Минерагения благородных металлов и алмазов северо-восточной части Балтийского щита

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Кольский регион, в геологическом плане представляющий собой северо-восточную часть Балтийского щита, по праву считается одним из ведущих минерально-сырьевых районов России. В течение 60 лет основные объемы геолого-разведочных работ в Мурманской области были связаны с наращиванием запасов железных, медно-никелевых, апатит-нефелиновых, лопаритовых руд и слюды-мусковита для действующих ГОКов. Интенсивная отработка месторождений традиционных видов сырья привела к истощению сырьевой базы, возможности прироста запасов которой сегодня весьма ограничены.

В сложившейся обстановке назрела необходимость переориентации работ на поиски, оценку и переработку новых для области видов сырья – хрома, титана, металлов платиновой группы, золота, алмазов с привлечением инвестиций российских и зарубежных фирм. Это предусмотрено Программой “Экология и природные ресурсы Мурманской области на 2003-2010 г.г.“, согласованной с МПР России и Мурманской областной Думой. Основанием для подобной сырьевой политики является открытие за последние годы на территории области Сопчеозерского месторождения хромитов в дунитовом блоке Мончеплутона, проявлений хромитов в Имандровском лополите с попутными благородными металлами, серии проявлений металлов платиновой группы (Pt, Pd, Rh) с Au и Ag в Федорово-Панском, Мончетундровском и Ковдозерском расслоенных базит-ультрабазитовых массивах, проявлений Au, иногда с Ag в архейской зоне Колмозеро-Воронья, в Южно-Печенгской, Южно-Варзугской и Куолаярвинской протерозойских зонах, алмазов в кимберлитах Терского берега.

Материалы о новых видах полезных ископаемых впервые были изложены в “Мультимедийном справочнике по минерально-сырьевой базе и горно-промышленному комплексу Мурманской области” (2001) и коллективной монографии “Геология рудных районов Мурманской области“ (2002), одним из составителей которых был и автор. В течение многих лет автор занимался вопросами геохимии, минералогии и металлогении золота Карело-Кольского региона. В последние годы он являлся руководителем работ по оценке благороднометалльного потенциала базит-ультрабазитовых и щелочно-базит-ультрабазитовых интрузивных комплексов Мурманской области как в рамках тематических исследований, так и проектов, осуществляемых при финансировании регионального Комитета по природным ресурсам. В настоящее время автор является научным руководителем темы по оценке локального прогноза Кольского региона и прилегающей акватории Белого моря на россыпи благородных металлов и алмазов. Особенно интересной является оценка перспектив алмазоносности шельфа Белого моря, поскольку известно огромное внимание во всем мире к освоению прибрежно-морской зоны – важнейшей минерагенической зоны Земли.

Таким образом, актуальность работы определяется стратегическими задачами дальнейшего развития сырьевого потенциала области, что подтверждается большим интересом к этой проблеме ряда крупных российских и иностранных фирм (РАО “Российский никель”, АО “АЛРОСА”, “BHP”, Австралия; “Barrick gold”, Канада; “Outocumpu”, Финляндия; “Nord Plat”, Великобритания и др.).

Цель и задачи исследований . Цель работы заключалась в обобщении материалов по рудным объектам Кольского региона, содержащим благородные металлы (БМ) и алмазы, с выделением новых перспективных рудопроявлений и их оценкой.

В рамках этой проблемы решались следующие задачи:

1) изучение закономерностей распределения БМ и, в первую очередь, Au, в породных ассоциациях различной формационной принадлежности и возраста;

2) геологическая и минералогическая характеристика наиболее перспективных благороднометалльных объектов;

3) изучение перспектив россыпеносности в отношении БМ и алмазов;

4) получение новых технологических данных по рудным объектам, содержащим БМ в качестве попутных компонентов;

5) разработка концепции ориентации минерально-сырьевого потенциала Мурманской области на БМ и алмазы.

Научная новизна . В результате проведенных автором комплексных исследований дана металлогеническая характеристика Кольского региона с акцентом на БМ и алмазы.

1) Впервые для древних регионов мира дана подробная картина распределения Au в разрезе докембрия с учетом формационной и фациальной принадлежности осадочных, вулканических и интрузивных образований, синтезированная в карте фоновой золотоносности Кольского п-ова и Северной Карелии.

