ДонНТУ   Портал магістрів

Крісак Олег Сергійович

Факультет гірничо-геологічний

Кафедра геології та розвідки родовищ корисних копалин

Спеціальність Геологія

Особливості генезису флюоритового зруденіння в карбонатних породах поля шахти Ніканор-Нова

Науковий керівник: к. г-м. н., доц. Купенко Владимир Иванович

Резюме Біографія Реферат

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

• 1. Загальна характеристика роботи
• 1.1. Актуальність досліджень
• 1.2. Мета роботи
• 1.3. Методи досліджень
• 1.4. Наукова новизна
• 1.5. Практичне значення
• 1.6. Особистий внесок автора
• 1.7. Апробація результатів
• 2. Огляд досліджень по темі
• 3. Геологічна характеристика поля шахти Ніканор-Нова та флюоритового зруденіння
• 4. Короткі результати досліджень
• 4.1. Включення мінералоутворюваючого середовища
• Висновки
• Список використаної літератури

1. Общая характеристика работы

1.1. Актуальность темы

Донецький басейн являє собою перш за все джерело кам’яного вугілля, однак у межах його території також є рудні родовища і прояви, в тому числі золото-поліметалічні з сріблом і ртутні з сурмою.

В останні десятиріччя проводилися пошукові та розвідувальні роботи на виявлення родовищ золота, срібла, поліметалів, ртуті, сурми, які в основному приурочені до головної антикліналі Донбасу. Північна антикліналь Донбасу відома тим, що в її межах виявлені мінералопрояви срібла, кіноварі, галеніту і сфалериту.

Флюорит в Донецькому басейні відомий в карбонатній товщі раннєкарбонового віку в межах зчленування Донбасу з Приазовським кристалічним масивом, включно розвідане Покрово-Киреєвське родовище. Єдиний прояв флюориту середньокарбонового віку встановлен у вапняку F₁ (свита С₂¹) в межах Волнухінської антикліналі Оріховського вугленосного району. Тут флюорит зустрічається в незначних кількостях і є індикатором полиметалічного і срібного зруденіння.

Нами на території поля шахти Ніканор-Нова вперше встановлено флюоритове зруденіння, детальне вивчення якого доповнює інформацію з регіональної мінералогії Донбасу. У зв’язку з цим актуальним завданням є деталізація даних, що стосуються місця флюоритової мінералізації в процесі формування рудних родовищ і проявів Донбасу. Це стосується площі, стратиграфічного діапазону поширення флюоритової мінералізації, особливостей генезису, а також факторів, що контролюють зруденіння.

1.2. Мета роботи

Виявлення факторів, що контролюють флюоритове зруденіння поля шахти Ніканор-Нова.

Завдання досліджень – проведення стратиграфічних, літолого-фаціальних, тектонофізичних, мінералогічних і фазометрічних досліджень включень для виявлення факторів, що контролюють флюоритове зруденіння.

Об’єкт дослідження – гідротермальні жильні тіла в карбонатних породах поля шахти Ніканор-Нова.

Предмет дослідження – чинники, що контролюють флюоритове зруденіння.

1.3. Методи досліджень

Методи досліджень спрямовані на виявлення факторів локалізації флюоритового зруденіння, що приведені вище:

1. Геолого-структурні – систематизація орієнтувань тріщин, заповнених жильною мінералізацією і зв’язок флюоритового зруденіння з деякими з них.

2. Тектонофізичні – визначення послідовності виникнення головних полів напруги і виділення деформаційних структур, що контролюють флюоритове зруденіння.

3. Петрографічні – польові та лабораторні дослідження жильних тіл як з флюоритовим зруденінням, так і безрудних.

4. Літолого-фаціальні – вивчення речового складу карбонатних порід поля шахти Ніканор-Нова і зв’язку флюоритового зруденіння з певним стратиграфічним горизонтом, де поширені крем’янисті конкреції.

5. Мінералогенічні – вивчення структурно-текстурних особливостей і стадійності мінералоутворення як жильних тіл з флюоритом, так і безрудних жил.

6. Крісталломорфологічні – вивчення типоморфних особливостей і габітусних форм кристалів жильних тіл.

7. Фазометрічні – вивчення включень мінералоутворювального середовища в жильних мінералах.

1.4. Наукова новизна

Вперше встановлено флюоритове зруденіння з самородним сріблом в Селезнівському вугленосному районі Донбасу. Вивчено поширення деформаційних структур, що вміщають зруденіння, а також послідовність їх формування. Виділено системи безрудних і тих, що несуть флюоритову мінералізацію з самородним сріблом жильних утворень. Також встановлена послідовність їх формування. Запропоновано пошукові критерії флюоритового зруденіння.

