ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2011‑06‑03 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.04
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
Бородулин Глеб Павлович 
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Чевычелов В. Ю

6165 Официальные оппоненты
Котельников А. Р
Луканин О. А

6255
кгмн

4662
дгмн
дгмн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
151
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников
1
141
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
14
31
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

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

7452 Шифр совета
Д 501.001.62
2151 Полное наименование организации
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
Санкт‑Петербургский государственный университет, геологический факультет 
2385 Сокращенное наименование организации

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

9045 Наименование диссертации
Дифференциация Ta и Nb в процессе гранитоидного магматизма: экспериментальные исследования
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Общая характеристика работы.  
Актуальность темы. Многие принципиальные вопросы генезиса редкометальных месторождений, связанных с гранитоидным магматизмом, остаются недостаточно ясными. Экспериментальные   
исследования позволяют получать количественные данные о физико‑химических условиях генезиса и эволюции магматических комплексов, об условиях образования рудоносных флюидов,   
распределении редких элементов и т.п. Поэтому актуальность данной работы определяется необходимостью экспериментального исследования физико‑химических условий эволюции редкометальных   
гранитоидов для разработки количественных критериев прогноза их рудоносности.   
  
Определение величины коэффициентов распределения микроэлементов между флюидными фазами и магматическим расплавом или между магматическим расплавом и минералами является актуальным   
для моделирования магматической и постмагматической эволюции гранитоидных массивов. Фундаментальные исследования распределения рудных компонентов во флюидно‑магматических   
системах безусловно представляют интерес для геологии рудных месторождений. Вынос и перенос рудных элементов летучими компонентами при "отщеплении" последних от магматического   
очага и выделении в собственную флюидную фазу может рассматриваться в качестве одного из механизмов образования рудоносных флюидов и впоследствии  растворов.   
  
Подавляющая часть мировых запасов ниобия и тантала приходится на магматогенные месторождения. Среди них танталовые месторождения, связанные с редкометальными литий‑фтористыми   
гранитами, представляют большой интерес, так как руды этих месторождений обычно богаты танталом (Nb/Ta отношение меньше единицы), и сами месторождения локализованы в верхних   
частях небольших куполов редкометальных гранитов и поэтому удобны для разработки карьерным способом.   
  
Цель работы состояла в экспериментальном исследовании растворимости тантало‑ниобатов в гранитоидных расплавах в зависимости от Т‑Р параметров и состава расплава, а также в   
изучении межфазового распределения рудных элементов во флюидно‑магматической системе для моделирования условий образования танталовых месторождений.   
  
Для реализации этой цели были определены задачи работы: (1) наплавление из гелевых смесей кислых алюмосиликатных расплавов с различной глинозёмистостью, насыщение их водным   
раствором, введение микродобавок и изучение растворимости колумбита в гранитоидном расплаве при Т = 650, 750, 850oC и Р = 30, 100, 400 МПа; (2) введение в исходные расплавы   
микродобавок Nb и Ta и определение коэффициентов распределения Nb, Та, Mn и F между водным фтор‑содержащим флюидом и гранитными расплавами различного состава при Т = 650,   
750, 850oC и Р = 100 МПа; (3) сопоставление полученных экспериментальных результатов с данными по природным объектам; оценка физико‑химических условий на магматическом этапе   
образования танталовых месторождений, связанных с редкометальными литий‑фтористыми гранитами.   
  
Защищаемые положения   
  
1. Экспериментально установлено, что растворимость колумбита в водонасыщенных гранитных расплавах максимально зависит от состава расплава и в меньшей степени от температуры   
и давления. Содержание Та и Nb в агпаитовом расплаве достигают 1.8 и 4.7 мас.%, в расплаве субнормального состава уменьшаются на порядок, а в плюмазитовом расплаве еще снижаются   
до 0.15 и 0.08 мас.%. Температурная зависимость наиболее четко выражена в расплаве субнормального состава, в котором с понижением температуры от 850 до 650oC содержания Ta   
уменьшаются от 0.55 до 0.16, а содержания Nb от 0.76 до 0.06 мас.%.   
  
2. Впервые экспериментально определено распределение Ta и Nb между водным фторсодержащим флюидом и гранитными расплавами при T = 650‑850oC и P = 100 МПа, которое резко смещено   
в пользу расплава (fluid/meltDNb,Ta = 0.001‑0.022). Коэффициенты распределения возрастают с уменьшением щелочности расплава и ростом температуры, причем для Nb они в 2‑3 раза   
выше, чем для Ta, а у F меньше единицы (fluid/meltDF = 0.1‑0.7).   
  
3. На основе экспериментальных и геохимических данных оценены физико‑химические параметры процесса эволюции редкометальных гранитных комплексов и условия образования связанных   
с ними танталовых месторождений в Восточном Забайкалье. Доказано, что с понижением температуры Та и Nb накапливаются в магматическом расплаве, практически не переходя во флюид,   
при этом концентрация насыщения гранитного субнормального расплава ниобием уменьшается в 4 раза сильнее, чем для Та. С этим связано заметное уменьшение Nb/Ta отношения в расплаве,   
что соответствует общей закономерности, наблюдаемой в последовательных дифференциатах редкометальной гранитной магмы.   
  