2) Выделено два крупных рубежа накопления Au в осадочных формациях – позднеархейская (безуглеродистая) и карельская (углеродисто-карбонатно-терригенная), с которыми парагенетически могут быть связаны эндо- и экзогенные проявления металла.

3) Впервые в докембрийских комплексах выделена рудоносная золото- и серебросодержащая формация метаморфизованных вторичных кварцитов; рудопроявления, относимые к этой формации, характеризуются невысокими концентрациями золота, но значительными запасами руд.

4) Выявлена новая для Кольского региона потенциально россыпеобразующая золотоносная конгломерато-глинистая формация как продукт переотложения площадных кор выветривания с ориентировочным возрастом 2.5-2.6 млрд. лет.

5) Впервые обнаружена золото-селенидная продуктивная ассоциация в кварцевых жилах Карело-Кольского региона.

6) Дана классификация золоторудных и золотосодержащих проявлений северо-востока Балтийского щита.

7) Получена первая сводка по геохимии всей группы БМ в интрузивных и некоторых вулканогенно-осадочных комплексах Кольского региона и выявлена его Rh-Ru-Pd геохимическая специализация. Массивы одной формационной группы имеют сходные спектры распределения концентраций БМ, нормализованных по хондриту С1.

8) Показано, что в щелочно-ультраосновных комплексах накопление Pt, Ir, Os связано с формированием оксидной минерализации в ранних дифференциатах, а Pd, Rh, Au и Ag - с формированием сульфидной минерализации в завершающих магматический этап развития зонально-кольцевых интрузий карбонатитах и фоскоритах.

9) Проведенные технологические исследования свидетельствуют о перспективности использования концентратов из хромитовых руд для извлечения металлов Ir-подгруппы, а концентратов из апатит-магнетит-редкометалльных руд – для извлечения металлов Pd-подгруппы, Au и Ag.

10) Разработана модель россыпеобразования в отношении БМ и алмазов на площадях, подвергавшихся ледниковой экзарации и выявлены новые потенциально алмазоносные поля продуктов кимберлитового магматизма на юго-востоке Кольского полуострова.

11) Дана оценка перспектив на коренные и россыпные проявления БМ и алмазов как нетрадиционных видов минерального сырья Кольского региона.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Изучение распределения Au совместно с петро- и рудогенными элементами в породах и минералах осадочных, вулканических и интрузивных комплексов Кольского п-ова и Северной Карелии дало возможность выделить две специфических для региона золотоносных формации – конгломерато-глинистую с самым высоким фоновым содержанием металла (экзогенную) и дометаморфических вторичных кварцитов (эндогенную).

2. Данные о распределении PGE в породах интрузивных и вулканогенно-осадочных комплексов свидетельствуют о существенно Pd геохимической специализации Кольской провинции. Руды платинометалльных, Cu-Ni месторождений и карбонатиты щелочно-ультраосновных интрузий специализированы преимущественно на Ru, Rh и Pd, а руды хромитовых месторождений и проявлений – на Pt, Ru и Pd.

3. Благороднометалльное оруденение на территории Кольского п-ова и Северной Карелии реализуется в метаморфических и интрузивных комплексах архейского и протерозойского возраста. Формирование золоторудных проявлений связано с внутриплитными шовными и палеорифтогенными зонами; малосульфидное платинометалльное и хромитовое оруденение реализуется в массивах, сформировавшихся на начальных стадиях развития палеорифтогенных структур и в зонах протоактивизации.

4. Анализ россыпеобразующих факторов (формационных, палеогеографических, неотектонических, геоморфологических, литологических, минералогических и геохимических) свидетельствует о возможности формирования на Кольском п-ове россыпей золота и платины ближнего сноса (включая и техногенные) и прибрежно-морских россыпей алмазов, включая и шельф Белого моря.

5. Стратегия развития минеральной базы Мурманской области состоит в расширении поисков новых и ускоренном вводе в эксплуатацию разведанных месторождений высоколиквидных видов сырья (БМ и алмазы), а также комплексном использовании технологических продуктов переработки медно-никелевых, железо-титановых, медноколчеданных, редкометалльных, хромитовых руд с извлечением всей гаммы БМ.

Фактический материал и методы исследования . В основу диссертации положены материалы геологических, геохимических, минералогических и технологических исследований автора за более, чем тридцатилетний период работы на Кольском п-ове и в Северной Карелии.

