Тема 7 Альбитит-грейзеновые месторождения

Тема 6 (2 часа) Карбонатитовые месторождения

Общая характеристика. Особенности минерального и химического состава пород, структурно геологическая позиция их массивов. Карбонатиовые тела. Физико-химические условия образования карбонатитов. Геологический возраст месторождений. Гипотезы образования пегматитов (магматическая, гидротермальная и комбинированная гипотезы). Примеры месторождений.

Карбонатиты представляют собой существенно карбонатные породы, пространственно и генетически связанные со щелочно-ультраосновными магматическими комплексами платформенного типа. Они образуют самостоятельную группу месторождений, сравнительно редко встречающуюся и содержащую полезные ископаемые, лишь недавно вовлеченные в промышленное использование: это руды ниобия, редких земель, апатита, флогопита, вермикулита, а также повышенные концентрации магнетита, циркония, тантала, стронция.

В настоящее время на земном шаре известно более 250 массивов ультраосновных щелочных пород. В России такие массивы известны в Карело-Кольском регионе, Сибири. Размещаются массивы на платформах и имеют различный геологический возраст. Среди них известны массивы докембрийского (Сибирь, Северная Америка), каледонского (юг Сибири), герцинского (Мурманская обл.), киммерийского (Сибирь, Бразилия) и альпийского циклов развития (большинство карбонатитов Африки).

Карбонатитовые месторождения связаны только с платформенным этапом геологического развития и ассоциированы с комплексами ультраосновных щелочных пород. Залежи карбонатитов образуют штоки, конические дайки, падающие к центру массива, кольцевые дайки, падающие в противоположную сторону, радиальные дайки. Трубообразные карбонатитоносные интрузии ультраосновного – щелочного состава в плане характеризуются концентрически зональным строением за счет многофазового внедрения магмы. В них выделяют четыре главные группы пород: 1) ранние ультраосновные (дуниты, перидотиты, пироксениты); 2) щелочные (мельтейгит-ийолиты, щелочные и нефелиновые сиениты); 3) ореолы вмещающих пород, подвергшихся щелочному метасоматозу и превратившихся в фениты; 4) карбонатиты (рис. 18)

Рис. 18 Общая схема строения карбонатного месторождения:

1 – щелочные породы; 2 – ультраосновные породы; 3 – гнейсы; 4 – фениты; 5 – шток карбонатитов; 6 – жилы карбонатитов.

Причем зональность может быть различна. Так, на Ковдорском массиве от периферии к центру наблюдаются дуниты-перидотиты, щелочные породы, ореолы метасоматических пород – фенитов, карбонатиты. На Кондерском массиве зональность обратная – в центре ультраосновные породы, на периферии щелочные породы и карбонатиты (рис.19).

Рис. 19. Схематическая геологическая карта Ковдорского массива, по В.И. Терновому, Б.В. Афанасьеву, Б.И. Сулимову

1 – сунгулитовые породы; 2 – карбонатиты; 3 – апатит-форстеритовые породы; 4 – магнетитовые руды; 5 и 6 – флогопит-диопсид-форстеритовые гигантозернистые (5) и средне- и крупнозернистые (6) породы; 7 – оливиниты флогопитизированные и диопсидизированные; 8 – гранатовые автоскарны; 9 – монтичеллитолиты; 10 – мелилитолиты; 11 – турьяиты; 12 – пироксениты; 13 – слюдиты и слюдяно-пироксеновые породы; 14 – нефелиновые пироксениты; 15 – полевошпатовые ийолиты и нефелиновые сиениты; 16 – ийолит-уртиты; 17 – ийолит-мельтейгиты; 18 – оливиниты; 19 – фениты; 20 – гранитогнейсы.

По условиям формирования среди карбонатитовых массивов можно выделить «открытые» и «закрытые». К первым относятся массивы, достигшие дневной поверхности. В этом случае возникали вулканы, жерла которых выполнены эффузивами. Массивы такого типа широко распространены в Африке, Восточной Сибири (Гулинский – 2000 км²); их площадь изменяется от одного до десятков квадратных километров. В них устанавливается вертикальная зональность: с глубиной уменьшается количество карбонатитов и щелочных пород и увеличивается количество гипербазитов.

«Закрытые» или «сложные» массивы в период формирования не имели выхода на дневную поверхность. Максимальное развитие в них карбонатитов отмечается на более глубоких горизонтах, чем в «открытых» массивах.

А.А. Фролов (1975) указывает, что карбонатитовые месторождения могут образовываться на разных глубинах. Он выделяет следующие уровни (фации) глубинности: 1) поверхностный 1-1,5 км (вулканическая и субвулканическая фации); 2) малый 2,5-3 км (гипабиссальная фация); 3) средний 5-6 км (мезоабиссальный); 4) глубокий 8-10 км (абиссальный).

