ДонНТУ   Портал магистров ГГФ ПИ и ЭГ

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Общая характеристика работы

1.1 Актуальность темы

Тема работы выбрана в связи с актуальностью расширения минеральной базы страны. В Украине наблюдается дефицит некоторых полезных ископаемых, которые импортируются из других стран. Это касается огнеупорных материалов, флюсов к металлургическому производству некоторых черных и цветных металлов. С другой стороны, есть много вопросов, по геологии базитов и ультрабазитов двух массивов, которые изучены недостаточно и требуют детального исследования. Особенно важные вопросы формационной принадлежности пород изучаемых комплексов, перспектив их металлоносности и факторов, влияющих на рудоносность.

1.2. Связь работы с научными программами, планами, темами

Тема магистерской работы соответствует приоритетному направлению научных исследований и научно-технических разработок на период до 2015 года «Технологии выявления и оценки полезных ископаемых, их рациональной экологически безопасной добычи» (приложение к постановлению КМ Украины от 7.09.11 № 942). Тема работы выбрана по заявке Приазовской комплексной геологической экспедиции.

1.3. Цель работы

Исследовать различия в геолого-структурной позиции, минералого-петрографических и геохимическом составе пород, геохимической специализации и формационной принадлежности базитов и ультрабазитов. Определить их потенциальную рудоносность.

1.4. Задачи исследований.

Основные задачи исследования:

  1. Рассмотреть теоретические основы формирования базитов и ультрабазитов и их формационного распределения.
  2. Провести анализ геологического изучения базитов и ультрабазитов Октябрьского и Покрово-Киреевского комплексов.
  3. Определить степень сходства и различия основных и ультраосновных пород двух комплексов.
  4. Определить формационную принадлежность и потенциальную рудоносность основных ультраосновных пород двух комплексов.

1.5. Объект и предмет исследования

Объект - основные и ультраосновные породы Октябрьского и Покрово-Киреевского комплексов.

Предмет исследования – структурно-тектоническая позиция, особенности минералого-петрографического состава и потенциальная рудоносности основных и ультраосновных пород двух комплексов.

1.6. Методы исследования

Геохимические, минералогические, математической статистики с использованием компьютерных программ

1.7. Научная новизна

Установлены различия в структурно-тектонической позиции массивов. Установлена геохимическая роль ультраосновных и основных пород Октябрьского массива в формировании редкометального оруденения – геохимический барьер. Установлены геохимические различия основных и ультраосновных пород изучаемых массивов. Для Покрово-Киревского массива установлена перспективность основных и ультраосновных пород на титановое оруденение. Установлена связь грорудитов с породами Покрово-Киреевского массива как производных базальтоидной магмы. Установлены структурно-тектонические и минералого-петрографические различия грорудитов района Васильевки (бассейн р. Кальмиусс) и бассейна реки Грузкий Еланчик.

1.8. Практическое значение

Расширяются перспективы рудоносности района в связи с предполагаемыми на глубине массивами основных и ультраосновных пород.

1.9. Личный вклад автора работы

Выполнен анализ ранее проведенных исследований, выполнена оценка структурно-тектонических позиций двух массивов, выполнена обработка данных геохимических исследований основных и ультраосновных пород, обработка структурно-геологических и минералого-петрографических исследований грорудитов. Изготовлены шлифы горных пород для дальнейших минералого-петрографических исследований.

1.10 Апробация результатов работы

По результатам работы планируется: публикация 1 статьи, выступление с докладом на конференции с публикацией тезисов доклада.

2. Теоретические основы формирования базитов и ультрабазитов Октябрьского и Покрово-Киреевского комплексов, их формационная принадлежность.

Гипербазиты и базиты, являющиеся главной составной частью офиолитовых ассоциаций и платформенных базит-гипербазитовых комплексов, распространены в различных структурах океанов и континентов и имеют возраст от раннего докембрия до фанерозоя. С этими магматическими породами генетически связаны месторождения хромитов, медно-никелевых руд, платиноидов, титана, фосфора и других важнейших полезных ископаемых. С ультраосновными и основными вулканитами раннего докембрия ассоциируют железорудные месторождения. Геосинклинальные и платформенные базит-гипербазитовые комплексы широко развиты на Украинском щите.

