На современном этапе развития науки и техники происходит расширение минерально-сырьевой базы редких металлов, увеличение их производства и потребления. В основе современной техники лежат редкие металлы, которые используются во многих отраслях: лёгкие стойкие сплавы, новые марки сталей, современная оптика и стеклокерамика, лазерная техника.[3] За последние годы редкометальная промышленность наиболее развитых стран опережала по темпам производство остальных металлов, что обусловливалось неуклонным расширением областей применения редких металлов и использования их для совершенствовании важнейших технологических процессов.[1]

В последние годы доказана высокая перспективность на редкие металлы Приазовского блока, являющегося юго-восточной окраиной Украинского щита.[2]

Одним из наиболее широко используемых в промышленности металлов является цирконий, наиболее распространённый минерал которого – циркон. Он распространён в породах Приазовья, но в месторождения концентрируется редко. Цирконий - четырехвалентный металл, относящийся к редким элементам, несмотря на достаточно высокое среднее содержание земной коре (0,017%). Этот факт объясняется тем, что, во-первых, он редко образует собственные месторождения, а, во-вторых, его трудно выделять из природных минералов. Высокая температура плавления (1900°С), химическая инертность по отношению к кислотам и расплавам, способность к отражению нейтронов за счет малого сечения их захвата - вот те полезные свойства, которые обусловили широкое применение циркония в промышленности, в основном в виде двуокиси циркония (ZrO2). Из 35 собственных минералов циркония, представленных цирконосиликатами и оксидами, промышленное значение имеют лишь два: циркон (ZrSiO4) и бадделеит (ZrO2). Первый из них содержит 65% ZrO2, второй - 98%. В будущем возможно применение эвдиалита, содержащего всего лишь 13% ZrO2 [3].

В Приазовье открыто два крупных месторождения редких металлов – Азовское и Мазуровское и несколько рудопроявлений аналогичного типа, также известны россыпи циркона в бассейне реки Мокрые Ялы. Поэтому интерес представляет изучение условий концентрации циркона в Приазовье, в частности на Азовском месторождении Володарского массива, для определения поисковых предпосылок.

Циркон особенно интенсивно концентрируется в процессе щелочного метасоматоза. Такая тенденция хорошо выражена в Октябрьском массиве щелочных пород, где в зависимости от степени альбитизации пород увеличивается содержание циркона до 0,5% в околорудных метасоматитах с дальнейшей концентрацией в Мазуровском месторождении до 1%. Многостадийную концентрацию циркона особенно интересно проследить в породах многофазного Володарского массива, где расположено Азовское комплексное цирконий-редкоземельное месторождение. Особенности строения, геохимического состава пород и руд этого уникального месторождения неоднократно освещалось на страницах журналов [3].

Володарский массив приурочен к юго-восточному отрезку Азово-Днепровского пояса глубинных разломов. Становление массива происходило в позднем протерозое (1800±20 млн.лет) в течение длительной магматической фазовой дифференциации, результатом которой явились разнообразные породы от основного до субщелочного состава. Границы с вмещающими массив породами тектонические: с востока ограничен разрывами Мало-Янисольской зоны, с юго-запада - Федоровским разломом, с северо-запада - Володарской зоной разломов, на юге граничит с породами центрально-приазовской серии. Площадь массива 170 км2. Первая фаза массива представлена расслоенной габбро-сиенитовой интрузией, занимающей около 60% площади Володарского интрузива в юго-восточном секторе [5]. Среднее содержание циркония составляет здесь 200 г/т. Акцессорный циркон распространен в ассоциации с апатитом и магнетитом. Вторая, фаза представлена интрузией щелочнополевошпатовых гастингситовых сиенитов, среднее содержание циркония в которых составляет 300 г/т. Становится более разнообразной акцессорная ассоциация, представленная цирконом, ортитом и пирохлором. Третья фаза представлена интрузией розовых щелочнополевошпатовых гастингситовых граносиенитов и володарских гранитов, которые незакономерно переходят друг в друга. Среднее содержание циркония в них составляет около 370 г/т. В центре массива выделяется три, соединенных между собой, округлых в плане тела гранитов. Диаметр каждого из них около 6 км. По периферии гранитных тел развита оторочка граносиенитов. В центре северного тела гранитов выделяется шток сиенит-пегматитов диаметром 2 км, названный Азовской структурой. Она представляет четвертую фазу пород Володарского интрузива. Для них характерна акцессорная ассоциация циркона, флюорита, бастнезита, ортита. Среднее содержание циркония практически не отличается от предыдущей фазы, составляя 330-1600 г/т [3]. Все это подтверждает факт концентрирования циркона в процессе магматической дифференциации пород Володарского массива. Однако его содержания не достигает промышленного уровня, составляющего более 1%.[1]

Формирование Азовского цирконий редкоземельного месторождения связано с тектоно-магматической активизацией позднепротерозойского возраста. Наиболее характерны руды метасоматического типа.

Азовская структура приурочена к узлу пересечения тектонических зон меридионального, северо-западного и субширотного простирания.[4]

В центре структуры расположено тело биотитовых кварцевых сиенитов – очень светлые, розовые или розоватые, иногда белые лейкократовые породы. Среди них выделяют два структурных типа: крупнозернистые и пегматитовые. Пегматитовые кварцевые сиениты значительно не однородны по структуре и текстуре, они преобладают в юго-западной части тела. Крупнозернистые кварцевые сиениты сравнительно однородные, распространены в юго-западной части тела.

К экзоконтакту интрузивного тела приурочен широкий ореол интенсивных преобразований “пятнистых” пород рамы. Здесь развиты “такситовые” кварцсодержащие щелочно-полевошпатовые амфиболовые и щелочно-полевошпатовые оливин-пироксен-амфоболовые сиениты, в которых концентрируются цоркон, бритолит, ортит[5]

По комплексу аналитических данных в пределах Азовской структуры выделяют 2 типа руд:

-циркониевые – распологаются на удалении от контакта с кварцевыми биотитовыми сиенитами;

- цирконий-редкоземельные руды – главный тип руд, который удаётся геометризировать при сложившейся разведочной сети. Основная масса цирконий-редкоземельного оруденения приурочена к “такситовым” разновидностям сиенитов[3].

Азовское цирконий-редкоземельное месторождение приурочено к полю развития “такситовых” пород развитых в экзоконтакте тела биотитовых кварцевых сиенитов в южной и юго-восточной частях контакта[6].

Развитие оруденения месторождения сопряжено с этапом становления биотитовых кварцевых сиенитов. Выделяют две стадии: первая стадия (пегматитовая) – стадия собственно формирования оруденения, представленного цирконом, бритолитом и ортитом; вторая стадия (гидротермальная) – происходит преобразование первичных породообразующих и рудных минералов, циркон при этом не меняется, а ортит и бритолит меняют свой облик.[3]

Цирконий редкоземельное оруденение, представленное серией самых разнообразных по размеру и форме рудных скоплений, без строгой закономерности расположенных в пространстве рудоносных зон, однако во всех рудных телах присудствуют две природные разновидности: оливин-пироксен-амфиболовые “такситовые” щелочно-полевошпатовые сиениты. Рудные минералы представлены цирконом, ортитом, бритолитом, бастнезитом, флюоритом. По уровню содержания циркония и редких земель выделяют участки “пустых” пород (интервалы этих пород составляют менее 7,4% от общего объёма рудных тел) и участки убогих, бедных, рядовых, богатых и очень богатых руд. [3]

В цирконах Азовского месторождения выявлены примеси многох редких и рудных элементов (Yt, Y, Ce, La и другие). Для выделения парагенетических ассоциаций, характеризующих продуктивные породы месторождения, был проведён корреляционный анализ. (табл.1) По результатам полуколичественного спектрального анализа пород месторождения для их геохимической характеристики была сформирована представительская выборка.

0,8826 – коэффициент корреляции;

(231) – объём выборки;

0 – уровень значимости.

В результате корреляционного анализа получены положительные значимые связи (коэффициент значимости < 0,05) между элементами: C – La, C – Yt, C – Y, C – Ce, Yt – La, Yt – C, Yt –Y, Yt – Ce, La – Ce, Y – Ce.

При оценке перспективности рудопроявлений большое значение имеет количество совместно концентрирующихся элементов типоморфной ассоциации, связанных значимыми положительными связями. Чем больше число таких элементов в поисковых скважинах, тем вероятнее наличие рудных тел на глубине [6].

По результатам статистической обработки (табл.2) установлени значения коєффициентов вариации для рассматриваемых элементов ( Yt, Y, Ce, La, С). Для циркона это значение самое высокое, что свидетельствует о его крайне неравномерном распределении в породах, для Се это значение наименьшее, однако оно превышает 50%, поэтому распределение этого элемента также неравномерное, но в меньшей мере по сравнению с другими элементами. Высокие коэффициенты вариации являются признаком перераспределения элементов в земной коре, что служит одним из важных показателем формирования месторождений [7].

Расчёт коэфициента вариации

S - стандартное отклонение,%;

X - среднее.

S X = V

Таким образом выделяется парагенетическая ассоциация между элементами: цирконий , лантан, иттрий, иттербий, церий, значит выделенные разновидности пород имеют близкие геохимические характеристики.

Эти черты являются ведущими для сопоставления геохимического образа Азовского месторождения с прогнозируемыми перспективными участками цирконий-редкоземельного оруденения Володарского массива

На основании полученных результатов можно сказать, что Азовское месторождение является перспективным для выявления цирконий-редкоземельного оруденения. Данные выводы, сделанные на основании статистической обработки, должны быть подтверждены детальными минералого-геохимическими исследованиями.

Представлен процесс формирования циркон-редкоземельного Азовского месторождения. Фиолетовым цветом показаны пятнистые сиениты, оранжевым - сиениты такситовые нерасчленённые, сиреневым - кварцсодержащие сиениты, красным - рудовмещающие такситовые текстуры, желтым - кварцевые сиениты, светло-желтым - мезо-кайнозойские отложения, голубым - рудопроявление циркона и редких земель.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.Волкова Т.П.Смертин Д.А. Поисковые предпосылки месторождений циркона(ДонНТУ)(http://masters.donntu.ru/2002/ggeo/smertin/library/index.htm)

2. Волкова Т.П. Оценка перспективности эндогенного оруденения по данным геохимического картирования. (ДонНТУ)

3. Смертин Д.А. Прогноз редкометального оруденения в щелочных породах Володарского массива. (Дон НТУ)(http://masters.donntu.ru/2002/ggeo/smertin/index.htm)

4.Есипчук К.Е. Петрология, геохимия и рудоносность интрузивных гранитоидов Украинского Щита – К:Наукова думка, 1990.-236с.

5. Стрекозов С.Н. и др. Геологическое строение и характер оруденения Азовского месторождения. /Минеральные ресурсы Украины, 1998, №3. с.6-9

6. Волкова Т.П., Стрекозов С.Н. Минералого-геохимические критерии редкометальной специализации докембрийских комплексов Приазовья // Труды ДонГТУ, 2001, серия горно-геол., вып.24, с.120-126.

7. Таусон Л.В. Геохимические типы и потенциальная рудоносность гранитоидов. - М: Наука, 1977. - 279 с

8. Кривдик С.Г., цымбал С.Н.Девонский щелочной магматизм Приазовья (Украинский Щит). - ИГМР НАН Украины

9. Шеремет Е.М., Исаев В.А. и др. Вертикальная геохимическая зональность Азовского месторождения как основа для поисков редкоземельных приявлений на Украинском Щите. - Донецк: УкрНИМИ НАН Украины, 2004г.

10. Морозов В.И. и др. Вторичные литохимические ореолы при поисках скрытого оруденения. - М.: Наука, 1985г. - 238с.

11. Скурский М.Д. Редкометальная металлогения. – М: Недра, 1993. – 272 с.

12. Чайка В.М., Горшкова Е.Б., Казак А.П. Циконовый метод в осадочной геологии докембрия. // Циркон в породах докембрия и фанерозоя. - М: Наука, 1985