Геологические и физико-химические условия образования FE-F-REE карбонатитов Центральной Тувы

• Автор: Прокопьев, Илья Романович
• Шифр специальности: 25.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КАРБОНАТИТЫ: КЛАССИФИКАЦИЯ И ВОПРОСЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
1.1. Определение, общие сведения и классификации карбонатитов
1.2. Сидеритовые карбонатиты: известные факты и вопросы происхождения
1.3. Рудоносносгь карбонатитовых комплексов
ГЛАВА 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ, МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ И ВОЗРАСТ КАРБОНАТИТОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ТУВЫ
2.1. Мезозойский магматизм и оруденение Центральной Азии
2.2. Позднемезозойская Центрально-Азиатская карбонатитовая провинция
2.3. Геологическая характеристика карбонатитового района в Туве
2.4. Геологическое строение рудных полей карбонатитов Тувы
2.5. Минеральный состав карбонатитов Центральной Тувы
2.6. Новые карбонатитовые проявления ЮЗ Тувы и СЗ Монголии
2.7. Кобальтовая минерализация в ареале проявления карбонатитов
2.8. Вопросы изучения карбонатитов Тувы и их связи с магматизмом
2.9. Новые результаты изучения карбонатитовых и Си-М-Со-Ая проявлений
2.10. Геологические условия формирования и критерии связи карбонатитов
Тувы с магматизмом
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВКЛЮЧЕНИЙ В МИНЕРАЛАХ КАРБОНАТИТОВ ТУВЫ
3.1. Описание и типизация включений
3.2. Термо-крио-барометрические исследования включений
3.3. Результаты изучения фаз включений методом КР-спектроскопии
3.4. Изучение состава фаз включений методом СЭМ
3.5. ЬА-ЮР-МБ анализ индивидуальных включений
3.6. Результаты изучения включений в минералах карбонатитов Тувы
ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КАРБОНАТИТОВ ТУВЫ
4.1. Физико-химические условия формирования карбонатитов Тувы
4.2. Обсуждение результатов исследований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
Резко возросшая в последние десятилетия потребность разных отраслей промышленности в редких и редкоземельных элементах обусловила необходимость существенного расширения минерально-сырьевой базы и освоения новых месторождений, в том числе и нетрадиционных типов. Одним из таких типов являются Fe-F-REE карбонатитовые месторождения. Наиболее крупным районом развития такого оруденения является республика Тува, где выделен Ценгрально-Тувинскнй карбонатитовый пояс с уникальным по составу руд и масштабу Fe-F-REE карбонатитовым месторождением Карасуг и др. проявлениями (Смелянская и др., 1950; Митропольский и др., 1955, 1958, 1975; Онтоев, 1984, 1988; Коваленко и др., 2006; Лебедев В.И. и др., 2004, 2006, 2009; Болонин, 1999, 2007, 2009; Никифоров и др., 2005, 2006; Лебедев Н.И., 2013 и мн. др.). Уникальность этих месторождений выражается в том, что вмещающая оруденение порода - карбонатит, сложена сидеритом и сама является железной рудой. В ней присутствуют в промышленных количествах флюорит, барит, REE, U и др. элементы. Работами многих исследователей получены обширные данные по геологии этих месторождений, минеральному составу и геохимии руд, пространственным и временным соотношениям разных типов карбонатитов с магматизмом. Однако многие вопросы генезиса таких месторождений до настоящего времени остаются спорными, поэтому исследования, направленные на их решение, являются важными и актуальными.
Состояние проблемы
Первые исследования физико-химических условий формирования Fe-F-REE карбонатитовых месторождений Центральной Тувы привели к выводу о ннзко-среднетемпературном гидротермалыю-метасоматическом генезисе карбонатных пород (Коростин, 1957; Митропольский, 1959; Хомяков, Семенов, 1971; Онтоев, 1963, 1966). Позже их формирование связывали с гидротермальными высокотемпературными растворами-рассолами (Онтоев и др., 1979; Онтоев, Кандинов, 1980; Онтоев, 1984, 1988; Бредихина, Мельгунов, 1989). Модель магматического генезиса Fe-F-REE карбонатитов Центральной Тувы обосновывалась в работах (Пузанов, 1975, 1978; Пузанов, Кандинов, 1975; Пузанов и др., 1978; Болонин и др., 1984; Болонин, 1999, 2002; Никифоров и др., 2005, 2006; Лебедев и др., 2004, 2009 и др.). Хотя вопрос генезиса этих пород до сих пор остается открытым, мы вслед за В.И. Коваленко, В.В.

Ярмолюком, A.B. Никифоровым, A.B. Болонииым, В.И. Лебедевым и др. называем их карбонатитами. Они представлены двумя минеральными типами: ранние анкерит-кальцитовые и более поздние рудоносные флюорит-барит-сидеритовые (Никифоров и др., 2005). Вопросы их генезиса, особенно сидеритовых карбонатитов, а также пространственно-временной связи карбонатитов с ассоциирующими магматическими породами до сих пор являются дискуссионными.
С одной стороны, сидерит магматического происхождения входит в состав магматических пород карбонатитовых комплексов: в составе лампрофировых даек (Ulrich et al., 1993; Vichi et al., 2005), щелочных сиенитов (Andersen et al., 2012) и оливиновых базальтов (Xue, Zhu, 2007), и присутствует в самих карбонатитах на ранних стадиях формирования массивов (Buckley, Wooley, 1990), но его количество невелико. С другой стороны, экспериментальные исследования по изучению процессов кристаллизации в системах силикат-карбонат (I-Iarlow, 1997; Lee, Wyllic, Lee, 1998; Matveev et al., 1998) показали, что при снижении температуры несмешивающаяся карбонатная жидкость может отделяться от высокотемпературного силикатного расплава, охлаждаться с выделением силикатов и формировать кальцитовые или доломитовые карбонатиты, но поля устойчивости сидеритового расплава как такового на диаграммах не отмечалось.
Таким образом, проблема обоснования генезиса карбонатитов Центральной Тувы заключается в недостатке современных данных об условиях формирования и составе минералообразующей среды.
Цель работы
На основе современных термобарогеохимичеекпх методов исследования
включений в минералах обосновать магматический или гидротермально-
метасоматический генезис карбонатитов Центрально-Тувинского пояса, установить физико-химические параметры их формирования, состав и металлоносность расплавов и гидротермальных растворов, определивших специфику минерального состава,
геохимии и рудоносности карбонатитов.
Объекты исследования.
Анкерит-кальцитовые и сидернтовые карбонатиты Центрально-Тувинского пояса: рудное поле Карасугского месторождения и рудный узел Улатай-Чоз, включающий рудные поля Улатайское, Тээли-Оргудыдское, Северо-Чозское и Южно-Чозское, а также выявленные в последние годы Fe-Ba-Sr-REE карбонатные породы,

Рисунок 3. Геологическая карта Карасугского рудного поля (а); геологическая схема первого рудного тела и геологический разрез через него (б); документация горной выработки (рудное тело 2, штольня 6, рассечка 4) (в) (Митропольский, 1959, Болонин, 2002, Никифоров и др., 2005).
Условные обозначения: 1 - песчаники, алевролиты, известняки, туфы (Э); 2 - песчаники, алевролиты (Б); 3 - песчаники, алевролиты, конгломераты (О); 4 - сланцы, песчаники, известняки (С); 5 - кварцевые сиениты; 6 - зоны трещиноватости; 7 - рудные тела флюорит-барит-сидеритовых карбонатитов; 8 - анкерит-кальцитовые карбонатиты; 9 -разломы.