Октябрьский комплекс слагают субщелочные основные и ультраосновные породы, щелочные и нефелиновые сиениты. Породы октябрьского комплекса образуют два массива: Октябрьский и Щербаковский [7]. На основе обобщения данных различных исследований (С.Г. Кривдик и В.И. Ткачук, С.Г. Кривдик и др. ) ультраосновные и основные породы Октябрьского комплекса были отнесены к сложному комагматическому комплексу габбро-сиенитов с последовательным петрогенетическим рядом дифференциатов – субщелочные габбро и пироксениты – сиениты – пуласкиты (нефелинсодержащие сиениты) – фойяиты – мариуполиты – агпаитовые нефелиновые – сиениты (эгириновые фойяиты) и их фонолиты [4].

На диаграмме Макдональда-Кацуры (в координатах (Na2O+K2O)-SiO2) габбро Октябрьского массива располагается в поле щелочных базальтов, кроме того титанавгитовый состав пироксена габбро и перидотит-пироксенитов также является критерием по которому ультраосновные и основные породы Октябрьского массива относятся к формации субщелочного ряда пород, а следовательно тесно связаны с щелочными и нефелиновыми сиенитами данного массива.

Покрово-Киреевский комплекс представляет наиболее поздний этап девонского магматизма. Н.В. Бутурлинов а позже А.Н. Донской отнесли данный комплекс к щелочному магматизму платформенного режима [7]. Наиболее полно девонский магматизм был изучен В.И. Гоньшаковой, Н.В. Бутурлиновым, И.Д. Царовским. Данные исследователи все комплексы, включая и эффузивные и жильные образования, определили как щелочноультраосновную-щелочнобазальтоидную формацию. В формации было выделено четыре субформации:

  1. Ультраосновную – пироксениты, рудные пироксениты, перидотиты (наиболее древняя);
  2. Щелочноультраосновную кимберлитовую;
  3. Щелочнобазальтоидную – лимбургиты, авгититы, псевдолейцитовые базальтоиды;
  4. Щелочную – мальиниты, фонолиты, нефелиновые сиениты.

Покрово-Киреевский комплекс – единственный на Украинском щите комплекс щелочных пород последокембрийского возраста. С.Г. Кривдик и В.И. Ткачук [5] выделяли его, как пример генетической связи габброидов с истинно щелочными породами. В свою очередь Н.В. Бутурлинов отмечал, что появление в бесполевошпатовых ультрамафитах с повышенным содержанием щелочей (щелочно-ультраосновные породы) щелочных темноцветных минералов (слюд, амфиболов) связано с последующим метосоматическими процессами преобразования ультрамафитов. Было выдвинуто предположение – вероятнее всего щелочной метасоматоз возник при внедрении более поздних щелочных магм в ранее сформировавшиеся ультрамафиты. Разрыв во времени образования этих пород составляет около 100 млн. лет, следовательно с большой вероятностью ультрамафиты и щелочные породы формировались из независимо эволюционирующих глубинных очагов. Поэтому ультрамафиты и генетические связанные с ними габброиды выделены в отдельный от щелочных пород магматический комплекс[1]. Эту точку зрения автор данной работы использует как основополагающую.

3. Анализ геологического изучения базитов и ультрабазитов Октябрьского и Покрово-Киреевского комплексов.

Октябрьский массив изучался в первую очередь с точки зрения рудоносности щелочных пород. Было установлено, что оруденение в щелочных породах Октябрьского комплекса имеет метосоматический характер, основные-ультраосновные породы являются вмещающими для рудоносных пород и также служили геохимическим барьером для рудоносных редкометальных растворов, а наиболее древние ультраосновные и основные породы содержат акцессорные апатит, сфен и титаномагнетит (до 15%), изредка пирит, пирротин, халькопирит, пентландит. В сравнении с кларками для ультраосновных и основных пород (по Виноградову А.П.) они специализированы на Ni (0,3-0,5%), Co (0,1%), Cr, Ti (0,6-1%), Pt (до 0,6 г/т), Nb, TR, Ce [2],[3].

