Середкин Максим Викторович

Название работы:

Петрология железорудного и флогопитового месторождений Ковдорского массива

Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.04 - петрология, вулканология
Классификационный индекс:
Ведущая организация:
Руководитель: доктор геолого-минералогических наук А.А. Маракушев;
Оппонент: доктор геолого-минералогических наук В.А. Кононова; кандидат геолого-минералогических наук В.А. Утенков;
Место защиты: Москва
Дата защиты: 27 апреля 2001
Издательство: Москва
Количество страниц: 240
Язык: русский

Содержание работы:

Глава I. Щелочно-ультраосновные кольцевые интрузивы и их эволюция
Глава II. Геологическое строение Ковдорского массива
Глава III. Рудный фоскорит-карбонатитовый комплекс
Глава IV. Флогопитовый комплекс
Глава V. Сопоставление минеральных ассоциаций флогопитового и железорудного месторождений
Глава VI. Скарноподобные породы Ковдорского массива

Реферат:

Актуальность темы исследования обусловлена тем, что Ковдорский массив является уникальным объектом исследования, с которым связаны дискуссионные проблемы формирования щелочных
пород, карбонатитов и фоскоритов в ультраосновных-щелочных кольцевых интрузивах на платформах. Эти фундаментальные проблемы относятся к ключевым также в оценке металлогенической
специализации кольцевых интрузивов. На происхождение карбонатитов, фоскоритов и связанных с ними апатит-магнетитовых и редкометальных месторождений из щелочно-ультраосновных
комплексов существуют противоречивые точки зрения: магматическое происхождение (Егоров Л.С., Лапин. А.В. и др.) и гидротермально-метасоматическое (Эпштейн Е.М., Пожарицкая
Л.К. и др.). С Ковдорским массивом связаны крупное апатит-магнетитовое и уникальное гигантское флогопитовое месторождения. Этот массив является классическим представителем
щелочно-ультраосновной формации и выявленные закономерности формирования его карбонатитов, фоскоритов и связанных с ними месторождений могут быть распространены и на другие
массивы этой формации.
Современные представления о геологии, петрографии и минералогии массива сложились благодаря исследованиям А.А. Кухаренко, В.И. Тернового, О.М. Римской-Корсаковой, А.А. Глаголева,
А.В. Лапина, Е.М. Эпштейна, В.А. Кононовой, И.Т. Расс, Н.И. Красновой и др. исследователей. В.И. Терновым, а впоследствии И.Т. Расс, А.В. Лапиным и В.А. Кононовой изучались
щелочные породы и связанные с ними как апооливинитовые метасоматиты магматического этапа, так и постмагматические метасоматиты. В.А. Кононовой и О.М. Римской-Корсаковой дана
характеристика железомагнезиальных слюд массива, характерных для разных стадий его образования. А.А. Глаголевым и О.М. Римской-Корсаковой изучались породы железорудного и
флогопитового месторождений. А.А. Глаголевым впервые намечена зональность Главного рудного тела апатит-магнетитового месторождения. Он также предположил, что формирование
флогопитового месторождения происходило при формировании фоскоритов за счет перекристаллизации слюд, сформированных при ийолитизации оливинитов. Е.М. Эпштейном уточнена зональность
и стадийность образования пород железорудного месторождения и предположен его гидротермально-метасоматический генезис. Н.И. Краснова подробно изучила флогопитовое месторождение.
Она также предложила связывать образование апатит-магнетитового месторождения с кристаллизацией "фоскоритовых" и других рудных расплавов.
Дискуссионность генезиса железорудного и флогопитового месторождений определила цели и задачи настоящей работы.
Основной целью исследования стало детальное изучение строения, геологических соотношений, состава пород и минералов, а также выявление петрографических критериев генезиса
фоскоритов, карбонатитов (пород апатит-магнетитового месторождения) и пород флогопитового месторождения в Ковдорском массиве.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- Детальное изучение пород, руд и их взаимоотношений в Ковдорском массиве и, в особенности, в его апатит-магнетитовом и флогопитовом месторождениях.
