Генезис и минеральные ассоциации золота и платиноидов в месторождениях «черносланцевого» типа казахстана



страница1/5
Дата06.05.2016
Размер0.73 Mb.
  1   2   3   4   5



УДК (553.411.553.491.8): 553.9

На правах рукописи
МАРЧЕНКО Любовь Григорьевна


ГЕНЕЗИС И МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ

золота и платиноидов В месторождениях

«черносланцевого» типа

казахстана

Специальность: 25.00.11 – геология, поиски и разведка

твердых полезных ископаемых; минерагения.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург – 2011

Работа выполнена в Институте геологических наук им. К.И.Сатпаева

Республика Казахстан, город Алматы


Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится « »

на заседании диссертационного cовета Д 216.001 01


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке
Автореферат разослан «____» ____________ 2011г.
Ученый секретарь

Диссертационного совета Бродская Р.Л.



Аннотация

В диссертационной работе поставлена актуальная научная задача, состоящая в совершенствовании знаний по распределению рудных компонентов (золота и платиноидов) в месторождениях «черносланцевого» типа, что определилось значительным развитием золота и платиноидов не только в сульфидах, но и в углеродистом веществе (шунгите), что подтвердилось минералогическими исследованиями разного уровня. Геолого-генетическая модель формирования золоторудных месторождений черносланцевого типа построена с учетом многофакторных критериев: геохимических, флюидогенных (магматогенных), метасоматических восстановленного типа, минералогических по исследованию сульфидов и углеродистого вещества, включенных в равной мере в продуктивную золото-платиноидно-сульфидно-углеродистую минеральную ассоциацию.



Актуальность проблемы. Без достоверного знания распределения рудных компонентов в различных типах минерализации невозможны ни научные прогнозы рудного потенциала объектов, ни, тем более, технологические построения их извлечения и обогащения. Исследования золоторудных месторождений были направлены на познание ключевых генетических вопросов проблемы рудообразования именно на месторождениях «черносланцевого» типа, которые в ближайшей перспективе будут основным промышленным типом на золото и платиноиды.

Цели диссертационной работы.

Основная цель исследований – получение дополнительных знаний по генезису золоторудных месторождений «черносланцевого» типа и по распределению золота, платиноидов и других компонентов в их рудах.



Направление исследований. В связи с этой целью, основными задачами исследований были следующие:

– оценить роль состава вмещающей среды (терригенно-углеродистых формаций), их геохимическую специализацию;

– создать геолого-генетическую модель формирования золоторудных месторождений «черносланцевого» типа, контролируемую следующими факторами: геохимическими, флюидогенными (магматогенными), метасоматическими восстановленного типа;

– определить форму и характер распределения золота и платиноидов в сульфидах и углеродистом веществе;

– разработать дополнительные минералогические критерии формирования этих объектов, на основании изучения состава золото-платиноидной минеральной ассоциации.

Основными объектами исследований были месторождения, локализованные в черных сланцах: в Восточном Казахстане - Бакырчик, Большевик, Васильевское, в Северном Казахстане – Кварцитовые Горки.

Автором изучались различные возрастные уровни развития рудоносных углеродистых формаций, имеющих специфичную металлогеническую специализацию на золото, полиметаллы, редкие элементы и другие.

Методы исследования. В основу диссертации положены материалы автора, собранные в процессе геолого-геохимических, минералогических, минерагенических и микро-наноминералогических исследований во многих районах Казахстана в период с 1976 по 2011 годы по многим проектам и договорным работам в 80-х годах и по государственной программе «Развитие нанонауки и нанотехнологий в Республике Казахстан на 2007-2009 годы», по проекту «Разработать технологии обогащения и извлечения благородных металлов, основанные на определении их состава и форм нахождения на микро- и наноуровне для месторождений Казахстана» и при разработке темы «Изучить на микро- и наноуровне формы нахождения благородных, редких и рассеянных элементов в рудах месторождений «черносланцевого» типа Казахстана и оценить их перспективы на платиноносность» в 2009-2011 годы.