В карбонатитах установлен стадийный характер минералообразования: в первую стадию формируются крупнозернистые кальциты с минералами титана и циркония; во вторую – среднезернистые кальциты с дополнительными минералами титана, урана, тория; в третью – мелкозернистый кальцит-доломитовый агрегат с ниобиевой минерализацией; в четвертую – мелкозернистые массы доломит-анкеритового состава с редкоземельными карбонатами. Текстура карбонатитов массивная, полосчатая, узловатая, плойчатая, структура – разнозернистая.

Генезис карбонатитов до настоящего времени считается вопросом дискуссионным. Превалирующими являются две гипотезы: собственно магматическая и гидротермально-метасоматическая.

Магматическая гипотеза. Форма тел карбонатитов говорит о возможном их образовании при раскристаллизации из магматического расплава. Об этом свидетельствуют обломки вмещающих пород в карбонатитах, флюидная текстура некоторых карбонатитов, наличие в составе карбонатитов остывших расплавленных включений с температурой гомогенизации 880-558^оС. Последнее обстоятельство позволило поставить вопрос о явлении магматической ликвации с отделением карбонатного расплава при температуре 900±50^оС. Эти представления подтверждаются экспериментальными данными.

Гидротермальная гипотеза. Никто из исследователей не отрицает наличие карбонатитов гидротермально-метасоматического происхождения. В пользу этой гипотезы свидетельствуют следующие данные: наличие постепенных переходов от карбонатитов к замещаемым им породам; наличие реликтов незамещенных силикатных пород, пронизанные сетью прожилков; метасоматическая зональность в распределении минеральных ассоциаций, на контакте карбонатных и силикатных пород; зависимость состава темноцветных и акцессорных минералов карбонатитов от состава замещаемых силикатных пород; избирательный характер карбонатного метасоматоза.

Комплексная гипотеза. Карбонатиты имеют комбинированное происхождение, их образование начинается на магматическом этапе и продолжается на гидротермальном. Каждый этап включает несколько стадий, связанных с последовательным внедрением порций магматических расплавов: ультраосновного, щелочного, карбонатного, а также различных по составу и температурам порций гидротермальных растворов. Внедрение расплавов и растворов осуществляется по цилиндрическим, коническим, радиальным трещинам в остывающем многофазовом интрузиве.

Примеры месторождений. Карбонатиты имеют важное промышленное значение. С ними связаны основные ресурсы тантала, ниобия, редких земель, существенные запасы титана, железных руд, флюорита, флогопита, апатита и др.

Минеральные типы рудоносных карбонатитов отвечают различным уровням их возникновения и последующего эрозионного среза.

На глубине 3-6 км от поверхности формируются железо, ниобий, фосфор (рис.20). В средней зоне (3-2,5 км) – ниобий, тантал, редкие земли, церий, селен, фосфор, железо, флогопит. В верхней зоне из постмагматических (посткарбонатитовых) растворов образуются флюорит, барит, стронцианит. И в приповерхностной зоне накапливаются торий, редкие земли.

Рис. 20 Схематический вертикальный разрез рудоносного карбонатитового штока:

1 – карбонатиты; 2 – ультраосновные-щелочные породы; 3 – осадочно- метаморфические породы.

Главными типами промышленных месторождений являются следующие:

1) апатит-магнетитовые карбонатиты известны на Кольском полуострове (Ковдорское), в Африке, Канаде, Бразилии; запасы железной руды достигают сотен миллионов тонн при содержании железа от 20 до 70%; запасы апатита сопоставимы по масштабам при содержании P₂O₅ 10 – 15 %;

2) флогопитовые карбонатиты, образованные на контакте железо-магнезиальных пород со щелочными и представленные крупными зонами слюд, флогопитовыми жилами и прожилками. В коре выветривания по флогопитам на Ковдорском месторождении образовываются богатые залежи вермикулитовых руд;

3) Сульфидоносные карьонатиты- месторождение медных руд Палабора (ЮАР) с запасами меди 1,5 млн. т., а также свинцово-цинковые руды Южная Сибирь

Проектное задание: Изучить особенности формирования карбонатитовых месторождений.

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Что такое карбонатиты?
2. С какими комплексами пород связаны карбонатиты?
3. В каких геологических обстановках образуются карбонатиты?
4. Форма рудных тел карбонатитов.
5. Типоморфные минералы карбонатитов.
6. Зональность карбонатитовых месторождений
7. Какие выделяются группы карбонатитов по составу полезных ископаемых?
8. Какие геологические структуры контролируют карбонатитовые месторождения полезных ископаемых?
9. Назовите отличие «открытых» и «закрытых» карбонатитов.
10. Глубины образования карбонатитов
11. Температуры и давления образования карбонатитов.
12. Магматическая гипотеза образования карбонатитов
13. Признаки гидротермально-метасоматического происхождения карбонатов.
14. Комплексная гипотеза образования карбонатитов.
15. Геологический возраст карбонатитовых месторождений.
16. Полезные ископаемые карбонатитов и примеры месторождений.

