Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. ИССЛЕДОВАНИЙ определялась слабой изученностью роли брекчиеобразования в формировании комплексных апатитовых руд щелочных и щелочно-ультраосновных массивов, тогда как значение брекчий в строении многих рудных месторождений общеизвестно. Вопросы генезиса брекчий апатит-нефелиновых месторождений Хибин, их связи с развитием тектонических процессов при формировании месторождений и массива в целом оставались слабо разработанными. Особенностью Ков-дорского фоскорит-карбонатитового месторождения является обилие разнообразных брекчий. Исследователи этого месторождения называли их по-разному и не анализировали механизм их образования. Отсутствовали четкие представления о месте брекчий в общей последовательности формирования пород месторождения, неясным оставался характер их генетической связи с рудо- и кар-бонатитообразованием. мало было сведений о минеральном составе цементирующих пород, не было сведений о различиях минералов цемента и обломков.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключалась в комплексном изучении брекчий Хибинских апатитовых и Ковдорского фоскорит-карбонатитового месторождений на единой методической основе, выяснении условий и механизма их образования, роли брекчий в строении апатитовых месторождений и Хибинского массива в целом и выявлении рудогенетического значения брекчий Ковдора.
В ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ вхбдило:
1. Выработка методических подходов к классификации
брекчий и изучению их вещественного состава.
-
Классификация брекчий Хибинских апатит-нефелиновых месторождений и Ковдорского фоскорит-карбонатитового месторождения, определение последовательности их формирования, выявление характерных их геологических особенностей.
-
Сравнение минерального состава цемента брекчий, руд н пород ксенолитов.
-
Анализ изменения состава и свойств минералов в ходе развития процессов брекчирования в Хибинских месторождениях апатита и в фоскорит-карбонатитовом месторождении Ковдора.
-
Анализ всех полученных данных и построение моделей формирования месторождений с учетом роли брекчий.
ФАКТИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИССЛЕДОВАНИЙ. Настоящая работа выполнена на материале, собранном и обработанном автором, начиная с 1980 г., в горных выработках на эксплуатируемых месторождениях Кукисвумчорр, Юкспор, Апатитовый Цирк, Рас-вумчорр, Коашва. Ньоркпахк, Суолуайв, по керну скважин разведочного бурения на месторождении Олений Ручей (Хибины), а также в карьере рудника Железный (Ковдор).
В процессе исследований автором проведена документация керна 12 скважин, стенок 48 горных выработок на подземных рудниках АО "Апатит" (Хибины), 38 участков карьера рудника Железный (Ковдор). По материалам, полученным в результате сплошной документации уступов карьера рудника Восточный на маркшейдерской основе, и с использованием данных по керну 220 скважин рудничной разведки составлена карта масштаба 1:2000 юго-западного фланга месторождения Коашва (Хибины). При документации отобрано 669 образцов. 378 проб, 989 шлифов и аншлифов, выполнено 666 замеров элементов залегания пород.
Цели и задачи работы определили МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Использовались различные методы геологической документации, выполнен геометрический анализ элементов залегания пород, сделано петрографическое описание шлифов. Комплексность и достоверность обработки материалов обеспечивалась применением химического (55) и микрозондового (191) анализов минералов, изотопного анализа гелия (9 ан.), электронной микроскопии, ДТА, РФА, ЭПР, ИКС, методов газовой геохимии пород и минералов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. 1. Впервые на единой методической основе проведена классификация брекчий Хибинских месторождений апатита, определена последовательность образования и проанализирована их связь со становлением месторождений и Хибинского массива в целом. Брекчии Ковдорского фоскорит-карбонатитового местрождения разделены на типы, установлены их роль и место в формировании пород месторождения.
-
Впервые выявлена связь содержаний и состава газовой фазы пород и минералов брекчий Хибин с тектоническими условиями их образования.
-
Впервые в природных нефелинах установлено наличие явления рекалесценции.
-
Впервые в пироксенах пород Хибинских месторождений апатита обнаружены различия в соотношении изотопов гелия. Характер гелиевой изотопии показывает, что изученные брекчии сохраняют мантийную компоненту, несмотря на широкое участие в формировании пород тектонических факторов и минералопре-образующих процессов.
-
Впервые проведено исследование структур распада и состава магнетитов цемента флюидно-эксплозивных брекчий Ковдо-ра. В составе цемента этих брекчий найден минерал, промежуточный по составу между магнезиоферритом и хромитом.
-
Впервые каждая стадия формирования Ковдорского фоско-рит-карбонатитового месторождения представлена как трехчленный ритм: фоскорит-карбонатат-флюидно-эксплозивная брекчия, названный карбонатитовым ритмом ковдорского типа. По литературным данным, выделены сокращенные карбонатитовые ритмы.
Полученные в работе данные позволили сформулировать следующие ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
-
Брекчии Хибинских месторождений апатита по механизму образования делятся на тектонические и эруптивные. Формирование их происходило в 4 этапа: Б-І ** Б-ІІ => Б-Ш *> Б-IV.
-
В породах цементов и обломков брекчий Хибинских месторождений апатита наблюдается общий тренд эволюции газовой фазы а также Na20, К2О, AL0O3, РезОз, RboO, CS2O, Sr и других элементов в направлении: ненарушенные руды => Б-1 <=> Б-ІІ <* О Б-Ш ^ Б-IV.
-
Породообразующие минералы цементов брекчий отличаются от минералов ненарушенных руд. Минералы обломков подвергаются изменениям в процессе брекчиеобразования.
Химический состав нефелина обломков и цемента каждого типа брекчий сходен, тогда как для разных типов .брекчий он различен и четко отличается от состава нефелина ненарушенных руд. В нефелине цемента эруптивных брекчий наблюдается явление рекалесценции.
Пироксены обломков и уртитов цементов Б-Ш содержат избыток захваченного мантийного 3Не. Пироксены цемента тектонических брекчий содержат практически только радиогенный ^Не.
В апатите обломков Б-Н и Б-Ш под влиянием материала цемента увеличиваются содержания SrO по сравнению с ненарушенными рудами.
-
Флюидно-эксплозивные брекчии Ковдорского полистадийного фоскорит-карбонатитового месторождения образовывались в конце каждой стадии, представляющей собой трехчленный ритм: фоскорит => карбонатит «* флюидно-эксплозивная брекчия.
-
Магнетит цемента флюидно-эксплозивных брекчий Ковдорского местрождения в рамках стадии по химическому составу и структурам распада твердых растворов близок магнетиту фоскоритов и отличается от такового других стадий, указывая на тесную генетическую связь пород внутри стадий. В цементе флюид-но-зксплозивных брекчий одной из стадии (16) присутствует минерал промежуточный по составу между магнезиоферритом и хромитом.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы. В последние десятилетия горные работы на действующих рудниках выявили возрастание масштабов брекчирования с запада на восток в пределах месторождений Центрального рудного поля Хибин. Увеличился объем брекчиевых руд, вовлекаемых в переработку на горнообогатительных предприятиях АО "Апатит", в связи с чем большое значение имеют данные по составу и физическим свойствам минералов обломков и цементов брекчий. Материалы по брекчиям Ковдора могут быть использованы для расшифровки процессов формирования фоскоритов - широко используемых в мировой практике источников комплексных фосфатных руд.
Результаты исследований неоднократно передавались Хиби-ногорской партиии МГРЭ, где использованы при подготовке и составлении отчетов по детальной разведке месторождения Коашва с подсчетом запасов комплексных апатит-нефелиновых руд.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. По теме диссертации опубликовано 11 работ, ее материалы использованы в 3 отчетах МГРЭ, докладывались на кафедре минералогии СПбГУ, на совместном симпозиуме Кольского и Карельского отделений ВМО (Петрозаводск, 1988), Ш Всесоюзном совещании "Дегазация Земли и геотектоника" (Москва, 1991), во время международной экспедиции и симпозиума "Щелочной магматизм Земли" (Апатиты, 1991).
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Работа состоит из б глав, введения и заключения, содержит 110 страниц текста, 56 рисунков и 45 таблиц. Список литературы включает 89 наименований.
На всех этапах проведения работы автор пользовался советами и вниманием со стороны научного руководителя работы
О.Б.Дудкина. Большое содействие при выполнении различных исследований автор получил от сотрудников Геологического института КНЦ РАН Т.Н.Ивановой, В.А.Припачкина, И.Н.Толстихина, Л.И.Полежаевой, Е.Э.Савченко, И.Л.Каменского, В.И.Скибы. А.Ю.Бахчисарайцева, Е.П.Федотовой, Л.Ф.Ганнибал, Т.Г.Шзми-ной, С.Б.Лищенко. Г.Н.Деревцовой, В.И.Майсюка, Ю.Н.Лебедя; геологов АО "Апатит" Л.Б.Коробова, А.С. Деревцова, Л.И.Золотухина, В.Н.Литвинова, В.В.Задворнова; геологов Хибиногорской партии МГРЭ А.Н.Тимченко, А.А.Фаныгина, А.А.Капранова, сотрудников кафедры минералогии СПбГУ Н.И.Красновой и А.Н.Зай-цева. Большую помощь в проведении структурных исследований и построении тектонических моделей оказал В.В.Балаганский.
Всем, кто способствовал выполнению настоящей работы, автор выражает свою искреннюю благодарность.