Краткий обзор курса лекций и практических занятий Основы учения о полезных ископаемых (проф. И.В.Викентьев)

Месторождением полезного ископаемого (МПИ) называется участок земной коры, в котором произошло накопление минерального вещества, по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования. По промышленному использованию МПИ делятся на рудные (металлические), нерудные (неметаллические), горючие (каустобиолиты) и гидроминеральные.

Классификация месторождений

Все месторождения полезных ископаемых в соответствии с геологическими процессами, в ходе которых они формируются, принято подразделять на эндогенные и экзогенные. Эндогенные в свою очередь подразделяются на магматогенные и метаморфогенные.

Среди отечественных геологов наиболее общепринятой является генетическая классификация В. И. Смирнова. В ее основу положена геологическая обстановка формирования месторождений, структурно-морфологические и минералогические особенности месторождений, а также физико-химические условия их возникновения.

Магматогенные месторождения по В. И. Смирнову делятся на семь групп: собственно-магматические, пегматитовые, карбонатитовые, скарновые, альбитито-грейзеновые, гидротермальные и колчеданные. Каждая группа, учитывая условия образования месторождений и некоторые особенности состава руд, подразделяются на классы. В зависимости от связи таких месторождений с процессами формирования изверженных пород среди магматогенных месторождений выделяют: собственно-магматические, и постмагматические. Первые формируются непосредственно в ходе кристаллизации магматического расплава и залегают в пределах родственной им магматической породы. Постмагматические месторождения представляют собой главную массу магматогенных месторождений. В их образовании главная роль принадлежит газовым и гидротермальным растворам. Среди них выделяют эксгаляционные – небольшая группа месторождений, образующая в результате кристаллизации соединений из газовой фазы при вулканических извержениях и отлагающихся на стенках кратера, трещинах, склонах вулканов. Вблизи от контактов изверженной породы с вмещающими легко реагируемыми чаще карбонатными породами возникают контактово-метасоматические (скарновые) месторождения.

Вдали от интрузий, в толщах вмещающих пород под воздействием гидротермальных растворов формируются гидротермальные месторождения.

Экзогенные месторождения подразделяются на месторождения выветривания, россыпные и осадочные.

Метаморфогенные месторождения подразделяются на две группы: метаморфизованные и метаморфические.

 

МАГМАТОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

Магматогенные месторождения по условиям образования самым тесным образом связаны с формированием различных изверженных или магматических пород: габбро, базальтов, диоритов, сиенитов и т. д., кристаллизующихся из расплавов магм, возникающих в подкоровых частях Земли. Магматические расплавы содержат кроме силикатных компонентов, составляющих основную массу изверженных пород, небольшое количество воды, СО₂, S, Cl, F и других летучих компонентов, а также различные металлы. При кристаллизации магмы, т. е. превращении ее в горную породу, заключенные в ней металлы могут сохраняться в породе в виде рассеянных минералов – акцессориев, могут быть вынесены вместе с летучими за пределы очага и рассеяться во вмещающих породах, а при значительной их концентрации и определенных благоприятных геологических условиях могут дать и месторождения.

Типичные черты генетических групп месторождений полезных ископаемых

1. Расположены в интрузивных массивах и реже в вулканических покровах ультраосновного, основного и щелочного составов, которые составляют порядка 0,1% из всех магматических пород земной коры.

2. Магматические породы слагают структуры центрального типа и являются результатом перераспределения вещества в глубинных магматических очагах.

3. Оруденение приурочено к породам, образованным из магм, обогащенных летучими компонентами (Н, S, F, Cl, OH, CO, P) и сидерофильными элементами (Fe, Ti, Cr, V, Pt, Pd и др.).

4. Рудоносные зоны тяготеют к магматическими каналами и участкам наибольшей дифференциации бывших расплавов.

5. Рудоносные интрузивные массивы или лавовые потоки располагаются в узлах пересечения крупных разломов глубокого заложения, проникающих в глубинные части земной коры и верхнюю мантию (рифтовые зоны, узлы их сочленения, зоны Заварицкого-Беньофа и пр.).

6. Рудные районы расположены в древних зеленокаменных поясах в фундаменте и в областях тектоно-магматической активизации древних платформ и в осевых частях складчатых областей.

7. По геофизическим данным такие районы отличаются высокими неоднородностями строения глубоких частей земной коры и верхней мантии (мантийные диапиры, наибольшая расслоенность литосферы и пр.).

8. Характерны шлировая, штоковая, плитообразная, линзовидная коническая, цилиндрическая и дайковая форма рудных тел.

9. Типичны текстуры руд: массивные, флюидальные, вихревые, такситовые, нодулярные, брекчиевые и сидеронитовые; тесные парагенезисы рудных и породообразующих минералов, например, хромита с оливином, апатита с нефелином, ильменита с пироксеном и анортитом, алмаза с пиропом.

Р а н н е м а г м а т и ч е с к и й т и п. 1. Месторождения алмазов в кимберлитах. Кимберлит – гипабиссальная у/о порода порфировой структуры, являющаяся эруптивной брекчией, в которой среди разнородных включений обязательно присутствуют пироп-содержащие у/о породы (пироповые перидотиты, реже – оливиниты и пироксениты) глубинного происхождения. Значительно более распространены отдельные минералы - оливин, пироп, ильменит, хром-диопсид, флогопит, иногда алмаз и др.

Текстуры: в зависимости от количества обломочного материала различают брекчиевидные, массивные, кимберлитовые брекчии и туфы. Состав: минеральный состав связующей массы кимберлита характеризуется наличием фенокристаллов оливина и флогопита и основной массы, образованной мелкими зернами измененного оливина, пироксена, флогопита, перовскита, магнетита, иногда апатита, а также серпентинизированным и карбонатизированным стекловатым базисом. Содержания: Среднее содержание алмазов в кимберлитах порядка 0,5 кар (1 карат = 0,2 гр) на 1 м³. Примеры: кимберлиты слагают дайки во многих алмазоносных провинциях мира и приурочены к активизированным зонам древних платформ – Сибирской (Якутия), Африканской (ЮАР. Танзания, Конго), Северо-Американской (Канада, США) и др.

П о з д н е м а г м а т и ч е с к и й т и п . 1. Месторождения титаномагнетитов. Генетически связаны с габбро-пироксенит-дунитовыми массивами ранней стадии геосинклинального развития. Текстуры: массивная, вкрапленная, прожилково-вкрапленная и др. Состав: рудные мин.: титаномагнетит /магнетит (Fe²⁺Fe³⁺O₄) – 60-70% с вростками ильменита Fe TiO₃ –20-30%. Размер зерен ильменита – не менее 0,1-2 мм /, нерудные мин.: пироксены, амфиболы, осн. плагиоклазы, хлорит и др. Полезные компоненты: основные - Тi, Fe; попутные – V₂O₅, минералы Pt группы. Примеры: месторождения Урала (Кусинское, Качканарское и др), горн. Алтая (Харловское), Забайкалья (Чинейское), а так же Норвегии (Телнесс), Швеции (Таберг) и др. 2. Месторождения платиноидов в дунитах, перидотитах, пироксенитах. Позднемагматические месторождения платиноидов связаны со скоплением хромшпинелидов среди дунитовой фракции базитовых интрузивов. Дуниты – порода, состоящая из одного оливина, в качестве второстепенных минералов содержат хромит до 3% и более ( в таких хромитовых шлирах может встречаться самородная платина в кол-ве от 0,0027 до 0,095 г/т) и шпинель. В процессе изменения оливин замещается серпентином и пылевидным магнетитом (иногда присутствуют карбонаты, тальк и тремолит). Серпентинизированные дуниты – зелено-черные плотные породы, покрытые на поверхностях выветривания бурой железистой коркой. Дуниты содержат платиноиды в рассеянном виде. Это не промышленные содержания, но дуниты разрушаются и образуют россыпи в реках и логах. Текстура: вкрапленная. Состав: платиноносные дуниты. Полезные компоненты: основные – платиноиды (семейство из 6 хим. элементов VIII гр. периодич. системы, включающее рутений Ru, родий Rh, палладий Pd, осмий Os, иридий Ir, платину Pt; содержания – 2-5 г/т и более. Примеры: платиноносный пояс Урала, фиксируемый цепью Pz₂ гипербазитов, контролируемых глубинным разломом (Нижне-Тагильский массив и др.). Раннемагматические месторождения платины в дунитах известны также в Ю. Родезии (Великая Дайка), Бушвельдском массиве и др. 3. Месторождения элементов редкой и редкоземельной групп (лопаритсодержащие нефелиновые сиениты). К редкоземельным элементам TR относятся иттрий Y, лантан La и лантаноиды: церий Ce, празеодим Pr, неодим Nd, прометий Pm, самарий Sm, европий Eu, гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Ho, эрбий Er, тулий Tm, иттербий Yb и лютеций Lu. Подразделяются на иттриевую (Y, La, Gd-Lu) и цериевую (Се-Eu) подгруппы. Лопаритоносные стратифицированные массивы агпаитовых нефелиновых сиенитов, генетически связаны с массивами щелочных пород. Н е ф е л и н о в ы й с и е н и т – ПШ (65-70%) и нефелин (20%) + 10-15% цветных минералов: биотита или щелочных пироксена и амфибола. Л у я в р и т – разновидность нефелинового сиенита. Состав: ПШ (до 40%), нефелин, эгирин; редкие – эвдиалит(Na,Ca)₅(Zr, Fe,Mn)(O,OH,Cl)[Si₆O₁₇] – кристаллы таблитчатые, призмат., ромбоэдрич.; агрегаты – вкрапленные, сплошные выделения; цв.- малиново-красный, буро-розовый; блеск – стекляный; тв.-5-5,5; эвколит, лампрофиллит, Ti и Zr- содержащие минералы. И й о л и т – бесполевошпатовая нефелиновая порода, состоящая на 50% из нефелина и эгирин-авгита. Состав: нефелин Na₃K[AlSiO4]4 – призматический, коротко- толстостолбчатый, с двойниками; цвет – бесцветный, серый, мясо-красный; блеск – стеклянный до жирного; тв. 5,5-6. эгирин NaFe[AlSiO4] – призматический, игольчатый; цвет –т.-зеленый, тв. 3,6; эвдиалит, сфен CaTi[OSiO6] - кристаллы таблитчатые, клиновидн.; агрегаты – одиночные кристаллы, редко рад.-лучистые; цв.- коричневый, желтый,. Белый, зеленый; блеск – стекляный; тв.- 5-6; лопарит (Na, Ce,Ca)(Ti,Nb)O3 – кристаллы кубические, кубооктаэдрические; цв.-бурый до черного; черта – коричнево-бурая; тв.- 5,5-6; апатит Ca5[(PO4)3l (OH,F,Cl)] – кристаллы- призматические, реже таблитчатые; цв. – зеленый, белый, желтый, голубой, бурый и др.; бл.- стекляный, в изломе жирный; тв.-5; К-Na ПШ, щелочные амфиболы, содалит, , магнетит, и др. На месторождениях этого типа нефелиновые сиениты образуют крупные стратифицированные интрузии. Лопарит встречается во всех породах, но в наибольших количествах концентрируется в нижних частях чередующихся слоев. Руды образуют пласты m 1-2 м, пересекающие весь массив. Текстуры: вкрапленные, прожилково-вкрапленные. Содержание п.компонентов: руды комплексные, содержат промышленные концентрации P₂O₅ (10-15%), Al₂O₃, TiО₂ (1-10%), TR₂О₃ (0,02%). Из лопарита извлекаются Ta₂О₅ (0,01%), Th₂О₅, Nb₂О₅ (0,05%), TR_Ce2О₅, TiО₂. Примеры: Кольский п-ов (Ловозерский массив), Гренландия (Илимауссак) и др. 4. Апатит-нефелиновые месторождения. Наиболее крупные залежи апатитовых руд связаны с породами ийолит-уртитового ряда. Состав: в массивах щелочных пород (напр., Хибинская группа месторождений). апатитовые рудные тела состоят преимущественно из 2-х минералов: апатита и нефелина. Кроме того, в небольших количествах содержатся эгирин, титаномагнетит, сфен, эвдиалит, пироксены, ильменит, магнетит, лопарит и др. Руды комплексные, содержат промышленные концентрации P₂O₅ (6-15%, до 25%), попутно возможно извлечение Fe, TiО₂, TR₂О₃ и Al₂O₃. Пример месторождений: Кольский п-ов (Хибинский массив – Кукисвумчорр, Юкспор, Коашва, Плато Расвумчорр и др.), Гренландия, Ю.Африка, Бразилия, Канада. 5. Месторождения хрома. Генетически связаны с у/о породами: перидотиты, гарцбургиты, дуниты (оливиниты). Вторичные минералы перидотитов – серпентин, тальк, тремолит, карбонаты. На поверхностях выветривания покрыты характерной бурой железистой коркой. Гр. хромшпинелидов: магнезиохромит MgCr₂O₄ – хромит FeCr₂O₄, главные представители – магнохромит, хромпикотит, алюмохромит, феррихромшпинель и др. Кристаллы октаэдрич. формы, агрегаты зернистые. Цв. черный до буро-черного, черта бурая, тв. 5,5-7,5. Текстуры: массивная, вкрапленная, нодулярная, бобовая, полосчатая и др.. Содержание Cr₂O₃ – 12%-40% и более, возможно попутное извлечение мин.Pt группы. Примеры: месторождения Урала (гипербазитовый пояс) – Казахстан (Кемпирсай), Алапаевское, Сарановское (Пермь), Рай-Из (П.Урал); Кавказ (Шоржинское), месторождения Сибири, Чукотки. Камчатки, Сахалина, а также Турции (Гулеман), Кубы (Каледония) и др.

Л и к в а ц и о н н ы й т и п. 1. Пентландит-халькопирит-пирротиновые (сульфидные медно-никелиевые) руды в основных и ультраосновных изверженных породах. Формируются в пределах тектонически активизированных участков древних платформ, где пространственно связаны с дифференцированными интрузивными массивами габбродолеритов, норитов, пироксенитов и перидотитов. Состав: глав. р. мин. – пирротин Fe_1-xS, пентландит (Fe, Ni)₉S₈, халькопирит CuFeS₂, магнетит, кубанит CuFe₂S₃; второстепенные и редкие: - минералы Au, Ag, Pt-группы, Cu (борнит, халькозин и др.), Ni и Co (никелин, миллерит) и др. Кроме того, в рудах постоянно присутствуют Se и Te. Текстуры: массивная, прожилково-вкрапленная и вкрапленная. Содержания в рудах: Ni – 0,3-5%, Со – 0,015-0,06%, Cu – 0,15-12%, металлы Pt группы – 0,0001-0,09%), Au, Ag, Se, Te, S и др.. Примеры: месторождения Красноярского края (Норильск – I, Талнахское, Октябрьское и др.); в Канаде (Сэдбери), ЮАР (Бушвельд, Инсзива), Австралии (р-ны Калгурли) и др.

Р а н н е м а г м а т и ч е с к и й т и п Ящики 1,2,3

1г-15 1г-17 1г-18 3г-10 2г-10 3г-17 3г-6 3г-8 3г-9 6

Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с пиропом – обломки измененной у/о породы, пиропа, оливина. Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с пиропом – обломки измененной у/о породы, пиропа, оливина и ильменита. Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с пиропом – обломки измененной у/о породы, пиропа, оливина Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с магнетитом Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с обломками оливина, пиропа, эвдиалита, ильменита и карбонатом. Текстура: брекчиевая.Состав: кимберлит с обломками оливина, пиропа Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с обломками ильменита. Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с обломками оливина, пиропа, и карбонатом. Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с магнетитом. Текстура: брекчиевая. Состав: кимберлит с обломками оливина, пиропа.

П о з д н е м а г м а т и ч е с к и й т и п

1г-12 1г-10 2Г-9 2г-17 1г-13 1г-1 1г-2 1г-3 1г-4 1г-7 1г-1? 2г-2 2г-12 2г-18 2г-14 3г-19 3г-7 3г-13 3г-15 3г-1 3г-3 3г-5 3г-4 3г-8 3г-12 3г-14 1г-5 2г-11 2г-1 2г-5 2г-7 2г-6 2г-13 2г-3 3г-16

Текстура : массивная. Состав: титаномагнетит Текстура : массивная. Состав: титаномагнетит и магнетит, редко пирит в хлоритизированных ультраосновных породах Текстура : массивная. Состав: титаномагнетит Текстура : массивная. Состав: титаномагнетит в хлоритизированной и ожелезненной породе Текстура : убого-вкрапленная. Состав: серпентинизированные платиноносные дуниты – зелено-черные плотные, на поверхностях выветривания покрытые бурой железистой коркой. Текстура: вкрапленная. Состав: эвдиалит, эгирин, нефелин Текстура: вкрапленная. Состав: эвдиалит, нефелин, эгирин, сфен Текстура: вкрапленная. Состав: лопарит в щелочном нефелиновом сиените с арвфедсонитом, эгирином, апатитом, эвдиалитом, сфеном. Текстура: вкрапленная. Состав: сфен, апатит, эгирин Текстура: вкрапленная. Состав: сфен, магнетит, нефелин Текстура: вкрапленная. Состав: нефелин, магнетит, ильменит, сфен, апатит, пироксен, лопарит. Текстура: вкрапленная. Состав: лопарит в луяврите Текстура: вкрапленная Состав: сфен, игольчатые кристаллы эгирина в нефелиновом сиените Текстура: вкрапленная. Состав: сфен, нефелин, эгирин Текстура: вкрапленная. Состав: лопарит в нефелиновом сиените; эгирин, нефелин, сфен. Текстура: вкрапленная. Состав: гакманит в нефелиновом сиените. Гакманит – минерал, разновидность содалита (бесцветный различных оттенков), содержащий S. Флюоресцирует. Принадлежит группе каркасных силикатов (вместе с лазуритом, нозеаном и др.) Текстура: вкрапленная. Состав: сфен, эгирин, нефелин. Текстура: вкрапленная Состав: сфен с ильменитом. Текстура: вкрапленная. Состав: ийолит сфеновый: сфен и эгирин. Текстура: массивная. Состав: апатит крупнокристаллический. Текстура: массивная. Состав: апатит, нефелин. Текстура: массивная. Состав: апатит, нефелин. Текстура: массивная. Состав: апатит, нефелин. Текстура: вкрапленная. Состав: апатит, эгирин, сфен, нефелин. Текстура: вкрапленная. Состав: апатит, эгирин, сфен, нефелин. Текстура: массивная. Состав: апатит замещает эгирин и др. минералы, в связи с чем принимает их облик – красновато-буроватый цвет, игольчатые выделения и т.д. Хромистый железняк (устаревшее название хромита). Текстура: густовкрапленная Состав: магнохромит, оливин и серпентин, развивающийся по оливину, карбонатный прожилок. Текстура: вкрапленная. Состав: хромшпинелид Текстура: нодулярная (размер сферических конкреций хромита d>0,5 см) образуется в процессе ликвации( выделение жидкого хромитового расплава из жидкой силикатной массы). Состав: хромшпинелид Текстура: псевдополосчатая вкрапленная. Состав: вкрапления хромшпинелида в серпентинизированном дуните. Дуниты выветрелые Текстура: массивная, пересекающаяся прожилками карбонатного состава. Состав: хромшпинелид в у/о породе. Текстура: вкрапленная. Состав: хромитовая руда в серпентинизированной у/о породе. Текстура: псевдополосчатая вкрапленная. Состав: вкрапления хромшпинелида в серпентинизированном дуните. Текстура: вкрапленная. Состав: вкрапления хромшпинелида в серпентинизированном дуните. Текстура: вкрапленная. Состав: вкрапления хромшпинелида в серпентинизированном дуните.

Л и к в а ц и о н н ы й т и п

1г-11 1г-6 1г-9 1г-16 1г-8

Текстура: массивная. Состав: пентландит, халькопирит, пирротин, пирит. Текстура: вкрапленная. Состав: пентландит, халькопирит, магнетит, карбонаты, пироксен, плагиоклаз. Текстура: массивная. Состав: пентландит, халькопирит, магнетит, пирротин. Текстура: массивная. Состав: халькопирит, пентландит, пирротин. Текстура: прожилково-вкрапленная. Состав: халькопирит, пентландит, пирротин. Карбонатные прожилки, пересекающие халькопирит-пирротин-пентландитовые руды