ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2009‑12‑04 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 
7425 На соискание
степени
 кгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Коноплева Наталья Геннадьевна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Горяинов П. М

6165 Официальные оппоненты
Белов С. В
Шатагин Н. Н

6255
дгмн

4662
дгмн
кгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
275
Номер тома
Кол‑во стр.
1
275

5751 Приложений
5787 Источников
12
197
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
17
144
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, Геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.62
2151 Полное наименование организации
Диссертационный совет Д 501.001.62
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации
ОАО Апатит, г. Кировск Мурманской обл.
2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Геология апатито‑нефелинового месторождения Коашва (Хибинский массив)
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность исследования. Крупнейший в мире Хибинский массив нефелиновых сиенитов и фоидолитов расположен в центральной части Кольского полуострова на контакте архейских   
гранито‑гнейсов и протерозойского осадочно‑вулканогенного комплекса (рис. 1). Основными породами, слагающими массив, являются нефелиновые сиениты  фойяиты (включая их разновидности   
 хибиниты и лявочорриты), разделенные на две приблизительно равные по объёму части кольцевой (конической) зоной мельтейгит‑уртитов, окаймлённой обогащёнными калием нефелиновыми   
сиенитами  рисчорритами (т.н. Центральная дуга или Главное кольцо). Апатито‑нефелиновые и титанито‑апатито‑нефелиновые породы формируют линзово‑штокверковые залежи в апикальных   
частях фоидолитовой толщи и связаны с ней постепенными переходами. Вот уже более столетия массив привлекает к себе пристальное внимание геологов, петрологов и минералогов,   
 прежде всего, ввиду наличия в нём гигантских месторождений апатито‑нефелиновых руд. Однако интенсивность дискуссий по поводу возрастных взаимоотношений и генезиса слагающих   
массив пород за это время только возросла. Особенно остры дебаты об образовании рисчорритов, которые одними исследователями относятся к магматическим образованиям (Ферсман,   
1931; Куплетский, 1937; Елисеев и др., 1939; Зак и др., 1972; Галахов, 1975; Арзамасцев и др., 1987 и др.), другими  к метасоматическими (Солодовникова, 1959; Тихоненков,   
1963; Костылёва‑Лабунцова и др., 1978; Боруцкий, 1997, Агеева, 2004 и др.), третьими  к породам гибридного генезиса (Сняткова и др., 1983). Разные мнения высказываются и   
о происхождении апатито‑нефелиновых месторождений, которые относят либо к магматическим образованиям, связывая их с ийолит‑уртитовой или с самостоятельной апатито‑нефелиновой   
магмой (Куплетский, 1932; Иванова, 1963 и др.), либо к постмагматическим  гидротермально‑пегматитовым или метасоматическим (Курбатов, 1952; Солодовникова, 1959; Перекрест   
и др., 1985 и др.). Не проще обстоит дело и с представлениями о структуре месторождений. Закономерности их геологического строения, выявленные в процессе изучения и эксплуатации   
монолинзовых месторождений Юго‑западного рудного поля, оказались неприменимы в других рудных узлах массива.   
Рис. 1. Схема геологического строения Хибинского массива (Сняткова и др., 1983, с упрощениями). Апатито‑нефелиновые месторождения и рудопроявления: 1 ‑ Валепахк, 2 ‑ Партомчорр,   
3 ‑ Куэльпорр, 4 ‑ Снежный Цирк, 5 ‑ Кукисвумчорр, 6 ‑ Юкспорр, 7 ‑ Апатитовый Цирк, 8 ‑ Плато Расвумчорр, 9 ‑ Коашва, 10 ‑ Ньоркпахк, 11 ‑ Олений Ручей.  

В частности, при отработке Коашвинского месторождения геологическая служба ОАО "Апатит столкнулась с существенными расхождениями в контурах продуктивных залежей по данным   
детальной и эксплуатационной разведок, со значительной изменчивостью формы и пространственного положения рудных тел за счёт их высокой фрагментированности, с неоднозначностью   
интерполяции контактов рудных тел между скважинами. Учитывая, что с вовлечением в отработку более глубоких горизонтов месторождения и естественным ростом себестоимости добычи   
руды растёт и цена ошибок интерпретации геологических данных, руководство ОАО "Апатит приняло решение о постановке научно‑исследовательских работ по уточнению закономерностей   
геологического строения Коашвинского месторождения, результаты которых и составили основу настоящей диссертации.   
  
Целью диссертационной работы является определение структуры Коашвинского апатито‑нефелинового месторождения с привлечением методов фрактальной геометрии, выявление закономерностей   
структурно‑вещественной зональности рудовмещающей толщи и разработка непротиворечивой концепции формирования апатито‑нефелиновых месторождений.   
  
