Курсовая работа
на тему
Месторождения магматогенной серии
Содержание
Введение
Магматические месторождения
Пегматитовые месторождения
Карбонатитовые месторождения
Скарновые месторождения
Гидротермальные месторождения
Список литературы
Введение
месторождение магматогенное порода
Месторождения магматогенной серии – Магматогенные (глубинные, эндогенные) месторождения полезных ископаемых формировались в недрах Земли при геохимической дифференциации минеральных веществ, обусловленной возникновением магмы и её воздействием на окружающую среду за счёт внутриземных источников энергии. Среди них выделяется 5 основных групп:
1.Магматические месторождения
2.Пегматитовые месторождения
3.Карбонатитовые месторождения
4.Скарновые месторождения
5.Гидротермальные месторождения
Магматические месторождения
Магматические месторождения - залежи полезных ископаемых, сформировавшиеся в недрах земной коры при застывании и кристаллизации основной или щелочной магмы, содержащей в своём составе повышенные концентрации ценных минералов. Эти залежи имеют различную форму и расположены среди родственных им магматических горных пород. Образование ценных минералов в остывающей магме обусловлено тремя причинами. Во-первых, магма при охлаждении может распадаться на две несмешивающиеся жидкости, одна из которых состоит из вещества полезного ископаемого. Такой процесс называется ликвацией, а возникающие при этом месторождения называются ликвационными магматическими месторождениями (например, сульфидные медно-никелевые руды, содержащие кобальт и платиноиды месторождений Норильска, Талнаха, Печенги в СССР и Садбери в Канаде). Во-вторых, ценные минералы при кристаллизации магмы могут выделиться ранее других, погрузиться на дно магматического резервуара и сформировать залежи раннемагматических месторождений. Эти месторождения также называются сегрегационными, или аккумулятивными (месторождения хрома, титана и железа). Оригинальными раннемагматическими образованиями являются алмазоносные кимберлитовые трубки Восточной Сибири и Южной Африки. В-третьих, при кристаллизации магм, богатых газом, вещество полезного ископаемого может сконцентрироваться в легкоплавком остаточном расплаве и при последующем отвердевании образовать позднемагматические, или гистеромагматические, месторождения (залежи титаномагнетита типа горы Качканар на Урале, хромитов Южного Урала, апатитов Кольского полуострова, тантала, ниобия и редких земель). Значительно реже магматические месторождения возникают в виде потоков, изливающихся из жерла вулканов (например, вулканические потоки серы).
В изложенном выше виде в природных условиях формирование конкретных месторождений не происходит. На каждом рудном объекте одновременно реализуются все три пути магматической дифференциации вещества. Часто нарушается также временная последовательность событий. Процессы ликвации могут протекать и на заключительных фазах становления интрузивных массивов. Сложность проблемы связана также с неравномерностью, стадийностью и импульсивностью поступления различающихся по составу новых порций магматического расплава в геологические структуры, где происходит рудообразование. Однако условно по преобладающему типу сформировавшихся руд в дальнейшем будем придерживаться данной схемы, выделяя ликвационные, ранне- и позднемагматические месторождения.
Ликвационные месторождения
Рассматриваемый тип рудных образований ассоциирует с расслоенными интрузиями и включает месторождения: 1) медно-никелевые сульфидные; 2) хромитовые, титаномагнетитовые и платиноидные и 3) редких, редкоземельных и рассеянных элементов.
1. Медно-никелевые сульфидные месторождения связаны с двумя основными геотектоническими обстановками: областями тектономагматической активизации и зеленокаменными поясами докембрия. Основными рудными минералами являются: пирротин, пентландит и халькопирит.
В областях тектономагматической активизации месторождения встречаются в трех тектонических позициях: 1) в зонах глубинных докембрийских расколов (тип Садбери), 2) в континентальных докембрийских рифтовых зонах (Дулутский тип), 3) в мезозойских континентальных рифтовых зонах (Норильско-Талнахский тип). Два последних типа связаны с габбро-долеритовыми интрузиями, ассоциирующими с платформенными платобазальтами.
Тип Садбери представлен уникальным рудным объектом. О происхождении которого уже более 50 лет ведутся жаркие споры. Доминируют две гипотезы. Согласно одной месторождение приурочено к докембрийской кальдере, расположенной на глубинном расколе, по другой – рудоносная магма внедрилась также в древний раскол, но образованный экзотическим способом – упавшим огромным метеоритом. В любом случае на Канадском щите среди метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород гуронской серии на площади 60×20 км располагается лополито-образный никеленосный габбро-норитовый плутон. Он отличается от других рудоносных массивов отсутствием циклических образований и минеральной расслоенности и высоким содержанием кварца.