Литература [1, с. 66-74] [2, с.82-86] [3, с. 144-162]

Общая характеристикаальбитит-грейзеновые месторождения. Геохимическая перегруппировка породообразующих элементов и типомофных металлов при формировании альбититов и грейзенов. Физико-химические условия месторождений. Полезные ископаемые и примеры альбититовых и грейзеновых месторождений.

Альбититы и грейзены объединяют общность происхождения, локализация и источник рудообразующих веществ. В общем типичном случае они связаны с апикальными выступами массивов кислых и щелочных гипабиссальных изверженных пород, подвергшихся постмагматическому щелочному метасоматозу. При этом вследствие натрового метасоматоза, апикальные части гранитных куполов и их апофиз были альбитизированы, а избыток калия вынесен и связан в грейзенах, сформировавшихся по границе альбитизированных гранитов и вмещающих их пород, а также вблизи кровли интрузивов среди вмещающих пород. В результате перегруппировки компонентов в альбититах накапливается натрий, а в слюдяных грейзенах – калий. При этом происходит рафинирование породы от металлических элементов – примесей и переотложение их частично в альбититах, а частично в грейзенах. В альбититах накапливается цирконий, ниобий и торий, а в грейзенах – беррилий, литий, олово, вольфрам.

Единство процесса возникновения альбититов и грейзенов не всегда приводит к их совместному образованию и нахождению. Формирование альбитит-грейзеновых месторождений происходило за счет воздействия восходящих горячих и химически агрессивных растворов на раскристаллизовавшуюся интрузивную породу. Постмагматические растворы являлись производными тех же кислых или щелочных магм, из которых формировались интрузивы. «Пропитывая» всю массу уже застывших интрузивов по пути следования вверх к кровле интрузива, растворы перегруппировывали породообразующие элементы.

Вначале развивался калиевый метасоматоз – ранняя микроклинизация (рис.21), которая происходила обычно в ядерных частях массива при температурах 650-580°С в обстановке повышенных давлений. Затем происходила инверсия процесса и активизировался натриевый метасоматоз при температурах 550-400°С, что приводило к ранней альбитизации периферических зон массивов в условиях пониженного давления. Процесс происходил на фоне восходящей кислотности раствора. При этом калий выносился и сменялся натрием. Растворы оставались ещё надкритическими.

Максимальная кислотность растворов наступала в следующую стадию метасоматоза – стадию грейзенизации. Растворы, поднимаясь к кровле массивов и в их надапикальные части, переходили из «надкритических» в гидротермальные. Температуры при этом снижались от 450 до 200°С. В условиях повышенной активности фтора, бора из интрузивных пород выносились щелочи, алюминий, рудные элементы примеси. Так, в верхних частях интрузивов и над ними формировались грейзены.

В природе чаще имеются грейзеновые месторождения без альбититов и альбититовые без грейзенов.

Рис. 21 Схема перераспределения некоторых элементов при метасоматическом преобразовании гранитов

1. -альбит, 2.-микроклинизированный гранит, 3.-породы кровли, 4.- грейзены

Альбититовые и грейзеновые месторождения формировались в среднюю и позднюю стадии геосинклинального цикла, а также при активизации магматической деятельности на древних платформах. Альбитизация характерна для щелочных метасоматитов древних щитов, для контактовых частей щелочных массивов (каледониды Тянь-Шаня) для районов распространения скарновых месторождений (Северный и Средний Урал), для рудных полей грейзеновых и апогранитовых месторождений (Забайкалье). За границей значительные месторождения альбититов и грейзенов известны в Индонезии, Китае, Бирме, Австралии, Южной Америке, Испании, Чехословакии и др.

При общности физико-химических условий образования альбититовых и грейзеновых месторождений они различаются в деталях процесса. Альбититы возникают раньше, из более высокотемпературных щелочных надкритических растворов в тыловой части метасоматической колонны, а грейзены – позже, из менее высокотемпературных кислых растворов по фронту метасоматоза.

Альбититовые месторождения.

Термин альбититы возник в советской геологической литературе в пятидесятых годах после обнаружения А.Беусом этих месторождений в Восточном Забайкалье. Они представляют собой штокообразные массы метасоматически преобразованных куполов и апофиз материнских изверженных пород (рис.22), достигающие по площади нескольких квадратных км и распространяющиеся на глубину на первые сотни метров (до 600 м).

Рис. 22. Межпластовый купол бериллийсодержащих мусковит-альбитовых апогоранитов Восточного Забайкалья. По А.А. Беусу и др., 1962 г.