- Изучение породообразующих минералов флогопитового и апатит-магнетитового месторождений Ковдорского массива
- Физико-химический анализ парагенезисов минералов и выявление термодинамического и геохимического режима поведения петрогенных элементов
- Разработка системы фаций пород и руд флогопитового и апатит-магнетитового месторождений в зависимости от физико-химических параметров их образования.
Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен оригинальный материал, собранный автором при проведении полевых работ в Ковдорском массиве (1998, 1999,
2000 г). В результате этих работ собрана представительная коллекция образцов пород (> 1500), отобранных в его разных участках. Большая часть их представлена карбонатитами,
фоскоритами, карбонат-магнетитовыми рудами, породами флогопитового месторождения. Для диагностики карбонатов в полевых условиях использовался метод прокрашивания. Для части
обнажений была выполнена фотодокументация.
В работе использовались следующие методы: геологический (изучение пород и их соотношений в обнажениях), просмотр шлифов под поляризационным микроскопом и полированных образцов
(шашек и аншлифов) под рудным микроскопом, микрозондовый анализ минералов, определение химического состава пород, физико-химический анализ парагенезисов минералов.
Микрозондовый анализ силикатов, магнетитов, карбонатов выполнен на приборе CamScan с энергодисперсионной приставкой Link (каф. петрологии МГУ), анал. Коротаева Н.Н., Гусева
Е.В.; апатиты анализировались на микрозонде Camebax SX-50 (каф. минералогии МГУ), анал. Кононкова Н.Н. Магнетиты анализировались расфокусированным пучком, поскольку они характеризуются
обилием структур распада твердого раствора со шпинелью и ильменитом.
Породы анализировались на рентгено-флуоресцентном спектрометре последовательного действия Philips PW2400 (ИГЕМ РАН), анал. А.И. Якушев, FeO, Fe2O3 и п.п.п. в них определялись
методом классической мокрой химии в ИГЕМ РАН, анал. О.Г. Унанова.
Анализ парагенезисов минералов заключался в определении термодинамического режима поведения компонентов, построении диаграмм состав-парагенезис для пород флогопитового и апатит-магнетитового
месторождений и построении диаграмм смены фаций пород в зависимости от интенсивных параметров (пучковых диаграмм).
Всего за время работы изучено >900 шлифов и >300 полированных зерен магнетита, отобранных из разных типов пород флогопитового и апатит-магнетитового месторождений по всей
их площади, доступной для изучения. Выполнено >1500 микрозондовых анализов минералов. Исследования осущевстлялись в рамках проектов РФФИ N 00-05-64185 и РФФИ - научные школы
- N 96-15-98366.
Научная новизна
1. Уточнена зональность железорудного месторождения, ранее описанная Е.М. Эпштейном. Показана зависимость состава фоскоритов от состава вмещающих пород. Кальцит-магнетитовые
руды с зеленым флогопитом разделены на 2 подтипа, различающиеся по геологическому положению, структурно-текстурным признакам и вещественному составу. Неоднородные по строению
кальцит-магнетитовые руды первого подтипа, преобладающие в центральных частях Главного рудного тела, характеризуются неустойчивостью форстерита и развитием вокруг него флогопитовых
кайм. Кальцит-магнетитовые руды второго подтипа, имеющие гнездовое строение с квазимономинеральными кальцитовыми гнездами, развиты на всех участках месторождения по кальцит-магнетитовым
рудам первого подтипа, фоскоритам и вмещающим существенно клинопироксеновым породам. Они содержат парагенный форстерит без рубашки флогопита. Формирование первого подтипа
кальцит-магнетитовых руд происходило в магматический этап и связано с действием флюидов карбонатитовых магм, тогда как кальцит-магнетитовые руды второго подтипа, как и более
поздние редкометальные и доломит-магнетитовые руды, сформировались на постмагматическом этапе. В общей зональности Главного рудного тела, описанной Е.М. Эпштейном, кальцит-магнетитовые