Основные и ультраосновные породы – наиболее ранние в массиве. Наибольшее распространение имеет габбро более редко встречаются пироксениты, перидотиты и оливиниты, С.Г. Кривдик и В.И. Ткачук [5] отмечали, что различными исследователями (Айнберг Л.Ф., 1933; Елисеев Н.А., Кушев В.Г., Виноградов Д.П., 1965) были установлены постепенные переходы между ультраосновными и основными породами. Среди габбро были выделены – обычные и меланократовые, переходящие к пироксенитам, а также оливиновые и безоливиновые разновидности, с преобладание оливиновых [5].

Породообразующие минералы – титан-авгит, средний плагиоклаз, оливин. Рудные минералы представлены ильменитом и титаномагнетитом. Среди вторичных, наложенных минералов отмечены амфибол (замещает пироксен) и биотит, развивающий по ильмениту [5].

Основные и ультраосновные породы залегают по периферии массива в виде прерывистого кольца состоящего из крупных и мелких тел. Во внутренней части массива в нефелиновых и щелочных сиенитах встречаются ксенолиты ультраосновных и основных пород [5].

С.Г. Кривдик и В.И. Ткачук выдвинули предположение, согласно которому ультраосновные и основные породы образуют лополитообразное тело, подстилающие центральную часть массива сложенную щелочными и нефелиновыми сиенитами. (Отмечается сходство с Малотерсянским и Давидковским массивами) [5].

В породах Октябрьского комплекса отмечается ритмическая расслоенность ультросновных и основных пород выраженная в смене от контактов к центру массива перидотит-пироксенитов габброидами, а также наличии прослоев перидотитов и оливинитов в пироксенитах, скрытая расслоенность массива отражена в направленном изменении состава плагиоклаза и клинопироксена [5].

Внедрение габбро в пироксениты

Внедрение габбро в пироксениты

Покрово-Киреевский комплекс. В состав Покрово-Киреевского комплекса входит Покрово-Киреевский массив, сложенный ультрабазитами ( оливиниты, перидотиты, оливиновые и полевошпатовые пироксениты, рудные пироксениты), габбропироксенитами и габбро. Строение массива концентрически-зональное, периферия сложена пироксенитами включающими в себя прослои рудных пироксенитов, а центральная часть сложена габброидами. Согласно Щербакову И.Б.[7] габброиды формировались из остаточного расплава, внедрившегося в расслоеную массу пироксенитов.

Габброиды являются нормальными продуктами дифференциации основного магматического очага, их кристаллизации происходила позже кристаллизации пироксенитов но большого временного разрыва между формированием пород не было[1].

Щелочные породы в массиве связаны с остаточным расплавом обогащенным глиноземом и кальцием, который был втиснут под большим давлением в расслаивающуюся застывшую массу пироксенитов, образуя как бы инъекции плагиоклазов по уже начавшей остывать ультраосновной породе [6].

Оливиниты встречаются только в брекчиях. К кимберлитами отнесены экструзивные вулканогенные образования. Перидотиты в массиве представлены верлитами, которые последовательно переходят в полевошпатовые перидотиты. Минеральный состав их следующий – титантавгит, оливин, титаномагнетит, плагиоклаз, биотит. Преобладающую роль в массиве занимают пироксениты, среди которых Щербаков И.Б. выделяет оливинсодержащие, амфиболовые, биотитовые и плагиоклазовые и рудные разновидности пироксенитов, в рудных пироксенитах количество титаномагнетита достигает 35%. Габброиды в свою очередь тесно связаны с полевошпатовыми пироксенитами. Центральная часть массива предположительно расслоена (сопоставимо с расслоенностью ультраосновных пород октябрьского массива), отмечается чередование оливинсодержащих и безоливиновых пироксенитов и габброидов. Породообразующие минералы во всех разновидностях сходны, оливин зачастую замещен серпентинитом или иддингситом, плагиоклаз в габброидах часто альбитизирован [7]

Заключительный этап магматической деятельности Н.В. Бутурлинов связывал с образованием жильных пород, появившихся в определенной опследовательности: слюдяные пикриты, лимбургиты, авгиты, одиниты, беербахиты, габбро-порфириты и плагиоклазиты. Жилы данных пород имеют мощность от нескольких сантиметров до 5 м, угол падения изменяется в пределах 30-50?. Жилы встречаются как во всех частях массива и даже по периферии в докембрийских гарносиенитах. По мере удаления от массива количество жил уменьшается, что подчеркивает их генетическую связь с массивом.

Покрово-Киреевский массив появился в современном эрозионном срезе благодаря блоковым перемещениям по разломам. Контакты массива с вмещающими породами преимущественно тектонические, ввиду отсутствия данных о боковых контактах интрузии достоверное отнесение массива к какому-либо из известных типов затруднительно. Н.В. Бутурлинов учитывая концентрически-зональное расположение пород в массиве и его форму в плане, предположил, что интрузия имеет форму штока и уходит на значительную глубину [1]

Содержание некоторых элементов-примесей в пироксенитах следующее Cr-320, Ni – 260, Zn- 130, Cu-140, Zr-170, Tr-310, Rb – 18, Be – 10, Sr – 70, Ta – 28 г/т [7].

Щербаков И.Б. Отметил что породы Покрово-Киреевского массива отличаются низким содержанием SiO2, Al2O3 и высоким Ti2.

4. Степень сходства и различия основных и ультраосновных пород Октябрьского и Покрово-Киреевского массивов.

По результатам проведенных исследований были установлены следующие сходства двух массивов:

  1. По содержанию щелочей и кремнезема габбро Октябрьского и Покрово-Киреевского массивов на диаграмма Макдонольда-Кацуры (в координатах (Na2O+K2O)-SiO2) располагаются в поле щелочных базальтов [5].
  2. Расслоенность центральной части массивов ультраосновных и основных пород.

Главные отличительные черты:

  1. Возраст формирования. Базиты и ультрабазиты октябрьского массива относятся к докембрийским образованиям, в то время как ультраосновные и основные породы Покрово-Киреевского комплекса относят к герцинскому циклу ( D1-D2).
  2. Ульраосновные и основные породы октябрьского массива генетически связаны с щелочными породами, образуя с ними последовательный переход от ультраосновных к чисто щелочным петрографическим разностям [5], в то время как ультрамафиты и габброиды Покрово-Киреевского комплекса подверглись щелочному метосоматозу примерно через 100 млн. лет после своего образования [6]
  3. Контакты ультраосновных пород Покрово-Киреевского комплекса в большей части тектонические что свидетельствует о поднятии габбро-пироксенит-перидотитового массива со значительных глубин [1]. Для Октябрьского массива роль тектонического фактора в структуре проявлена слабее.
  4. Установлены значительные различия в содержаниях элементов примесей в ультраосновных и основных породах Покрово-Киреевского и Октябрьского комплексов (Табл. 1). Как видно из таблицы все ультраосновные породы Покрово-Киреевского комплекса имеют повышенные содержания титана, меди и свинца, повышенные содержания ванадия отмечены в пироксенитах и габбро.
  5. С точки зрения рудной специализации ультраосновных-основных пород оба комплекса в корне отличаются друг от друга. Породы Покрово-Киреевского перспективны на титановое орудинение, в то время как ультраосновные-основные породы Октябрьского комплекса выступают в роли геохимического барьера для редкометального оруденения. Микроэлементный состав пород Покрово-Киреевского комплекса подтверждает их рудную специализацию на титан (превышение кларковых содержаний отмечено более чем в 90 раз (Табл. 2). В пироксенитах Октябрьского комплекса кларковое содержание превышает только титан, но незначительно, не достигая аномальных концентраций по которым можно было бы прогнозировать рудоносную специализацию на титан ультраосновных пород Октябрьского комплекса. Для лучшего визуального сравнения кларков концентраций двух массивов приведены диаграммы (Рис 1, 2, 3)
    Таблица 1. Содержание элементов примесей (г/т) в ультраосновных-основных породах Покрово-Киреевского и Октябрьского комплексов.
    Элементы Ультраосновные-основные породы Содержание элементов в породах по А.П. Виноградову (Кларк)
    Покрово-Киреевский комплекс Октябрьский комплекс
    Оливиниты (30) Пироксениты (20) Габбро (3) Пироксениты(4) Ультраосновные породы г/т
    Ti 7380 27200 31700 5250 300
    V 40 430 280 300 40
    Ni 1050 250 160 200 2000
    Co 158 100 70 30 200
    Cr 2090 340 250 500 2000
    Sc 20 16 20 5
    Cu 83 345 100 200 20
    Zn 220 260 180 200 30
    Таблица 2. Кларки концентраций элементов примесей (г/т) в пироксенитах Покрово-Киреевского и Октябрьского комплексов.
    Элементы Пироксениты
    Покрово-Киреевский комплекс Октябрьский комплекс
    Ti 90,67 17,5
    V 10,75 7,5
    Ni 0,13 0,10
    Co 0,50 0,20
    Cr 0,17 0,30
    Sc 3,20 4,0
    Cu 17,25 10,0
    Zn 8,67 6,7

    Отмечено значительные превышения содержаний Ti, V, Cu в пироксенитах Покрово-Киреевского комплекса по сравнению с пироксенитами Октябрьского комплекса (см рис. 1,2,3)

    Имеются существенные петрохимические различия двух массивов.

    Кларки концентраций V, Sc, Cu, Zn

    Рисунок 1. Кларки концентраций V, Sc, Cu, Zn

    Кларки концентраций Ni, Co, Cr

    Рисунок 2. Кларки концентраций Ni, Co, Cr

    Кларки концентраций Ti

    Рисунок 3. Кларки концентраций Ti

    В пироксенитах Покрово-Киреевского комплекса отмечается пониженное по сравнению с пироксенитом Октябрьского комплекса содержание SiO2 и Al2O3, в тоже время заметно явное превышение в пироксенитах Покрово-Киреевского комплекса содержания TiO2 и Fe2O3 (Табл. 3). Повышенные содержания этих окислов косвенно подтверждают специализацию на титан пород Покрово-Киреевского массива. Для лучшего визуального восприятия разности химического состава двух пород ниже приведен график распределения окислов в пироксенитах двух комплексов (рис. 4).

    Таблица 3. Петрохимический состав пироксенитов Октябрьского и Покрово-Киреевского комплексов
    Оксиды Покрово-Киреевский комплекс пироксенит (37 анализов) Октябрьский комплекс пироксенит (10 анализов)
    SiO2 41,86 46,99
    TiO2 4,53 1,77
    Al2O3 4,19 5,01
    Fe2O3 7,95 2,09
    FeO 8,13 7,74
    MnO 0,09 0,27
    MgO 13,57 15,48
    CaO 14,54 19,71
    Na2O 0,80 0,54
    K2O 0,52 0,13
    SO3 0,11 0,23
    P2O5 0,17 0,23
    Графическое изображение химического состава пироксенитов двух массивов

    Рисунок 4. Графическое изображение химического состава пироксенитов двух массивов

  6. Различная структурная позиция двух массивов в Приазовском мегаблоке Украинского щита. Покрово-Киреевский комплекс находится в зоне сочленения Донбасса с Приазовьем и приурочен к узлам пересечения разломов в кристаллическом фундаменте, интрузивные тела ультраосновных-основных пород скрыты под мезозойскими отложениями. Интрузивные тела комплекса «смещены» по южно-донбасскому разлому (Рис. 5). Октябрьский комплекс находится непосредственно в Приазовского мегаблоке Украинского щита, его образование вероятней всего связано с платформенным магматизмом. Ультраосновные-основные породы обрамляют щелочные породы данного комплекса с северо-востока (Рис. 6)

Позиция Покрово-Киреевского массива на геологической схеме Приазовского мегаблока УЩ

Рисунок 5. Позиция Покрово-Киреевского массива на геологической схеме Приазовского мегаблока УЩ
1 – контур участка Покрово-Киреевского массива; 2 – метаморфические образования позднеархейского возраста; 3 – гранодиориты амфиболовые и биотит-амфиболовые; 4 – граниты анадольского комплекса раннего протерозоя; 5 – граниты хлебодаровского комплекса раннего протерозоя; 6 – граниты анадольского комплекса раннего протерозоя; 7 – ультраосновные и основные породы Покрово-Киреевского комплекса; 8 – осадочные образования нижнего карбона (свита А);
9 – осадочные образования нижнего карбона (свита В); 10 – осадочные образования нижнего карбона (свита С); 11 – щелочные породы Покрово-Киреевского комплекса.

Позиция Октябрьского массива на геологической схеме Приазовского мегаблока УЩ

Рисунок 6. Позиция Октябрьского массива на геологической схеме Приазовского мегаблока УЩ
1 – контур участка Октябрьского массива; 2 – метаморфические образования раннеархейского возраста; 3 – метаморфические образования позднеархейского возраста; 4 – граниты каменномогильского комплекса раннего протерозоя; 5 – кварцевые сиениты хлебодаровского комплекса раннего протерозоя; 6 – граниты хлебодаровского комплекса раннего протерозоя; 7 – граниты анадольского комплекса раннего протерозоя; 8 – основные и ультраосновные породы Октябрьского комплекса; 9 – сиениты породы Октябрьского комплекса; 10 – щелочные породы Октябрьского комплекса;

5. Выводы

По результатам проведенных исследований установлена формационная принадлежность ультраонсновных-основных пород двух комплексов, различия в структурной позиция двух комплексов в Приазовском мегаблоке – Покрово-Киреевский комплекс находится в зоне сочленения Донбасса с Приазовьем и приурочен к узлам пересечения разломов в кристаллическом фундаменте, Октябрьский комплекс находится непосредственно в Приазовского мегаблоке Украинского щита, его образование вероятней всего связано с платформенным магматизмом.

Установлен различный возраст образования ультраосновных пород двух массивов – базиты и ультрабазиты октябрьского массива относятся к докембрийским образованиям, в то время как ультраосновные и основные породы Покрово-Киреевского комплекса относят к герцинскому циклу ( D1-D2).

Установлена связь грорудитов с породами Покрово-Киреевского массива как производных базальтоидной магмы.

Установлено, что ультраосновные-основные породы Октябрьского комплекса выступают геохимическим барьером для редкометального оруденения щелочных пород. Ультраосновные и основные породы Покрово-Киреевского комплекса перспективны для выявления титанового оруденения.

Установлены различия в структурной позиции двух комплексов, различный возраст образования ультраосновных пород двух массивов. Выявлены значительные различия в содержаниях элементов примесей в ультраосновных и основных породах, так же в работе были отмечены различия в петрохимическом составе базитов и ультрабазитов двух массивов.

Список источников

  1. Бутурлинов Н.В. Геолого-петрографическая характеристика щелочно-ультраосновного – щелочно-базальтоидного комплекса зоны сочленения Донбасса с Приазовской частью Украинского щита / Н.В. Бутурлинов, В.И. Гоньшакова, В.Ф. Юрченко // Базит-гипербазитовый магматизм и минерагения юга Восточно-Европейской платформы. – М: Недра, 1973. – С. 186-228.
  2. Волкова Т.П. Проблемы генезиса и рудоносности Октябрьского массива щелочных пород / Т.П. Волкова // Сборник научных трудов НГА, 2000, № 4,с.9-10.
  3. Волкова Т.П. Критерии продуктивности редкометальных месторождений и рудопроявлений Октябрьского массива / Т.П. Волкова // Наукові праці ДонДТУ,серія гірничо-геол., 2001, вип.36, с.63-69.
  4. Заварицкий А.Н. Изверженные горные породы. / А.Н. Заварицкий // М.; Изд-во АН СССР. – 1955. – с. 479.
  5. Кривдик С. Г. Щелочной магматизм приазовья / С.Г.Кривдик, Н. В. Безсмолова, А. В Дубина. // Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина II), 2009, с 158-165
  6. Кривдик С. Г. Петрология щелочных пород Украинского щита./ С.Г, Кривдик В. И. Ткачук // Киев.; Наук. думка. – 1990. – 406 с.
  7. Щербаков И.Б. Петрология Украинского щита./ И.Б. Щербаков – Львов .; ЗУКЦ – 2005. – с. 364