Изучение геохимических особенностей золоторудных формаций, локализованных в черных сланцах, проводилось с использованием большого количества анализов, которые исполнялись в лабораториях КазИМСа, Южно-Казахстанской золоторудной экспедиции (пробирный – 100 проб; спектрозолотометрический – 2500 проб, полуколичественный спектральный – 2500 проб). Изучались рудовмещающие толщи, магматические и метасоматически измененные породы, руды. Использовался атомно-абсорбционный анализ на определение золота и серебра в рудах (200 проб), сульфидах (50 проб), битумоидах (50 проб), твердом углеродистом веществе (50 проб). По этим же пробам проводились контрольные определения содержаний золота и серебра нейтронно-активационным методом (500 проб) в лаборатории Института ядерной физики (г. Ташкент). По магматическим и магматогенным породам многих месторождений золота проведен силикатный анализ (150 проб) в лабораториях КазИМСа и Центрально-химической лаборатории. Проведен битуминологический анализ вмещающих углеродсодержащих пород и руд на содержание битумоидов и твердого углеродистого вещества (> 500 проб), изучены особенности строения жидких битумоидов по ИКС спектрам (20 проб). Элетронномикроскопические исследования минералов (сульфидов и углеродистого вещества) проводились на просвет и в отраженных излучениях (25 проб).

Для обоснования отдельных положений диссертации привлекались опубликованные материалы по различным золоторудным месторождениям других регионов СНГ, дальнего зарубежья и опубликованные данные по экспериментальным исследованиям.

Методика минералогических исследований

Минералогические исследования начинались с изучения шлифов (2000 шт.) и аншлифов (500 шт.) с акцентированием на взаимоотношениях сульфидов с углеродистым веществом. Выделялись концентраты сульфидов и углеродистого вещества с последующим определением их состава и содержания в них золота и серебра. Сульфиды делились по размерным фракциям и особенностям морфологии и состава, затем по всем разновидностям проводились определения содержания золота и серебра. Из сульфидов создавались искусственные аншлифы, в которых методом электронно-зондовой микроскопии определялась морфология золота, серебра и платиноидов. Искусственные аншлифы также создавались по шлихам-концентратам извлечения.

Электронно-микроскопические исследования монопроб сульфидов с разной моноформой размерных фракций кристаллов проводились методом съемки на просвет с применением микродифракции. Образцы сульфидов предварительно растирались и в сухом виде наносились на коллодиевую пленку, выполняющую роль подложки. Съемка производилась на просвечивающем электронном микроскопе ЭМ-125 К (Сумы, Украина), при увеличении до 80 000 (исполнитель Л.В. Комашко),и рентгеноспектрального микроанализа на электрозондовом микроанализаторе Superprobe 733 JEOL Япония (исполнители В.Л.Левин и П.Е. Котельников). Набор межплоскостных расстояний рассматривается по микродифракционным картинам; для сравнения приводятся их стандартные значения, взятые из ASTM по 8 линиям. Некоторые фазы встречаются в разных микродифракционных картинах, некоторые микродифракционные картины содержат 2-3 и более фаз в виде смесей компонентов.

Впервые предлагается научная основа способа извлечения золота и платиноидов из тонкодисперсных руд месторождений «черносланцевого» типа. Этот способ защищен патентом Республики Казахстан (№ 3304, 2003 г.).



Положения, выносимые на защиту:

1. Разработана флюидогенная геолого-генетическая модель формирования высокопродуктивного флюидогенного оруденения золота и платиноидов в специфических терригенно-углеродистых формациях. Главными элементами модели являются:

- геохимическая специфика вмещающих терригенно-углеродистых формаций, заключающаяся не только в повышенных содержаниях рудных элементов, но и в существовании особых форм их нахождения, фиксируемых как корреляционным анализом, так и прямыми аналитическими методами;

- наличие восстановленного углеродистого метасоматоза, проявляющегося в зонах глубинных разломов;

- эксплозивная природа проявления углеродистых флюидизатов и рудоотложения (отражена в разделах 1, 2).