1.5. Практичне значення

Отримані результати доповнюють наявні дані з регіональної мінералогії Донбасу і можуть бути використані для прогнозування флюоритового зруденіння з самородним сріблом на сполучених територіях.

1.6. Особистий внесок автора

За період 2006–2014 рр. автором виконані польові дослідження на ділянці площею 51 км², в ході яких був виявлений новий мінералопрояв флюориту, самородного срібла, гірського кришталю, димчастого кварцу, ісландського шпату, фаден-кварцу і ратовкіта, тобто осадового флюориту.

За період 2012–2014 рр. автором проведені мінералогічні зйомки всієї ділянки досліджень в масштабі 1:10000, центральної частини в масштабі 1:2000 і південно-західній частині в масштабі 1:3000. У польових умовах проводився опис порід, які виходять на денну поверхню, а також були виявлені та уточнені диз’юнктивні і плікативні структури. Всього описано 185 відслонень, вивчено 27 кар’єрів, відібрано 272 проби жильних утворень (з них 158 кальцитових і 114 кварцових жил). Також відібрано 45 проб вапняків, що вміщають жильні тіла. Проводилися виміри орієнтування тріщин. Всього заміряні 1900 тріщин (з них 791 в карбонатних породах, 572 в пісковиках, 300 в алевролітах і 237 у вугільних пластах).

У камеральний період виготовлено та описано понад 100 аншліфів, 20 шліфів і 5 штуфів з карбонатних жильних тіл. На такій основі автором виділені чинники, що контролюють флюоритовє зруденіння, систематизовані орієнтування тріщин з різним характером заповнення, вивчені структурно-текстурні особливості жил і їх мінеральний склад, визначено типоморфізм жильних мінералів, а також стадійність утворення мінералів.

Обробка польових даних і мікроскопічних досліджень жильних утворень, а також узагальнення отриманих результатів проведені автором самостійно за участю керівника.

1.7. Апробація результатів

Результати досліджень доповідались на конференціях:

• VIII Міжнародній науково-практичній конференції Проблеми теоретичної і прикладної мінералогії, геології, металогенії гірнічодобувальніх регіонів Кривий Ріг 2012 р.

• X Всеукраїнської науково-практичної конференції Сучасна геологічна наука і практика в дослідженнях студентів и молодих фахівці Кривий Ріг 2013 р.

• Міжнародній науково-практичній конференції Сталий розвиток промисловості та суспільства Кривий Ріг 2013 р.

• Міжвузівської наукової конференції студентів геологічних, екологічних та гірничих спеціальностей Актуальні проблеми геології Донецьк 2013 р.

• Всеукраїнської наукової конференції студентів, аспірантів та молодих вчених Раціональне використання та збереження природних ресурсів Донецьк 2013 р.

• V науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених Наукова весна – 2014 Дніпропетровськ 2014 р.

• IX Міжнародній науково-практичній конференції Проблеми теоретичної и прикладної мінералогії, геології, металогенії гірнічодобувальніх регіонів Кривий Ріг 2014 р.

• Міжнародному форум-конкурсі молодих фахівців Проблеми недровикористання Санкт-Петербург 2015 р.

Всього 28 публікацій, з них по темі магістерської роботи 18.

2. Огляд досліджень по темі

Був проведений аналіз літературних і фондових матеріалів з теми генезису і факторів, що контролюють флюоритові родовища і прояви у світовому масштабі. Аналіз показав, що всі вони, у той чи інший спосіб контролюються певними факторами. До основних з них віднесено: магматичні, тектонічні, стратиграфічні і літолого-фаціальні.

Магматичний контроль. У роботах Щерби Г. Н. [1, 2] відзначена приуроченість флюорито-рідкіснометалевих родовищ до альбітизірованих і мусковітизірованих гранітів Центрального Казахстану. У Забайкаллі родовища флюориту щільно асоціюють з породами базальто-ліпаритової формації [3]. У Приазов’ї дрібні вкраплення і прожилки флюориту встановлені в грейзенах і альбітитах Єкатеринівського гранітового масиву [4].

Тектонічний контроль флюоритової мінералізації встановлено для більшості родовищ Західного Забайкалля. Наприклад, Торейська і Бушин-Ульська групи родовищ розташовані на ділянках вигину великого розлому, що представлений серією східчастих тектонічних розривів [5]. Бойковим А. А. і Сребродольським Б. И. [6, 7] вивчено прояв флюориту в карстових печерах Кугітанського хребта Туркменістану, що розташований в верхньоюрській карбонатній товщі, яка контролюється розривними порушеннями середньочетвертинного віку. Лхамеурен Ж. [8] виділяє закономірність розміщення флюоритових зруденінь Монголії зі структурами тектоно-магматичної активізації (зон активізованих глибинних розломів).