Научная новизна работы. В работе представлены новые количественные данные по концентрациям насыщения танталом и ниобием модельных гранитоидных расплавов агпаитового, субнормального   
и плюмазитового состава, полученные в экспериментах по растворимости колумбита при температуре 650‑850oС и давлении 30‑400 МПа. Изучено совместное влияние состава расплава,   
температуры и давления на содержание этих металлов. Впервые получены количественные экспериментальные данные по распределению Ta, Nb, Mn и F между водным фторидным флюидом   
и гранитными расплавами различного состава при температуре 650‑850oС и давлении 100 МПа.   
  
>Практическая значимость работы состоит в возможности использования полученных экспериментальных данных для решения вопросов генезиса танталовых месторождений, связанных с   
гранитами. Результаты экспериментов однозначно показывают, что Nb и Ta на магматической стадии не могут переходить из расплава в отделяющийся водный флюид в количествах, достаточных   
для формирования гидротермальных месторождений. Они остаются в гранитном расплаве, из последних порций которого могут кристаллизоваться в виде акцессорной вкрапленности колумбита‑танталита   
и других собственных минералов. Экспериментально полученное при понижении температуры значительное уменьшение Nb/Ta отношения (от 1.4 до 0.4) в субнормальном составе расплава   
позволяет объяснить эмпирическую закономерность уменьшения Nb/Ta отношения в последовательных дифференциатах гранитной магмы. Nb/Та отношение, наряду с Zr/Hf, может быть использовано   
в качестве индикатора степени дифференциации гранитов и их перспективности на танталовое оруденение.   
  
Фактическая основа работы и методы исследования. Описываемые в данной работе результаты основаны на серии из 70 экспериментов, проведённых в 2005‑2007 гг, из которых две трети   
 эксперименты по изучению растворимости колумбита в расплавах, остальные ‑ по изучению распределения Nb и Та между расплавом и раствором. Основные эксперименты были проведены   
на установке УВГД‑10000 ("газовая бомба") в ИЭМ РАН.   
  
Твёрдые продукты опытов анализировали методом локального рентгеноспектрального микроанализа. Общий анализ выполнялся на сканирующем электронном микроскопе, оснащенном энергодисперсионным   
рентгеновским спектрометром, содержания Ta, Nb и Mn в алюмосиликатных стёклах определяли с помощью волновых спектрометров. Состав растворов определяли методами ICP‑MS и ICP‑AES.   
  
Апробация работы. Результаты исследований, положенных в основу диссертации, докладывались в 2003 г. на конференции "Минералогия Урала‑2003" (г. Миасс), в 2005 г. на молодёжной   
конференции "Строение литосферы и геодинамика" (г. Иркутск), в 2006 и 2007 гг. на "Хитариаде" (ЕСЭМПГ) в ГЕОХИ РАН (г. Москва), на молодёжных совещаниях памяти чл.‑корр. К.О.   
Кратца в 2006 и 2009 гг. (г. Петрозаводск) и 2007 г. (г. Санкт‑Петербург), в 2007 г. на международном совещания "Щелочной магматизм Земли и его рудоносность" (г. Донецк) и   
на Всероссийской научной конференции "Геология и минерагения Кольского региона" (г. Апатиты), в 2008 г. на 33‑м Международном геологическом конгрессе (IGC‑33, г. Осло, Норвегия),   
на конференции, посвященной 100‑летию со дня рождения академика Ф.В. Чухрова в ИГЕМ РАН (г. Москва), а также на I международной конференции "Граниты и эволюция Земли: геодинамическая   
позиция, петрогенезис и рудоносность гранитоидных батолитов" (г. Улан‑Удэ). Результаты представленных в диссертации исследований опубликованы в рецензируемых журналах "Геохимия"   
(Чевычелов и др., 2010) и "Доклады Академии Наук" (Бородулин и др., 2009); результаты сопоставления полученных экспериментальных данных с природными представлены в сборнике   
трудов ИЭМ РАН за 2003‑2008 гг. "Экспериментальные исследования эндогенных процессов" (Зарайский и др., 2008б). Результаты изучения природной редкометальной минерализации   
приводятся в статьях в "Записках РМО" (Васильев и др., 2008) и в "Сыктывкарском минералогическом сборнике" (Удоратина и др., 2007).   
  
Структура и объем работы: Диссертация изложена на 151 странице, состоит из 5 глав, включая введение и заключение, списка цитируемой литературы из 141 наименования и приложения;   
содержит 31 рисунок и 14 таблиц (2 из них в приложении).   
  
Благодарности: Автор выражает благодарность своим научным руководителям: проф. дгмн Г.П. Зарайскому и кгмн В.Ю. Чевычелову; научным сотрудникам ИЭМ РАН: дгмн А.Р. Котельникову,   
кхн А.Ф. Редькину, дгмн О.Г. Сафонову, кхн В.С. Коржинской, М.В. Воронину, Н.В. Васильеву, А.А. Конышеву; техническому персоналу ИЭМ РАН: Л.Т. Дмитренко, М.В. Фокееву, Г.Н.   
Чернышевой; аналитикам: А.Н. Некрасову (ИЭМ РАН) и ктн А.А. Вирюс (ИЭМ РАН), ктн С.Е. Борисовскому (ИГЕМ РАН), кгмн И.А. Брызгалову (геол. ф‑т МГУ), кхн В.К. Карандашеву (АСЦ   
ИПТМ РАН), ктн Г.Н. Нечелюстову (ВИМС); специалистам ПК ИЭМ РАН: Д.М. Султанову и Д.А. Варламову; аспирантам: Е.А. Зубкову (ИЭМ РАН) и Е.В. Сизовой (ETH Zurich).  
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