Для студентов МГУ им. Ломоносова по предмету ГеологияЭволюция траппового магматизма и Pt-Cu-Ni рудообразование в Норильском районеЭволюция траппового магматизма и Pt-Cu-Ni рудообразование в Норильском районе
2019-03-132019-03-13СтудИзба
Диссертация: Эволюция траппового магматизма и Pt-Cu-Ni рудообразование в Норильском районе
Описание
Актуальность проводимых исследований
Проблема формирования суперкрупных месторождений - уникальных геохимических аномалий в земной коре - является одной из ведущих в современной геологии. Это обусловлено как важнейшей ролью месторождений-гигантов в мировой экономике, так и их особым значением для решения ряда теоретических вопросов, в частности, разработки механизмов накопления металлов. Среди обширного класса платиновых и медно-никелевых месторождений, обычно разобщенных в пространстве, норильские объекты занимают особое место благодаря сочетанию в них обоих типов руд.
Открытие уникальных талнахских месторождений не только изменило расстановку сил на сырьевом рынке в 60-ые годы XX столетия (Россия вышла на первое место по добыче никеля и второе – платиновых металлов в мире), но и существенно сказалось на теории развития магматического рудообразования. Впервые в мире были обнаружены жильные тела, связанные не с крупными протерозойскими плутонами, а с маломощными триасовыми интрузивами, локализованными на СЗ Сибирской трапповой провинции. Такая позиция и близость составов интрузивов и лав поставили вопрос о связи магматизма с рудообразованием в этом регионе особенно остро: является ли формирование месторождений закономерным итогом развития системы в целом и можно ли ожидать открытие подобных уникальных объектов в других трапповых провинциях мира? Ответы на эти вопросы тесно связаны с решением проблемы генезиса норильских руд.
В гипотезах образования норильских месторождений доминируют либо представления о решающей роли в привносе и отложении металлов магматического расплава (Годлевский, 1959; Лихачев,1972; Naldrett, 1992), либо флюидных компонентов (Золотухин,1997; Зотов, 1989). Концепции первого типа существенно отличаются между собой по отношению к роли той магматической системы, в продуктах которой локализованы руды. Часть исследователей придает ей решающее значение, предполагая образование руд из самостоятельной порции пикритоидного расплава, обогащенного летучими и рудными компонентами в условиях закрытой магматической системы (Годлевский, 1959; Дюжиков и др., 1988; Дистлер и др., 1988, Лихачев, 2006). Другие авторы рассматривают интрузивы как подводящие каналы для лав, отводя ведущую роль в рудообразовании длительности протекания расплава к поверхности в условиях открытой системы и его взаимодействию с вещающими породами (Радько, 1991; Naldrett, 1992, 2009; Li et al., 2009, 2011).
Оценка достоверности высказанных гипотез, влияющих на поиски новых месторождений, осложняется ограниченностью геолого-геохимических данных о связи интрузивов с лавами и данных о составах исходных магм, чему и посвящена данная работа.
Главная цель работы -
уточнить закономерности развития траппового магматизма в Норильском районе и определить место в нем рудообразующего процесса, опираясь на большой объем новых геологических и геохимических данных по вулканическим и интрузивным породам.
Задачи исследования включали:
I. Определение взаимоотношений рудоносных интрузивов с лавами, предполагающее: а) детальное изучение строения туфо-лавовой толщи и ее геохимических особенностей в разных тектонических структурах района для установления эволюции вулканизма в пространстве и во времени; б) выделение основных геохимических типов ультрабазит-базитовых интрузивов разной степени рудоносности; с) сопоставление геохимических особенностей лав и интрузивов, образованных на одних и тех же этапах развития трапповой магматической системы.
II. Определение составов исходных магм: 1) с помощью изучения расплавных включений в оливинах и пироксенах; 2) методом геохимической термометрии с помощью ЭВМ-модели «КОМАГМАТ».
III. Сопоставление химического и минерального состава руд разных месторождений с составом вмещающих их интрузивных пород.
IV. Выяснение масштабов процессов ассимиляции вмещающих пород базитовыми расплавами на уровне интрузивных камер и их роли в рудообразовании.