Поставленная цель исследования определила следующий перечень задач:   
1) изучить элементы структурной организации рудных тел;   
2) создать объёмную геолого‑структурную модель месторождения на основе переинтерпретации всех имеющихся разведочных и эксплуатационных данных;   
3) на базе созданной модели оценить сложность строения рудной зоны методами фрактальной геометрии;   
4) изучить структурно‑вещественную зональность рудовмещающей толщи и её соотношение с общей зональностью Хибинского массива;   
5) связать полученные данные в рамках непротиворечивой генетической концепции;   
6) разработать рекомендации по оптимизации сети разведочных выработок и обеспечению бесперебойной добычи руды на хибинских месторождениях.   
  
Фактический материал и методы исследований. В работе по изучению структуры Коашвинского месторождения были использованы данные, предоставленные геологическими службами ОАО   
"Апатит и ОАО "Мурманская ГРЭ: результаты рядового опробования по 1170 скважинам детальной и эксплуатационной разведки; графики нейтронно‑активационного каротажа по 8 скважинам,   
последовательно пересекающим рудную зону на абсолютных отметках от +200 до ‑800 метров; топографическая основа с вынесенными проекциями скважин. В результате переинтерпретации   
разведочных и эксплуатационных данных была создана объёмная модель рудной зоны и проведена её оценка методами фрактальной геометрии (программа Fractal Dimension). Для изучения   
вещественной зональности массива отобрано 125 проб по профилю, пересекающему все породные комплексы от периферии к центру массива в его западной и южной части и проходящему   
через месторождение Коашва (см. рис. 1). Во всех пробах определён химический (24 компонента) и минеральный состав, проведена рентгеновская диагностика минералов (дифрактометры   
УРС‑1 и ДРОН‑2), (электронно‑)микроскопическое исследование их взаимоотношений (оптический микроскоп Amplival, сканирующий электронный микроскоп LEO‑1450 с ЕДС‑анализатором   
R&#246;ntec); микрозондовым методом изучен состав всех обнаруженных минералов (1916 анализов, выполненных на электроннозондовом микроанализаторе MS‑46 "Cameca), рассчитаны   
1503 кристаллохимических формулы минералов (программа "Minal), выполнена количественная оценка трахитоидности нефелиновых сиенитов в 72 полированных штуфах (программа ImageTool   
3.0) и определён состав и содержание пиролизных газов (10 компонентов) в 42 пробах (серийный хроматограф с оригинальной приставкой для извлечения и разделения продуктов пиролиза).   
Проведена статистическая обработка полученных данных с целью выявления схем изоморфизма в минералах и пространственных закономерностей изменения состава пород и минералов   
(программы Statistica 8, TableCurve 2d 5.0).   
  
Личный вклад автора. Обобщены и вынесены на разрезы данные рядового опробования более 1170 разведочных скважин. Построены 106 геологических разрезов по разведочным профилям   
через 25 метров, 5 продольных разрезов и 3 погоризонтных плана Коашвинского месторождения через 100 метров. Определена фрактальная размерность штокверка апатито‑нефелиновых   
пород. Оцифрованы графики нейтронно‑активационного каротажа (НАК 16N) по 8 скважинам, построены их спектры Фурье и определена фрактальная размерность анализируемых кривых.   
Определена фрактальная размерность апатитовых кластеров в рудах основных текстурных типов. Разработаны рекомендации, касающиеся дальнейшего изучения и эксплуатации Коашвинского   
месторождения и всего Юго‑Восточного рудного поля (см. рис. 1). В ходе полевых работ 20032005 годов отобраны и подготовлены к лабораторным исследованиям 125 проб для изучения   
зональности массива. Изучены под оптическим микроскопом, задокументированы и подготовлены для микрозондовых исследований 125 комбинированных шлифов. Подготовлены для рентгенофазового   
анализа 125 препаратов. Проведена диагностика установленных минеральных фаз по данным микрозондового и рентгенофазового анализов (около 1700 минералов). Выполнен расчёт кристаллохимических   
формул 13 породообразующих и акцессорных минералов (1503 анализа). Проведена подготовка проб для изучения состава пиролизных газов, проинтерпретированы результаты. Проведена   
статистическая обработка полученных данных.   
  