У 1996 році Золотухін Ф. Ф. [9] зазначив, що головними рудоконтролюючими структурами на Маріїнському родовищі флюориту Середного Уралу є просторово пов’язані між собою зони розломів і дайки діоритів. У той же час Сомов М. М. [10] встановив приуроченість флюоритового зруденіння західного схилу Уралу і Предуралля до структур зчленування геоблоків і крупних розломів. У 2006 році Бірюков О. І. [11] вивчив золотоносні флюоритові метасоматити в межах рудопроявів Подголечноє центрального Алдану відзначив їх контроль сінсдвиговимі латеральними системами відриву північно-східного напрямку. В останні роки при вивченні просторового розподілу флюоритових зруденінь в південно-східному Забайкаллі встановлено їх контроль збоку структур тектоно-магматичної активізації докембрійского кристалічного фундаменту [12].

У східній частині зони зчленування Донбасу з Приазовським кристалічним масивом на перетині субширотного Південно-Донбаського і субмеридіонального Грузько-Еланчікского глибинних тектонічних зон розташоване Покрово-Киреєвського родовище флюориту у вапняках нижнього карбону [13, 14]. На півночі Донбасу відомий Волнухінський рудопрояв флюориту [15, 16] приурочений до вапняку F₁ (свита С₂¹) який контролюється апофізами Краснодонського насуву.

Стратиграфічний контроль. Єрмаков Н. П. [17] зазначає приуроченість Зеваршансткого родовища флюориту центрального Таджикистану до вапняків середнього силуру. За даними Нечаєва Ю. А. [18] флюоритове зруденіння казаковскої гори у с. Орда (Приуралля) приурочено до карбонатних пачек кунгурского ярусу нижньої пермі. Хворова В. І. [19], що вивчила породи середнього і верхнього карбону Російської платформи, вказує на неодноразові знахідки дрібних включень флюориту серед вапняків і доломітів Московської синеклізи. Гінзбург І. І. у 1928  році опублікував замітку про знахідку флюориту серед нижньокам’яновугільних вапняків південно-західної околиці Донбасу [14]. Решетняк Н. Д. [20], який досліджував літологичічні особливості нижньокам’яновугільних карбонатних відкладень Донбасу, вказує на приуроченість флюоритової мінералізації до нижньої частини зони визейского ярусу. Зацихою Б. В. [21] флюорит відзначений у вапняках турнейського ярусу у с. Новотроїцьке. На території кар’єрів Комсомольського рудопрояву також відома велика кількість флюоритопроявів, що приурочені до трещиноватості у вапняках з азимутами простягання 220–230° [22].

Літолого-фаціальний контроль. Гусєв А. И. [23] встановлює приуроченість Янтеренского флюорітопрояву Гірського Алтаю до пачок вапняків з прошарками кременів тидгуярікської свити. Пановим Б. С. [14] в зоні зчленування Донбасу з Приазовським кристалічним масивом в кар’єрах Докучаєвського флюсо-доломітного комбінату встановлена приуроченість тонких прожилків кальциту з кристалами флюориту до темно-сірих вапняків візейского ярусу, місцями з чорними включеннями кременю і поширеною фауною коралів і брахіопод. Також Зацихою Б. В. [15] відзначена приуроченість тонких прожилків флюориту з кальцитом до темно-сірих, майже чорних, місцями окременілих вапняків візейского ярусу в кар’єрі Південного рудника Комсомольського рудопрояву.

3. Геологічна характеристика поля шахти Ніканор-Нова та флюоритового зруденіння

В геологічній будові ділянки досліджень, як і всієї Селезнівської улоговини беруть участь кам’яновугільні відкладення, представлені свитами С₂⁵, С₂⁶, С₂⁷ середнього відділу карбону. Місцями породи перекриті глинами палеогенового віку і грунтово-рослинним шаром четвертинного віку, потужністю до 15 м.

