Лабораторная работа № 3 Тема «Процессы образования месторождений полезных ископаемых»

Целью работы является изучение условий образования месторождений полезных ископаемых.

Процессы образования месторождений полезных ископаемых подразделяются на три серии: эндогенную, эндогенно-экзогенную и экзогенную.

Эндогенная серия подразделяется на четыре группы: магматическую, метасоматическую, метаморфическую и гидротермальную. Магматические процессы формируют раннемагматические, позднемагматические и ликвационные генетические типы месторождений. Магматические и метасоматические процессы участвуют в формировании карбонатитовых месторождений. Пегматитовые месторождения образуются под воздействием магматических, метасоматических и метаморфических процессов. Последние формируют метаморфические и метаморфизованные месторождения. Метасоматическими процессами образованы месторождения полевошпатовых метасоматитов (альбититов), грейзенов и скарновые месторождения. Завершающей группой эндогенной серии процессов являются гидротермальные месторождения, образование которых связано с нагретыми газово-водяными растворами. Гидротермальные растворы формируют гидротермальные плутоногенные, гидротермально-метасоматические (стратиформные), гидротермально-метаморфические (альпийские жилы), гидротермальные вулканогенные и колчеданные месторождения.

Эндогенно-экзогенная серия подразделяется на две группы: вулканическую (наземного вулканизма) и вулканогенно-осадочную (подземного вулканизма).

Экзогенная серия подразделяется на две группы: выветривания и осадочную. Продукты выветривания – остаточные коры выветривания пород и зоны окисления месторождений; продукты осадочного процесса - механические, химические и биохимические осадки. В результате взаимодействия двух процессов – выветривания и осадочного возникают переотложенные коры выветривания и россыпи.

Магматические месторождения.

Магматические месторождения можно подразделить на интрузивные и эффузивные. Магматические интрузивные месторождения образуются в процессе кристаллизации металлоносного магматического расплава ультраосновного, основного или щелочного состава, а магматические эффузивные – путем кристаллизации излившихся вулканических пород.

А.Н.Заварицкий подразделил интрузивные магматические месторождения на ликвационные, раннемагматические и позднемагматические.

Ликвационные месторождения образуются при делении (ликвации) магмы на рудный и силикатный расплавы с раздельной их кристаллизацией. Характерные образования ликвационного генезиса – месторождения сульфидных медно-никелевых руд в ультраосновных и основных породах.

При формировании раннемагматических месторождений рудные минералы выделяются в виде кристаллов раньше, чем силикатные минералы. Примеры раннемагматических образований – месторождения алмазов, платины и платиноидов, хромитов в перидотитах, титаномагнетита в габброидах и графита в щелочных породах.

Лабораторная работа № 4 Тема «Процессы образования карбонатитовых месторождений полезных ископаемых»

Целью работы является изучение условий образования месторождений полезных ископаемых.

Карбонатитами называют эндогенные скопления карбонатов (кальцита, доломита, реже анкерита и сидерита), пространственно и генетически связанные с интрузивными комплексами центрального типа, эволюционировавшими в процессе образования от ультраосновных до щелочных пород. Среди них выделяются концентрически-зональные штоки типа вулканических горловин, лополитообразные конические массивы, системы радиальных, кольцевых и полукольцевых даек; последние развиваются по коническим трещинами, сходящимся или расходящимся на глубине. Значительно реже образуются трещинные линейно вытянутые массивы, встречаются также комбинированные интрузии. Площади выходов карбонатитовых интрузий составляют обычно десятки, реже сотни и тысячи квадратных километров.

Карбонатиты встречаются на активизированных зонах платформ срединных массивов и на участках завершенной складчатости, приурочены к глубинным разломам, параллельным краю платформы, рассекающим срединные массивы и зоны сочленения платформ со складчатыми областями. Время их образования от палеозоя до современных. Периоды их образования совпадают со временем складкообразования в примыкающих геосинклиналях. Глубина формирования – 1,5-10 км, температура образования – 600-150⁰ С, давление 100-60 МПа. Частично карбонатиты кристаллизуются на глубине из магматических расплавов: большая часть карбонатитов формируется из вскпипающих газо-водных растворов-расплавов, насыщенных углекислотой и отделяющихся от магмы.

По условиям формирования выделяются «открытые» и «закрытые» массивы. «Открытые» массивы достигают дневной поверхности, где образуют вулканы, жерла которых выполнены ультраосновными щелочными эффузивами и эксплозивными образованиями, сменяющимися на глубине карбонатитами, щелочными и ультраосновными породами.

«Закрытые» массивы формировались на глубине и не имели выхода на дневную поверхность. В них отсутствуют эффузивные породы и пирокласты, а участки с максимальным развитием карбонатитов удалены от апикальных частей массивов.

Формирование начинается с внедрения ультраосновной (дунит-перидотитовой) магмы и переходит через ультраосновные – щелочные (мейтельгиты, ийолиты, уртиты и др.) к щелочным (нефелиновые сиениты) породам, после которых образуются карбонатиты. Вмещающие породы претерпевают силикатный и щелочной метасоматоз с образованием биотитовых слюдинитов и фенитов, ореолы которых имеют мощность десятки-сотни метров, редко несколько километров. Развитие пород идет центростремительно, иногда центробежно. Первые образуются при одновременной раскристаллизации, вторые в несколько фаз, с последовательным внедрением через большие промежутки времени (сотни миллионов лет).

Карбонатиты состоят на 80-90% из карбонатов. В них встречается около 150 минералов, типоморфными являются флогопит, титаномагнетит, магнетит и апатит, а также редкие – пирохлор, гатчеттолит (ураносодержащий пирохлор), бадделит (диоксид циркония), перовскит (титанат редких земель), монацит (фосфат редких земель), карбонаты редких земель (синхизит, паризит, бастнезит) и стронция (стронцианит), халькопирит, борнит, молибденит, галенит, сфалерит, флюорит.

Для большинства карбонатитов установлен стадийный характер минералообразования. Характерный для ранних стадий кальцит сменяется доломитом, а затем анкеритом и сидеритом. В посткарбонатитовый этап магнезиально-железистые карбонаты вновь сменяются кальцитом. Минералы титана и циркония, весьма характерные для первых стадий карбонатитового процесса, сменяются минералами циркония и ниобия, затем тантала и ниобия, далее ниобия и редких земель и на последних стадиях меди, свинца, цинка и флюоритом. Эволюция редкоземельных минералов происходит от карбонатов к фторкарбонатам, затем фосфатам и, наконец, силикатам (ортит).

Текстура карбонатитов массивная, полосчатая, узловатая и плойчатая за счет выделения темноцветных акцессорных минералов среди карбонатной массы. Структура зернистая, размер зерен убывает от ранних к поздним стадиям кристаллизации. Среди карбонатитовых месторождений выделяют:

1. Редкометально-редкоземельные месторождения: гатчеттолит-пирохлоровые; бастнезит-паризит-монацитовые; перовскит-титаномагнетитовые.

Редкометально-редкоземельные месторождения включают около 90% мировых запасов ниобия и 10% тантала, при содержании пятиокиси ниобия 0,1-0,3%, пятиокиси тантала 0,001-0,3%, редких земель от десятых долей до нескольких процентов. Масштабы месторождений по ниобию от крупных до уникальных, по танталу от средних до крупных, по редким землям от средних до уникальных.

2. Апатит-магнетитовые месторождения (с бадделеитом) – средние по запасам магнетитовых и апатитовых руд, крупные по запасам циркония.

3. Месторождения цветных металлов (меди, молибдена, свинца и цинка) – с мелкими до крупных запасами.

4. Флогопитовые месторождения – со средними до крупных запасами.

5. Флюоритовые месторождения - с мелкими до средних запасов.

Флогопитовые месторождения в карбонатитах формируются в динамической обстановке трещинной тектоники и многофазной (до 5-7 фаз) интрузивной деятельности, сопровождавшейся пульсацией постмагматических растворов. Химический состав среды минералообразования карбонатитов, отличающийся высокой концентрацией железо-магнезиальных компонентов ультраосновных пород, а также глинозема и щелочей щелочных пород, создавал благоприятные условия для образования флогопита. Пульсация постмагматических растворов на границе ультраосновных и щелочных пород способствовала многократному накоплению флогопита разных периодов образования. В некоторых массивах карбонатитов насчитывается до двух десятков генераций флогопита.

Крупные промышленно-ценные кристаллы флогопита находятся в горных породах, обладающих крупно- и гигантокристаллической структурой Наиболее мощные скопления флогопита установлены в оливинитах и пироксенитах или в меллитах.

В зонах повышенной концентрации крупных кристаллов флогопита встречается несколько типов оруденения: 1) крупные зоны со сплошным ослюденением; 2) серии флогопитовых жил и прожилков; 3) неравномерная вкрапленность и рассеянные гнезда.

Размеры кристаллов варьируют от десятков сантиметров до нескольких метров в поперечнике. Распределение флогопита в массивах ультраосновных щелочных пород в плане подчиняется кольцевому или неполнокольцевому рисунку. Размеры участков, насыщенных флогопитом, - от десятков до многих сотен квадратных метров, даже километров.

Содержание промышленно ценного флогопита в рудах варьирует от десятков и сотен килограммов в кубическом метре до сплошных слюдяных масс. Качество слюды невысокое. В ней много пузырьковых включений, приуроченных к определенным зонам нарастания кристаллов. Поэтому при переработке флогопита значительная часть его уходит в отходы. Запасы флогопита в ряде массивов карбонатитов весьма крупные.

Вопросы:

1. Условия образования карбонатитовых месторождений

2. Перечислите разновидности карбонатитовых месторождений и виды полезных ископаемых, на которые они разрабатываются

3. Дайте характеристику месторождений апатитовой, апатит-магнетитовой и флогопитовой формаций.