Автор: Карпенко Владимир Юрьевич
Название работы: Ванадиевая минерализация, связанная с углеродисто кремнистыми сланцами Южной Ферганы
|
Присвоенная ученая степень: кандидат геолого-минералогических наук
Специальность: 25.00.05 - минералогия, кристаллография
Классификационный индекс:
Ведущая организация: кафедра минералогии Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе
Руководитель:
профессор доктор геолого-минералогических наук Спиридонов Эрнст Максович;
Оппонент:
доктор геолого-минералогических наук Холодов Владимир Николаевич;
профессор доктор геолого-минералогических наук Ярошевский Алексей Андреевич;
Место защиты: ауд. 829, геологический факультет МГУ
Дата защиты: 2010-05-14 14:30
Издательство: Москва
Количество страниц: 220
Язык: русский
Содержание работы:
Общая характеристика работы.
Глава 1 Минералогия и геохимия ванадия (литературный обзор).
Глава 2 Ванадиеносные углеродисто-кремнистые сланцы Центральной Азии: геология, минералогия, геохимия (литературные материалы и данные автора).
Глава 3 Описание ванадиевых и ванадийсодержащих минералов.
Глава 4. Тюя-Муюнcкое месторождение и новые данные о его ванадиевой минерализации.
Глава. 5. О генезисе ванадиевой минерализации.
Заключение.
Список публикаций по теме диссертации.
|
Реферат:
Общая характеристика работы.
Вся эта зона ещё мало изучена и минералогически только начинает выясняться.
А.Е. Ферсман. К морфологии и геохимии Тюя-Муюна.1928 г.
Актуальность темы. Вдоль предгорий Алайского хребта (Южная Фергана) более чем на 200 км протягивается цепь ванадиеносных углеродисто-кремнистых сланцев (рис.1). Эти породы
привлекли внимание исследователей ещё в начале прошлого века в связи с освоением Тюя-Муюнского радий-уран-ванадиевого месторождения (Вернадский, 1914; Щербаков, 1924; Ферсман,
1925 и мн. др.). Вместе с углеродисто-кремнистыми сланцами Центральных Кызылкумов (Узбекистан), хребта Каратау, гор Джебаглы, Улутау (Казахстан), Ю-В Тянь-Шаня (Киргизия),
они входят в состав крупной ванадиеносной провинции (Холодов, 1968). По разнообразию ванадиевых минералов она уступает лишь месторождениям плато Колорадо, где на сегодняшний
день известно около одной трети минералов ванадия (52 вида), из которых 36 минеральных видов - новые. Число собственно ванадиевых минералов в Центральноазиатском регионе составляет
45 минералов и более десятка ванадийсодержащих, причём 15 минералов были впервые описаны здесь. В Казахстане и Центральных Кызылкумах минералогия этих сланцев изучена в связи
с разведкой либо отработкой месторождений урана, золота и ванадия (Анкинович, 1964; Новые данные о минералах Узбекистана, 1989; Бекенова, 2007). Сведения же о минералогии
сланцев в Южной Фергане до недавнего времени ограничивались публикациями первой половины прошлого века (Ферсман, 1928). Изучение этих сланцев на современном уровне позволило
по-новому взглянуть на минералогию ванадиевых охр, выявить общие черты и различия в характере ванадиевой минерализации в этих регионах, установить генетические особенности
минералов, что автор отразил в настоящей работе.
Цели и задачи работы. Основной целью работы является минералогическая характеристика ванадиеносных углеродисто-кремнистых сланцев Южной Ферганы.
Задачами работы являются:
получение детальных характеристик ванадиевых и ванадийсодержащих минералов, связанных с формацией углеродисто-кремнистых сланцев;
выявление особенностей вхождения ванадия в эти минералы;
выявление генетических особенностей ванадиевой минерализации в описываемых породах, установление типичных ассоциаций минералов метаморфогенного и гипергенного происхождения.
Фактический материал и методика исследований. Основная часть фактического материала была собрана в ходе полевых работ автором совместно с Л.А. Паутовым, А.А. Агахановым, Г.К.
Бекеновой, Т.В. Дикой на проявлениях углеродисто-кремнистых сланцев Южного Тянь-Шаня в 2002-2003 гг. В работе были также использованы полевые материалы, собранные автором
на м-ниях Верхний Ходжа-Ахмет (1993) и Джантуар (1999) (Ц.Кызылкумы, Узбекистан); на хр. Каратау (Казахстан) (2001); также материалы из фондов Минералогического музея им.