V. Сравнительный анализ минералого-геохимических особенностей интрузивов норильского комплекса с рудоносными массивами других районов России (Таймыра, Северного Забайкалья, Карело-Кольского региона, В. Саяна)
Фактический материал
Для решения поставленной проблемы региональные геолого-структурные исследования трапповых пород сочетались с их детальным аналитическим изучением (определение валового состава пород и микроанализ минеральных фаз, в том числе магматических включений в них).
Работа основывается на многолетнем (1982-2011 гг.) изучении автором геологического строения, петрографии, геохимии и минералогии платино-медно-никелевых месторождений различных регионов России, главным из которых стал Норильский район, где автором был собран каменный материал в ходе полевых работ в 1997 – 2011гг. (составлено 11 км детальных разрезов вулканитов и 13 км разрезов интрузивных пород по коренным обнажениям и скважинам). Изучение массивов Северного Забайкалья (Чинейский, Луктурский) осуществлялось в 1982-1986 и 1993 гг., Кингашского массива (Восточные Саяны) - во время полевой экскурсии 2000 г. Часть образцов для проведения сравнительных исследований по ультрабазит-базитовым комплексам в рамках договорных работ предоставлена В.П. Мамонтовым, Ю.Н. Киселевым, Г.Р. Ломаевой (Южно-Ковдорская площадь и Кингашский рудный район).
Аналитические работы включали: 1. Рентгенофлуоресцентный анализиз – 780 анализов - ГЕОХИ РАН, аналитики И.А. Рощина, Т.В. Ромашова; 208 анализов - ЧИПР СО РАН, аналитик Н.С. Балуев . 2. Метод индуктивно-связанной плазмы: 1) ICP-MS - 480 анализов пород - ИМГРЭ, аналитик Д.З. Журавлев; ИЭМ РАН, аналитик В.К. Карандашев; 2) LA ICP-MS – 650 анализов стекол пород, 470 – пироксенов, 1580 оливинов., Германия, г. Майнц, аналитики Н.А. Криволуцкая, Д.В. Кузьмин; 3. Электронно-зондовый микроанализ («Cameca»SX 50 и SX 100–ГЕОХИ РАН, Москва – аналитик Н.Н. Кононкова; JXA 8200 – Институт Химии им. Макса Планка, г. Майнц, аналитики Н.А. Криволуцкая, Д.В. Кузьмин) – 12 150 анализов оливинов, 8 100 пироксенов, 1350 плагиоклазов, 310 шпинелидов, 560 - сульфидных минералов, 85 анализов минералов ЭПГ, 680 стекол; 4. Ионно-зондовый микроанализ («Cameca» ims-4f – ИМИ РАН, Ярославль, аналитики С.Г. Симакин, Е.В. Потапов) – 175 расплавных включений и 210 оливинов; 5. Рамановская спектроскопия (Франция, г. Нанси, аналитик Ж.Дебюсси) – 12 анализов флюидных включений; 6. Исследование стабильных изотопов в породах (O, H, C, S) - 145 анализов, ГИН РАН, аналитик Б.Г. Покровский и ЦНИГРИ, аналитик С.Г. Кряжев; 7. Исследование радиогенных изотопов в породах (Sr, Pb, Sm-Nd, U-Pb) - ВНИИОкеангеология, аналитик Б.В. Беляцкий - 55 анализов; ГЕОХИ РАН, аналитик А. А. Плечова – 18 анализов, Институт Химии им. Макса Планка – аналитик З.Фекиасова – 15 анализов; 8. Определение ЭПГ и Au в породах и рудах: а) 78 анализов - Институт рудообразования, минералогии и геохимии НАНУ (пробирный метод, аналитик А.А. Юшин), б) 32 анализа - ГЕОХИ РАН, атомно-абсорбционный метод, аналитики И.В. Кубракова, О. А.Тютюник, Н.Д. Чхетия).
Экспериментальные исследования по гомогенизации расплавных включений проводились автором в муфеле (ИГЕМ РАН) и камере системы Соболева-Слуцкого (ГЕОХИ РАН, 160 экспериментов), а также в печи с регулируемой фугитивностью кислорода (ГЕОХИ РАН). Компьютерное моделирование кристаллизации базальтовых магм осуществлялось с помощью ЭВМ-модели «KOMAГМАТ-3.5» и «ПЕТPОЛОГ-2.0»). Статистическая обработка данных выполнялась автором по программам «Статистика» и «Петротип»).