2. На основании комплекса минералого-геохимических исследований установлена специфическая роль не только серы, но и углеродистого вещества антраксолит-шунгитового ряда в формировании промышленно-значимой золото-платиноидно-сульфидно-углеродистой парагенетической ассоциации (отражено в разделах 3,4).

3. Нетрадиционным агентом переноса и накопления благородных металлов в углеродисто-флюидных потоках являются металлофулерены и графеноподобные частицы (отражено в разделе 5).

4. Предложена, защищенная патентом Республики Казахстана, новая технология механохимической активизации извлечения золота и платиноидов из тонкодисперсной золото-платинойдно-сульфидно-углеродистой рудной массы месторождений «черносланцевого» типа, обеспечивающая высокую степень извлечения ценных компонентов и моделирующая фрагменты процессов рудообразования (отражено в разделе 6).



Практическая полезность работы состоит в возможности использования полученных научных результатов и основанных на них критериев рудонакопления и рудолокализации в черных сланцах для более эффективного обоснования региональных и локальных прогнозов, что позволит существенно скорректировать стратегию развития минерально-сырьевой базы, в первую очередь, золотодобывающей отрасли региона и конкретных предприятий. Особенно это касается локальных прогнозов на платиноиды и редкие земли в нетрадиционных объектах «черносланцевого» типа. Знания по распределению полезных компонентов будут способствовать совершенствованию технологических и минерагенических исследований.

Научная новизна

1. Впервые автором разработаны теоретические основы формирования золоторудных месторождений «черносланцевого» типа, определяемые, в основном, флюидогенными и метасоматическими процессами.

2. Впервые на основании применения минералогических исследований разного уровня автором определено распределение золота и платиноидов, не только в сульфидах, но и в углеродистом веществе месторождений «черносланцевого» типа Казахстана, что повышает рудный потенциал этих объектов.

3. Впервые открыты в большом количестве нано- и микроформные минералы золота и платиноидов в сульфидах и углеродистом веществе.

4. Наноформные минералы золота и платиноидов находятся в химически связанном состоянии и заключены в определенные (фуллерено- и графеноподобные) наноструктурированные частицы, играющие ведущую роль в рудонакоплении и переносе рудных компонентов.

Реализация результатов исследований.

В процессе проведения геохимических и минералогических исследований в золоторудных объектах «черносланцевого» типа Бакырчикского, Боко-Васильевского районов и на месторождении Кварцитовые Горки (Северный Казахстан) выявлено дополнительное количество золота, платиноидов и редких земель, развитых как в золотоносных сульфидах, так и в углеродистом веществе. Автор рекомендует применять подобные исследования при оценке золоторудных объектов, в том числе и слабоизученных рудопроявлений, которые могут перейти на иной уровень и стать интересными для использования в промышленности.



апробация работы.

Основное содержание работы изложено в 50 опубликованных (в том числе в соавторстве) статьях и в двух (коллективной и личной) монографиях.

С изложением основных идей диссертации, а также результатов проведенных работ, автор выступала с докладами на международных и республиканских совещаниях и конференциях:

1 – VIII Международный конгресс «Органическая геохимия». Москва, 1977;

2 – Всесоюзный семинар «Углеродистые отложения докембрия, нижнего палеозоя и их рудоносность». Фрунзе, 1978;

3 – Всесоюзное совещание «Рудоносные метасоматические формации Урала». Свердловск, 1978;

4 – V Всесоюзный семинар по вулканогенно-осадочному лито- и рудогенезу. Караганда, 1979;

5 – V Всесоюзное совещание «Литология и осадочная геология докембрия». Алма-Ата, 1981;

6 – Всесоюзное совещание «Геохимия углерода». Москва, 1981;

7 – Международный геологический конгресс. Москва, 1984;

8 – I Всесоюзная конференция по проблеме «Условия образования и закономерности размещения стратиформных месторождений цветных, редких и благородных металлов». Фрунзе, 1985;

9 – Всесоюзное совещание «Оценка перспектив рудоносности геологических формаций при крупномасштабном геологическом картировании и поисках минерально-геохимическими методами». Ленинград, 1988;

10 – Международная конференция «Проблемы рудных месторождений и повышение эффективности геологоразведочных работ» Ташкент, 2003;

11 – Патент Республики Казахстан № 3304 от 2003 г. «Способ извлечения благородных металлов из сульфидных руд и отходов их переработки». Патентообладатель Л.Г. Марченко.