Геологические исследования включали комплекс существующих методов, а также геохронологические исследования. Автор работал на потенциально золотоносных проявлениях всего Кольского региона и Северной Карелии, где им собраны значительные по объему коллекционные материалы (более 3000 геохимических проб, не считая образцов, шлифов, аншлифов, геохронологических, минералогических и технологических проб). Районы работ – зона Колмозеро-Воронья, Печенгская структура, включая Южно-Печенгскую зону, зона Имандра-Варзуга и ее южное обрамление, Северо-Карельская зона, включающая Пана-Куолаярвинскую и Кукасозерскую структуры, Кицко-Япомская зона Терского блока с колчеданными проявлениями, Малокейвская структурная зона, Усть-Понойская зона и др. Для сравнения привлекаются материалы автора по Центральному Тянь-Шаню, Памиру, Шпицбергену. При исследованиях по геохимии PGE, а также Au и Ag использованы собственные коллекционные материалы по хромитовым рудам Сопчеозерского месторождения, проявлений Падос и г. Девичьей, по сульфидным рудам и вмещающим породам массива НКТ Мончеплутона, по углеродистым сланцам региона, по магматитам архейской зоны Колмозеро-Воронья, по кимберлитам Терского берега и др. В рамках работ по россыпной тематике использованы собственные материалы автора по Мончегорскому району, по зоне Колмозеро-Воронья, по донным осадкам акватории Горла Белого моря.

Основная геологическая информация получена при детальных исследованиях на реперных благороднометалльных объектах, включая составление разрезов и карт, зарисовок обнажений, документирование керна скважин и отбор проб.

Автор принимал участие в разработке спектрохимического метода определения Au, будучи студентом МГУ, и внедрил эту методику в Геологическом институте КНЦ РАН. Он сам проанализировал на Au значительную часть геохимических проб как из своих коллекций, так и из коллекций геологов ГИ КНЦ РАН, ВСЕГЕИ, ИГ Карельского НЦ РАН, Мурманской и Центрально-Кольской экспедиций (ЦКЭ), ПГО “Аэрогеология” и других научных и производственных организаций. Анализы на всю группу БМ, использованные в работе, были получены разработанным в ГИ КНЦ РАН методом сотрудниками руководимой автором лаборатории В.И.Скибой и Ю.Н.Новиковой.

При исследовании минералов проводилось рудно-минераграфическое изучение, выделение мономинеральных фракций; для диагностики и оценки состава и свойств минералов использовались рентгеноструктурный, микрозондовый, изотопный и другие виды анализов.

Технологические исследования руд и концентратов проводились в Горном и Геологическом институтах КНЦ РАН при непосредственном участии автора.

Практическая значимость и реализация результатов работы . Результаты научных исследований автора нашли отражение в 12 рекомендациях и 30 отчетах, где были предложены как теоретические предпосылки по выявлению новых, так и практические рекомендации по расширению перспектив на БМ уже известных рудных объектов на Кольском п-ове и в Северной Карелии (рудопроявления Au Оленинское, Ворговый, Майское, Панареченское, участок Малых Кейв, участок Брагинский в Южной Печенге, участок Кувернеринйоки в Северной Печенге, Прихибинье, Лапландский гранулитовый пояс, участки Кукас и Немиттоваара в Северной Карелии и др.). Разработанные автором петрогеохимические критерии выявления Au-оруденения были использованы при проведении договорных работ с УГ Таджикистана и нашли отражение в совместных с В.Е.Минаевым рекомендациях по поискам Au в глаукофан-зеленосланцевых комплексах Центрального Тянь-Шаня.

В рамках тематических работ руководимой автором лаборатории геологии и экономики новых видов минерального сырья за последние годы были получены оригинальные данные по распределению БМ в породах, минералах, рудах и концентратах интрузивных комплексов Кольского региона. Это позволило передать в Комитет по природным ресурсам Мурманской области рекомендации на проведение поисковых работ на Pt и Pd в массивах ковдозерской группы (юго-запад Кольского п-ова), на поиски россыпей Pt и Ir в обрамлении массивов Лесная Варака и Салмагора, на комплексное использование сульфидных концентратов от обогащения апатит-бадделеит-магнетитовых руд Ковдорского массива с извлечением Pd, Rh, Au, Ag, на комплексное использование хромитовых концентратов Сопчеозерского месторождения и проявления Большая Варака с попутным извлечением Pt, Pd, Ir, Os, Au.

