Введение к работе
Актуальность работы. Криворожский железорудішй бассейн -один из крупнейших в мире регионов железисто-креынисто-сланцевой (хемогенной) формаоди докембрия на Украинском щите. Именно здесь при значительных масштабах горных работ минералогические исследования железистых кварцитов весьма актуальны, так как позволяют не только глубже проникнуть в природу полосчатых железисто-кремнистых формаций, но и расширить возможности практического использования их разнообразных пород и руд. Прежде всего это связано .-. минералого-генетическим изучением рудо- и породообразующих минералов. Карбонаты (сидерит, магнезит, доломит, анкерит, кальцит и др.), наряду с магнетитом, гематитом, гетитом к кварцем играют важную роль п процессах минералообразования и в дальнейшем практическом использовании железистых кварцитов и богатых руд. Обладая высокой реакционной способностью, они чутко реагируют на изменение условий метаморфизма, метасоматоза, гипергенеза, предопределяя во многих случаях закономерности изменчивости вещественного состапа и особенностей технологической минералогии железистых кварцитов и богатых руд. Особое место среди железистых кварцитов и сланцев саксаганской свиты занимают породы сидеритовой, а среди пород гданцевской свиты криворожской серии - доломитовой фации, как отражение направленности общей эволюции железисто-кремнистой формации. Детальное изучение минералогии карбонатов на основе кристаллохишческого и генетического (онтогенического) подходов позволило выявить взаимосвязь их морфологии, конституции и свойств в различных минеральных ассоциациях на фойе общей мине-ралого-геохимической эволюции пород железисто-кремнисто-сланцевой формации, что в конечном итоге и предопределило актуальность настоящей проблемы.
Диссертация является результатом личных наблюдений автора за период І986-І99І г.г. и обобщений наиболее известных работ по минералогии карбонатов в породах и ру.дах Кривбасса.
Цель работы. Изучение минералогии карбонатов различных минеральных ассоциаций железистых пород и руд Кривбасса, выявление и исследование на основе онтогенического подхода с использованием комплекса современных физико-химических методов ткпоморфных особенностей и эволюции морфологии, конституции и свойств минералов.
В работе решались следующие основные задачи:
- разработка специальной структурно-логической схемы иссле-
дования карбонатов, позволяющей выявить их основные типоморфн признаки и общую эволюцию;
изучение минералогии карбонатов в различных минеральны ассоциациях с учетом их геолого-структурной позиции;
исследование особенностей конституции и свойств карбон с применением комплекса современных физико-химических методов анализа (РЭМ, ИКС, ЭПР, рентген и др.) на основе выявления ди мики изменения их морфологии и конституции в эволюции процесс мшералооОразования железистых кварцитов (метаморфизм, метасо тоз, гипергенез);
изучение закономерностей изменчивости гранулометрии и фологии зорен и агрегатов карбонатов, характера срастаний их другими минералами с учетом минералого-геохимической зонально толщ железистых кварцитов по простиранию и на глубину;
выявление и оценка типоморфных признаков карбонатов;
рассмотрение некоторых вопросов технологической минера гии карбонатов.
Фактический материал и методы его исследования. Объекто исследования послужили карбонаты железистых кварцитов, карбон содержащие жильшГе проявления, карбонатсодоржащие богатые руд забоев карьеров и шахт, керна отдельных скважин Ингулецкого (ИнГОК), Скелевагского (ЮГОК), Новокриворожского (НКГОК), Гле тского (ЦТОК), Первомайского и Анновского (СєеГОіО, Зеленовск месторождений, Саксаганского карьера, мраморов рудника им. Фр зе и др., а также отдельных проб продуктов обогащения обогати льных фабрик ЮГОКа и СевГОКа.
Образцы отобраны по основным минеральным ассоциациям пор и руд с учетом изменений в региональном плане (по простиранию на глубину) и минералого-геохимической зональности толщ основ железистых горизонтов. Изучено 483 минералогические пробы раз ного назначения, в том числе 483 прозрачных шлифа и 278 полир ных шлифов; исследовано 133 мономинеральных и существенно обо щенных карбонатами фракций; выполнено 179 химических и фа зовы анализов, обработано также 582 анализа; проведено 411 рентген ких, электроЕШошкроскопическпх и других специальных видов ан за.
В работе использованы следующие метода: минералого-петро фический, онтогенический, стереологическии с применением микр пов типа МБС-9, МИН-8, ШС-2, МИМ-8М, Veopliot -2; химические фазовые анализы выполнены по общепринятым методикам (химическ
лаборатории экспедиции "Кривбассгеология"", СевГОКа, Механобрчер-мета); рентгеноструктурный анализ методом порошкографии - на ди(>-рактометре ДРОН-3; термические анализы - на дериватографе; ИКС -на аппарате 5pecofcdr75-JR, декрепитометрия - на дскрепитометре ВД-3; РЭМ - на микроскопе типа 1ЛРЭМ-1С0; ЭПР - на приборе ШШС' 12 и другие методы. D связи с мелкозернистостью послойных карбо -натоп в железистых кварцитах выделение мономинералышх и обогащенных карбонатами фракций связано с определенными трудностями.
Данные по технологической минералогии получены в основном при обработке литературных материалов по технологически.! исследованиям карбонатсо.дерлищтх железистых кварцитов (Механобрчермет. КГРИ, ЮГОК, ИКГОК, СевГОК).
Научная новизна :-ппервые произведено систематическое комплексное ыинералого-генетическое изучение карбонатов по основным минеральным ассоциациям пород и руд бассейна в региональном плане (по простиранию и на глубину) с учетом минералого-геохишческой зональности в толщах железистых горизонтов. Особое внимание уделено і/Іо-їе карбонатам сицеритовой фации саксаганской свиты и Са-Мд доломитовой фации гдаїїцевской свиты криворожской серии пород;
впервые исследована онтогения индивидов и агрегатов карбонатов различных минеральных ассоциаций пород и руд с использованием комплекса современных методов анализа (РЭМ, ИКС, ЭПТ, рентген и др.), позволившая выявить их кристалломорфологпческие ряда характерных габитусных форм минералов и оценить эволюцию гранулометрии и морфологии агрегатов с учетом изменчивости свойств;
в связи с эволюцией процессов минералообразования железистых кварцитов в ряду седиментация и .диагенез -*- метаморфизм — — гидротермальные проявления и метасоматоз -*- гипергенез впервые установлена с возрастанием степени окисленности эволюция состава карбонатов в направлении смены фаз Mg-їе, Ca-Hg-Fe, Ca-Mg, Са;
выявлены и изучены основные структурно-морфологические и конституционные типоморфные признают карбонатов.
Практическая ценность: - исследована роль карбонатов в формировании и преобразовании минерального состава и текстурно-структурных признаков железистых кварцитов, как фактора изменчивости их вещественного состава, физико-механических и технологических свойств в связи с эволюцией процессов минералообразования. Эти данные могут быть использованы при поисково-разведочных работах и геолого-технологпческом картировании железистых кварцитов;
- впервые получена сравнительная количественная оценка сое-
тава карбонатной фазы по основным минеральным разновидностям же-лезистых кварцитов (в связи с минералого-геохимической зональностью толщ железистых горизонтов) Ингулецкого, Скелеватского, Новокриворожского и Глееватского месторождений Кривбасса, определ ющая особенности их технологической минералогии. Особо рассмотрі фазовый состав метасоматических карбонатов Анновского и Первомаі ского месторождений.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и были одобрены на ежегодных научно-технических конференциях Криворожского горнорудного института (І987-І99І г.г.), на научно-техническом межкафедральном семинаре КГРИ "Прогноз" (1990 г.). По теме диссертации депонированы две статьи.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит и: введения, 4 глав, заключения и выводов изложенных на 132 страницах машинописного текста с 33 рисунками и 30 таблицами. Библиография содержит 124 наименования. Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведе ны данные об объемах и методах исследования, освещены научная не визна и практическая значимость полученных результатов. В первої главе рассмотрено состояние проблемы. Во второй главе освещены геолого-структурная позиция региона, общие особенности минерало-го-геохимической зональности толщ железистых кварцитов и развитие в них карбонатной фации. Морфологии, конституции и свойствен карбонатов групп кальцита , доломита , арагонита, малахита и па-ризита посвящена третья глава. В четвертой главе рассмотрены онтогения, типоморфизм, эволюция карбонатов, особенности их технологической минералогии. В заключении и выводах подводятся итоги работы.