12 – XXXVII Тектоническое совещание «Эволюция тектонических процессов в истории Земли». Новосибирск, 2004.

13 – Международная конференция «Магматические и метасоматические формации и свя-

занное с ними оруденение». Ташкент, 2005;

14 – Международная научная конференция «Благородные и редкие металлы Сибири и

Дальнего Востока». Иркутск, 2005;

15 – Международная конференция «Проблемы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых». Томск, 2005;

16 – Международное совещание, посвященное 100-летию со дня рождения академика В.А.Кузнецова. «Актуальные проблемы рудообразования и металлогении». Новосибирск, 2006;

17 – Международная конференция «Современные проблемы геологии и развитие минерально-сырьевой базы Республики Узбекистан». Ташкент, 2007;

18 – Международная конференция «Современные проблемы геологии и разведки полезных ископаемых». Томск, 2010.

Благодарности. В процессе работы автор был окружен дружеской поддержкой сотрудников КазИМСа и ИГН им. К.И. Сатпаева, и хотя судьба разбросала нас по разным предприятиям, автор их помнит и выражает свою признательность и благодарность. К ним относятся В.А. Нарсеев, М.М. Старова, М.С.Рафаилович, И.Л.Фишман, Э.Ю. Сейтмуратова, К.А. Абдрахманов. Автор признателен доктору геол.-мин. наук. Л.А.Мирошниченко, который оказывал большую поддержку при разработке научных исследований. Особую благодарность автор выражает тем, кто апробировал работу: докторам геол.-мин. наук М.С.Рафаиловичу, Х.А. Беспаеву, А.Б. Диарову, Ю.С. Парилову. За безупречную работу и создание карт, рисунков и микрофотографий автор сердечно благодарит Т.В. Гойколову, Л.П. Парфенову, Н.П. Лупареву. За тонкие электронно-микроскопические определения микроформ золота и платиноидов и других элементов автор благодарен Л.В. Комашко, В.Л. Левину и П.Е. Котельникову.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом 294 страницы, включая 9 иллюстраций, 31 таблицы и приложения микрофотографий на 35 листах. Список цитированной литературы включает 259 наименования.

Содержание работы.

Работа состоит из шести глав.



Первая глава посвящена рудоносным углеродистым формациям Казахстана, вмещающих различную минерализацию, среди которых выявляются углеродистые формации, имеющие геохимическую специализацию на золото.

Вторая глава посвящена критериям золотоносности месторождений «черносланцевого» типа с предложением модели их формирования

В третьей главе рассматриваются парагенетические ассоциации, где кроме собственных исследований, используется большой объем литературных данных по месторождениям «черносланцевого» типа.

В четвертой главе разбираются особенности строения золота, платиноидов и других металлов и их распределение в золотоносных сульфидах и углеродистом веществе.

В пятой главе рассматривается роль различных наноструктурированных частиц в рудонакоплении и используются литературные данные по свойствам фуллеренов и металлофулеренов.

Шестая глава посвящена созданию научных основ нанотехнологии извлечения полезных компонентов.
1. РУДОНОСНЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ ФОРМАЦИИ КАЗАХСТАНА

Набор преобладающих парагенезисов пород определил разделение углеродистых формаций на пять типов, развитых в различных геологических условиях: терригенно-углеродистый, карбонатно-терригенно-вулканогенно-углеродистый, карбонатно-углеродистый, вулканогенно-кремнисто-углеродистый, кремнисто-углеродистый. Каждый тип имеет определенную металлогеническую специализацию. Наиболее золотоносными являются терригенно-углеродистая и карбонатно-терригенно-вулканогенно-углеродистая формации. Полиметаллическая нагрузка характерна для карбонатно-углеродистой формации, а редкометалльная, фосфорная, железо-марганцевая, железисто-кварцитовая  для вулканогенно-кремнисто-углеродистой и кремнисто-углеродистой формаций.