Научная новизна работы состоит в принципиально новом методологическом подходе к изучению структурно‑текстурных свойств геологических объектов на основе фрактальной геометрии,   
в сборе и анализе новых сведений о строении, минералогии, геохимии и закономерностях изменения состава не только рудовмещающей мельтейгит‑уртитовой толщи месторождения, но   
и всех других породных комплексов массива. На основе переинтерпретации разведочных и эксплуатационных данных создана авторская объёмная модель рудной зоны Коашвинского апатито‑нефелинового   
месторождения, представляющего собой достаточно пористый фрактальный кластер фторапатита в мельтейгит‑уртитах. Комплексное изучение структурно‑вещественной зональности Хибинского   
массива существенно пополнило данные по петрографии массива и позволило связать его концентрическую зональность с метасоматической переработкой нефелиновых сиенитов флюидизированными   
фоидолитовыми расплавами, внедрившимися по Главному кольцевому разлому. В ходе работы была развита модель Б. М. Куплетского (1932, 1937) и А. Е. Ферсмана (1931, 1941) по формированию   
Главной кольцевой зоны фоидолитов с её гигантскими месторождениями апатита по коническому разлому в монотонно‑зональном массиве фойяитов. Показано, что эта долгоживущая разломная   
зона, обусловленная приповерхностной дилатансией воздымающейся фойяитовой протрузии, имеет фрактальное строение и не только полностью определяет геометрию мельтейгитуртитов,   
апатитовых месторождений, жильных штокверков и участков современного минералообразования, но и ответственна за симметричную вещественную зональность всего Хибинского массива.   
  
Практическая значимость работы. Получена принципиально новая информация о структуре и свойствах рудной зоны Коашвинского месторождения, позволившая разработать ряд рекомендаций   
по дальнейшему изучению и эксплуатации хибинских месторождений. Эта информация может быть применена для усовершенствования технологии и планирования добычных работ, для проектирования   
подземной отработки не только Коашвинского, но и других месторождений Юго‑Восточного рудного поля, а также глубоких горизонтов разрабатываемых "монолинзовых месторождений   
Кукисвумчорр‑Расвумчоррской группы. Данные о структурно‑вещественной зональности массива и типохимизме минералов могут быть использованы для прогноза свойств промышленно ценных   
минералов (в первую очередь, фторапатита и нефелина) и разбраковки рудопроявлений по степени их промышленной перспективности. Результаты этой работы в совокупности с данными   
по организации рудоносной системы архейских железорудных комплексов послужили базисом для разработки и апробации ряда прогнозно‑поисковых методов, основанных на теории самоорганизации   
(Иванюк и др., 2009).   
  
Защищаемые положения:   
  
1. Месторождение Коашва представляет собой линейный штокверк (перколяционный кластер) фторапатита в мельтейгит‑уртитах, фрактальная размерность которого изменяется в пределах   
от 2.6 до 2.7 в интервале масштабов от 0.001 до 300 метров. К остову кластера, непосредственно ответственному за протекание рудогенных флюидов, приурочены наиболее богатые   
апатитовые руды.   
  
2. Распределение рудных и безрудных блоков всех возможных размеров по объёму, занимаемому рудным штокверком месторождения Коашва, носит случайный характер в соответствии со   
статистическими свойствами перколяционного кластера.   
  
3. Текстурно‑вещественная зональность Хибинского массива обусловлена прогревом и метасоматической переработкой изначально монотонно‑зонального тела фойяитов под действием   
внедрившихся по кольцевому разлому фоидолитовых расплавов. Интенсивность метасоматических преобразований и степень дифференцированности пород в районе Коашвинского месторождения   
заметно выше, чем в слаборудном секторе фоидолитового кольца.   
  
4. По мере приближения от краевой и центральной частей Хибинского массива к Главному фоидолитовому кольцу фторапатит освобождается от изоморфных примесей Na, REE и Si в пользу   
Ca, Sr и P. В пределах самого Главного кольца богатые руды (и крупные месторождения) содержат низкостронциевый апатит, бедные руды (и мелкие месторождения)  высокостронциевый   
апатит.   
  
Апробация работы и публикации. Результаты исследований обсуждались на международной конференции "Углерод: минералогия, геохимия и космохимия" (Сыктывкар, 2003); III международном   
семинаре "Плюмы и проблема глубинных источников щелочного магматизма" (Иркутск, 2003); 32 Международном геологическом конгрессе (Флоренция, 2004); Х всероссийском петрографическом   
совещании "Петрография ХХI века" (Апатиты, 2005); II и III ферсмановских научных сессиях Кольского отделения РМО (Апатиты, 2005 и 2006); научно‑практической конференции "MINEX   
FORUM Северо‑Запад 2007 (Петрозаводск, 2007); VII Конкурсе русских инноваций (Москва, 2008); международной конференции "Месторождения природного и техногенного минерального   
сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология (Воронеж, 2008); а также на научно‑технических советах в ОАО "Апатит и КПР   
по Мурманской области. По вопросам, так или иначе затрагиваемым в диссертации, опубликовано 5 статей в отечественных журналах, 5 статей в международных журналах, 1 коллективная   
монография, 3 статьи в тематических сборниках, 8 статей в сборниках трудов и материалов конференций, 1 фондовый отчёт. В том числе 9 статей опубликованы в изданиях, рекомендованных   
ВАК для публикации основных результатов докторских и кандидатских диссертаций,   
  
