Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ Л0Ш003ЕРСК0Г0
МЕСТОРОЖДЕНИЯ №
I. I. Краткий геологический очерк района -is
Краткая характеристика геологического строения Ловноозерского месторождения 24
Морфология и строение рудного тела I 29
2. ТИПЫ СУЛЬФВДНЫХ МЕДОО-НИКЕЛЕВЫХ РУД И ИХ МИНЕРАЛЬ
НЫЙ СОСТАВ Чк
Классификация руд .-'.'і №
Рассеянновкрапленные руды ... 5j
Густовкрапленные руды 54
Брекчиевидные и сплошные руды 54
Вкрапленные руды в гибридных породах переходной зоны 52
Оруденелые жилы гранитных пегматитов 5Q
3. ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ 62
Пироксены 62
Плагиоклазы 89
Амфиболы 405
Биотиты w
Гранат, апатит, скаполит, циркон f/7
Содержание и распределение рудогенных и малых элементов между минералами '23
4. РУДНЫЕ МИНЕРАЛЫ 439
Пирротины /39
Пентландит 451
Халькопирит ibh
Пирит f?6
Молибденит, маккинавит, миллерит, виоларит, марказит, сфалерит, герсдорфит Ш
4.6. Магнетит, ильменит, гематит, герцинит, рутил .. ш
5. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МЕДНО-
НИКЕЛЕВОГО ОРУДЕНЕНИЯ 2о7
Общие вопросы формирования оруденения 2о7
О последовательности формирования оруденения. . 215
Парагенетические ассоциации и условия образования минералов медно-никелевого оруденения 222
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 222
ЛИТЕРАТУРА 233
Принятые в работе сокращения
Лп - анортит En - энстатит Ps - ферросилит .Ро - пирротин МРо - моноклинный пирротин НРо - псевдогексагональные пирротины Рп - пентландит Сер - халькопирит Ру - пирит Sm - смайтит Тг - троилит Hi - миллерит Gf -гередорфит Мо - молибденит Мс - маккинавит sf - сфалерит Mg -магнетит Ks - марказит
iass - никелБсодержащий моносульфидный твердый раствор iss - медьсодержащий промежуточный твердый раствор Мс - сумма металлов: железо+никель+медь+кобальт н - твердость минералов r - отражение минералов
f_ ?е2++Ре3++Ып <100
Mg+Pe2++Fe3++Kn - общая железистость минералов
К _ ^ * -loo ~ коэффициент окисления минералов
"* . Ре2++Ре3+
5"
Введение к работе
На обширной площади развития пород гранулитового пояса (комплекса) Кольского полуострова известно лишь одно сульфидное медно-никелевое месторождение с промышленными запасами руд - Ловноозерское. Оно расположено в юго-западной части озера Ловно в 18-20 км к югу от дороги Мурманск-Лотта и примерно в 70 км к юго-западу от Аллареченского месторождения.
Первые сведения о находке коренных выходов оруденелых норитов на берегу озера Ловно относятся к 1934 г., когда финский геолог Х.Вяюрюнен проверил заявку рыбака Кухтьи и дал отрицательное заключение об их промышленной ценности. Планомерное изучение месторождения началось с 1949 г., после посещения М.М.Врачинской этих обнажений. В первый период разведки (1949-1955 гг.) поисковым признаком на никелевое оруденение служило представление Д.В.Полферова, Д.В.Мурашова и А.С.Михе-ичева о базитовых телах как самых молодых трещинных интрузиях, залегающих среди "гиперстеновых диоритов" вдоль разлома северо-восточного направления (Козлов, 1975). Предположение Е.К.Козлова о доскладчатом (или синскладчатом) возрасте массивов основных пород, залегающих согласно с вмещающими метаморфическими породами в зоне широтного направления и раздробленных (будинированных) при внедрении более поздней интрузии диоритов, позволило обосновать постановку в 1963-1967 гг. новых поисково-разведочных работ, которые проводились под руководством В.Н.Спирова. Несмотря на достигнутый существенный прирост общих запасов руд,они так и не привели к промышленному освоению месторождения, и в дальнейшем оно было "законсервировано". В свое время это было, вероятно, экономически
оправдано, т.к. тогда еще на Кольском полуострове эксплуатировались Аллареченское и Мончегорское месторождения богатых руд. Однако в последние годы, когда в связи с сокращением запасов богатых руд остро встала проблема прироста минерально-сырьевой базы действующих горно-обогатительных предприя -тий, вовлечение в промышленную переработку ловноозерских руд стало задачей весьма актуальной. Решение этой важной задачи настоятельно требует всестороннего минералогического изучения вещественного состава медно-никелевых руд месторождения. С практической стороны необходимость проведения минералогических исследований диктуется возможностью использования их результатов при выборе для месторождения наиболее оптимальной схемы обогащения руд.
В научном плане проведение минералогических исследований на таких объектах как Ловноозерское месторождение, где нике-леносные массивы ассоциируют с толщей вмещающих пород, мета-морфизованных в условиях гранулитовой фации, и в этом отношении оно не имеет себе аналогов в мире, важно и для решения ряда во многом спорных вопросов генезиса медно-никелевого оруденения в докембрийских, глубокометаморфизованных комплексах, что должно способствовать повышению эффективности прогнозирования и поиска новых рудных залежей не только на площади месторождения, но и всего Ловноозерского района.
Вот уже на протяжении, более 30 лет Ловноозерское месторождение привлекает к себе внимание многих исследователей. За это время накоплен обширный геологический материал, содержащийся в отчетах производственных и научных организаций, а также в ряде публикаций по отдельным вопросам. Несмотря на определенные успехи, многие вопросы тектоники, петрологии, магматизма, метаморфизма и др. остались недостаточно изучен-
ными. Это касалось до недавнего времени и изучения минерального состава медно-никелевых руд. Пробел по этому вопросу в значительной мере был ликвидирован с выходом в свет монографии Ю.Н.Яковлева с сотрудниками "Медно-никелевые руды в гранулитовом комплексе" (1979), в написании которой принял участие и автор настоящей работы. В монографии обобщены результаты исследования вещественного состава медно-никелевого оруденения, связанного как с основными, так и ультраосновными породами всего Ловноозер-ского района. Однако с момента ее опубликования .прошло несколько лет и за это время получен новый фактический материал, который позволяет дополнить, уточнить, а в некоторых случаях по-новому рассмотреть известные факты.
В настоящей работе нашли отражение результаты тематических комплексных минералого-геохимических исследований сульфидных медно-никелевых руд Кольского полуострова, проводимых на протяжении более 10 лет коллективом сотрудников Геологического института КФ АН СССР, в который входил и автор диссертации. ,
Основным объектом исследований автора явилось Ловноозерское месторождение. Кроме того, для сравнительного анализа в диссертационной работе используются данные, полученные автором при изучении минерального состава медно-никелевых руд Мончегорского плутона в 1976-1979 гг.
В диссертации рассмотрены вопросы минералогии медно-никелевых руд с целью выяснения особенностей их формирования на основе изучения генетических признаков, записанных в конституции, морфологии и свойствах породообразующих и рудных минералов.
Реализация поставленной цели потребовала решения следующих
задач:
I. Выяснение характера минералого-геохимической зональности рудного тела и особенностей локализации руд в его объеме.
2. Выделение генетических типов руд, их морфолого-минерало-
ГЧШеСКая классификация и характеристика минерального состава и тестурно-структурных особенностей.
Выявление закономерностей изменения морфологии, состава, свойств и кристаллохимических особенностей главных и некоторых второстепенных и редких минералов из руд различных типов в зависимости от их пространственного положения в объеме рудного тела.
Установление типоморфных признаков минералов и парагене-тических ассоциаций, позволяющих судить об условиях и последовательности формирования медно-никелевого оруденения.
Поставленные задачи решались путем проведения полевых и лабораторных исследований, которые включали:
документацию керна разведочных скважин и макроскопическое изучение штуфных образцов;
анализ результатов известных теоретических и экспериментальных работ в области медно-никелевого рудообразования;
широкое использование разнообразных методов исследования: микроскопия, определение твордости и оптических констант минералов, рентгеноструктурный и термолюминесцентный анализы, инфракрасная спектроскопия (ИКС), ядерный гамма-резонанс (эффект Мёс-сбауэра), определение состава минеральных индивидов на микроанализаторах MS -46 "Cameca" и LMA-I и др.
При лабораторной обработке просмотрено около 1000 шлифов и более 600 аншлифов. В работе использовано 85 полных химических анализов породообразующих минералов, большая часть которых является оригинальной, и около 1500 элементо-определений в минералах и рудах, проведенных с помощью количественного спектрального, аномно-абсорбционного и пламенно-фотометрического видов анализа. Статистическая обработка аналитических данных проведена с применением ЭВМ (факторный и корреляционный анализы) в ВЦ Кольского
филиала АН СССР и ВСЕГЕІІ. Количественный подсчет минерального состава руд проведен в 100 аншлифах.
В результате выполненных исследований предлагаются следующие основные защищаемые положения:
Сульфидные руды Ловноозерского месторождения, претерпевшие совместно с вмещающими породами породами региональный метаморфизм, несут признаки типичных медно-никелевых ликвационно-магматических руд, пространственно и генетически связанных с базит-ультрабазитовыми интрузивными комплексами.
Количественные соотношения, химический состав и кристал-лохимические особенности минералов зависят от степени насыщенности основных пород сульфидами. Изменчивость данных характеристик в зависимости от пространственного положения минералов в вертикальном разрезе рудного тела отражает его минералого-геохимичес-кую зональность.
В длительной и сложной истории формирования медно-никелевых руд месторождения минеральные индивиды и агрегаты образовывались различными способами за счет кристаллизации непосредственно из сульфидно-силикатных расплавов, распада твердых растворов, рекристаллизации и перекристаллизации, метасоматического замещения ранних минералов.
Влияние высокотемпературного метаморфизма гранулитовой и более поздней амфиболитовой фаций находит свое выражение в специфике минерального состава оруденения, не имеющего аналогов на других медно-никелевых месторождениях сходного первичномагма-тического генезиса, и отражается положительно на технологических качествах Ловноозерских руд.
Научная новизна и значимость полученных результатов определились комплексным подходом в решении сложных минералого-генети-ческих вопросов. Широкое использование современных методик мине-
ралогического исследования в сочетании с геолого-структурным и геохимическим изучением рудоносных массивов позволили выделить два генетических типа оруденения и показать их различие не только в минеральном составе, но и в характере развития, составе, содержании элементов-примесей, физических свойствах и кристал-лохимических особенностях "сквозных" породо- и рудообразующих минералов. Дана количестванная и качественная оценка изменений морфрлогии, конституции и свойств минералов в зависимости от характера ассоциации, общего содержания сульфидов в породе (руде) и своего пространственного положения в объеме рудной залежи, что обусловлено не только факторами магматической дифференциации, но и последующими процессами складчатой деформации и регионального метаморфизма.
Впервые для месторождения детально изучены плагиоклазы, зональные кристаллы гиперстена с высоким содержанием глинозема и пирита с различным соотношением концентраций никеля и кобальта. Показан различный механизм образования основного полезного минерала руд-пентландита: в пирротиновых ассоциациях он выделялся при распаде никельсодержащего моносульфидного твердого раствора, а в беспирротиновых - кристаллизовался непосредственно из гидротермальных растворов. Определены содержания и закономерности распределения рудогенных и примесных элементов между минералами руд. Выявлено и изучено своеобразное арсенидно-сульфидное оруде-нение, которое носит более поздний наложенный характер по отношению к основному медно-никелевому.
Впервые обнаружены и описаны для месторождения высокоглиноземистый гиперстен, "аномальный" моноклинный пирротин, мышьяковистый пирит, герцинит, халькопирит с тонкой примесью талнахита, путоранита и моихукита; высказано предположение о присутствии
смайтита в виде тонкой пленки на поверхности зерен моноклинного пирротина.
Выявленные типоморфные признаки и парагенетические ассоциации минералов в совокупности с геолого-структурными и геохимическими данными позволили обосновать последовательность формирования медно-никелевого оруденения и показать, что оно является пе-рвичномагматическим и в дальнейшем преобразованным в условиях регионального метаморфизма гранулитовой и амфиболитовой фаций.