Терригенно-углеродистая формация. Такая формация на Кокчетавском Срединном массиве и его обрамлении представлена песчано-сланцевой шарыкской свитой общей мощностью более 1000 м, содержащей большое количество точек минерализации и месторождений с золото-кварц-сульфидным морфотипом руд (Васильковское, Орловское, Новоднепровское). Нижнепалеозойская терригенно-углеродистая формация ордовикская Большого Каратау мощностью 500 м содержит многочисленные рудопроявления и точки минерализации золота и серебра. Нижнепалеозойская терригенно-углеродистая формация (нижний кембрий) Восточного Зауралья мощностью 3500 м содержит рудопроявления Джетыгаринской группы. Нижнекембрийская терригенно-углеродистая формация ниязской свиты Ерементауского района мощностью до 2000 м включает многочисленные рудопроявления золота. Терригенно-углеродистая формация нижнего-среднего ордовика кушакинская свита Шу-Или-Бетпакдалинского района, вмещает многочисленные месторождения и рудопроявления золота. В терригенно-углеродистой формации верхнего ордовика (дуланкаринская и андеркенская), развиты месторождения акбакайской группы (Акбакай, Аксакал и др.). В Щербактинском районе (шербактинская свита нижнего-среднего ордовика) развиты некрупные объекты золота (Чокпар и мелкие рудопроявления). Терригенно-углеродистая формация турне-визейского возраста – полтаво-брединская свита песчано-сланцевая Восточного Зауралья, мощностью 1200 м имеет рудопроявления кумакского и брединского типов. Терригенно-углеродистая и карбонатно-вулканогенно-углеродистая формации среднего карбона (буконьская, калбинская и даубайская свиты) включают гигантские и крупные золото-сульфидные месторождения Бакырчикского рудного поля и большое количество месторождений золото-кварцево-жильного типа.

1.1 Геотектоническое положение золотоносных углеродистых формаций

В Мире огромные площади занимают углеродсодержащие толщи, но далеко не все они рудоносны и не все включают крупные месторождения.

Одной из главных проблем современной геологии и металлогении черных сланцев остается проблема глубинного строения регионов с формированием рудоносных углеродистых формаций. В связи с открытием в Центрально-Азиатском регионе крупных золоторудных объектов (Мурунтау, Кумтор, Бакырчик) интерес к таким супернакоплениям металлов в черных сланцах резко возрос, что явилось толчком к разработке моделей их образования. Для месторождений характерна связь с глубоко проникающими нарушениями, что отмечалось многими исследователями. Эти дислокации пересекают границы плит, палеорифты, сутурные зоны, орогенические пояса и характеризуются наличием длительно действующих тепловых потоков, которые обладают большим запасом летучих компонентов, на протяжении многих миллионов лет обеспечивающих развитие процессов магматизма и рудообразования. Особенно интересен момент связи с мантийными флюидными потоками, которые достигают надастеносферных слоев и, что очень важно, перестают зависеть от горизонтальных перемещений литосферных плит по астеносферному слою. Формирование крупных месторождений связано с несколькими геодинамическими обстановками. Накопление рудной минерализации и углеродсодержащих породах начинается с образования рифтогенных фаций (континентальный рифт). В этой обстановке появляется рассеянная минерализация с вышекларковыми значениями рудных элементов. Восстановленные флюиды углеродного состава формируют широкомасштабные отложения углеродсодержащих пород или переходят в углеродистый метасоматоз с привносом тонкодисперсного металла  золота, серебра, сурьмы, мышьяка, платиноидов и других. На рубеже раннего и позднего архея восстановленные флюиды проникают в земную кору дискретно, только вдоль зон глубинных разломов с формированием специфических метасоматитов и тектонитов с тонкодисперсным алмазом, графитом, антраксолитом, керитом, битумоидами (Летников, 1988, 2001).

