Особенности вещественного состава состава руд и околорудных метасоматитов

Оглавление

Введение

Глава 1. Методика работы

Глава 2. Геологическое строение Онежского прогиба

.1 История предшествующих исследований

.2 Тектоническое районирование

.3 Стратиграфия

.4 Магматизм

.5 Метаморфизм и эпигенетические изменения

.6 Полезные ископаемые

Глава 3. Геолого-петрографическая характеристика участка

.1 Геологическое строение участка

.2 Минералого-петрографическая характеристика пород по скважине С-4811.

.3 Минералого-петрографическая характеристика пород по скважине C-4813.

.4 Выводы

Глава 4. Минеральные парагенезисы и последовательность образования рудных минералов

.1 Скважина С-4813

.2 Скважина С-4811

.3 Определение химического возраста урановой минерализации

Глава 5. Геохимические особенности месторождения Космозерское.

.2 Факторный анализ

Глава 6. Минеральный баланс руд по участкам работ

Выводы

Список использованной литературы

Введение

Месторождение Космозерское, принадлежит к группе месторождений и проявлений Святухинско-Космозерской зоны СРД. Оно расположено в 4,5 км севернее пос. Великая Губа и, в 14 км к юго-западу от однотипного и наиболее изученного в районе месторождения Средняя Падма. Эти месторождения были открыты в 1980-х г. при проведении поисково-картировочных работ на уран, вначале изучались как урановые, а затем были переоценены как комплексные уран-благороднометально-ванадиевые. (Волков и др., 1997; Онежская …, 2011)

Актуальность темы

Онежский рудный район один из наиболее приоритетных, для развития геологоразведочных работ на уран и сопутствующие полезные компоненты. Ванадий, главный компонент комплексных руд Онежского района (среднее содержание до 2,7%), востребован промышленностью в связи с запланированным значительным ростом (в 2-3 раза) производства низколегированных трубных и рельсовых сталей. Попутное извлечение из руд, золота и платиноидов, повышает экономические показатели освоения изученных месторождений.

Технологическими экспериментами, проведенными в ВИМСе и ВНИИХТе, доказана принципиальная возможность эффективного извлечения из руд всего комплекса полезных компонентов. Но руды Космозёрского месторождения более контрастны, и не смотря на широкую изученность Космозёрского месторождения, сравнение особенностей и характеристики вещественного состава руд исследователями не проводилось. Это обстоятельство и определило цели и задачи данного исследования.

Цель моей работы: Сравнение особенностей вещественного состава руд и околорудных метасоматитов Святухинско-Космозерской зоны дислокаций, в зависимости от стратиграфического уровня (на примере скважин С-4811 и С-4813).

Для достижения данной цели решались следующие задачи:

•        Сбор и обобщение опубликованных и фондовых данных о геологическом строении Онежского прогиба в целом и особенностях структурно-стратиграфического положения уран-ванадиевых месторождений Святухинско-Космозерской зоны складчато-разрывных дислокаций (СРД).

•        Изучение минерального состава и текстурно-структурных особенностей вмещающих пород, околорудных и рудных метасоматитов месторождения Космозерское.

•        Макроскопическое изучение образцов, отобранных из керна скважины 4811 и скважины 4813.

•        Минераграфическое изучение рудных препаратов с выделением парагенезисов и установлением общей последовательности образования минералов.

•        Изучение особенностей химического состава минералов по данным ренгеноспектрального микроанализа.

•        Изучение геохимических особенностей вмещающих пород, околорудных и рудных метасоматитов.

•        Обобщение полученных результатов.

Фактический материал

Фактическим материалом для обеспечения магистерской диссертации были образцы керна скважины 4811 и 4813.

Всего было использовано 25 образцов, характеризующие первые 224 метра скважины 4811 и 40 образцов, характеризующие первые 299,8 метров скважины 4813. В ходе работы были использованы шлифы и аншлифы по выше перечисленным образцам. Всего было использовано около 80 шлифов, 8 прозрачно-полированных шлифов, сделано 2 аншлифа, а также 20 аншлифов были предоставлены моим научным руководителем Бороздиным А.П.

В заключение вводной части хотелось бы выразить благодарности людям, принявшим участие в осуществлении данной работы. Хочу выразить благодарность Бороздину А.П., моему научному руководителю за предоставление фактического материала и помощь в написании выпускной магистерской работы. Доценту кафедры ГМПИ Полеховскому Ю.С. за предоставленный первичный материал и всестороннюю помощь на всех этапах работы. Доценту кафедры ГМПИ Котовой И.К. за консультацию на первичном этапе работы. Инженеру кафедры ГМПИ Тарасовой И.П. за помощь в минераграфических исследованиях, кроме того отдельное спасибо старшему преподавателю кафедры ГМПИ Корнееву С.И, доценту кафедры ГМПИ Петрову С.В. и доценту кафедры региональной геологии Войтенко В.Н., за техническую помощь и ценные советы. Сотрудникам ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» за помощь в проведении микрозондового анализа. Я весьма признателен и благодарен моим коллегам Ковалю А., Канцельсону А., Сафай А., Бедеровой Л.Л., Низамову И.И. за помощь и поддержку в ходе написания работы.