Вероятно, магма основного состава была контаминирована кварцевым минералом при неизменном соотношении Fe/Mg; она стала вязкой и не способной к расслоению. Термодинамический анализ системы FeO – SiO2 – FeS2 показал, что добавление в нее кварца способствовало сегрегации растворенных сульфидов без одновременного осаждения силикатов, что и привело к накоплению богатых руд. Последние представлены тремя текстурно-структурными типами: 1) на южном фланге плутона в лежачем боку выделяются залежи, представленные в нижней части сплошными рудами, а в верхней – вкрапленными; 2) на северном фланге в подстилающих нориты ударных брекчиях имеются прожилково-вкрапленные тела, 3) за пределами плутона в дайках норитов и габбро установлена промышленная вкрапленная минерализация.
Дулутский тип характерен для интрузивных комплексов, ассоциирующих с протерозойскими платобазальтами и приуроченными ко внутриконтинентальным рифтовым структурам. На типичном Дулутском месторождении комплексные интрузивы залегают в платобазальтах оз. Верхнего. Оруденение наиболее тесно связано с норитами, в меньшей степени с троктолитами и редко с дунитами и перидотитами. Судя по изотопным данным серы сульфидов (s34 S = 18‰) более 75% ее было получено путем контаминации осадочных пород. Предполагают, что магма, обогащенная оливином и сульфидами, образовала сульфидоносную зону в дунитах. В результате последовавшей дифференциации возникли циклические триады: перидотит-троктолит-анортозит. Сульфидные залежи накапливались в основании перидотитовых членов.
Норильско-Талнахский тип связан с мезозойскими траппами. Уникальный Норильско-Талнахский рудно-магматический центр расположен на северо-западе Сибирской платформы и тесно связан с минерализованными триасовыми гипабиссальными силлами. Интрузии контролировались крупным разломом, имеют зональное строение и сложены в основании пикритами и пикритовыми долеритами, а в кровле фельзитовыми разностями. В лежачем боку силлов выделяются горизонты сплошных руд, с которыми ассоциирует наиболее богатая медно-никель-платиновая минерализация.
В кровле интрузивов развиты вкрапленные руды, а в подошве во вмещающих породах - прожилково-вкрапленные. Согласно существующей генетической модели базальтовые магмы, пересекая осадочный чехол, ассимилировали серу и СаО из эвапоритов. Сера из сульфатной восстанавливалась до сульфидной. Сульфиды в форме капелек собирали, рассеянные в расплаве никель, медь и элементы платиновой группы. Этому процессу способствовал содержащийся в расплаве углерод, захваченный магмой из карбоновых угленосных горизонтов.
В докембрийских зеленокаменных поясах развито два рудномагматических типа месторождений – толеитовый и коматиитовый.
Толеитовый тип локализуется в раннепротерозойских вулканогенно-осадочных мобильных прогибах. К наиболее известным месторождениям этого типа относятся Печенга на Кольском полуострове и Линк-Лейк в Канаде. Печенгский рудный район приурочен к мощной многофазовой вулканогенной серии. После проявления четвертой заключительной фазы основного вулканизма протекали процессы складкообразования и происходило внедрение базитов и гипербазитов в осадочные горизонты, разделяющие третью и четвертую вулканические толщи. Возникшие силлы имеют три слоя: базальный перидотит-пироксенит-габбро. Сульфидные залежи связаны с перидотитами и серпентинитами и развиты преимущественно в синклинальных прогибах. Помимо магматических встречаются тектонически ремобилизованные прожилково-вкрапленные руды. В рудном районе известно три типа рудных тел: 1) сплошные в подошве интрузий в перидотитах, сменяющиеся в направлении кровли вкрапленными, 2) брекчиевые в тектонических зонах, 3) прожилки во вмещающих тектонических сланцах. Первые два типа обогащены никелем
Сu/ (Cu+Ni)=0,28,
а третий им обеднен
Cu/(Cu+ Ni)=0,51.
Коматиитовый тип связан с архейскими зеленокаменными поясами. По глубинам формирования и фациальному составу рудовмещающих магматических пород выделяют три группы месторождений: вулканогенные, субвулканические и плутоногенные.