Под руководством автора с 1996 года ведутся работы по оценке россыпной алмазоносности Кольского региона и акватории прилегающих морей. Впервые обнаружен алмаз и его минералы-спутники в центральной части Кольского п-ова (участок Белых тундр). Оконтурены потенциально россыпеносные участки на Терском побережье в междуречье Пялица и Бабья, где обнаружено несколько зерен алмазов, высокохромистые пиропы, хромдиопсиды и хромшпинелиды, что открывает перспективы выявления аламазоносных россыпей в названном районе. Выявлены предпосылки обнаружения россыпей алмазов на шельфе Белого моря. Автором дана металлогеническая оценка Кольского региона на БМ и алмазы, нашедшая отражение в коллективной монографии “Геология рудных районов Мурманской области” (2002 г.).

Материалы автора были использованы при составлении и реализации комплексных региональных и международных программ и проектов “Золотоносность Карело-Кольского региона”, “Минерал”, “Металлогения докембрия”, “Платина России” и др. Автор в течение многих лет активно работал по договорам с отдельными партиями Мурманской ГРЭ и ЦКЭ, ПГО “Аэрогеология”, ВСЕГЕИ, ИГЕМ РАН, Институтом геологии Карельского НЦ РАН, ГУП “Минерал”, Шпицбергенской партией “ВНИИОкеангеология”, Управлением геологии Таджикской ССР, “Северной горной компанией”. Работы по оценке алмазоносности шельфа Белого моря несколько лет проводились совместно с фирмой “Gal Marin” (ЮАР). Работы по оценке россыпной алмазоносности юго-востока Кольского п-ова три года ведутся в рамках Программы Президиума РАН “Мировой океан”.

Апробация работы . Результаты исследований представлялись и докладывались на международных, всесоюзных, российских совещаниях, среди которых можно отметить:

Всесоюзное совещание “Геохимические методы поисков рудных месторождений в Сибири и на Дальнем Востоке”, Новосибирск, 1978; II Всесоюзное совещание по металлогении докембрия, Иркутск, 1981; Семинар “Геохимия магматических пород”, Москва, 1986, 2002, 2003; Всесоюзное совещание по углеродистым сланцам, Сыктывкар, 1987; Всесоюзная конференция “Метасоматизм и рудообразование”, Ленинград, 1987; Екатеринбург, 1997; Международное совещание по геологии россыпей и месторождений кор выветривания, Москва, 1994, 1997, 2000; симпозиум “Благородные металлы и алмазы Севера Европейской части России”, Петрозаводск, 1995; Всесоюзное совещание “Проблемы комплексной переработки руд”, С-Петербург, 1996; Biennial SGA-SEG Meeting, Турку, 1997, Краков, 2001; Международное совещание “Металлогения, нефтегазоносность и геодинамика Северо-Азиатского кратона и орогенных поясов его обрамления”, Иркутск, 1998; Международное совещание “Рифтогенез, магматизм, металлогения докембрия, корреляция геологических комплексов Фенноскандии”, Петрозаводск, 1999; Nordic Mineral Resources Symposium, Трондхейм, 1999; Международная конференция “Industrial Minerals: Deposits & new Developments in Fennoscandia”, Петрозаводск, 1999; Конференция, посвященная 300-летию Горно-геологической службы России “Геология и минерально-сырьевые ресурсы Европейской территории России и Урала”, Екатеринбург, 2000; 31st IGC, 2000, Рио де Жанейро ; EUG 11 Meeting, 2001, Страсбург; 2003, Ницца; 3rd Fennoscandian Exploration and Mining, Рованиеми, 2001; Международная конференция “Геология и полезные ископаемые Балтийского щита”, Апатиты, 2002; Международный симпозиум “Metallogeny of Precambrian Shields”, Киев, 2002; Совещание по петрологии и рудоносности магматических образований, Новосибирск, 2003; Научно-практическая конференция АК “АЛРОСА”, Мирный, 2003.

Публикации . По теме диссертации опубликовано 135 работ. В списке основных работ в автореферате приведены 1 авторская, 2 коллективных монографии, 1 мультимедийный справочник, 1 препринт, 41 статья и 14 тезисов.

Структура и объем работы . Диссертация состоит из введения, 8 глав и заключения. Общий объем текста 399 страниц, включая 73 таблицы, 117 рисунков и список литературы, содержащий 558 наименований.

Благодарности . Исследования по геохимии Au были начаты мною в Казахстане под руководством профессора В.С.Коптева-Дворникова, к которому я испытываю благодарность как человеку, способствовавшему моему становлению в качестве геолога-геохимика. Я искренне признателен сотрудникам МГУ Н.Т.Воскресенской, Н.Ф.Пчелинцевой, Э.М.Спиридонову, В.И.Фельдману и др., оказывавшим постоянную поддержку в моих первых исследованиях. Автор благодарен И.В.Белькову и А.А.Предовскому, которые инициировали постановку работ по геохимии Au в метаморфических комплексах Кольского региона и поддерживали работу в этом направлении.

Особую признательность я хочу выразить академику Ф.П.Митрофанову. Под его руководством начались интенсивные исследования по оценке платиноносности и алмазоносности Кольского региона, в которых автор принимает участие в течение последних 15-ти лет.

Автор имел возможность обсуждать отдельные вопросы и положения исследований с академиками Н.А.Шило, Л.Н.Когарко, Г.Г.Матишовым, Р.Б.Баратовым, Н.П.Щербаком, чл.-корр. РАН В.И.Будановым, Н.И.Ереминым, Ю.Г.Сафоновым, докторами, кандидатами наук и научными сотрудниками Г.Н.Аношиным, А.М.Ахмедовым, Е.М.Бакушкиным, А.А.Басалаевым, Т.Б.Баяновой, Б.Бедеккером (ЮАР), А.П.Белолипецким, О.А.Беляевым, А.Б.Бобровым (Украина), В.И.Болотовым, А.Н.Виноградовым, Ю.Л.Войтеховским, А.В.Волковым, А.В.Волошиным, Г.Л.Вурсием, Л.Н.Гриненко, Т.Л.Гроховской, В.В.Дистлером, В.Н.Долженко (Кыргызстан), В.Я.Евзеровым, А.А.Ефимовым, Т.П.Жадновой, А.А.Жангуровым, Д.В.Жировым, Д.Р.Зозулей, Ю.И.Ильиным, В.Ю.Калачевым, А.А.Калининым, Н.Е.Козловым, А.Ф.Коробейниковым, О.П.Корсаковой, А.У.Корчагиным, В.А.Костиным, А.А.Матвеевым, В.А.Мележиком (Норвегия), В.Е.Минаевым (Таджикистан), А.Г.Мироновым, О.В.Недашковской, В.З.Негруца, Ю.Н.Нерадовским, И.В.Никитиным, Н.Г.Патык-Кара, В.П.Петровым, М.Н.Петровским, В.И.Пожиленко, Е.В.Путинцевой, А.И.Ракаевым, Ф.М.Ройзенманом, С.И.Рыбаковым, Б.В.Рыжовым, А.В.Савицким, Ю.Г.Самойловичем, К.Сандбладом (Норвегия), В.И.Скибой, П.К.Скуфьиным, В.Ф.Смолькиным, Н.О.Сорохтиным, Х.Стайн (США), В.И.Старостиным, О.В.Суздальским, С.И.Турченко, В.С.Щукиным, Ж.А.Федотовым, И.В.Чикиревым, В.В.Щипцовым, А.К.Шпаченко, Ю.Н.Яковлевым. Всем перечисленным ученым автор выражает свою искреннюю признательность.

Автор активно сотрудничал с геологами производственных организаций - В.И.Безруковым, Н.И.Бичуком, А.Д.Дайном, О.Я.Даркшевичем, С.Ф.Клюниным, В.В.Лобановым, В.А.Мокроусовым, В.А.Павловым, И.В.Поляковым, В.М.Рудаковым и др.

Свою благодарность автор выражает всем, кто помогал в работе – М.П.Базанову, В.И.Басалаевой, Е.Э.Вашенюк, Н.Н.Галкину, Н.Г.Ивановой, А.Б.Калачевой, Л.И.Коваль, Л.И.Константиновой, В.В.Ладан, М.Ф.Лялиной, Ю.Н.Новиковой, Я.А.Пахомовскому, Л.И.Полежаевой, С.А.Реженовой, Е.Э.Савченко и др.