А.Е. Ферсмана РАН и из коллекции Е.А. Анкинович, предоставленные Г.К. Бекеновой; образцы из месторождения Верхний Ходжа-Ахмет, предоставленные А.И. Тищенко.
Во время полевых работ нами собрано около 2 тыс. образцов. Для экспресс-анализа в поле успешно использовалась качественная реакция на ванадий с перекисью водорода. Сделано
около 500 качественных микрозондовых определений состава минералов, подготовлено и изучено 40 микрозондовых препаратов, по которым выполнено более 300 количественных и полуколичественных
микрозондовых анализов, отснято 65 рентгенограмм, получены оптические константы для 5 минералов, снято 20 ИК-спектров, проведено гониометрическое изучение 14 кристаллов фольбортита
и 1 - кыргызстанита. Сделано около 150 фотографий (в режимах SEI, BSE, характеристическом рентгеновском излучении отдельных элементов), а также 50 макрофотоснимков образцов.
Для микрокристаллов трёх минералов, изученных автором, коллегами выполнена расшифровка кристаллических структур.
В лабораторных исследованиях использовалась следующая аппаратура: электронно-зондовый микроанализатор JCXA 50A (JEOL), укомплектованный WDS с модернизированным EDS Link, а
также сканирующий электронный микроскоп CamScan-4D (Oxford Instruments) с EDS Link ISIS; сканирующий микроскоп T-100 (JEOL), оптический спектрометр IСP OES VISTA Pro (Varian);
рентгено-флюоресцентный анализатор ED 2000 (Oxford Instruments); порошковый дифрактрометр ДРОН-2; рентгеновские аппараты УРС-55 и УРС -50 с камерами РКД 57.3 и РКУ 114М; монокристальный
дифрактометр Bruker P4 с CCD- детекторами Smart 4K и Apex 4K; ИК-спектрометр Specord 75 IR (Сarl Zeiss Jena); ИК-фурье спектрометр Avatar (Thermo Nicolet); поляризационные
микроскопы МИН-8, Полам Л-211 и Р-312; рефрактометр ИРФ-454Б; однокружный и двукружный гониометры Fuess, а также двукружные гониометры ГД-1 и ZRG-3; микротвердометр ПМТ-3;
для отбора мелких выделений использовалась ультразвуковая игла на базе установки УЗДН-2.
Все перечисленные виды работ, кроме рентгенографии монокристаллов и расшифровки кристаллических структур, выполнены собственноручно автором или же совместно с коллегами -
Л.А. Паутовым и А.А. Агахановым.
Научная новизна. На современном уровне проведено детальное минералогическое описание зоны окисления углеродисто-кремнистых сланцев Ю. Ферганы; открыто два новых минерала:
анкиновичит (Ni,Zn)Al4(VO3)2(OH)12.2H2O и кыргызстанит (Zn,Ni)Al4(SO4)(OH)12.3H2O, для которых охарактеризованы кристаллические структуры; сделаны вторые находки в мире невадаита
и никельалюмита, для никельалюмита выявлено замещение Al3++(SO4)2- ↔ V5++(SiO4)4-, приводящее к появлению высококремнистой фазы состава (Ni,Zn,Cu)(Al3.5V5+0.5)[(SiO4)0.5(SO4)0.5](OH)12.3H2O;
анкиновичит, кыргызстанит, никельалюмит, а также ранее открытый альванит, объединены в группу никельалюмита с общей формулой MAl4(OH)12(TO3, SO4)m(H2O)n (M = Ni, Zn, Cu2+;
T = N5+, V5+; m = 1, 2; 2 < n < 3), впервые установлено широкое распространение маннардита как одного из важных метаморфогенных минералов-концентраторов ванадия в углеродисто-кремнистых
сланцах, установлены его генетические особенности; показано постоянное присутствие примеси ванадия в минералах группы алунита, а также в некоторых гипергенных фосфатах Al
и Fe в изученных объектах; подтвержден статус туранита как минерального вида, для него получены новые аналитические и структурные данные; получены новые данные для альванита,
курумсакита, хаммерита, тангеита, фольбортита, расширяющие представления об их химическом составе, кристаллографии, свойствах.