Проблема формирования суперкрупных месторождений - уникальных геохимических аномалий в земной коре - является одной из ведущих в современной геологии. Это обусловлено как важнейшей ролью месторождений-гигантов в мировой экономике, так и их особым значением для решения ряда теоретических вопросов, в частности, разработки механизмов накопления металлов. Среди обширного класса платиновых и медно-никелевых месторождений, обычно разобщенных в пространстве, норильские объекты занимают особое место благодаря сочетанию в них обоих типов руд.
Открытие уникальных талнахских месторождений не только изменило расстановку сил на сырьевом рынке в 60-ые годы XX столетия (Россия вышла на первое место по добыче никеля и второе – платиновых металлов в мире), но и существенно сказалось на теории развития магматического рудообразования. Впервые в мире были обнаружены жильные тела, связанные не с крупными протерозойскими плутонами, а с маломощными триасовыми интрузивами, локализованными на СЗ Сибирской трапповой провинции. Такая позиция и близость составов интрузивов и лав поставили вопрос о связи магматизма с рудообразованием в этом регионе особенно остро: является ли формирование месторождений закономерным итогом развития системы в целом и можно ли ожидать открытие подобных уникальных объектов в других трапповых провинциях мира? Ответы на эти вопросы тесно связаны с решением проблемы генезиса норильских руд.
В гипотезах образования норильских месторождений доминируют либо представления о решающей роли в привносе и отложении металлов магматического расплава (Годлевский, 1959; Лихачев,1972; Naldrett, 1992), либо флюидных компонентов (Золотухин,1997; Зотов, 1989). Концепции первого типа существенно отличаются между собой по отношению к роли той магматической системы, в продуктах которой локализованы руды. Часть исследователей придает ей решающее значение, предполагая образование руд из самостоятельной порции пикритоидного расплава, обогащенного летучими и рудными компонентами в условиях закрытой магматической системы (Годлевский, 1959; Дюжиков и др., 1988; Дистлер и др., 1988, Лихачев, 2006). Другие авторы рассматривают интрузивы как подводящие каналы для лав, отводя ведущую роль в рудообразовании длительности протекания расплава к поверхности в условиях открытой системы и его взаимодействию с вещающими породами (Радько, 1991; Naldrett, 1992, 2009; Li et al., 2009, 2011).
Оценка достоверности высказанных гипотез, влияющих на поиски новых месторождений, осложняется ограниченностью геолого-геохимических данных о связи интрузивов с лавами и данных о составах исходных магм, чему и посвящена данная работа.
Главная цель работы -
уточнить закономерности развития траппового магматизма в Норильском районе и определить место в нем рудообразующего процесса, опираясь на большой объем новых геологических и геохимических данных по вулканическим и интрузивным породам.
Задачи исследования включали:
I. Определение взаимоотношений рудоносных интрузивов с лавами, предполагающее: а) детальное изучение строения туфо-лавовой толщи и ее геохимических особенностей в разных тектонических структурах района для установления эволюции вулканизма в пространстве и во времени; б) выделение основных геохимических типов ультрабазит-базитовых интрузивов разной степени рудоносности; с) сопоставление геохимических особенностей лав и интрузивов, образованных на одних и тех же этапах развития трапповой магматической системы.
II. Определение составов исходных магм: 1) с помощью изучения расплавных включений в оливинах и пироксенах; 2) методом геохимической термометрии с помощью ЭВМ-модели «КОМАГМАТ».
III. Сопоставление химического и минерального состава руд разных месторождений с составом вмещающих их интрузивных пород.
IV. Выяснение масштабов процессов ассимиляции вмещающих пород базитовыми расплавами на уровне интрузивных камер и их роли в рудообразовании.
V. Сравнительный анализ минералого-геохимических особенностей интрузивов норильского комплекса с рудоносными массивами других районов России (Таймыра, Северного Забайкалья, Карело-Кольского региона, В. Саяна)
Фактический материал
Для решения поставленной проблемы региональные геолого-структурные исследования трапповых пород сочетались с их детальным аналитическим изучением (определение валового состава пород и микроанализ минеральных фаз, в том числе магматических включений в них).
