Введение к работе
Актуальность работы. Растущие потребности в благородных металлах и
истощение их ресурсов выдвигают проблему альтернативных или новых
нетрадиционных источников золота и платиноидов. В перспективном развитии
минерально-сырьевой базы благородных металлов особое значение приобретают
образования докембрийской железисто-кремнисто-сланцевой формации,
слагающие в пределах всех континентов Земли крупные и гигантские
месторождения железистых кварцитов. Отрабатываемые в пределах Курской
магнитной аномалии (КМА) железорудные месторождения-гиганты
(Михайловское, Лебединское, Стойленское, Коробковское), в которых
сосредоточено две трети разведанных запасов и прогнозных ресурсов страны,
обеспечивают около 53% добываемого в России железорудного сырья.
Важнейшим компонентом железистых кварцитов, межрудных сланцевых толщ и
техногенных продуктов обогащения железных руд являются благородные
металлы, выступающие в качестве одного из крупнейших нетрадиционных
источников самостоятельной (селективной) и попутной золото-платинодобычи
XXI столетия. Вопросам благороднометалльного оруденения в железистых
кварцитах и вмещающих их породах в пределах Михайловского и Лебединского
месторождений посвящен ряд публикаций [Сафонов, 1998, Попкова, 2003,
Чернышов, 2004, 2007 и др.], в то время как сведения о золото-
платинометалльном оруденении пород и руд Стойленского месторождения
представлены в ограниченном объеме. Степень изученности
благороднометалльного оруденения в межрудных сланцах, вскрытых в карьерах железорудных месторождений, гораздо ниже по сравнению с железистыми кварцитами и продуктами их передела.
Таким образом, актуальность настоящей работы определяется необходимостью комплексного изучения золото-платинометалльного оруденения в межрудных сланцах Стойленского месторождения, включающего исследование закономерностей размещения, состава, форм нахождения и генетических особенностей благороднометалльного оруденения, что имеет особое значение для прогнозирования и поиска новых рудных объектов, а также выбора и создания наукоёмких ресурсосберегающих технологий освоения и глубокой переработки нетрадиционных типов золото-платинометалльных руд.
Цели и задачи исследования. Главная цель работы заключается в определении закономерностей размещения, состава и условий формирования золото-платинометалльного оруденения в межрудных сланцах курской серии в пределах Стойленского месторождения, которые могут выступать в качестве нового нетрадиционного источника благородных металлов.
Для достижения поставленной цели потребовалось последовательно решить ряд задач: 1) выполнить минералого-геохимическое картирование сульфидной минерализации и осуществить комплексное изучение вещественного состава межрудных сланцев нижней сланцевой подсвиты коробковской свиты, вскрытых в пределах карьера Стойленского железорудного месторождения; 2) провести анализ распределения благородных металлов в породах месторождения и установить зоны их повышенных содержаний; 3) определить формы нахождения золота и платиноидов; 4) разработать геолого-генетическую модель
формирования благороднометалльного оруденения в межрудных сланцах Стойленского месторождения.
Фактический материал и методы исследования. Работа выполнена на кафедре минералогии и петрологии геологического факультета Воронежского государственного университета. Изучение проблемы благороднометалльного оруденения межрудных сланцев Стойленского железорудного месторождения КМА проводилось диссертантом в период работы (2007-2010 гг.) в составе научной группы кафедры под руководством члена-корреспондента РАН, профессора Н.М. Чернышева в рамках хоздоговорных работ с ОАО «Стойленский ГОК» по изучению закономерностей размещения сульфидной минерализации в пределах карьера Стойленского месторождения, где автор являлся одним из исполнителей, а также в процессе реализации ряда проектов РФФИ, Гранта Президента РФ и др. В основу диссертационной работы положен обширный фактический материал по геологии, петрографии, минералогии и петрогеохимии сланцев коробковской свиты курской серии, полученный лично автором в ходе полевых и лабораторно-аналитических работ, а также опубликованные данные различных исследователей рудных месторождений КМА и других регионов [Буряк, 2004, Гурская, 2000, Додин и др., 2000, 2007, Золоев и др., 2001, Коробейников, 2004, Лазаренков, 2002, Маракушев, 1995, Моисеенко и др, 2007, Рундквист и др, 1999, Созинов и др., 1988, Чернышев, 1995-2009].
Результаты исследований базируются на: 1) детальном описании опорных геологических разрезов, вскрытых в карьере Стойленского месторождения; 2) изучении методами оптической и растровой электронной микроскопии более 100 прозрачных и полированных шлифов; 3) 47 микрорентгеноспектральных анализах породообразующих и 235 анализах рудных минералов; 4) обработке результатов более 70 оригинальных анализов вещественного состава пород (силикатных анализов, определений концентраций элементов-примесей методом ISP-AES и ISP-MS, содержаний общего, карбонатного и органического углерода, определений содержаний в породах элементов платиновой группы и золота; 5) впервые выполненных для изучаемых пород определений химического состава сульфидных минералов методом ISP-MS с лазерным зондом (laser ablation); 6) изучении продуктов гравитационного концентрирования трех малых минералого-технологических проб межрудных сланцев.
Лабораторно-аналитические исследования проводились в Центральной лаборатории ФГУП «ВСЕГЕИ» (г. Санкт-Петербург): определение химического состава изучаемых пород - методом рентгено-флуоресцентного спектрального анализа (РФСА), концентраций элементов-примесей - атомно-эмиссионно-спектрометрическим (ISP-AES) и масс-спектрометрическим (ISP-MS) с индуктивно связанной плазмой, содержаний углерода - методами инфракрасной спектрометрии и кулонометрии. Микрорентгеноспектральные анализы химического состава минералов проводились в лабораториях ИГГД РАН (Akashi АВТ-55), ГЕОХИ РАН (Camebax-100), ИГЕМ РАН (JEOL JXA-8200) и ВГУ (JEOL 6380 LV). Определения содержаний благородных металлов выполнены в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН (г. Москва) и ЗАО «РАЦ Механобр Аналит Инжиниринг» (г. Санкт-Петербург) (пробирный атомно-абсорбционный анализ). Гравитационное концентрирование по минералого-
технологическим пробам выполнено в лаборатории ЗАО «РАЦ Механобр Аналит Инжиниринг».
Обработка полученной информации осуществлялась на ЭВМ с использованием программного пакета «Microsoft Office» и ряда специализированных программ («PetroExplorer 2.0», «Make Miner», TPF), графика и фотоматериал обработаны с помощью графических приложений «CorelDrawX3», «PhotoShop CS3» и пакета программ «ArcGis».
Научная новизна и практическая значимость работы. Выполненная
работа представляет собой результат впервые проведенного комплексного
изучения благороднометалльного оруденения в межрудных сланцах
Стойленского месторождения КМА. В ходе исследований детально
охарактеризована ассоциация метаосадочных горных пород нижней сланцевой
подсвиты коробковской свиты курской серии раннего протерозоя. Определены
закономерности локализации благороднометалльного оруденения в породах
месторождения, показана приуроченность благородных металлов к крупным
стратиформным зонам сульфидной минерализации и участкам гидротермально-
метасоматических изменений в области контактов межрудных сланцев и
железистых кварцитов. Установлено, что золото-платинометалльное оруденение в
межрудных сланцах представлено тремя различными генетическими типами:
осадочно-метаморфогенным, метаморфогенно-гидротермальным и
гидротермально-метасоматическим. Впервые в стратиформном типе руд
Стойленского месторождения выявлен ряд новых
благороднометалльносодержащих минералов: волынскит, мутманнит, мальдонит, сильванит, петцит, гессит, палладийсодержащие кобальтин, герсдорфит и мелонит при широком развитии высокопробного самородного золота, медь- и серебросодержащих его разновидностей, а также определены высокие примесные концентрации ЭПГ и Аи в сульфидно-сульфоарсенидном парагенезисе. Существенно расширен комплекс критериев, свидетельствующих о многостадийном и полигенном (по природе источников ЭПГ и Аи) процессе формирования благороднометалльного оруденения, на основе которого предложен авторский вариант геолого-генетической модели формирования оруденения в углеродсодержащих сланцевых толщах курской серии КМА.
Практическая значимость проведенных исследований заключается в возможности использования новых данных о типах благороднометалльного оруденения, закономерностях размещения, распределении и формах нахождения ЭПГ и Аи для прогнозирования и поиска новых рудных объектов в сходных геологических обстановках и выбора реальных технологий их селективной отработки и попутного извлечения в ходе добычи железных руд КМА, выступающих в качестве уникального крупнообъёмного источника золото-платинодобычи в Центральной России в XXI столетии.
Апробация и публикации результатов работы. Основные положения диссертационной работы представлялись на IX Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (Саратов, 2008 г.), XIV научной студенческой школе «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 2008 г.), Международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология,
геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология», Всероссийской научной конференции «Проблемы рудогенеза докембрийских щитов» (Апатиты, 2008 г.), Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2008 г.), XXIII Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2009 г.), Всероссийской молодежной научной конференции «Минералы: строение, свойства, методы исследования» (Миасс, 2009 г.), Всероссийской конференции «Минерагения докембрия» (Петрозаводск, 2009 г.).
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе в двух журналах, рекомендованных перечнем Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки РФ. Результаты исследований вошли в ряд научных отчетов по грантам РФФИ (№ 08-05-00158-а), Гранту Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ (№ НШ-2211.2008.5), ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" (ГК № 02.740.11.0021)-1 этап.
Объем и структура работы. Диссертационная работа общим объемом 134 страницы состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 178 наименований. Текст сопровождается 26 таблицами и 29 рисунками.
