмещающих пород и отражает первичную зональность становления Дунитового блока на раннемаг-матической стадии. На позднемагматической стадии породы и руды претерпели высокотемпературные локальные пластические деформации, а руды - перекристаллизацию.
-
На основе изучения равновесных оливин-хромитовых парагенези-сов и минерализации раннепротерозойских расслоенных массивов Балтийского щита установлено, что образование высококачественных хромовых руд в ультрабазиговых частях интрузий происходило в закрытых расплавных системах с низкой фугитивностью кислорода (dlogf02 (QFM) = -4-0,7).
Публикации и апробация работы. Результаты по теме диссертации опубликованы в 11 работах. Материалы работы докладывались на ежегодных конференциях молодых ученых, посвященных памяти члена-корр., профессора К.О.Кратца, с 2001 по 2005 г.г. Принимал участие с устным докладом в студенческой научно-технической конференции в 2002 году (Диплом I степени) и во Всероссийской научно-технической конференции «Наука и образование» (г. Мурманск) в 2003 и 2004 г.г. Выступал с докладами на XXI Всероссийском семинаре и школе "Щелочной магматизм Земли" (г. Апатиты) в 2003 г. и на X Всероссийском петрографическом совещании (г. Апатиты) в 2005 г.
Структура и объем работы. Содержание диссертации изложено на 152 страницах, содержит 47 рисунков, 13 таблиц. Текст состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, содержащего 124 наименований.
