Карбонатитовые месторождения. Физико-химические условия рудообразования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Карбонатитовые месторождения

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).

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 Nb₂O₅ 0,1-1%; 2. Бастнезит-паризит-монцонитовые карбонатиты с содержанием TR₂O₃ 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%, Р₂О₅ 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).

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, PO₄, 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.

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.

Размещено на Allbest.ru