Наиболее известными примерами вулканогенной группы служат месторождения района Камболда в Западной Австралии. Здесь рудовмещающий разрез слагают породы двух циклов вулканизма, каждый из которых сложен вулканитами, последовательно меняющими состав от основного до кислого. Венчает цикл пачка осадочных пород и горизонт железистых кварцитов. Рудные тела располагаются в пределах нижней коматиитовой части нижнего цикла, фациально переходящей в базальты. Коматииты представляют собой эффузивные ультраосновные породы со структурой спинифекс – пластинчатых и древовидных скелетных выделений оливина. Особенностью коматиитов является высокое содержание MgO (превышающее 18%).
Для вулканогенных месторождений характерны невысокие общие запасы руд (около 5 млн т), но повышенные концентрации никеля (1,5–3,5%). Предполагают, что ликвация магмы на сульфидный и силикатный расплавы произошла еще в мантии. В дальнейшем оба расплава в форме механической смеси совместно перемещались вплоть до излияния лав и кристаллизации руд в понижениях подошвы потоков.
Субвулканическая группа широко распространена в зелено-каменных протерозойских поясах в районе Манитоба (Канада), в никеленосных провинциях Западной Австралии и Южной Африки. Повсеместно руды располагаются в основании линз перидотитов. До 80% запасов, а они составляют 40–50 млн т, приходится на рудные штокверки. Содержание никеля колеблется в пределах 1,5–2,5%.
Плутоногенная группа так же как и субвулканическая характерна для протерозойских поясов. Наиболее известно месторождение Сикс-Майл в Западной Австралии. В этой группе оруденение имеет вкрапленный характер и обычно концентрируется в дунитовом ядре ультраосновных массивов, имеющих перидотитовую оболочку. Запасы руд составляют сотни миллионов тонн при низком (0,6%) содержании никеля.
Анализ рудной минерализации ликвационных медно-никелевых месторождений показал, что оруденение в основных породах более обогащено медью, а в ультраосновных – никелем. В вертикальном разрезе рудных залежей наблюдается увеличение к подошве содержания Сu, Pt, Pd, Аu и понижение Со, Ir и Os .
Существует пять гипотез генезиса данных месторождений: 1) ликвационное расслоение магмы на глубине и затем послойные инъекции; 2) ликвация или кристаллизационная дифференциация магмы на глубине и последующее одноактное внедрение таких гетерогенных расплавов; 3) ликвация или дифференциация магмы на месте становления массивов; 4) постмагматическое метасоматическое происхождение полосчатых рудоносных массивов; 5) магматическое замещение слоистых эффузивно-осадочных толщ. Наиболее распространенными являются первые три гипотезы, остальные, вероятно, могут проявляться в особых геологических ситуациях.
Современная концепция, разработанная А.П. Лихачевым и А. Наддреттом, предполагает, что рудоносные магмы зарождаются на глубинах более 100 км в условиях фракционного плавления первичного сульфидсодержащего материала мантии. Подъем этих магм осуществляется в виде сульфидной жидкости, диспергированной в окисно-силикатном расплаве. Рудное вещество транспортировалось в форме сульфидных капель. Кристаллизация расплава происходила с последовательным выделением пирротина, затем пентландита и в заключение халькопирита. В предкристаллизационный период сульфидный расплав распадается на три несмешивающиеся жидкости, обогащенные: железом, никелем и медью, различающиеся по температурам кристаллизации. Халькопиритовая жидкость может мигрировать на значительные расстояния.
В заключительную стадию эволюции расплавная сульфидная система переходит в гидротермальное окончание с образованием вторичных фаз – миллерита, пирита, халькопирита, пирротина, борнита, халькозина, ковеллина. Таким образом, на Норильском месторождении возникли уникальные миллеритовые руды.
2. Хромитовые, титаномагнетитовые и платиноидные месторождения развиты в расслоенных массивах, относящихся к тектоноплутоническому типу областей протоактивизации докембрия. К наиболее известным рудоносным массивам относятся: Бушвельд и Великая Дайка Зимбабве в Южной Африке, Чинейский в Забайкалье, Стилуотер в США и др.
Бушвельдский комплекс сформировался в раннем протерозое в пять стадий: 1) андезитового вулканизма, 2) фельзитового вулканизма, 3) ультраосновного магматизма и образование расслоенной серии (норитовый комплекс), 4) внедрение гранитной магмы и 5) образование щелочных даек. Норитовый комплекс представляет собой гигантский лополит мощностью более 7 км, в котором снизу вверх выделяются следующие слои: 1) нориты (350 м), 2) переслаивание норитов с перидотитами (1500 м), 3) рудоносная, так называемая критическая, зона норитов с прослоями дунитов и пироксенитов (100 м), 4) габбро-нориты (3500 м), 5) габбро-диориты (2000 м).
В критической зоне выделяются три рудных горизонта: 1) дунитовый с хромшпинелидами и платиноидами, 2) анортозитовый с титаномагнетитами и 3) норитовый с платиноносными сульфидами. В его пределах расположен риф Меренского – горизонт диаллаговых норитов, содержащих линзы хромитов и скопления сульфидов, обогащенных платиной и палладием.
Великая Дайка рассекает весь архейский кратон Зимбабве (ее длина 550 км, ширина 4–12 км) и представляет собой единое интрузивное тело в зоне глубинного раскола. Весь комплекс возник в течение 50 тыс лет. Верхняя часть дайки до глубины 2–4 км имеет горизонтальное, а ниже вертикальное плитообразное залегание. В верхней части отмечается расслоение пород (сверху вниз): 1) габбро, 2) тонкий (0,3 м) горизонт переслаивающихся дунитов, пироксенитов и перидотитов, обогащенный медно-никелевыми сульфидами с платиной, 3) пачка слоистых ультраосновных пород с горизонтами хромитовых руд. Ниже следует безрудная нерасслоенная вертикальная часть интрузива, сложенная ультраосновными породами.
Среди магматических месторождений наиболее значительны месторождения железа, титана, ванадия, хрома, платины, меди, никеля, кобальта, апатита, алмазов, ниобия-тантала, циркония и гафния.
Пегматитовые месторождения
Выделяют две группы пегматитов – магматогенные и метаморфогенные. Магматогенные пегматиты и связанные с ними полезные ископаемые принадлежат к группе позднемагматических образований, формировавшихся на завершающихся стадиях становления массивов и располагающихся близ его кровли. Они связаны с родоначальными интрузивами тождественностью состава. Форма тел пегматитов жило - и гнездообразная, обычно имеют зональное строение, неравномерные размеры зерен минералов и присутствуют в них следы метасоматической переработки первичных минеральных ассоциаций магматического происхождения. Подавляющее количество пегматитов связано с гранитными породами. С другими формациями глубинных изверженных пород пегматиты встречаются реже. Тела пегматитов известны, но не обязательны для перидотитовой, габбровой и плагиогранит-сиенитовой формаций ранних стадий геосинклинального развития. На активизированных платформах пегматиты обнаружены с основными, кислыми и особенно щелочными породами. Гранитные пегматиты разделены А.Е.Ферсманом на пегматиты чистой линии и пегматиты линии скрещения. Первые залегают в гранитах или тождественных породах и не претерпели изменения состава в процессе формирования. Вторые образуются среди других формаций, при этом возникают гибридные пегматиты, ассимилировавшие вещество боковых пород, и десилицированные пегматиты, отдавшие часть своего кремнезема вмещающим породам.
Метаморфогенные пегматиты, формирующиеся на разных стадиях метаморфического преобразования, преимущественно древних докембрийских пород, по особенностям состава соответствуют фациям регионального метаморфизма вмещающих пород.
Преобладающей формой пегматитов являются плитообразные и сложные жилы, реже встречаются линзы, гнезда и трубы. Длина тел пегматитов изменяется от 150 м до 5000 м, при изменении мощности от 50 м до 400 м. Пегматиты формировались на протяжении длительной геологической истории Земли от архейского до альпийского циклов.
Пегматиты формируют региональные пояса от сотен до нескольких тысяч километров (Мамский, Забайкальский, Кольско-Карельский, Раджастанский пояс Индии, Аппалачский, Южно-Африканский и др.). В пределах поясов пегматиты группируются в поля (пучки, узлы), приуроченные к цепочкам интрузивов, положение которых определяется поперечными складчатыми и разрывными нарушениями. По соотношению пегматитов с вмещающими породами выделяют две разновидности: сингенетичные, или шлировые, камерные пегматиты; эпигенетичные или выжатые пегматиты. Первые сформировались на месте скопления остаточных пегматитообразующих продуктов магматического расплава, находятся в материнской породе, у них отсутствуют резкие контакты с вмещающими породами, отсутствует мелкозернистая аплитовая оторочка, овальная форма тел, обилие миароловых пустот. Вторые формируются за пределами остаточного магматического очага для них характерно размещение не только в материнской породе, но за ее пределами, контроль пегматитовых тел тектоническими нарушениями, жильная форма, резкие контакты с вмещающими породами, наличие мелкозернистой аплитовой оторочки, отсутствие миароловых пустот.