Помимо научно-теоретического, полученные результаты имеют определенное и практическое значение. Они могут служить основой для оценки технологических качеств ловноозерских руд и проведения детального минералого-технологического картирования на площади месторождения, что будет содействовать повышению эффективности поисковых и разведочных работ как на самом месторождении, так и в районе в целом. Кроме того, они позволяют высказать ряд конкретных рекомендаций, реализация которых может существенно увеличить общие запасы руд Ловноозерского месторождения. Отдельные материалы, изложенные в диссертационной работе, представлены и доложены на научных конференциях Геологического института КФ АН СССР и трех северных филиалов АН СССР (Апатиты, 1977, 1978), на Всесоюзной конференции по проблемам минералогии и геохимии рудных месторождений (Москва, ИГЕМ, 1978), на научных сессиях Геологического института КФ АН СССР (Апатиты, 1979, 1981). Результаты изучения минерального состава руд месторождения переданы Мурманской геолого-разведочной экспедиции ПГО "Севзапгеология" в виде научно-производственного отчета в 1974 г. Диссертационные материалы вошли также в три рукописных научно-производственных отчета (Фонды КФ АН СССР, 1975, 1978, 1979).
Материалы диссертации опубликованы в IZ работах. Автором бы-
/2
ло принято участие в составлении и написании двух монографий: "Медно-никелевые руды в гранулитовом комплексе" (1979), "Минералогия сульфидных медно-никелевых месторождений Кольского полуострова" (1981) и сборника "Анализы минералов медно-никелевых месторождений Кольского полуострова" (1983).
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы. В I главе по литературным данным приводится краткий геологический очерк Ловноозерско-го района и самого месторождения. В ней с привлечением оригинального материала рассмотрены условия локализации, морфология и зональное строение рудной залежи. Во 2 главе даются классификация медно-никелевых руд месторождения и характеристика минерального состава и тестурно-структурных особенностей их выделенных типов. В 3 и 4 главах изложены результаты исследования морфологии, конституции и свойств породообразующих и рудных минералов. Генетические особенности формирования оруденения рассматриваются в 5 главе. В заключении сформулированы основные выводы и рекомендации, которые могут быть использованы или учтены при доразвед-ке месторождения и разработке оптимальной схемы обогащения руд.
Полевые и лабораторные работы выполнены в период 1972-1983 гг. Аналитические и вспомогательные работы произведены в соответствующих лабораториях и подразделениях Геологического института (руководители: Р.А.Кравченко-Бережной, Н.А.Елина, П.А.Гусак, Г.П.Зайцевская, И.В.Никитин). Анализ минералов с помощью методов ИКС, ЯГР и ПТЛ проведены в соответствующих лабораториях кафедры геохимии (ЛГУ) при содействии М.Л.Зориной, Г.Н.Гончарова, А.С.Шарова и В.С.Волкова.
В полевых и камеральных работах принимали участие Н.Л.Семенова, Н.А.Мансурова, В.В.Задворнов, Н.В.Левкович и др., в офор-
млении работы - Н.Л.Семенова и Г.К.Зайцева. Большую помощь в фотографировании аншлифов оказал Ю.Н.Нерадовский.
В ходе исследований автор неоднократно пользовался консультациями и помощью многих сотрудников Геологического института и других организаций: кандидатов геолого-минералогических наук Ю.А.Астафьева, Л.А.Арутюняна, В.И.Болотова, Н.Н.Веселовского, Л.А.Виноградова, Б.В.Гавриленко, Г.Н.Гончарова, Ю.В.Гончарова, М.Л.Зориной, Ю.Н.Нерадовского, В.Ф.Смолькина, В.Ю.Эшкина,А.В.Волошина, доктора геолого-минералогических наук П.М.Горяинова, профессора С.А.Руденко, а также В.Н.Спирова, В.А.Горелова и др. Всем вышеуказанным товарищам автор выражает свою искреннюю признательность .
Глубокую благодарность автор приносит сотрудникам лаборатории геологии рудных месторождений кандидатам геолого-минералогических наук Ю.Н.Яковлеву, Н.Л.Балабонину, а также А.К.Яковлевой за неоценимую помощь в сборе и изучении материалов и совместном творческом обсуждении полученных результатов.
/4