Вывод о глубинном происхождении золотоносных потоков (на примере Кызылкумского сектора Западного Узбекистана), можно сделать на основе изучения газово-жидких включений в рудах и околорудных породах и изотопных характеристик рудного свинца (Бертман, 2003).

Идея глубинного источника углеродистого вещества и тяжелых металлов, привносимых в терригенные толщи, рассматривалась на примере рудного поля Мурунтау А.А. Маракушевым и В.А. Хохловым (1992).

1.2 Геохимическая и металлогеническая специализации золотоносных углеродистых формаций и сопутствующих магматических образований

Рудоносность углеродистых формаций и их металлогеническая специализация не находится в прямой зависимости от содержания углеродистого вещества в среде, а определяется общей геологической историей развития того или иного региона, составом ведущего парагенезиса литофаций вмещающих пород, характером метаморфизма, метасоматоза, магматических и флюидогенных процессов.

В разрезах терригенных углеродистых толщ Западной Калбы не наблюдалось горизонтов с повышенными или пониженными содержаниями осадочно-диагенетического золота. На стадиях седиментации, диагенеза, регионального метаморфизма накопления золота в породах не происходило. Все повышенные его концентрации приурочены к зонам трещиноватости, разрывов, брекчирования и обусловлены наложением гидротермально-метасоматических процессов. Явления перераспределения и мобилизации металла метаморфогенными растворами при региональном метаморфизме пренит-пумпеллитовой фации не играли заметной роли в рудогенезе. Среди пород рудного поля, да и региона в целом, не установлено повышенной или резко пониженной фоновой золотоносности (Коробейников, 1990, 1997).

Тем не менее, геохимическая специализация должна выявляться для углеродистых формаций с целью определения качественной характеристики литогеохимии слагающих ее фаций и определения связей металлов с углеродистыми соединениями. Геохимическая специализация углеродистых формаций раскрывает их перспективность на обнаружение полезных ископаемых. По контрастности геохимических ассоциаций выделяются ряд золотоносных формаций с высоким кларком концентраций золота в породах: калбинская, буконьская, щербактинская, андеркенская, шованская и другие формации с соответствующими месторождениями. Огизтауская и киинтасская формации имеют только самые малые кларки концентрации золота, т.е. они не имеют исходной геохимической специализации на золото, а находящиеся в этой формации рудопроявления Киинтас и Кызылаус не перспективны. Включающие их вулканогенно-кремнисто-углеродистые формации по ранговой корреляции не имеют никаких связей с углеродистыми соединениями.



1.3 Генетические типы золотого стратиформного оруденения

В Казахстане выделяются тринадцать стратоуровней, содержащих различные генотипы золотого стратиформного оруденения. На золото геохимически специализированы терригенно-углеродистые формации палеозоя с количественным преобладанием контрастности содержаний золотой ассоциации сравнительно с отложениями докембрия. Ассоциации золота с мышьяком характерны почти для всех корреляционных зависимостей золотоносных формаций, кроме кокджотской. Парагенетические геохимические ассоциации, характерные для определенного вида углеродистых формаций (геохимическая специализация), под воздействием различных процессов превращаются в продуктивные. Терригенно-углеродистые формации (калбинская, буконьская и другие) характеризуются золото-мышьяковой и золото-серебро-мышьяково-сурьмяной ассоциациями. Карбонатно-вулканогенно-терригенно-углеродистые формации, кроме золото-мышьяковой, имеют золото-медную и золото-редкометальную ассоциацию (шарыкская свита). Распределение золото-полиметаллической и золото-редкометальной ассоциации в терригенно-углеродистых и вулканогенно-карбонатно-терригенных углеродистых формациях отражает вертикальную геохимическую зональность золоторудных объектов: первая находится на верхнем уровне, вторая – на нижнем. В вулканогенно-кремнистой формации отмечается сидерофильная и полиметаллическая парагенетические ассоциации, а золотая – вторична и не коррелируется ни с одной из вышеназванных ассоциаций (огизтауская формация).


  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница