книги из ГПНТБ / Ланда Э.А. Апатитовые месторождения карбонатитовых комплексов

ла сложены фрагментами пористой магнетнт-апатитовой породы с зеленым биотитом или перовскитом, отдельными кристаллами апатита и магнетита, взвешенными в основной массе, образован­ ном криптокристаллическим фосфатом (типа штаффелита). Поро-

Отмечаются повышенные содержания редких земель (около 1%). Порода пересекается (?) жилами пирит-апатитового состава. По­ хожие жилы, в которых кроме апатита и пирита встречаются био­ тит и гранат, секут в нескольких местах ийолиты.

Месторождение не разведывалось. Однако высокие содержания апатита в нем делают его перспективным.

Прочие месторождения. В массиве Вуориярви (Карело-Коль- ская провинция) брекчия располагается вблизи восточного кон­ такта массива в зоне развития пироксенитов и нефелиновых пироксенитов {59]. Она слагает тело мощностью до 30—35 м и про­ тяженностью 300 м. Состоит брекчия из обломков ультраосновных и щелочных пород и слагающих их минералов, цементируемых натечным фосфатом типа штаффелита. Тела брекчии имеются в массивах Себльявр и Лесная Барака [60], однако их особенности

100

не известны. Не изучены также брекчии со штаффелитовым цемен­ том из массива Арбарастах. В массиве Маган брекчия слагает небольшое тело во флогопитовых породах вблизи центрального штока доломитовых карбонатитов. Магнетит-апатитовые брекчии со штаффелитовым цементом выявлены в массивах Ессей и ЬІраас. Подобного типа породы известны и в массиве Поташ Сульфур Спрингс — провинция Уачита [134]. Возможно, что к этому же ти­ пу относится брекчия, найденная в экзоконтактовой зоне массива Букусу в провинции оз. Виктория [123].

Заключение по месторождениям типа магнетит-апатитовых брекчий.

1. Месторождения образуют чашеобразные, воронкообразные и сложные линзовидные тела, простирающиеся на глубину до 100— 150 м. Эти тела чаще залегают в карбонатитах и подстилаются карбонатитами. Однако они могут располагаться и в других по­ родах (фенитах, нельсонитах, мраморах). Довольно типично рас­ положение тел в экзоконтактовых ореолах щелочно-ультраоснов- ных интрузий (Далбыха, Ковдор).

2. Основной особенностью пород месторождений является их брекчиевое строение. Количество обломочного материала в породе колеблется в широких пределах. Большая часть обломков может быть отнесена к разряду родственных включений, или автолитов. Это округленные, угловато-округленные и угловатые фрагменты пород апатитового, магнетит-апатитового, флогопит-магнетит-апа- титового составов, а также отдельные кристаллы магнетита, апа­ тита II некоторых других минералов. Особенности состава автоли­ тов позволяют сравнивать их с породами типа нельсонитов (хотя в среднем они беднее последних магнетитом), но в то же время отличают их от сегрегаций апатита в карбонатитах, непосредствен­ но контактирующих с брекчией. Количество обломков вмещающих пород в брекчии чаще всего небольшое. Такие обломки имеют более крупные размеры, чем автолиты. Состав материала соответ­ ствует составу непосредственно контактирующих с ними пород. Однако в теле Ковдорского месторождения отмечено присутствие обломков олнвинитов, предположительно вынесенных с большой глубины [60].

Цемент брекчии — существенно фосфатный, сложенный скры­ токристаллическим агрегатом штаффелита (франколита), в кото­ ром развиваются пятнами, полосами, прожилками продукты его перекристаллизации, имеющие волокнистое, волокнисто-шестова- тое или сферолитоподобное строение. Цементация брекчии проис­ ходила неоднократно. Наряду с фосфатами в цементе находятся и другие минералы — пиролюзит, гидроокислы железа. Взаимоот­ ношения штаффелита с апатитом обломков двоякие: замещение и цементация обломков без замещения.