Защищаемые положения

.        Оруденение на участке Космозерского месторождение локализовано на различных стратиграфических уровнях: контакт алевролитов первой пачки нижней подсвиты заонежской свиты (Sn₁¹) и доломитов верхней подсвиты туломозерской свиты (Tl₂²), а так же контакт пестроцветных сланцев третьей пачки нижней подсвиты заонежской свиты (Sn₁³) и вулканитов средней подсвиты заонежской свиты (Sn₂). Особенности химического и от части минерального состава метасоматитов, а также последовательность формирования породообразующих и рудных минералов, свидетельствует о том, что оруденение различных уровней формировалось в ходе единой последовательности процессов.

.        Руды в Космозерской зоне представлены как минимум двумя минеральными типами, при этом ведущие V-содержащие минералы этих типов руд, резко отличаются по своим химическим и физическим, а, следовательно, и технологическим свойствам. Это определяет необходимость проведения на участке месторождения работ по геолого-технологическому картированию.

.        Одним из критериев определения технологического сорта руды, может стать положение рудного блока в разрезе рудовмещающих стратиграфических комплексов, а так же литолого-петрографические особенности пород протолита.

онежский прогиб месторождение минеральный

Глава 1. Методика работы

В ходе работы проводились следующие исследования и анализы:

·        описанию керна скважины,

·        изготовление аншлифов,

·        минераграфические исследования с микроспектрофотометрией и миктротвердометрией,

·        фотографирование шлифов и аншлифов,

·        изучение шлифов, аншлифов и кассет,

·        оптические исследования,

·        парагенетический анализ,

·        микрозондовый анализ.

Петрографические исследования шлифов проводились под поляризационным микроскопом МП-3 с объективами 8х, 20х и 40х.

В ходе работы было сделано несколько аншлифов. Один из аншлифов был сделан путём создания шайбы из эпоксидной смолы, смешанной с отвердителем, с включённым в неё исследуемым образцом с рудной минерализацией. Далее аншлифы были отшлифованны с использованием абразивов (карборунд) размером 14, 10, 5 мкм и отполированы с помощью алмазной пасты размерностью 1/0 мкм.

Минераграфические исследования проводились в рудном классе кафедры ГМПИ с использованием рудного микроскопа ПОЛАМ Р-312 с объективами 4,7х, 9х, 21х и 40х. Величина отражения измерялась на микроспектрофотометре МСФ-10. Микротвёрдость измерялась на микротвердометре ПМТ-3.

Фотографии и макрофотографии шлифов и аншлифов были получены в лаборатории рудной микроскопии с использованием сканера и электронная система получения графического изображения, включающую программу Micro-View 7.1.1.2, ЛОМО-Микросистемы. Так же, фотографии шлифов и аншлифов были получены с использованием микроскопа Leica с комплектом объективов 5х, 10х, 20х, 40х и системы получения фотографий в отражённом или проходящем свете.

Микрозондовые исследования проводились в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель» на электронном микроскопе-микроанализаторе Hitachi S-3400N Данный прибор позволяет получать микрофоторгафии с градиентом цветов на основе атомарной плотности, а также проводить анализ содержания химических элементов. Определение химического состава минералов выполнялось с применением энергодисперсионного анализатора при ускоряющем напряжении 20 kV и рабочем расстоянии 10 мм. Расчет составов произведен методом ZAF-коррекции, эталоны - чистые металлы, оксиды, силикаты. Результаты представляют собой набор JPEG изображений и документ Microsoft Excel с результатами анализов.

Перевод в цифровой вид с бумажных носителей производился с применением настольного сканера. Последующая векторизация, а также работа с векторными изображениями проводилась в CorelDraw Х5. Растровые изображения обрабатывались в программе Adobe Photoshop CS 5. Работа с электронными таблицами проводилась в программе Microsoft Excel 2007, а с текстами в программе Microsoft Word 2007.

Глава 2. Геологическое строение Онежского прогиба

Изучаемое месторождение расположено на Заонежском полуострове в пределах Карельского мегаблока (рис. 1).

Рис. 1. Геологическая карта северо-запада России размещения (Киселёв и др., 1997)

Заонежский полуостров является частью Онежского прогиба, в котором принимают участие все основные стратиграфические подразделения карельского комплекса. На рис. 2 представлена схема геологического строения Онежского прогиба.

Рис. 2 Схема геологического строения Онежского прогиба (Геологическое строение…, 1997)

Условные обозначения: 1 - 5 - карельский (нижнепротерозойский) структурный этаж: 1 - вепсий, 2 - людиковий (суйсарская свита), 3 - людиковий (заонежская свита), 4 - ятулий, 5 - сумий-сариолий; 6 - архейский структурный этаж; 7 - разломы; 8 - зоны складчато-разрывных дислокаций: УП - Уницко- Пигмозерская, СК - Святухинско-Космозерская, Т - Тамбицкая, К - Кузарандовская; 9 - межблоковые глубинные разломы; 10 - названия блоков: СГ-Сегозерский, СМ - Сямозерский, ТЛ - Телекинский, ХЖ - Хижозерский, ПВ - Повенецкий, ВД - Водлозерский; 11 - месторождения комплексных руд: 1 - Средняя Падма, 2 - Верхняя Падма, 3 - Весеннее, 4 - Царевское, 5 - Космозерское, 6 - Шульгиновское; 12 - месторождения шунгита.

.1 История предшествующих исследований

В северной части Онежского прогиба на площади развития нижнепротерозойского осадочно-вулканогенного комплекса пород в 1959 г. Карельской партией ЗГТ (В.В. Сусленников, Г.А. Поротова) при аэрогеофизической съемке масштаба 1:200 000 в районе п. Великая Губа была выявлена аэрогамма-аномалия, при наземной проверке которой кураторами партии № 5 В.И. Чумановым и И.А. Журавлевым установлено, что она вызвана скоплением глыб и обломков доломитов и зеленых сланцев с содержаниями урана до 2,2% (ан. «Рудная Горка»). Оценка района развития урансодержащих обломков, выполненная в 1960 г. партией № 25 (В.А. Шкворов), в 1961 и 1962 гг. отрядами партии № 24 (А.В. Савицкий, Ю.А. Дымский) положительных результатов не дала. В.А. Шкворовым выявлен еще один ореол ураноносных обломков на п-ове Шуньгский Наволок и по данным бурения не связанное с механическими ореолами проявление урана в диабазах Дианова Гора. В.А. Савицкий, изучавший методом валунных поисков рекомендованные предыдущими исследователями участки, пришел к выводу о недалеком переносе рудных обломков и рекомендовал для дальнейшего изучения район к северу от Рудной Горки до южного окончания оз. Космозеро. Ю.А. Дымский бурением мелких скважин обнаружил ореол рудных обломков «Малая Горка» и показал его непосредственную связь с ураноносными окварцованными и ожелезненными доломитами в коренном залегании.

Дальнейшее прослеживание оруденения к северо-западу от Великогубского валунного ореола рассеяния привело к открытию в 1981 г. Космозерского валунного ореола рассеяния, которое по данным оценочных работ в следующем году было переведено в разряд месторождений. В 1982 г. выявлено Южно-Космозерское рудопроявление, в 1984 г. - рудопроявление Ковкозеро, в 1985 г. - валунного ореола рассеяния Средняя Падма, Верхняя Падма, Светлое, в 1986 г. - валунного ореола рассеяния Весеннее и Царевское, многие из которых в последующие годы на основе оценочных работ были переведены в разряд месторождений. Выявление перечисленных рудных объектов, а также обнаружение позже рудопроявлений урана Шульгиновского, Уницкого, Черного и Теплюкса послужило основой для выделения в северной части Онежского прогиба Онежского урановорудного, а затем - комплексного рудного района (ОРР).

В 90-е годы в результате интенсивных прогнозных и поисковых работ, выполненных ПГО “Невскгеология” при участии Санкт-Петербургского университета, было выявлено 6 месторождений и свыше 10 перспективных рудопроявлений ванадиевых (с ураном, платиноидами, золотом, серебром и другими ценными компонентами) руд, обладающих уникальными минералого-геохимическими и технологическими свойствами. Это прежде всего Средняя Падма, Верхняя Падма, Космозерское и другие месторождения нетрадиционного для Карело-Кольского региона промышленно-генетического типа, не имеющие прямых аналогов ни в России, ни за рубежом (Заонежские месторождения…, 1997).

2.2 Тектоническое районирование

Онежский прогиб находится в пределах Водлозерского домена Карельского ме-габлока Балтийского щита. Он представляет собой брахиформную синклинорную структуру, сформировавшуюся в нижнем протерозое на гранито-гнейсовом фундаменте позднеархейской консолидации на рубеже 2,6 млрд. лет. Прогиб выполнен вулканогенно-осадочными образованиями карельского комплекса от сумийско-сариолийских до вепсийских включительно. На фоне брахиформ-ного структурного плана Онежского прогиба с пологим залеганием вулканогенно-осадочных образований резко обособляются диагональные структуры, из которых наиболее выразительными являются зоны складчато-разрывных дислокаций. Эти зоны пересекают прогиб в северо-западном направлении и прослежены на 50-70 км.

Онежская палеопротерозойская структура - одна из наиболее изученных на Фенноскандинавском щите благодаря сравнительной доступности и обнаженности, особенно по берегам и окружению Онежского озера (Онежская палеопротерозойская …., 2011). Повенецкий блок, вмещающий Онежский прогиб, находится в окружении 5 блоков. На западе этот блок граничит с Сямозёрским блоком, на северо-западе граничит с Сегозёрским. На севере Повенецкий блок граничит с Телекинским и Хижозёрским блоками. А на востоке с Водлозёрским блоком. (см. рис. 2).