1 - мусковит-альбитовые граниты; 2 – мусковит-альбитовые граниты с интенсивным проявлением грейзенизации; 3 – песчано-сланцевые породы.

Альбитит представляет собой лейкократовую породу, в которой на фоне основной мелкозернистой альбитовой массы наблюдаются порфировые выделения кварца и микроклина, а также пластинки слюды и реже щелочного амфибола (рибекита). Различные альбититы характеризуются единым перегенизисом главных минералов, состоящим из альбита, микроклина и кварца. Для этих месторождений обычна вертикальная зональность, которая выражается в развитии следующих зон (снизу вверх):

биотитовые граниты (Mi, Pl, Q; Bi), двуслюдяные граниты (Mi, Pl; Q; Bi, Mus), альбитизированные граниты (Mi, Ab, Q, Mus), альбититы (Ab, Q, Mus), грейзены (Mus, Q).

В зависимости от состава исходных пород меняется и состав полезных ископаемых в альбититах различного происхождения: в альбититах по гранитам нормального ряда ведущим является бериллий (берилл); в альбититах по гранитам субщелочного ряда – литий, рубидий, тантал и ниобий (лепидолит, циннвальдит); в альбититах по гранитам щелочного ряда – цирконий, ниобий, иттриевые редкие земли (циркон, танталит-колумбит, пирохлор). Содержание компонентов: ниобия до 0,3%; циркония до 0,7%; лития до 0,05-0,06%.

Грейзеновые месторождения.

Грейзен – старинный термин немецких рудокопов (greisen – по-немецки «расщепление»). Такое название связано с тем, что типичный грейзен состоит из легко расщепляющегося агрегата слюды – мусковита, кварца, местами турмалина, топаза, флюорита и рудных минералов.

Главная масса грейзенов формировалась в апикальных выступах гранитных массивов и алюмосиликатных породах их кровли (песчаники, сланцы, эффузивы и туфы); реже они возникали в основных и карбонатных породах кровли (рис.23).

Рис. 23. Схематический поперечный геологический разрез грейзенового месторождения в известняках у контакта с гранитом. По И. Говорову.

1 – порфиритоиды; 2 – слюдисто-флюоритовые грейзены; 3 – диаспор-топаз-флюоритовые грейзены; 4 – топаз-флюоритовые грейзены; 5 – кварц-топазовые грейзены; 6 – сильно грейзенизированные граниты; 7 – умеренно грейзенизированные граниты; 8 – слабо грейзенизированные граниты; 9 – известняки.

Грейзены, возникающие в различных породах, обладают зональным строением и характерным набором фаций (рисунок). В связи с тем, что грейзены располагаются как среди магматических пород, так и в породах кровли, среди них выделяются: эндогрейзены и экзогрейзены.

Грейзеновые месторождения имеют форму: 1) штоков, возникающих при массовом метасоматозе; 2) штокверков, образующихся по густой сети мелких трещин; 3) жил, следующих вдоль разобщенных трещин. Первые формы преобладают среди эндогрейзенов, последние – среди экзогрейзенов.

В грейзенах всех разновидностей сосредоточены ресурсы: 1) олова (касситерит); 2) вольфрама (вольфралит); 3) лития (лепидолит, циннвальдит); 4) бериллия (берилл, хризоберилл). Известны месторождения простые однометальные и комплексные: оловянно-вольфрамовые, вольфрам-молибденовые, молибден-берилловые и другие.

Спокойненское в Забайкалье, Акчатау в Казахстане), касситерит-топаз кварцевый (Этыка в Забайкалье) и комплексный вольфрамит-молибденит-топаз-кварцевый. Примером комплексного грейзенового месторождения является месторождение Восточный Коунрад (Казахстан) с ниобием, танталом, цирконием, торием, оловом, вольфрамом, молибденом, бериллием, висмутом.

Проектное задание: Изучить особенности формирования альбитит-грейзеновых месторождений.

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Что такое альбититы?
2. Что такое грейзены?

3. С какими магматическими породами связано формирование альбитов и грейзенов?

4. Откуда берутся металлы?

1. Общая схема перераспределения главнейших породообразующих элементов.
2. Геологические структуры альбитит-грейзеновых месторождений.
3. Формы рудных тел грейзенов и альбититов.
4. Что такое эндо- и экзогрейзены?
5. Геологический возраст альбитит-грейзеновых месторождений.
6. Что такое фениты?
7. Физико-химические условия образования альбитит грейзеновых месторождений.
8. Что такое «линейные альбититы»?
9. Полезные ископаемые альбититовых месторождений.
10. Полезные ископаемые грейзеновых месторождений.

Литература [1, с. 92-102] [2, с.120-126] [3, с. 208-222]

Дата добавления: 2013-12-12