Практическая значимость работы. Новые данные по минералам, полученные в настоящей работе, являются вкладом в фундаментальные знания о природном кристаллическом веществе, они
вошли в справочную литературу и компьютерные базы данных по минералам. Поскольку месторождения урана и ванадия, сосредоточенные в углеродисто-кремнистых сланцах, отличаются
комплексностью, то сведения о вещественном составе потенциальных руд, полученные автором, могут быть использованы геологами при поисках и технологами-обогатителями при добыче
и переработке руд.
Апробация работы и публикации. По теме настоящей диссертации опубликовано 10 статей в реферируемых журналах, 2 статьи в региональном сборнике, 1 статья находится в печати.
Прочитано 3 доклада на заседании Минералогического семинара в Минералогическом музее им. А.Е. Ферсмана РАН (2003 год), а также на ежегодных Ломоносовских чтениях 2009 и
2010 гг. (МГУ).
Защищаемые положения.
1. В ванадиеносных углеродисто-кремнистых сланцах Центральной Азии широко развита метаморфогенно-гидротермальная минерализация, порождённая эпигенетичным региональным низкоградным
метаморфизмом. Трещины гидроразрыва в сланцах выполнены жильным кварцем, заключающим, наряду с барий-ванадиевыми и барий-ванадийсодержащими минералами группы слюд роскоэлитом,
черныхитом, мусковитом (фенгитом), также маннардит BaTi6(V+3,Сr+3)2O16.H2O, который является здесь одним из концентраторов V3+.
2. Минералы группы никельалюмита характерны для зоны гипергенеза ванадиеносных углеродисто-кремнистых сланцев Центральной Азии. Эти минералы имеют общую формулу MAl4(OH)12(TO3,SO4)m(H2O)n,
(M = Ni, Zn, Cu2+; T = V5+, N5+; m = 1, 2; 2 < n < 3). Представители этой группы - альванит, анкиновичит, кыргызстанит и потенциально новый кремнистый никельалюмит - эндемики
коры выветривания ванадиеносных сланцев. Состав этих минералов, для которых характерно наличие низкополимеризованных метаванадатных анионов, обусловлен особенностями геохимии
протолита и параметрами коры выветривания.
3. Минералы группы алунита и фосфаты Al и Fe являются важными концентраторами ванадия в зоне окисления ванадиеносных сланцев. V3+ в минералах группы алунита изоморфно замещает
Al3+ и Fe3+ в октаэдрической координации. Наличие V3+ в этих образованиях коры выветривания коррелируется с высокой кислотностью образования минералов группы алунита.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем 220 страниц, включая, 45 таблиц, 81 рисунок и список литературы из 203
наименований.
Благодарности. Автор в первую очередь выражает благодарность своим друзьям и коллегам, Л.А. Паутову и А.А. Агаханову, которые помогали и способствовали работе, начиная от
полевых сборов и заканчивая лабораторными исследованиями и обсуждением результатов. Также автор признателен Г.К. Бекеновой, благодаря которой состоялись полевые работы на
Каратау, научному руководителю Э.М. Спиридонову за всестороннюю поддержку и обсуждение работы; И.В. Пекову за ценные замечания и помощь.
Автор выражает особую благодарность коллективу кристаллографов и минералогов Университета Манитобы (Виннипег, Канада): Ф. Хоторну, Е.В. Соколовой, Ю.А. Уваровой, М. Куперу,
выполнившим расшифровку структур минералов, а также принявшим активное участие в правке и обсуждении статей. Автор благодарит всех, кто содействовал в проведении полевых работ:
геологов Южно-Киргизской ГРЭ В.Н. Бобылёва, В.С. Гурского, И.И. Солошенко; гл. геолога АО Алаурум В.В. Смирнова. Автор благодарен сотрудникам Минералогического музея им.
А. Е. Ферсмана РАН: М.Е. Генералову и С.Н. Ненашевой за помощь в работе с фондами музея, Д.И. Белаковскому и А.А. Евсееву за ценные замечания и консультации, Н.А.Пековой за
проведение макрофотосъёмки образцов, А.В. Быстрову за техническую поддержку, Г.А. Осолодкиной за помощь в поиске литературы, и, конечно, М.И. Новгородовой, директору Музея,
за постоянный интерес и поддержку в работе. За участие в исследованиях и ценные замечания автор благодарит П.В. Хворова, Е.В. Белогуб, А.И. Тищенко, Ю.В. Гушул, В.М. Рогового,
В.Н. Холодова, Н.В. Чуканова, П.М. Карташёва, В.Л.Левина, П.Е.Котельникова, А.А. Карпенко. Особенную благодарность автор выражает д-ру Д. Барнардо из Совета по наукам о земле
(Претория, ЮАР), передавшего для исследований никельалюмит с места первого описания.
|
Библиография:
Список публикаций по теме диссертации. 1. Карпенко В.Ю. Фольбортит из Центральных Кызылкумов, Узбекистан // Зап.ВМО. 1993. Ч. 122. Вып. 6. С. 56-60. 2. Карпенко В.Ю. Находка биверита на месторождении Балта-Тау в Башкирии // Уральский минерал. сборник. Миасс,1993. 1. С.66-68. 3. Карпенко В.Ю., Коклин А.И. О новом местонахождении фольбортита в Башкирии // Уральский минерал. сборник. Миасс, 1993. 1. С.69-70. 4. Расцветаева Р.К., Чуканов Н.В., В.Ю. Карпенко. Кристаллическая структура нового природного соединения Сu4Al3(OH)14F3(H2O)2 // Докл. РАН. 1997. Т. 353. С.354-357. 5. Чуканов Н.В., Карпенко В.Ю., Расцветаева Р.К, Задов А.Е., Кузьмина О.В. Хайдарканит - Сu4Al3(OH)14F3(H2O)2 новый минерал Хайдарканского месторождения (Кыргызстан) // Зап.ВМО. 1999. Ч.128. Вып.1. С.58-64. 6. Карпенко В.Ю., Агаханов А.А., Паутов Л.А., Дикая Т.В., Бекенова Г.К. О новом местонахождении никельалюмита на Кара-Чагыре, Ю. Киргизия // Новые данные о минералах. 2004а. Вып. 39. C. 32-39. 7. Карпенко В.Ю., Паутов Л.А., Соколова Е.В., Хавторн Ф., Агаханов А.А., Дикая Т.В., Бекенова Г.К. Анкиновичит - никелевый аналог альванита - новый минерал из Курумсака (Казахстан) и Кара-Чагыра (Киргизия) // Зап. ВМО. 2004б. Ч. 133. Вып. 2. С. 59-70. 8. Sokolova E.V., Hawthorne F.C., Karpenko V.Yu., Agakhanov A.A., Pautov L.A. Turanite, Cu2+5(V5+O4)2(OH)4, from the Tyuya-Muyun radium-uranium deposit, Osh district, Kyrgyzstan: a new structure for an old mineral // Canad. Mineral. 2004. Vol. 42. P. 731-739. 9. Агаханов А. А., Карпенко В. Ю., Паутов Л. А., Бекенова Г.К, Уварова Ю.А., Соколова Е. В., Хавторн Ф. Кыргызстанит ZnAl4(SO4)(OH)123H2O новый минерал с месторождения Кара-Танги, Киргизия // Новые данные о минералах. 2005. Вып. 40. C. 23-28. 10. Карпенко В.Ю., Агаханов А.А., Паутов Л.А., Соколова Е.В., Хавторн Ф., Бекенова Г.К. Туранит с Тюя-Муюна, Киргизия: новые данные о минерале. // Новые данные о минералах. 2005. Вып. 40. C. 37-43. 11. Uvarova, Y.A., Sokolova, E., Hawthorne, F.C., Karpenko, V.Y., Agakhanov, A.A., and Pautov, L.A. The crystal chemistry of the "nickelalumite"-group minerals. Canad. Mineral. 2005. Vol.43. P.1511-1519. 12. Карпенко В.Ю., Паутов Л.А., Соколова Е.В., Хавторн Ф., Агаханов А.А., Находка низкоалюминиевого невадаита из района Кара-Чагыра, Кыргызстан. // Зап. ВМО. 2009. Ч. 138. Вып.1. С. 83-90. 13. Карпенко В.Ю., Паутов Л.А., Агаханов А.А., Дикая Т.В., Бекенова Г.К. О маннардите из ванадиеносных сланцев Казахстана и Средней Азии // Новые данные о минералах. 2010. Вып. 45, в печати.
|
|