Подавляющая масса пегматитов формировалась на значительных глубинах от 1,5-2 и 16-20 км. Ранняя кристаллизация магматического расплава происходит при температуре 1200-900о С, нормальный гранит застывает при температуре немного ниже 1000о С, в присутствии минерализаторов температура может снижаться до 730-640о С. Учитывая совокупность всех данных начальная температура гранитного пегматитового расплава должна быть порядка 800-700о С. В процессе последующего накопления и метасоматического преобразования пегматитообразующих минеральных комплексов, температура постепенно снижалась с последовательным формированием биотита, кварца, мусковита, берилла, последующих выделений кварца и топаза, мориона и аметиста, и заключительных выделений халцедона. Последний формируется в интервале температур 90-55о С.
В минеральном составе пегматитов преобладают силикаты и оксиды. Гранитные пегматиты чистой линии сложены ортоклазом, микроклином, кварцем, альбитом, олигоклазом и биотитом; второстепенные минералы – сподумен, мусковит, турмалин, гранат, топаз, берилл, лепидолит, флюорит, апатит, минералы редких и радиоактивных элементов, редких земель. Гибридные пегматиты, образованные при ассимиляции глиноземистых пород, обогащаются андалузитом, кианитом, силлиманитом.
Пегматиты, ассимилировавшие карбонаты кальция, магния, железа, содержат роговую обманку, пироксены, сфен (титанит), скаполит. Десилицированные пегматиты в ультраосновных и карбонатных породах представлены обычно плагиоклазитами. При пересыщении глиноземом возникают корундовые плагиоклазиты.
Щелочные пегматиты состоят из микроклина, ортоклаза, нефелина или содалита, эгирина, гакманита, натролита, арфведсонита с примесью апатита, анальцима, минералов циркония, титана, ниобия и редких земель.
Пегматиты ультраосновных и основных магм сложены основным плагиоклазом, ромбическим пироксеном (бронзитом), меньше распространены оливин, амфибол, биотит с примесью апатита, граната, сфена, циркона, титаномагнетита, магнетита.
По составу и особенностям внутреннего строения пегматиты разделяются на простые, или недифференцированные, и сложные, или дифференцированные.
Простые гранитные пегматиты состоят из калиевого полевого шпата и кварца.
Сложные гранитные пегматиты имеют разнообразный минеральный состав и зональное строение. В структуре зональных пегматитов выделяются: оболочка, внутренняя часть и неправильные метасоматические скопления. Все они составляют пять главных элементов зональной структуры (Рис. 4).
Рис. 4. Схема текстурно-парагенетических типов пегматитов. По К. Власову .
I – равномернозернистый или письменный, II – блоковый, III - полиодифференцированный, IV – редкометалльного замещения, V – альбит-сподуменовый типы;
1 – гранит; 2 – пегматоидный гранит; 3 – микроклин; 4 – кварц; 5 – контактовые оторочки и зоны мусковит-кварц-полевошпатового состава; 6 – пегматит письменной и гранитной структуры; 7 – блоковая зона; 8 – мономинеральная микроклиновая зона; 9 – кварц-сподумновая зона; 10 – комплексы и зоны замещения; альбит, кварц, мусковит, реликты микроклина, редкометальные минералы (лепидолит, берилл, часто цезиевый, ниобато-танталаты, полихромный турмалин, сподумен и др.).
Первая, внешняя зона сложена тонкозернистой оторочкой мусковит-кварц-полевошпатового состава, обычно несколько сантиметров мощностью. Вторая зона выполнена кварц-полевошпатовой массой письменной и гранитной структуры. Третья состоит из мономинеральной массы или блоков микроклина. Четвертая зона выполнена кварцем и представляет собой кварцевое ядро. Пятая зона не всегда проявлена и не обособляется отчетливо. Она представлена неправильными скоплениями кварца, альбита, мусковита, сподумена и минералов редких металлов, тяготеющих к границе кварцевого ядра и микроклиновой зоне. Такое строение рассматривается, как следствие эволюционного развития пегматитовых тел в процессе их формирования. Развитие может дойти до разных стадий, в связи, с чем могут образовываться
29-04-2015, 00:32