Контакты брекчии с вмещающими породами четкие, секущие. Ореол специфического контактового воздействия наблюдается

101

только в месторождении Далбыха, где тело брекчии окаймляется зоной диопсидовых и амфиболовых скарнов и мраморов ', заме­ стивших вмещающие доломиты. В других случаях, когда брекчия контактирует с собственно породами интрузивных массивов, по­ добных изменений не наблюдается. Карбонатпты часто никаких изменений, кроме развития в ипх тонких пленок гидроокпслов железа и марганца, не несут (Тулинское, Ковдор). Местами, одна­ ко, наблюдается появление в них каверн, образования вторичного фосфата, вермикулптпзации флогопита, серпентннизацни форсте­ рита (Ковдор, Вуориярви). Но подобные изменения характерны н для карбонатптов, удаленных от брекчий на значительные расстоя­ ния. Кроме того, и сама брекчия характеризуется того же типа вторичными изменениями. Так, в массиве Ковдор она кавернозна и стенки каверн покрыты натечным сферолитоподобным фосфатом.

3.Месторождения, как правило, не несут никаких признаков образования по вмещающим породам. В них не отмечается приз­ наков сортировки пли стратификации слагающего их материала. Породы из различных месторождений весьма близки по своему внешнему виду и внутренним особенностям.

4.Месторождения исключительно богаты апатитом. Содержа­ ние Р 20 5 в них практически всегда превышает 20% п нередко до­ стигает 30% и более. Однако размеры тел чаще небольшие. Воз­ можно комплексное использование месторождений с получением

магнетитового, а иногда и редкометального концентратов.

5. Апатит и магнетит полностью аналогичны таковым из ме­ сторождений нельсонитов. Штаффелит (франколит) представляет собой карбонат-апатит. Однако следует предполагать, что штаффелитами называют микро- и скрытокристаллические апатиты и другого состава. Этот вопрос требует уточнения.

Тип месторождения кор выветривания

Нижнесаянское месторождение [26, 57]. Нижнесаянский массив прорезается речной долиной, в которой под аллювиальными отло­ жениями расположена толща продуктов выветривания, залегаю­ щая на карбонатитах, ийолит-мельтейгитах, нефелиновых сиени­ тах, пикритовых порфиритах и породах экзоконтакта. Над карбонатитами она обогащена апатитом (рис. 34; см. рис. 22).

В толще выделяется несколько горизонтов. Нижний горизонт (мощностью в среднем 7,5 м) слагают так называемые необохренные продукты дезынтеграции. Они состоят из обломков, дресвы и более мелких частиц коренных пород, сохранивших свой мине­ ральный состав и цвет. Количество крупных обломков — 20— 50%, а внизу горизонта — до 70% от объема пород. Форма об-1

1 Нельзя исключить возможности того, что термальный ореол обязан своим возникновением воздействию невскрытого тела карбонатптов, залегающих, воз­ можно, под брекчией. Однако в этом случае вызывает удивление попадание брекчии в самый центр этого ореола.

102

ломков — остроугольная. Многие из них трещиноваты и слабо обохрены. Выше по разрезу, или сменяя горизонт необохренных продуктов по латерали, следует горизонт обохренных продуктов дезинтеграции (мощность в среднем 7,5 м) бурого, темно-бурого и коричневого цвета. Обломков здесь меньше — в среднем от об-

щего объема пород 15—30% (местами 70—80%)- Чаще всего они округлой формы. Входящие в их состав минералы несут следы начальных стадий гипергенных изменений. В горизонте сохраня­ ются текстуры массивных карбонатитов, однако при малейшем механическом воздействии они (как и сплошность породы вообще) разрушаются, так как частицы породы не связаны друг с другом. Выше по разрезу продукты дезынтеграции сменяются охристыми образованиями, состоящими из тонких частиц бурого, коричнево­ го, красного и черного цвета. Средняя мощность горизонта охр — 18 м. В составе охр преобладают собственно гипергенные мине­ ралы: гётит, гидрогётит, гематит (вместе 30—35%), а карбонаты (кальцит и анкерит) слагают не более 10% их объема. Неравно­ мерно по горизонту распределены скопления устойчивых минера­ лов (перовскита, пирохлора и апатита). Горизонт насыщен водой (до 34%), которая служит связующим материалом, так что в го­ ризонте могут сохраняться текстуры, характерные для невыветрелых карбонатитов. Типичны и текстуры, возникшие при сокраще­ нии объема породы в ходе выветривания: прожилки и гнезда ми­ нералов теряют начальную форму, несколько сплющиваясь в го­ ризонтальном направлении. Наблюдаются также массивные, мас­ сивно-пятнистые текстуры и текстуры, обусловленные наличием пластических даек. Встречаются полости закрытого карста, выпол­ ненные охристым и песчаным материалом, а также обломками карбонатитов со стенок и кровли. Выше горизонта охр располо­ жена толща перемытой коры выветривания мощностью 4—5 м, а

103

еще выше — аллювиальные и делювиальные отложения долины реки.

В целом мощность толщи продуктов выветривания непостоян­ на. Вниз по течению реки ока меняется от 40—50 до 10—20 м. Наибольшую мощность кора имеет над зонами тектонических на­ рушений — до 70—80 м, а средняя мощность ее над карбонатитами 33,3 м. Общая площадь, занятая рыхлым материалом 3,4 км2.

Апатит в коре является устойчивым минералом и его относи­ тельные количества выше, чем в коренных породах, за счет усад­ ки продуктов выветривания. В среднем в коре содержится 25—30% апатита (около 10% Р 20 5).

Месторождение Якупиранга [161]. Месторождение массива Яку-

пиранга (Бразильская провинция) представлено слоем почвы и гравия, вытянутым на юго-восток на 1000 м при ширине до 500 м. Средняя мощность слоя 7 м (колеблется от 0 до 30 м). Слой ле­ жит на неровной поверхности карбонатитов (и частично вмещаю­ щих якупирангнтов) массива, имеющей многочисленные впадины и башнеподобные выступы. Приповерхностные карбонатиты бога­ ты апатитом, кристаллы которого выступают из породы, образуя своего рода гроздья и пучки размером до 5 см в длину, при раз­ мере индивидов апатита от 0,3 до 2,5 см.

Собственно апатитоносная порода — это бурый, красновато­ бурый или почти черный гравелистый материал, иногда содержа­ щий значительное количество глинистых частиц. Выделяются не­ сколько разновидностей породы, которые иногда стратифицируют­ ся, хотя и не вполне четко. Различаются:

1) поверхностная корка кристаллов апатита мощностью 0,5— 2,5 см, выступающая над поверхностью карбонатита и контакти­ рующая с вышележащей рудой. Часть кристаллов легко снимает­ ся с поверхности карбонатита;

2) разрушенный пористый и ячеистый карбонатнт, богатый кристаллами апатита, составляющими не менее половины объема

3) темно-бурый или красновато-бурый глинисто-гравийный ма­ териал. Он довольно хорошо сцементирован глиной и может быть разрушен только при помощи отбойного инструмента. В породе обычно встречаются выделения кристаллов апатита и их агрега­ тов, а также магнетита; размер кристаллов достигает 5 см в по­ перечнике;

4) бурая глина с примесыо гравия. Она вязкая, как замазка, и насыщена водой. Глина нередко указывает на то, что ниже рас­ полагаются измененные якупирангиты;

5) светло-бурый или красновато-бурый гравий с примесыо гли­ нистого материала. Присутствие глины позволяет породе слагать крутые склоны холмов, однако при малейшей подсечке ома падает

104

на дно карьера. В гравии содержатся включения магнетита раз­ мером 0,3—0,6 см в поперечнике;

6) бурая почва, которая обычно встречается возле самой по­ верхности в виде прослоя мощностью до 30 см, переполненного

деления полностью из магнетита, выделения из магнетита во внеш­ ней оболочке и гематита или смеси лимонита и сидерита (пли других гидроокислов железа); внутри такой оболочки и выделе­ ния апатит-магнетитового состава, в которых кристаллы апатита вкраплены в магнетит. Наблюдаются также выделения существен­ но апатитового состава (размер 1,5—2,5 см в диаметре). Они с поверхности имеют тонкую (1,5 мм) корку из окислов железа. Под этой коркой находятся кристаллы апатита. Если кристаллы белые, то при разрушении корки они высыпаются, как зерна су­ хого риса. Если кристаллы светло-бурые из-за пленок гидроокис­ лов железа, то, чтобы отделить их друг от друга, необходим лег­ кий удар. Особо следует отметить присутствие среди апатитонос­ ных масс, линз или карманов почти черного материала, пронизан­ ного множеством рассеянных кристаллов апатита. Тела ориенти­ рованы горизонтально, вертикально или наклонно под различны­ ми углами. Темный цвет обусловлен, вероятно, присутствием маг­ нетита. Отмечены также корочки карбоната и апатита. Можно предполагать, что это реликтовые жилы магнетит-апатитового состава, столь характерные для карбонатитов Якупиранги.

Общие запасы месторождения оцениваются более чем в 5 млн. т руды при среднем содержании Р2О 5 в 20,4%. Месторождение экс­ плуатируется.

Месторождение Букусу [40, 122, 123]. Массив Букусу (провин­ ция оз. Виктория) образует возвышенность над окружающим пе­ непленом благодаря относительной устойчивости карбонатитового ядра к выветриванию. Массив имеет в плане форму круга с диа­ метром 6,4 км. Он концентрически-кольцевого строения, однако из-за очень плохой обнаженности детали строения мало известны. Массив прорывает докембрнйские граниты и сиениты, которые в экзоконтакте фенитизируются. Центральное карбонатитовое ядро окружено породами серии мельтейгит-ийолит-уртитов. Здесь же встречаются пироксениты и биотитовые пироксениты, местами пре­ вращенные в существенно амфиболовые породы. Тесно ассоции­ руются с пироксенитами оливиновые породы, представляющие со­ бой средне- и крупнозернистый оливиновый агрегат, содержащий

105

Букусу есть посткарбонатитовые дайки существенно' апатитового состава. К сожалению, их описания отсутствуют. Они лишь отме­ чены на карте массива Букусу и в легенде к этой карте [123].

Апатнтсодержащие породы вокруг возвышенности Букусу об­ разуют кольцо шириной от 0,4—0,8 до 2,8 км. Кольцо состоит из пологих холмов и гряд высотой до 30 м, сложенных породой же­ лезо-фосфатного состава; порода на глубину прослеживается при­ мерно на 40 м, ниже сменяется карбонатитами. Порода в основ­ ном рыхлая, землистая, преимущественно бурого, реже краснова­ того н желтоватого цвета. В ней присутствуют лимонит и фосфа­ ты типа штаффелпта, местами магнетит и апатит. Встречаются также прослои вермикулитового состава. Содержание Р2О 5 в по­ роде колеблется в широких пределах, но в среднем оно относи­ тельно невелико (около 10% P2O s).

Приблизительно 12% объема фосфатоносной толщи приходится на долю плотной сцементированной породы, которую первона­ чально считали эндогенным образованием [122]. Это кавернозный агрегат, окрашенный в кремовый или желтый цвет и состоящий из переменных количеств магнетита, замещаемого гётитом, вер­ микулита, штаффелита — франколита в виде радиально-волокни­ стых выделений или очень мелких пластинок, колломорфного коллофана и некоторого количества собственно апатита. Порода со­ держит примерно 26% Р20 5.

В среднем же апатитоносная толща Букусу содержит 10,8% Р2О5. Общие запасы месторождения весьма велики, но существу­ ют технологические трудности из-за плохой отделимости фосфа­ тов от железистых частиц. Поэтому эксплуатация месторождения прекращена.

Месторождение Сукулу [40, 122, 123]. Массив Сукулу (провин­ ция оз. Виктория) в плане имеет неправильную, хотя и близкую к округлой форму, поперечное сечение его 4 км. Геоморфологиче­ ски — это группа холмов, разъединенных несколькими долинами, а геологически — совокупность кольцевых и конических даек карбонатитов, рассеченных системой радиальных даек и разломов. Залегает массив в гранитоидах докембрийского возраста, фенити-

м) кольцо силикатных пород (состав их не установлен из-за сильной выветрелости), обогащенных полевым шпатом и био­ титом.

Карбонатиты Сукулу — это в основном сёвиты, но в некото­ рых местах устанавливается присутствие бефорситов. Кроме глав­ ного минерала — кальцита, в породе имеются магнетит, апатит, флогопит, хлорит, циркон, бадделеит, барит, пирохлор, пироксен, гематит, киопит, пирит, пирротин, халькопирит, галенит, анатаз, кварц и золото, в некоторых штуфах много рассеянного пиролю­ зита (до 9% М пО ). Повсеместно присутствует магнетит в кри-

106

сталлах октаэдрической формы размером более сантиметра в по­ перечнике. Он ассоциируется с апатитом и слюдой, а внутри ин­ дивидов магнетита наблюдаются вросткн апатита и пирохлора. Апатит образует мелкие зерна овальной формы с изъеденной по­ верхностью; зерна иногда загрязнены железной пылью.

образования или лимонитовый материал. Здесь относительно не­ много Р0О5. Ниже идет в основном штаффелит-франколитовый ма­ териал с магнетитом, а еще ниже рыхлая смесь магнетита и апа­ тита — своего рода апатитовый песок с примесью магиетитового гравия. Апатит имеет тот же облик, что и в карбонатитах — мел­ кие (0,4—0,5 мм) овальные зерна, а индивиды магнетита крупнее, чем в карбонатитах. Апатита в среднем в почвах содержится 30— 50%, магнетита 25—30%, 30% породы приходится на долю тон­ кодисперсной фракции, в которую входят в основном гидроокис­

рело-Кольской провинции) — это штокообразное округлое в пла­ не тело, прорывающее и фенитизирующее гранитогнейсы архея. Массив находится в стадии изучения. Пока считается, что прак­ тически весь шток в современном срезе (около 20 км2) образо­ ван карбонатнтами. Отмечается также присутствие пород, состоя­ щих из кальцита, магнетита, серпентина, клиногумита и апатита, которые могут быть сопоставлены с фоскоритами, а также пород типа слюдяных пикритов. Карбонатиты массива — это в основ­ ном сёвнты, но есть и бефорситы.

В своей северо-западной части массив перекрыт толщей преи­ мущественно рыхлой породы, обогащенной апатитом и называемой реголитом. Реголит образует подковообразное в плане тело пло­ щадью около 4 км 2. Мощность пласта составляет первые метры— первые десятки метров. Состоит реголит из апатита, франколита, гётита и слюды. В местах, где франколит и гётит содержатся в значительных количествах, отмечаются блоки сцементированной

1 Эти плотные образования сходны со штаффелитовымн агрегатами из маг- нетнт-апатнтовых брекчий.

107

луве (провинция Замбези—Луангва), представляющем собой карбонатнтовый силл с площадью выхода 12,5 км2, в центральной

тела вторичных железистых пород, существенно обогащенных нио­ бием. Апатит, частично замещенный здесь вавеллитом, представ­ ляет интерес как побочный продукт при добыче ниобиевого кон­ центрата. Скопления остаточных пород с апатитом и пироксеном известны [123] в массиве Тороро (провинция оз. Виктория).

К подтипу месторождений кор выветривания на силикатных породах относится месторождение Красномайского массива (Ка­ захстанская провинция). Здесь на биотит-апатитовых пироксенитах развита кора мощностью 15—50 м, обогащенная вермикули­ том н апатитом [ 1]. К подтипу месторождений кор выветривания на существенно апатитовых породах относятся рыхлые скопления (мощность — первые десятки метров) на нельсонитах в месторож­ дениях Ессей и Ыраас (Маймеча-Котуйская провинция).

Заключение по типу месторождений кор выветривания.

1.Форма тел в месторождениях плащеобразная со значитель­ ным площадным распространением пород при относительно не­ большой протяженности тел на глубину (первые метры — первые десятки метров). Характерна их весьма неровная нижняя поверх­ ность (Нижнесаянское, Якупиранга).

2.Месторождения залегают чаще на карбонатитах или в не­ посредственной близости от карбонатитов, реже на силикатных

породах, приурочиваясь к долинам рек (Нижнесаянское), озер (Озерное), пересохшим водотокам, подножиям возвышенностей (Букусу, Сукулу).

3.Месторождениям свойствен преобладающий несвязанный рыхлый (охры, песок, гравий) или глинистый характер отложе­ ний. Только в подчиненных количествах встречаются плотные сце­ ментированные породы из штаффелита (Букусу), штаффелита и гётита (Сокли). Возможно, это обусловлено особенностями фор­ мирования кор выветривания, но нельзя исключить того, что это остатки пород типа нельсонитов или магнетит-апатитовых брек­ чий.

4.Для месторождений типична стратификация отложений (хо­ тя и не всегда четко выраженная) с выделением нескольких раз­ новидностей пород, сменяющихся по вертикали (Нижиесаянское,

108