CC BY
26
УДК 550.422.424
О.П.МЕЗЕНЦЕВА, аспирантка, [email protected]
И.В.ТАЛОВИНА, докторант, [email protected]
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)
0.P.MEZENTSEVA, post-graduate student, oksygeo@rambler. ru
1.V.TALOVINA,post-doctoral student, [email protected]
Saint Petersburg State Mining Institute (Technical University)
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУПП ЭЛЕМЕНТОВ-ПРИМЕСЕЙ ПО ТИПАМ МЕТАСОМАТИТОВ И РУД НА ЕЛОВСКОМ НИКЕЛЕВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
В статье рассматривается распределение групп элементов-примесей по четырем выделенным типам метасоматитов и руд на Еловском месторождении: шамозитовых мета-соматитов и руд, в которых выделяются три минеральные разновидности: а - шамозито-вые, б - клинохлор-брендлейит-шамозитовые, в - клинохлор-тальк-шамозитовые, гетито-вых метасоматитов и руд, непуит-хризотил-лизардитовых метасоматитов и руд и хризотил-лизардитовых серпентинитов. Также рассчитаны коэффициенты накопления элементов-примесей и сформулированы выводы о накоплении, либо выносе этих элементов из рассмотренных типов метасоматитов и руд.
Ключевые слова: Еловское месторождение, никелевые руды, шамозит, непуит, ли-зардит, коэффициенты накопления, элементы-примеси.
DISTRIBUTION OF GROUPS OF TRACE ELEMENTS ELEMENTS BY TYPES METASOMATIC ROCKS AND ORES IN THE ELOV
NICKEL DEPOSIT
The article deals with the distribution of groups of trace elements in four selected types of metasomatic rocks and ores in the Elov deposit: chamosite metasomatic rocks and ores, which are three mineral species: a - chamosite, в - clinochlore -brendleyit-chamosite, с - clinochlore-talc-chamosite, goethite metasomatic rocks and ores, nepouite-chrysotile-lizardite metasomatic rocks and ores, and lizardite-chrysotile serpentinites. Also calculated the coefficients of accumulation of trace elements and formulated conclusions about elements are accumulation or elements are weathered of the above types of metasomatic rocks and ores of the Elov deposit.
Key words: Elov deposit, nickel ore, chamosite, nepouite, lizardite, coefficients of accumulation, trace elements.
Геохимические особенности метасоматитов и руд Еловского месторождения изучены крайне недостаточно. Разными исследователями [1-5] изучались особенности строения и минеральный состав коры выветривания Се-ровской группы месторождений, в которую входит Еловское месторождение. В основном изучение касалось содержания рудных элементов - никеля и кобальта, также изучался химический состав по содержанию петроген-ных элементов, сведения о содержаниях других групп элементов - примесей в метасома-
титах и рудах Еловского месторождения в настоящее время отсутствуют.
Следует отметить, что, несмотря на долгий (с 1969 г.) период изучения данного месторождения, на сегодняшний день, минеральный, петрографический и геохимический состав Еловского месторождения требует дополнительного исследования с применением современных методов анализа минерального вещества.
Автором, на основании геологических наблюдений в карьере месторождения, ми-
нерально-петрографического изучения прозрачно-полировочных шлифов, геохимических, термических и рентгеноспектральных данных, а также с учетом данных предыдущих исследователей, выделено четыре типа метасоматитов и руд на Еловском месторождении. Это: 1) шамозитовые метасоматиты, в которых выделяются три минеральные разновидности: а - шамозитовые, б - клино-хлор-брендлейит-шамозитовые, в - клино-хлор-тальк-шамозитовые; 2) гетитовые метасоматиты; 3) непуит-хризотил-лизардитовые метасоматиты; и 4) хризотил-лизардитовые серпентиниты. Выделенные типы метасома-титов и руд Еловского месторождения дополняют и уточняют классификацию, предложенную в 1974 г., Л.И.Кононовой и К.Г.Бородиной [4].
Уточнение минерального состава мета-соматитов и руд Еловского месторождения проводилось на основе представительной коллекции петрологических разностей пород и руд месторождения (более 300 проб), собранной автором в 2008-2010 гг. в карьере Еловского месторождения. Для изучения геохимических особенностей метасоматитов и руд в Центральной лаборатории ВСЕГЕИ были выполнены анализы проб по выделенным выше основным разновидностям пород и руд Еловского месторождения.
Петрогенные элементы (А1, Fe, Si, Mg, Мп, Са), элементы группы железа (Т^ Сг, №); цветные и тяжелые металлы (Си, Со, Zn, РЬ, Li, Sc, Те), а также фосфор определялись методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, аналитики Э.Г.Червякова, В.А.Шишлов. Петрогенные элементы определялись на приборе «Оптима-4300 DV» после разложения проб сплавлением с метаборатом лития, в остальных случаях использовалось разложение смесью концентрированных кислот. Пределы обнаружения для различных элементов варьируют от единиц до десятых долей г/т.
Редкоземельные элементы, тугоплавкие металлы (Та, Y, и, Th, Hf, Ru, Sг и некоторые другие элементы) определялись методом масс - спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе «Элан-6100 DRC» после разложения проб сплавлением с метаборатом
лития с дальнейшим растворением плава в разбавленной азотной кислоте, аналитики В.А.Шишлов. В.Л.Кудряшов. Пределы обнаружения достигают сотых и тысячных долей г/т. Сера определялась методом инфракрасной спектрометрии, аналитик В.Н. Тарасова. Предел обнаружения 0,005 %.Фтор, хлор определялись методом ионометрии, аналитик Л.А.Копытченко. Пределы обнаружения F -0,003 г/т, С1 - 0,005 г/т. Изучены следующие группы элементов-примесей [6, 7]: петрогенные элементы (ПЭ), элементы группы железа (ЭГЖ), элементы магматических эманаций (ЭМЭ), металлоиды (МД), редкие щелочи (РЩ), щелочные земли (ЩЗ), редкоземельные элементы (РЗЭ) и иттрий (У), цирконий ^г), ниобий (№), тантал (Та), радиоактивные элементы (РЭ) и металлические элементы (МЭ).
Содержания элементов-примесей в породах и рудах Еловского месторождения согласно полученным результатам соответствуют трем дискретным уровням, г/т: I -~24000 - хризотил-лизардитовые серпентиниты и руды (23970); II - 28000 - 34000 - клино-хлор-тальк-шамозитовые метасоматиты и руды (28819), шамозитовые метасоматиты и руды (29172), клинохлор-брендлейит-шамозито вые метасоматиты и руды (30636), гетитовые
метасоматиты и руды (33377). Ш--76000 -
непуит-хризотил-лизардитовые метасоматиты и руды (75672). Каждая группа элементов-примесей (ЭГЖ, ЭМЭ и др.) вносит свой количественный вклад в их общую сумму, в соответствии с чем их можно подразделить на семь категорий (см. таблицу).
Из групп элементов-примесей количественно наиболее значимыми являются элементы группы железа, особенно следует отметить в этой группе содержания никеля (до 71406 г/т) и хрома (до 14364 г/т). Высокими содержаниями отличается группа элементов магматических эманаций F, С1), а содержания фосфора (и103) позволяют вынести его в отдельную группу. Далее, по мере убывания следуют металлические элементы (цинк, медь), группа щелочноземельных и редкоземельных элементов, иттрий, и остальные. Наименее значимыми являются радиоактивные элементы (см. рисунок).
Распределение групп элементов-примесей по количественным категориям на Еловском месторождении, г/т
№ п/п Категория Группа химических элементов
1 n104-n 100 Элементы группы железа (ЭГЖ): № (до 71406), Сг (до 14364), Мп, ТС, V, Sc, Со
2 n103 Фосфор
3 n102-n 101 Элементы магматических эманаций (ЭМЭ): S, F, С1. Металлические элементы (МЭ): Zn, Си
4 n-10'-n 100 Щелочные земли (ЩЗ): Ва, Sг и иттрий
5 n-10'-n 10-1 Редкоземельные элементы (РЗЭ), элементы: Zг, №>, Та. Металлические элементы (МЭ): РЬ, Мо, Ga
6 n100-n 10-1 Металлоидные элементы (МД): As, Sb, радиоактивные элементы (РЭ): и, ТЪ, редкие щелочи (РЩ): Rb, Cs, металлические элементы (МЭ): Ве
7 n10-1 Металлические элементы (МЭ): W, Sn
Для сравнения содержаний перечисленных групп элементов в рудах и породах Елов-ского месторождения с содержаниями этих элементов в первичных породах, за неимением данных по гарцбургитам Кольского массива, на которых развита кора выветривания
Еловского месторождения, нами использованы составы примитивной мантии по В.Мак Донугу [8], Х.Венке и др. [2] и рассчитаны коэффициенты накопления (Кн) элементов в горных породах и рудах Еловского месторождения. Общий анализ коэффициентов накопления химических элементов в метасоматитах и рудах Еловского месторождения показывает, что их можно разделить на три дискретные группы:
I. В которой концентрация каждого элемента ниже кларка (Кн < 1).
II. В которой концентрация элементов выше кларка (Кн > 1). При этом величины коэффициентов накопления относительно низкие (Кн = 1-15).
Ш. В которой концентрация элементов характеризуется исключительно высокими величинами коэффициентов накопления (Кн = 15, иногда 100). К ней относятся металлоидные элементы (селен, мышьяк, сурьма) и металлы (свинец, молибден, вольфрам), иногда литий.
В целом, анализ геохимических особенностей метасоматитов и руд Еловского месторождения позволяет сделать следующие выводы:
—ЭГЛч
—о— эмэ
- -*- - гчд
рщ
щч
• •в"!'')
РЧ'Э —» • мэ
- Zr.NIi
0.10
Распределение групп элементов-примесей в метасоматитах и рудах Еловского
месторождения (г/т)
1 - шамозитовые метасоматиты и руды; 2 - клинохлор-брендлейит-шамозитовые; 3 - клино-хлор-тальк-шамозитовые; 4 - среднее значение по шамозитовому типу руд; 5 - гетитовые метасоматиты и руды; 6 - непуит-хризотил-лизардитовые метасоматиты и руды; 7 - хризотил-лизардитовые серпентиниты и руды
1. В шамозитовых, клинохлор-бренд лейит-шамозитовых, клинохлор-тальк-шамо зитовых, гетитовых и хризотил-лизардитовых типах метасоматитов и руд наблюдается накопление большей части проанализированных элементов-примесей с различными коэффициентами накопления (от 1 до 15).
2. В непуит-хризотил-лизардитовых ме-тасоматитах и рудах накапливается наибольшее количество никеля, с самым высо ким коэффициентом накопления этого рудного элемента (Кн = 33,06) по сравнению с остальными типами метасоматитов и руд. При этом, большинство проанализированных элементов-примесей в этой группе обладает величинами Кн = 1.
3. Во всех выделенных типах метасома-титов и руд Еловского месторождения отчетливо наблюдается вынос таких элементов, как Bi, Cs, Nb, Ta, и накопление таких элементов, как Ni, P, F, Cl, U, Zn, Ga.
4. Во всех типах метасоматитов и руд Еловского месторождения можно выделить отдельную группу элементов, с весьма высокими коэффициентами накопления, которая отличается отчетливой «гранитофильной» спецификой, и, в целом, нехарактерна для ультраосновных пород, на которых развита кора выветривания месторождения. Это такие элементы, как: Sb, Se, As, Mo (имеют Кн от 15 до 100, и выше), а также Li, W, Pb, F, Cl. Вероятно высокая степень накопления данных элементов объясняется влиянием кислого магматизма, проявленного в среднем палеозое в районе развития Еловского месторождения.
Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 гг. и при поддержке грантов Германской службы академических обменов DAAD по программе «Михаил Ломоносов» 2007 г. № А/07/97635 и 2009 г. № А/09/72762 совместно с грантами Министерства образования и науки РФ 2008 г. № РНП 2.2.2.3.16182, и 2010 г. № РНП 2.2.2.3.9100.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородина К.Г. Особенности строения и вещественный состав коры выветривания серпентинитов Еловского участка Кольского массива гипербазитов на Северном Урале / К.Г.Бородина, Н.Д.Вохмятина // Коры выветривания Урала. Саратовский университет. Саратов, 1969. С.254-258.
2. Венке Х. Геохимия архея / Х.Венке, Г.Дрейбус, Э.Ягоутц. М.: Мир, 1987. 315 с.
3. Журавлева Н.А. О железистом типе кобальт-никелевых руд Серовского месторождения / Н.А.Журавлева, А.В.Вторушин, В.И.Русский // Рудоносные коры выветривания. М.: Наука, 1974. С. 152-162.
4. Кононова Л.И. Серовское месторождение гипергенного никеля / Л.И.Кононова, К.Г.Бородина, Н.Д.Вох-мятина // Рудоносные коры выветривания. М.: Наука, 1974. С. 163-172.
5. Куземкина Е.Н. Особенности минерального состава коры выветривания Кольского массива ультраосновных пород // Коры выветривания Урала. Саратовский университет. Саратов, 1969. С.241-245.
6. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высшая школа. 1979. 420 с.
7. Сауков А.А. Геохимия. М.: Наука, 1975. 477 с.
8. Mc Donough W.F. Constrains of the composition of continental lithospheric mantle. EPSL, 1990. V.101. N.1. Р. 1-18.
REFERENCES
1. Borodina KG., Vohmyatina N.D. Features of the structure and composition of the crust of weathering of ser-pentinite Elov area of the Kola ultramafic massif in the Northern Urals // Weathering crust of the Urals. Publisher Saratovskiy universitet. 1969. P. 254-258.
2. Venke H., Dreybus G., Ygoutz. Geochemistry of Ar-chean. Moscow: Mir, 1987. 315 p.
3. Zhuravleva N.A., Vtoruschin A.V., Russkiy V.I. On the ferriferous type of cobalt - nickel ore deposits Serov // Ore-bearing weathering crust. Moscow: Nauka, 1974. P. 152-162.
4. Kononova L.I., Borodina K.G., Vohmyatina N.D. Serov deposit supergene nickel // Ore-bearing weathering crust. Moscow: Nauka, 1974. P. 163-172.
5. Kuzemkina E.N. Features of the mineral composition of the weathering crust of the Kola massif of ultramafic rocks. // Weathering crust of the Urals. Publisher Saratovskiy universitet. 1969. P. 241-245.
6. Perelman A.I. Geochemistry. Moscow: High school, 1979. 420 p.
7. Saukov А.А. Geochemistry. 4th Edition. Moscow: Nauka, 1975. 477 p.
8. Mc Donough W.F. Constrains of the composition of continental lithospheric mantle. EPSL, 1990. V.101. N.1, P. 1-18.