Работа основывается на многолетнем (1982-2011 гг.) изучении автором геологического строения, петрографии, геохимии и минералогии платино-медно-никелевых месторождений различных регионов России, главным из которых стал Норильский район, где автором был собран каменный материал в ходе полевых работ в 1997 – 2011гг. (составлено 11 км детальных разрезов вулканитов и 13 км разрезов интрузивных пород по коренным обнажениям и скважинам). Изучение массивов Северного Забайкалья (Чинейский, Луктурский) осуществлялось в 1982-1986 и 1993 гг., Кингашского массива (Восточные Саяны) - во время полевой экскурсии 2000 г. Часть образцов для проведения сравнительных исследований по ультрабазит-базитовым комплексам в рамках договорных работ предоставлена В.П. Мамонтовым, Ю.Н. Киселевым, Г.Р. Ломаевой (Южно-Ковдорская площадь и Кингашский рудный район).
Аналитические работы включали: 1. Рентгенофлуоресцентный анализиз – 780 анализов - ГЕОХИ РАН, аналитики И.А. Рощина, Т.В. Ромашова; 208 анализов - ЧИПР СО РАН, аналитик Н.С. Балуев . 2. Метод индуктивно-связанной плазмы: 1) ICP-MS - 480 анализов пород - ИМГРЭ, аналитик Д.З. Журавлев; ИЭМ РАН, аналитик В.К. Карандашев; 2) LA ICP-MS – 650 анализов стекол пород, 470 – пироксенов, 1580 оливинов., Германия, г. Майнц, аналитики Н.А. Криволуцкая, Д.В. Кузьмин; 3. Электронно-зондовый микроанализ («Cameca»SX 50 и SX 100–ГЕОХИ РАН, Москва – аналитик Н.Н. Кононкова; JXA 8200 – Институт Химии им. Макса Планка, г. Майнц, аналитики Н.А. Криволуцкая, Д.В. Кузьмин) – 12 150 анализов оливинов, 8 100 пироксенов, 1350 плагиоклазов, 310 шпинелидов, 560 - сульфидных минералов, 85 анализов минералов ЭПГ, 680 стекол; 4. Ионно-зондовый микроанализ («Cameca» ims-4f – ИМИ РАН, Ярославль, аналитики С.Г. Симакин, Е.В. Потапов) – 175 расплавных включений и 210 оливинов; 5. Рамановская спектроскопия (Франция, г. Нанси, аналитик Ж.Дебюсси) – 12 анализов флюидных включений; 6. Исследование стабильных изотопов в породах (O, H, C, S) - 145 анализов, ГИН РАН, аналитик Б.Г. Покровский и ЦНИГРИ, аналитик С.Г. Кряжев; 7. Исследование радиогенных изотопов в породах (Sr, Pb, Sm-Nd, U-Pb) - ВНИИОкеангеология, аналитик Б.В. Беляцкий - 55 анализов; ГЕОХИ РАН, аналитик А. А. Плечова – 18 анализов, Институт Химии им. Макса Планка – аналитик З.Фекиасова – 15 анализов; 8. Определение ЭПГ и Au в породах и рудах: а) 78 анализов - Институт рудообразования, минералогии и геохимии НАНУ (пробирный метод, аналитик А.А. Юшин), б) 32 анализа - ГЕОХИ РАН, атомно-абсорбционный метод, аналитики И.В. Кубракова, О. А.Тютюник, Н.Д. Чхетия).
Экспериментальные исследования по гомогенизации расплавных включений проводились автором в муфеле (ИГЕМ РАН) и камере системы Соболева-Слуцкого (ГЕОХИ РАН, 160 экспериментов), а также в печи с регулируемой фугитивностью кислорода (ГЕОХИ РАН). Компьютерное моделирование кристаллизации базальтовых магм осуществлялось с помощью ЭВМ-модели «KOMAГМАТ-3.5» и «ПЕТPОЛОГ-2.0»). Статистическая обработка данных выполнялась автором по программам «Статистика» и «Петротип»).
Характеристики диссертации
Тип
Предмет
Учебное заведение
Семестр
Просмотров
104
Скачиваний
1
Размер
2,26 Mb
Список файлов
Хочешь зарабатывать на СтудИзбе больше 10к рублей в месяц? Научу бесплатно!
Начать зарабатывать
Начать зарабатывать