Объём и структура работы. Работа общим объёмом 275 страниц состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Она включает 17 таблиц, 144 рисунка, 12 текстовых   
приложений и список цитированной литературы из 197 наименований. В первой главе дана общая характеристика геологического строения массива и основные генетические схемы, объясняющие   
его концентрически‑зональную структуру. Приведена детальная петрографическая характеристика пород массива, выполненная на основе авторских и опубликованных материалов. Вторая   
глава посвящена анализу закономерностей строения Коашвинского апатито‑нефелинового месторождения, включая раздел о фрактальных свойствах апатитового кластера. В третьей главе   
изложены результаты системного изучения геохимической и минеральной зональности Хибинского массива. В четвёртой главе рассматриваются геодинамические условия и механизм формирования   
фрактальных штокверковых структур Главного кольца. В заключении обобщены основные выводы по результатам проведённых исследований и представлена авторская генетическая модель   
Хибинского массива и его апатито‑нефелиновых месторождений.   
  
Благодарности. Представленная работа является результатом системного изучения Хибинского массива, выполненного в лабораториях самоорганизации минеральных систем и физических   
методов исследования пород, руд и минералов Геологического института Кольского НЦ РАН в НИР по темам 4‑99‑4804 "Самоорганизация минеральных систем: геодинамические и металлогенетические   
следствия и 4‑2004‑4801 "Перколяционные кластеры как ведущий мотив геологического структурирования тектоносферных ансамблей. Исследования проводились в тесном сотрудничестве   
с д.г.‑м.н. П.М.Горяиновым, д.г.‑м.н. Г.Ю.Иванюком, А.О.Калашниковым, к.г.‑м.н. Ю.А.Корчак, к.г.‑м.н. Я.А.Пахомовским и к.г.‑м.н. В.Н.Яковенчуком при финансовой поддержке   
ОАО "Апатит, Комитета природных ресурсов по Мурманской области и ООО "Минералы Лапландии. Изображения комбинированных шлифов в обратно‑рассеянных электронах получены Я.А.Пахомовским;   
им же выполнены все микрозондовые анализы. Рентгенофазовый анализ минералов проводился Ю.П.Меньшиковым, Е.А.Селивановой и М.И.Квятковской. Химический состав пород определён   
в химической лаборатории Геологического института КНЦ РАН Л.Г.Балашовой, Г.Г.Гулютой, Н.Д.Евдокимовой, Л.И.Константиновой, М.Г.Тимофеевой и А.В.Сартасовой. Расчёт кристаллохимических   
формул минералов выполнен в программе "МИНАЛ, разработанной Д.В.Доливо‑Добровольским (ИГГД РАН). Изучение состава пиролизных газов проведено в рамках проекта INTAS 01‑0244   
"Hydrocarbons in alkaline and carbonatite intrusions: geochemistry and distribution, origin and evolution, environmental, geological and metallogenic implications в сотрудничестве   
с к.г.‑м.н. В.А.Нивиным (ГИ КНЦ РАН) и А.А.Кульчицкой (ИГМР НАН Украины). С.С.Глубокий, Б.Л.Коробов, А.П.Николаев, Н. П. Томчук (ОАО "Апатит) и В.А.Степанов (С‑Пб ГГИ) участвовали   
в творческом обсуждении результатов изучения Коашвинского месторождения, а к.г.‑м.н. М. И. Дубровский (ГИ КНЦ РАН) консультировал автора по петрологическим вопросам формирования   
щелочных пород и выполнил петрохимические пересчёты анализов пород. Всемерную поддержку и содействие в проведении исследований оказали В.Г.Зайцев и С.Е.Парамонов (ФГУ "ТФИ   
по Северо‑Западному федеральному округу). Всем названным лицам и организациям я выражаю самую искреннюю благодарность.   
  
Считаю своим приятным долгом выразить особую признательность моим научным руководителям д.г.‑м.н, профессору П.М.Горяинову и д.г.‑м.н. Г.Ю.Иванюку за их неоценимую помощь   
и поддержку, без которых данная работа была бы просто невозможна.
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово