2. Физико-химические условия рудообразования
1. Карбонатитовые месторождения
Карбонатитами называются эндогенные скопления кальцита, доломита и других карбонатов, пространственно и генетически ассоциированные с интрузивами ультраосновного щелочного состава центрального типа, формирующимися в обстановке платформенной активизации. В настоящее время на земном шаре известно более 400 массивов ультраосновных щелочных пород. Термин «карбонатиты» ввел в употребление норвежский ученый В.К. Бреггер в 1921 г при описании карбонатитового массива Фён в Норвегии В России такие массивы известны в Карело-Кольском регионе, Сибири. Размещаются массивы на платформах и имеют различный геологический возраст. Среди них известны массивы докембрийского (Сибирь, Северная Америка), каледонского (юг Сибири), герцинского (Мурманская обл.), киммерийского (Сибирь, Бразилия) и альпийского циклов развития (большинство карбонатитов Африки).
Карбонатиты образуют обособленную группу эндогенных месторождений в силу резко специфических геологических условий их образования.
Карбонатитовые месторождения связаны только с платформенным этапом геологического развития и ассоциированы с комплексами ультраосновных щелочных пород. Массивы имеют трубообразную форму, дифференцированный состав и концентрически зональное строение. В них выделяют четыре главные группы пород: 1) ранние ультраосновные (дуниты, перидотиты, пироксениты); 2) щелочные (мельтейгит-ийолиты, щелочные и нефелиновые сиениты); 3) ореолы вмещающих пород, подвергшихся щелочному метасоматозу и превратившихся в фениты; 4) карбонатиты (рис. 1).
Массивы сопровождаются дайковой серией сложного состава, отражающего длительную и направленную эволюцию магматического очага и состоящую из разнообразных пород — от пикритовых порфиритов до щелочных пегматитов. Последовательно формирующиеся группы пород, образующие карбонатитовые массивы, размещаются в центростремительном направлении от периферии к центру и иногда в обратном, центробежном направлении. Примером последнего размещения может служить Ковдорский массив в Мурманской области. Центральная часть массива сложена оливинитами, образующими шток, далее располагаются прерывистым полукольцом пироксениты, а периферическая часть выполнена ийолитами и мальтейгитами. Карбонатиты в массиве представлены несколькими разновидностями: кальцитовыми карбонатитами, имеющими широкое распространение, доломитовыми карбонатитами, которые встречаются значительно реже, и доломито-кальцитовыми, возникшими большей частью в процессе доломитизации кальцитовых разновидностей пород. Многочисленные жилы и линзы, кальцитовых карбонатитов залегают в оливинитах центральной части массива и в щелочных породах его краевой зоны. Они группируются в отчетливо выраженную дугообразную зону и в ее пределах приурочены к серии кольцевых трещин-разломов, пологопадающих внутрь массива (Рис.2).
Магматические горные породы
... свойств магматические породы являются надежным основанием. Однако при оценке их строительных свойств необходимо учитывать следующие особенности. Это особенности характера залегания магматических горных пород. ... с окружающими породами, формируются магматические горные породы различного состава и строения. 2. Происхождение, и классификация магматических пород Магматические породы состоят из ...
Рис. 1. Общая схема строения карбонатного месторождения: 1 — щелочные породы; 2 — ультраосновные породы; 3 — гнейсы; 4 — фениты; 5 — шток карбонатитов; 6 — жилы карбонатитов.
Карбонатитовые тела представляют собой штоки, конические жилы, падающие к центру массива, кольцевые жилы, падающие от центра массива, радиальные дайки. Штоки в поперечнике имеют размеры от сотен метров до нескольких километров, а жилы мощностью от 10м при длине несколько сот метров до нескольких километров (1-2 км).
Минеральный состав карбонатитов определяется наличием карбонатов, составляющих 80-99%. Наиболее распространены кальцитовые карбонатиты, реже встречаются доломитовые, еще реже анкеритовые и совсем редко сидеритовые карбонатиты. В формировании карбонатитов установлена последовательность их образования — первым накапливается кальцит, далее доломит и анкерит. Остальные минералы в карбонатитах являются акцессорными, их более 150 разновидностей. Типоморфными минералами являются флогопит, апатит, флюорит, форстерит; редкими — бадделеит, пирохлор, гатчеттолит — урансодержащий пирохлор, перовскит-кнопит-дизаналит, карбонаты редких земель (синеизит, бастнезит, паризит).
Рис. 2. Схематическая геологическая карта Ковдорского массива, по В.И. Терновому, Б.В. Афанасьеву, Б.И. Сулимову. 1 — сунгулитовые породы; 2 — карбонатиты; 3 — апатит-форстеритовые породы; 4 — магнетитовые руды; 5 и 6 — флогопит-диопсид-форстеритовые гигантозернистые (5) и средне- и крупнозернистые (6) породы; 7 — оливиниты флогопитизированные и диопсидизированные; 8 — гранатовые автоскарны; 9 — монтичеллитолиты; 10 — мелилитолиты; 11 — турьяиты; 12 — пироксениты; 13 — слюдиты и слюдяно-пироксеновые породы; 14 — нефелиновые пироксениты; 15 — полевошпатовые ийолиты и нефелиновые сиениты; 16 — ийолит-уртиты; 17 — ийолит-мельтейгиты; 18 — оливиниты; 19 — фениты; 20 — гранитогнейсы.
В карбонатитах установлен стадийный характер минералообразования: в первую стадию формируются крупнозернистые кальциты с минералами титана и циркония; во вторую — среднезернистые кальциты с дополнительными минералами титана, урана, тория; в третью — мелкозернистый кальцит-доломитовый агрегат с ниобиевой минерализацией; в четвертую — мелкозернистые массы доломит-анкеритового состава с редкоземельными карбонатами. Текстура карбонатитов массивная, полосчатая, узловатая, плойчатая, структура — разнозернистая. По составу полезных ископаемых, концентрирующихся в карбонатитах последние разделены на семь групп. 1. Гатчеттолит-пирохлоровые карбонатиты с содержанием Nb 2 O5 0,1-1%; 2. Бастнезит-паризит-монцонитовые карбонатиты с содержанием TR2 O3 от десятых долей процента до 1%; 3. Перовскит-титаномагнетитовые руды связаны с гипербазитами в ассоциации с карбонатитами; 4. Апатит-магнетитовые с форстеритом карбонатиты с содержанием железа 20-70%, Р2 О5 10-15%; 5. Флогопитовые скарноподобные образования, в коре выветривания формируется вермикулит; 6. Флюоритовые карбонатиты; 7. Сульфидоносные карбонатиты с медным оруденением при содержании меди 0,68% и свинцово-цинковым. Минеральные типы рудоносных карбонатитов отвечают различным уровням их возникновения и последующего эрозионного среза (Рис.3).
Магматизм и магматические горные породы
... серии Боуэна (плакат) видно как последовательная совместная кристаллизация влияет на разделение магматических пород по химическому и минеральному составу, а также позволяет судить об основных минеральных ... км от него. Минеральный состав жил очень разнообразен и при достаточной концентрации в них полезных компонентов они рассматриваются как месторождения полезных ископаемых на золото, серебро, ...
Рис. 3. Схематический вертикальный разрез рудоносного карбонатитового штока: 1 — карбонатиты; 2 — ультраосновные-щелочные породы; 3 — осадочно-метаморфические породы.
Геологические структуры, определяющие положение и морфологию карбонатитовых тел внутри массивов, имеют один источник деформирующих усилий и разделяются на две разновидности по их морфологии. Центральные штоки приурочены к цилиндрическим трубкам взрыва. Карбонатитовые жилы приурочены к круговым структурам, среди них выделяют радиальные, кольцевые (падающие от центра), конические (падающие к центру).