При детальному вивченні пластів вапняку кальцитові жильні тіла з флюоритовою мінералізацією приурочені тільки до одного стратиграфічного горизонту – вапняку L₇ (свита С₂⁶). У тектонічному відношенні флюоритова мінералізація знаходиться в зоні розвитку малоамплітудної тектоніки субширотного простягання. З півночі і півдня ділянка обмежена насувними структурами північно-східного простягання. Залягання порід всередині блоку моноклинальне з падінням на північний захід. У зонах розвитку насувних структур породи зім’яті в брахискладки. Вапняк L₇ складається з чотирьох шарів. Перший (нижній) шар складний вапняком темно-сірого кольору, середньозернистим, детрітусо-форамініферовим. В нижній частині присутні чорні крем’янисті конкреції. Другий шар представляє собою вапняк світло-сірого кольору, схованокрісталічний, дрібнодетрітусовий з брахиоподами, криноідеями, трилобітами і поодиночними коралами; у верхній частині – з карбонатними конкреціями. Третій шар представляє вапняк темно-сірого кольору середньозернистий, детрітусо-форамініферовий, з рідкісними залишками члеників морських лілій. В нижній частині зустрічаються чорні крем’янисті конкреції. Четвертий шар: схованокрісталічний глинистий вапняк, яскраво помаранчевого кольору. Сумарна потужність вапняку від 1,6 до 4,2 м. При цьому кальцитові жильні тіла з флюоритом на ділянці досліджень приурочені до перших трьох пачек.

4. Короткі результати досліджень

Важливою обставиною, що характеризує умови знаходження флюориту у вапняку є його приуроченість до певних систем тріщин. Під час польових і камеральних робіт були виділені три основні структурно-морфологічні типи кальцитових жильних тіл з флюоритовою мінералізацією:

1) Жили, що пов’язані з тріщинами міжпластового розшарування. На зальбандах розвинений дрібнокристалічний (розміром 0,1–1 мм) сірий кальцит (Ca_cI) ромбоедричного габітусу (рис. 1а). З кальцитом щільно асоціює ксеноморфний дрібнокристалічний сірий кварц (Q_cI) розміром до 0,3 мм. Дуже рідко в кристалах кальциту і кварцу спостерігаються виділення піриту (Py) кубічної форми, розміром до 2 мм. Кальцит сірий середньо- і крупнокристалічний (Са_сII) розміром до 3,5 см ромбоедричного габітусу наростає на раніше утворені мінерали. Кальцит асоціює з кристалами димчастого кварцу (Q_дк), гірського кришталю (Q_гх) і середньо- крупнокристалічного сірого кварцу (Q_сII). Кристали димчастого кварцу і гірського кришталю представлені двоголовими індивідами, рідше їх зростками ромбоедричного габітусу (рис. 1б). Розмір кристалів до 15 см. Сірий кварц також представлений двоголовий індивідами призматичного (рис. 1в), рідше ромбоедричного габітусу, розміром до 8 см. Грані кристалів матові, покриті індукційними гранями мінералів ранніх генерацій. У центральній частині розвинений крупнокристалічний молочно-білий кальцит (Са_мII) ромбоедричного габітусу. Розмір кристалів до 7 см. Кальцит тісно асоціює з молочно-білим кварцем (Q_мII), представленим двоголовими індивідами в основному призматичного габітусу, розміром до 5 см. На останніх стадіях спостерігається виділення флюориту (СаF). Кристали представлені зростками, розміром до 15 мм. Флюорит від чорного, темно-фіолетового, фіолетового, світло-фіолетового, блідно-рожевого кольору до безбарвного. Кристали сильно тріщинуваті; в основному тріщини заповнені прозорим кальцитом. Судячи з включеннями рідини у флюориті, що мають форму негативних кристалів, був визначений їх октаедричний габітус. Самородне срібло (Ag) представлено ксеноморфними виділеннями розміром до 0,02 мм.

2) Роздуви і жеоди, що пов’язані з тріщинами міжпластового розшарування. На зальбандах розвинений дрібнокристалічний молочно-білий кальцит (Са_мI) ромбоедричної габітусу, розміром 0,1–0,5 мм. Кальцит тісно асоціює з дрібнокристалічним ксеноморфним кварцем молочно-білого кольору (Q_мI), розміром до 0,5 мм. На кристали першої стадії наростає флюорит (СаF), представлений зростками розміром до 5 мм. Флюорит від темно-фіолетового, фіолетового, світло-фіолетового, рожевого, блідо-рожевого кольору до безбарвного. Кристали гірського кришталю (Q_гх) і димчастого кварцу (Q_дк), що розвинені в центральній частині жильних тіл, представлені двоголовими індивідами, рідше їх зростками ромбоедричного габітусу. Розмір окремих кристалів досягає 10-ти см. На кристали кварцу наростає середньокристалічний сірий кальцит (Са_сII) ромбоедричного габітусу. Між кристалами сірого кальциту дуже рідко зустрічаються кристали бариту (Ва) ромбоедричного габітусу (рис. 1г) розміром до 1 см. Самородне срібло (Ag), що представлено ксеноморфними виділеннями розміром до 0,01 мм, спостерігається у всіх раніше утворених мінералах. На останніх стадіях спостерігається виділення кристалів ісландського шпату (Са_ісл) сплощено-ромбоедричного габітусу (рис. 1д), розміром до 7 см. У кристалах, по гранях зростання, часто зустрічаються кристали піриту (Py) кубічної форми, розміром до 0,5 мм.