руды первого подтипа являются тыловой зоной метасоматической колонки. Тогда как с гнездовыми кальцит-магнетитовыми породами среди клинопироксеновых пород связано лишь формирование
существенно форстеритовых пород практически без апатита.
2. На основе минерально-парагенетического анализа материала выделено 2 вещественно-генетических подтипа кальцитовых карбонатитов. Первый подтип представлен однородными существенно
кальцитовыми породами с флогопитом, апатитом, магнетитом. Второй подтип - это неоднородные по составу, нередко тонкополосчатые, кальцитовые карбонатиты с апатитом, магнетитом,
форстеритом и/или флогопитом. Главным отличием сравниваемых подтипов кальцитовых карбонатитов является устойчивость форстерита в карбонатитах второго подтипа и его отсутствие
в карбонатитах первого подтипа. Предполагается, что такое различие связано с тем, что карбонатиты первого подтипа кристаллизовались из расплава, тогда как карбонатиты второго
подтипа являются гидротермально-метасоматическими.
3. На основе литературных данных и оригинального авторского материала выдвинуто предположение о формировании апатитового и большей части магнетитового оруденения в магматический
этап формирования карбонатитов на фронте метасоматоза и магматического замещения ими вмещающих оливиновых и слюдяно-клинопироксеновых пород. Предположительно причиной осаждения
магнетита и апатита является реакционное повышение потенциалов кислорода и кальция при вступлении растворов карбонатитовых магм в основную среду ультрамафитов и апоультрамафитовых
метасоматитов в соответствии с принципом кислотно-основного взаимодействия компонентов в растворах, открытым Д.С. Коржинским.
4. Установлено, что скарноподобная минеральная ассоциация (с монтичеллитом и гранатом) сформирована позже пород флогопитового комплекса, гастингсит-кальцит-диопсидовых пород
и магматических кальцитовых карбонатитов на постмагматическом этапе, а источник флюидов для ее образования связан с карбонатитами.
5. Установлено, что монтичеллит, сформированный при турьяитизации оливинитов, как высокотемпературный минерал, содержит обильные ламелли оливина, что отличает его от однородного
монтичеллита скарноподобной минеральной ассоциации. Этот признак следует использовать для различия 2-х типов (генераций) монтичеллита.
6. Разработана система фаций пород флогопитового и железорудного месторождений в зависимости от физико-химических условий их образования (температуры, химического потенциала
магния). Построена диаграмма смены фаций пород железорудного комплекса в зависимости от этих параметров. На этой диаграмме показана закономерное увеличение тетраферрифлогопитовой
молекулы в слюдах с понижением температуры. Практическая значимость работы определяется самим объектом исследования - апатит-магнетитовым и флогопитовым месторождениями. Проведенные
исследования позволили выявить генетическую природу апатит-магнетитового оруденения и уточнить генезис флогопитового месторождения. Это позволит вести более целенаправленную
разведку месторождений подобного типа в других массивах ультраосновной-щелочной формации.

Библиография:

1. Середкин М.В. Метасоматические породы Ковдорского флогопитового месторождения // Тез. докл. Физико-химические проблемы эндогенных геологических процессов. Москва, 1999.

С.117-118.

2. Середкин М.В. Минеральные ассоциации Ковдорского флогопитового месторождения // Мат. конф. Карбонатиты Кольского полуострова. СПб, 1999. С.104-105.

3. Середкин М.В. Апомелилитовые породы Ковдорского массива и их генезис // Материалы конференции. Петрография на рубеже XXI века. Итоги и перспективы. Сыктывкар, 2000. Т.4

С.322-324.

4. Маракушев А.А., Середкин М.В. Эволюция щелочности расплавов при формировании дунит(оливинит)-пироксенитовых кольцевых интрузивов // Зап. ВМО. 2000. Ч.129. N5. С.19-27.

5. Маракушев А.А., Середкин М.В. Анализ парагенезисов горных пород платформенных кольцевых интрузивов // Докл. РАН. 2001. Т. 376. N 3. С.391-396

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