2. Физико-химические условия рудообразования
карбонатит эндогенный минералообразующий геологический
По данным геологических и экспериментальных исследований, минералообразующая среда представляла собой сложную низковязкую высококонцентрированную водную систему (200-600 г/л).
Это — эндогенный рассол-расплав («тяжелый флюид»).
Главные компоненты:
- катионы: калий, натрий, кальций, стронций K, Na, Ca, Sr;
- анионы: хлориды, фосфаты, карбонаты (Cl, PO 4 , CO3 ).
Постоянно присутствуют углеводороды.
Отделение расплава-рассола происходило в завершающий этап становления щелочных комплексов, при этом в карбонатитовом расплаве концентрируются компоненты, не вошедшие в состав минералов силикатных пород.
По мере снижения температуры процесса формировались следующие рудные фации:
1) перовскит-флогопитовая — 650 С;
2) гатчеттолит-пирохлор-флогопитовая — 470 С;
3) пирохлоровая — 370 С;
4) колумбит-бастнезитовая — 260 С.
Давление. Приповерхностные карбонатиты формировались, по данным геобарометрии, в интервале 0.1-1.5 Кбар, редкометалльные (см выше) — 0.5 — 3 Кбар.
Генезис. Существуют две крайних точки зрения на происхождение карбонатитов. Согласно первой (магматической), их возникновение связано с дифференциацией мантийных расплавов и последовательным внедрением продуктов дифференциации в земную кору (формирование кольцевых и штокообразных комплексов).
В доказательства приводится:
- наличие ксенолитов ранее внедрившихся пород и пород «рамы»;
- термальный метаморфизм боковых пород;
- типичные для интрузий формы тел;
- излияние карбонатитовых лав;
- полосчатость в карбонатитах как результат течения магмы.
Согласно второй (метасоматической), карбонатиты возникают в процессе метасоматического взаимодействия «тяжелого флюида» с щелочными породами путем замещения силикатов карбонатами. Необходимая для карбонатообразования углекислота поступала из ультраосновного расплава формирующего комплекс, кальций и другие компоненты частично заимствовались из вмещающих пород.
Производство силикатного кирпича
... шлаки или золу. В данной курсовой работе производство силикатного кирпича будет рассматриваться на примере филиал ... состава смеси, ее формовочной влажности, удельного давления при уплотнении. По ГОСТ 379 - 79 водопоглощение силикатного кирпича должно быть не менее 6%. При насыщении водой прочность силикатного кирпича снижается по ... из тех же, но размолотых пород. Соотношения между активной окисью ...
Аргументы в пользу метасоматического генезиса:
- интенсивное проявление метасоматоза (скарнирования и фенитизации) до образования карбонатитов;
- образование зон прожилкования и штокверков с минеральным составом, аналогичным формирующимся синхронно крупным телам карбонатитов;
- наличие в телах карбонатитов реликтов силикатных пород (карбонатизированных);
- зависимость состава темноцветных и акцессорных минералов карбонатитов от состава замещаемых силикатных пород;
- избирательный характер метасоматоза (ультраосновные породы замещаются легче сиенитов)
- метасоматическая зональность в распределении минеральных ассоциаций на контакте карбонатитов и силикатных пород.
Вероятнее всего, изначально магматические карбонатиты испытывали после внедрения и кристаллизации расплава мощные постмагматические метасоматические преобразования.
Специфические особенности карбонатитов, отличающие их от осадочных и метаморфических карбонатных пород.
1) Приуроченность к массивам ультраосновных-щелочных пород и ассоциация со всеми разновидностями пород этого комплекса; форма тел.
2) Их возникновение не зависит от состава вмещающих пород («рамы» интрузии).
3) Среди карбонатитов обычно наблюдаются реликты ультраосновных, щелочных пород, скарнов; почти все эти ксенолиты карбонатизированы.
4) Многостадийность формирования карбонатитов.
5) Наличие редкометалльной и редкоземельной минерализации в карбонатитах.