3) Друзи, що пов’язані з тріщинами, що перетинають пласти по нормалі. На зальбандах розвинений дрібнокристалічний сірий кальцит (Са_cI) розміром до 0,5 мм. На кальцит наростають кристали флюориту (СаF), розміром до 3 мм. Переважає темно-фіолетовий, фіолетовий, світло-фіолетовий і безбарвний флюорит. Самородне срібло (Ag), що представлено ксеноморфними виділеннями розміром до 0,01 мм, зустрічається дуже рідко. На останніх стадіях кристалізується ісландський шпат (Са_ісл) сплощено-ромбоедричного габітусу з розвиненим поясом призми (рис. 1е). Розмір кристалів до 15 мм. У ісландському шпаті часто зустрічаються тонкі голчасті кристали гетиту (Ht).

На підставі візуального вивчення зразків і детального мікроскопічного опису прозорих і полірованих шліфів встановлена закономірність послідовності мінералоутворення, що чітко виявлена по зональності кристалів флюориту. В жилах, пов’язаних з тріщинами міжпластові розшарування в центральній частині кристалів розвинений безбарвний (CaF_б), а по периферії переважає фіолетовий (CaF_ф) і темно-фіолетовий флюорит (рис 2.а). У роздувах і жеодах, що пов’язаних з тріщинами міжпластові розшарування в центральній частині кристалів розвинений темно-фіолетовий і фіолетовий (CaF_ф), який поступово зміняється на рожевий, а по периферії на безбарвний флюорит (CaF_б) (рис 2.б). У січних друзів, що перетинають пласти по нормалі в центральній частині кристалів розвинений світло-фіолетовий і фіолетовий (CaF_ф), а по периферії переважно безбарвний флюорит (CaF_б) (рис.2.в).

а	б	в

Типова послідовність мінералоутворення кальцитових жильних тіл з флюоритом приведена у вигляді наступних формул:

жили:

[Ca_cI+Q_cI+Py] (↑С°) – [Ca_cII+Q_дк+Q_гх-Q_cII] (↑С°) – [Ca_мII+Q_мII] (↑С°) – [CaF_б-CaF_ф-Ag] (↑С°)

роздуви і жеоди:

[Ca_мI+Q_мI] (↓С°) – [CaF_ф-CaF_б] (↓С°) – [Q_гх+Q_дк-Q_cII+Ca_cII-Ва-Ag] (↓С°) – [Са_ісл+Py] (↓С°)

друзи:

[Ca_cI] (↓С°) – [CaF_ф-CaF_б-Ag] (↓С°) – [Са_ісл+Ht] (↓С°)

На підставі послідовності мінералоутворення встановлено, що мінерали в жилах формувалися внаслідок поступового підвищення температури, а в роздувах, жеодах і друзах – при поступовому зниженні температури.

4.1. Включення мінералоутворюваючого середовища

У жильних мінералах досить часто зустрічаються включення, які можна розділити на дві групи: первинні (орієнтовані по площинам, паралельним гранях кристалів) і вторинні (приурочені до мережі найтонших плоских або хвилястих залікованих тріщин). Первинні включення в свою чергу можна розділити на три групи:

1) Однофазні включення в основному розвинені в кристалах кварцу, рідше у флюориті. Форма – сплощено-овальна або неправильна, розмір 0,2–2 мм, рідше більше 2-х мм.

2) Двофазні (газово-рідкі) включення розвинені в кристалах флюориту, рідше в кристалах кварцу, овальної або неправильної форми. Розмір включень від 0,2 до 5 мм.

Багатофазні (газово-рідкі з мінералом в’язнем) включення зустрічаються дуже рідко в кристалах димчастого кварцу з жеод. Форма – неправильна, розміром 2–3 мм рідше 5 мм.

Вторинні включення в основному однофазні, розміром менше 0,2 мм овальної форми, розташовані в залікованих тріщинках.

На підставі тектонофізичних досліджень установлено, що формування кальцитових жильних тіл з флюоритом пов’язано з локальними напруженнями, що виникають у першому типі жильних тіл внаслідок проковзування шарів при складкоутворенні (рис. 3). Роздуви і жеоди приурочені до зон вигину порід при складкоутворенні. Друзи формувалися у зонах крихких деформацій порід.

Висновки