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.
Основные защищаемые положения
I. Породы железорудного комплекса
(фоскориты и кальцит-магнетитовые руды)
Ковдорского месторождения представлены большей
частью метасоматитами магматического этапа,
сформированными на фронте магматического
замещения кальцитовыми карбонатитами
существенно оливиновых,
слюдяно-клинопироксеновых пород и ийолитов. С
формированием пород железорудного комплекса
магматического этапа связано образование
апатит-магнетитового месторождения.
II. Породы флогопитового комплекса
(оливин-флогопит-диопсидовые) Ковдорского
месторождения сформированы путем
перекристаллизации клинопироксен-слюдяной зоны
колонки ийолитизации оливинитов с укрупнением и
уменьшением железистости железо-магнезиальных
слюд. Гастингсит-кальцит-диопсидовые породы
сформированы по мелилитовым породам северного
фланга месторождения и являются фацией пород
флогопитового комплекса
III. Формирование пород
железорудного и флогопитового месторождений
Ковдорского массива происходило при
термодинамически инертном поведении Al, Si, Fe, Ca и
вполне подвижном поведении Mg, Na, K. Смена
минеральных парагенезисов от ранних к поздним в
железорудном месторождении объясняется
понижением температуры и химического потенциала
магния.
IV. Скарноподобные породы (с
монтичеллитом и андрадитом) Ковдорского массива
сформированы позже пород флогопитового
комплекса на постмагматическом этапе. Источник
флюидов для них тесно связан с
карбонатитами.Четко выделяется два типа
монтичеллита: ранний с ламеллями оливина и
поздний, однородный; первый из которых образован
при турьяитизации оливинитов, а второй при
постмагматическом процессе формирования
скарноподобных минеральных ассоциаций.
Апробация работы и публикации.
Результаты исследований по теме диссертации
опубликованы в 5 статьях и тезисах докладов.
Основные результаты исследований по теме
диссертации были представлены: на международном
симпозиуме "Физико-химические проблемы
эндогенных геологически процессов",
посвященной 100-летию Д.С. Коржинского (ИГЕМ РАН,
Москва, 1999); на Всероссийской конференции
"Карбонатиты Кольского полуострова",
посвященной 85-летию А.А. Кухаренко и О.М.
Римской-Корсаковой (СПбГУ, С.-Петербург, 1999); на II
Всероссийском петрографическом совещании
"Петрография на рубеже XXI века. Итоги и
перспективы" (институт геологии Коми НЦ УрО
РАН, Сыктывкар, 2000); на XI молодежной конференции,
посвященной памяти К.О. Кратца (институт геологии
КНЦ РАН, Петрозаводск, 2000)
Структура и объем работы.
Работа состоит из введения, 6 глав, заключения,
списка литературы и приложения. Общий объем
работы составляет 240 страниц, включая 63
иллюстрации и 24 таблицы. Библиография включает 164
наименования.
Благодарности. Автор
выражает искреннюю благодарность своему
научному руководителю акад. А.А. Маракушеву, а
также И.А. Зотову, В.Л. Русинову, Н.Н. Перцеву, И.Т.
Расс, Л.Л. Перчуку, оказавшим решающее влияние на
формирование научного мировоззрения автора
данной работы. Особенно автор признателен Н.И.
Красновой, оказавшей неоценимую помощь в
ознакомлении с Ковдорским массивом в первый
полевой сезон. Автор благодарен О.В. Чаплыгину и
М.М. Моисееву, оказавшим помощь в полевых работах
и выполнявших фотодокументацию обнажений и глыб.
Автор выражает признательность С.С. Абрамову, Н.С.
Серебрякову, С.П. Кориковскому, П.Ю. Плечову, С.М.
Кравченко за помощь и советы, которыми автор
пользовался на протяжении всей работы, а также
Н.Н. Кононковой, Е.В. Гусевой, Н.Н. Коротаевой за
выполнение высококачественных анализов на
микроанализаторе и А.И. Якушеву и О.Г. Унановой за
проведение химического анализа пород. Также
автор благодарен Д.И. Кринову за помощь в
фотографировании шлифов под микроскопом.
Неоценимую помощь автору при работе на
месторождениях Ковдорского массива оказали
геологи тематических партий ОАО "Ковдорский
ГОК" и ОАО "Ковдорслюда": А.Н. Быховец, С.Б.
Лесохин, В.Т. Рико, Т.Н. Поганкина, С.Н. Алферов.
Сокращения
Adr-андрадит, Ak-акерманит, Ann-аннит,
Ap-апатит, Bdl-бадделеит, Bt-биотит, Cal-кальцит,
Ccn-канкринит, Chu-клиногумит, Cpx-клинопироксен,
Di-диопсид, Dol-доломит, Fo-форстерит, Grt-гранат,
Ist-истонит, Mag-магнетит, Mel-мелилит, Mtc-монтичеллит,
Ne-нефелин, Ol-оливин, Phl-флогопит, Rht-рихтерит,
Spl-шпинель, Srp-серпентин, Tfh-тетраферрифлогопит.
далее>>
|
