CC BY
122
УДК 549.283:550.8
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ И СТРУКТУРНО-ТЕКСТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МАГНЕТИТОВЫХ РУД КОРШУНОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Н.В. Кобелев1, Г.Д. Мальцева2, М.В. Яхно3
Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Сложный генезис Коршуновского магнетитового месторождения предопределил разнообразный минеральный состав руд и многочисленные их текстурные разновидности. Среди текстур руд отмечается оолитовая текстура, происхождение которой до сих пор остается неясным.
Библиогр.4 назв. Ил.8.
Ключевые слова: гидротермальное месторождение; трубки взрыва; метасоматиты; магнетитовые руды; текстура.
MINERAL COMPOSITION AND STRUCTURAL TEXTURAL FEATURES OF MAGNETITE ORES FROM KORSHUNOVSKY DEPOSIT
N.V. Kobelev, G.D. Maltseva, M.V. Yakhno
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, Russia, 664074.
Complex genesis of Korshunovsky magnetite deposit conditioned diverse mineral composition of ores and their numerous texture types. An oolitic texture, whose origin is still uncertain, is distinguished among ore textures.
4 sources. 8 figures.
Key words: hydrothermal deposit; diatreme; metasomatites; magnetite ores; texture.
Коршуновское месторождение находится в районе г. Железногорска Иркутской области на железнодорожной магистрали Тайшет-Лена и является наиболее крупным месторождением Ангаро-Илимского железорудного района, расположенного в юго-западной части Сибирской платформы. Месторождение отрабатывается с 1965 г. Коршуновским ГОКом.
Месторождение локализовано в отложениях чехла платформы, сложенных аргиллитами, известняками, мергелями, алевролитами, песчаниками и глинами верхоленской (верхний кембрий), усть-кутской, мамырской и брат-
ской (ордовик) свит. Осадочные породы верхнего кембрия и ордовика прорваны трубками взрыва, возникшими в местах пересечения крутопадающих тектонических нарушений, заполненных туфоб-рекчиями и обломками вмещающих пород, подвергшихся значительным мета-соматическим изменениям и рудному процессу. Изверженные породы района представлены траппами, образующими крутопадающие дайки северо-восточного, реже широтного простирания, а также пластовые тела мощностью 30 м и более, сложенные габбро-долеритами, долеритами и долеритовыми порфири-тами.
:Кобелев Никита Владимирович, студент Института недропользования, тел.: (3952) 405348. Kobelev Nikita, Student of the Institute of Subsoil Use, tel.: (3952) 405348.
2Мальцева Галина Дмитриевна, кандидат геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых, тел.: (3952) 405348, e-mail: dis@ istu.edu
Maltseva Galina, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Department of Geology and Geochemistry of Minerals, tel.: (3952) 405348, e-mail: dis@ istu.edu
3Яхно Марина Владиславовна, старший преподаватель кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых, тел.: (3952) 405653, e-mail: ymar@ istu.edu
Yakhno Marina, Senior Lecturer of the Department of Geology and Geochemistry of Minerals, tel.: (3952) 405653, e-mail: ymar @ istu.edu
Структура месторождения определяется тремя сближенными в пространстве трубками взрыва. Стенки трубки круто падают под углами 65-750 внутрь поля распространения туфогенных пород. Основное рудное тело вытянуто с юго-запада на северо-восток на 2,5 км при ширине 400-600 м (Рудная гора 1). Форма второго рудного тела близка к изометричной с диаметром около 500 м (Рудная гора 2). Более мелкие рудные тела - это участки Рудная гора 3 и Зме-инный. На глубину рудные тела сужаются и прослеживаются до 1100 м. Имеются сопутствующие пологопада-ющие залежи. На глубине вскрыт бази-товый шток с магматическим магнети-товым оруденением (рис. 1).
Морфология рудных тел сложная. Выделяются штоко-, линзо-, столбообразные метасоматические рудные тела в метасоматически преобразованных пи-рокластических породах и крутопадающие жилы сплошного магнетита. Плас-тообразные тела метасоматических маг-
нетитовых руд залегают согласно с вмещающими породами нижнего палеозоя. В совокупности все эти рудные тела образуют крупную единую рудную залежь, морфология которой в существенной степени определяется формой трубки взрыва.
В результате гидротермально-ме-тасоматического преобразования осадочных, туфогенных и изверженных пород возникли околорудные метасома-титы. Признаки замещения ясно выражены главным образом в породах, заполняющих трубки, менее - в породах, пересекаемых разломами и трубкой: до-ломитизированных известняках, мергелях, известковистых аргиллитах, песчаниках с известковистым и известково-глинистым цементом. В долеритах, глинистых и кварцевых песчаниках с глинистым цементом метасоматоз проявлен весьма незначительно.
Изучением вещественного состава скарново-рудных образований Коршу-новского месторождения занимались
Рис. 1. Проекция основных рудных залежей Коршуновского месторождения на вертикальную плоскость (Г.С. Фон-дер-Флаасс, ВИ.Никулин, 2000):
1 - эруптивный контакт диатремы; 2 - изолинии суммарной мощности крутопадающих рудных залежей (м); 3 - область развития пологих рудных залежей; 4 - область развития га-лит-магнетитовых рудных залежей; 5 - базит-магнетитовое штокообразное тело; 6 - изолинии горизонтальной мощности базит-магнетитового штокообразного тела (м); 7 - бази-товое штокообразное тело; 8 - проекция подошвы песчаников мамырской свиты (в блоках обрушения и за их пределами); 9 - проекция осевой части мульды оседания (по кровле верхолен-ской свиты); 10 - то же, по кровле литвинцевской свиты; 11 - разрывные нарушения; 12 - пересечение плоскости проекции с меридионально ориентированными разведочными профилями
многие исследователи (Иващенко М.А., Корабельникова В.В., Вахрушев В.А., Воронцов А.Е., Архипенкова А. А., Амиржанов А.А., Васильева В.П. и др.).
Нами в разные годы проводилось детальное изучение рудных залежей с непрерывным опробованием керна скважин и двух экспериментальных площадок по сети 50*50 см на протяжении 300 м. Результаты исследований свидетельствуют о том, что своеобразный облик и состав руд и метасомати-тов месторождения явились следствием длительного и сложного процесса, в котором немаловажную роль, играла структурная подготовка, обеспечившая свободную циркуляцию гидротермальных растворов и обусловившая многообразие текстурных разновидностей руд. Структурно-текстурные особенности руды, имеющие большое значение при определении формирования и последующего преобразования руд, в силу редкого генезиса месторождения до сих пор представляют интерес.
Руды Коршуновского месторождения являются существенно магнети-товыми (до 90%). Главный рудный минерал - магномагнетит, содержащий до 6% окиси магния [1]. Реже встречается гематит. Из сульфидов наиболее распространены пирит, реже халькопирит, марказит, пирротин, борнит, пентлан-дит. На рудной горе 3 отмечается залежь галит-магнетитовых руд.
Магнетит в рудах отмечается нескольких генераций [3]. Он сформировался в три стадии: флюидно-магматическую, пневматолитово-гидро-термальную и гидротермальную. Ранние генерации магнетита (магматические), не имеющие промышленного значения, встречаются в микродолери-тах и габбро-долеритах в виде редкой и рассеянной вкрапленности мелких (доли мм), идиаморфных кристаллов или в виде небольших скоплений кристаллических зерен, резко ксеноморфных по отношению к породообразующим минералам габбро-долерита (типа сидеро-нитовой структуры).
Магнетит пневматолитово-гидро-термальной стадии образует промышленные скопления и представлен как минимум тремя генерациями (условно магнетит 1, 2 и 3). Магнетит 1 является основным в богатых колломорфно-полосчатых и оолитовых рудах. Особенностью этих руд является высокая концентрация магнетита и низкая степень перекристаллизации первично-коллоидных агрегатов. В брекчиевид-ных рудах магнетит 1 встречается в виде отдельных гнезд, линзовидных скоплений в цементе брекчий и нередко в форме остроугольных обломков. Магнетит 1 имеет зерна размером 0,01-0,02 мм, а нерудная часть силикатного расплава представлена тонкозернистым агрегатом хлорита-пеннина, иногда кальцита, серпентина и талька с пятнами -реликтами палагонита. Высокая концентрация магнетита и быстрое остывание расплава, из которых образовались эти руды, не способствовали их раскри-сталлизации.
Магнетит 2 совместно с клинохло-ром и кальцитом широко распространен в цементе рудных брекчий, иногда заполняет пространство между магнети-товыми и силикатными округлыми формами. Магнетит 2 имеет гранобла-стовую структуру и более крупные по сравнению с оолитами и колломорфно -полосчатыми рудами зерна, размер 0,10,3 мм в поперечнике, редко до 0,5-0,7 и до 1 мм. Находится магнетит 2 в тесной ассоциации с жильными минералами, клинохлором и кальцитом. В магнетите постоянно присутствуют мельчайшие (менее 0,01 мм) ксеноморфные включения клинохлора и кальцита. В брекчиевидных рудах рудная минерализация сосредоточена в апостекловатом цементе брекчий и имеет характер редкой или густой вкрапленности, а также образует прожилково-вкрапленные и пятнисто-вкрапленные скопления рудных агрегатов массивного, колломорф-но-полосчатого, оолитового строения и их обломков разной величины и формы.
Магнетит третьей стадии (гидротермальной) встречается в виде прожилков и гнезд в ассоциации с кальцитом, гипсом, ангидритом, галитом. Текстуры руд крустификационные и друзо-вые. В рудах часто присутствует гематит, тонко распыленный в жильной массе.
Основным породообразующим минералом руд является пироксен диоп-сид-геденбергитового ряда, преобладающий во всех разновидностях руд, кроме кальцит-магнетитовых. В процессе рудообразования пироксен замещается магнетитом, хлоритом, гидрослюдой. В богатых рудах он присутствует в виде реликтов между зернами магнетита и внутри них - в виде дисперсных включений. Ранний пироксен - мелкозернистый диопсид-геденбергит. Основная масса - это крупнозернистый пироксен. Поздний пироксен - шестоватый диоп-сид и геденбергит в гнёздах различных оттенков. Встречается поздний диопсид желто-оранжевого цвета с низким содержанием магния (до 4%).
Следующий по распространённости нерудный минерал - хлорит, который выделялся в течение всего процесса гидротермально-метасоматического ру-дообразования, чем и обусловлено многообразие его форм и разновидностей. Обычно в рудах хлорит сопутствует пироксену. Содержание его в среднем 56% с колебаниями от 0 до 13% и до 65% (хлорит-магнетитовые руды).
Кальцит, как и хлорит, возникал на всех стадиях формирования руд и имел большой температурный интервал кристаллизации, что объясняет многообразие форм его выделения и взаимоотношений с магнетитом и другими минералами. Реликты раннего кальцита наблюдаются внутри зёрен магнетита, при метасоматозе карбонатных пород происходит перекристаллизация кальцита. Поздний кальцит корродирует зёрна магнетита, отмечается в трещинах, образуя кальцитовые и кальцит-магнетитовые жилы. Кальцит является существенной составной частью полос-
чатых руд, образовавшихся за счёт усть-кутских карбонатных пород (в среднем 7%), где он тесно ассоциирует с пироксеном, гидрослюдой, хлоритом. Ещё больше его (в среднем 20-21%) в каль-цит-магнетитовых рудах. Кальцит - довольно чистый минерал. Но иногда внутри кристаллов жильного кальцита наблюдаются грани роста, покрытые гидроокислами железа, чешуйками хлорита или другими минералами.
Гранат также является типичным минералом в рудах, но встречается в незначительном количестве. Впоследствии он замещается пироксеном, магнетитом, хлоритом, кальцитом, серпентином. Гранаты относятся к гроссуляр-андрадитовому ряду.
Серпентин в незначительных количествах присутствует почти во всех рудах месторождения, замещая все ранние высокотемпературные минералы. На верхних горизонтах наблюдались магнетит-серпентиновые жилы своеобразного «лестничного» строения за счет развития перистых выделений серпентина поперек жилы.
Кварц - минерал сравнительно редкий для Коршуновского месторождения и обычно образуется на поздних стадиях гидротермального процесса. На отметках 250-257 м встречена полосчатая кварц-магнетитовая руда, необычная для месторождения. В пустотах брекчи-евидных руд встречаются друзы кварца с тонко распыленным гематитом.
Текстуры руд. Наиболее развиты на месторождении брекчиевидные и вкрапленные руды, связанные с околорудными метасоматитами постепенными взаимопереходами. Реже встречаются массивные, оолитовые, сетчато-прожилковые, кокардовые, шестоватые и полосчатые руды. В околорудных ме-тасоматитах и рудах встречаются: диоп-сид, гранат, эпидот, апатит, хлорит, кальцит, актинолит, флогопит, роговая обманка, тальк, цеолит, монтмориллонит, арагонит.
Брекчиевидные текстуры руд характеризуются разнообразными форма-
ми проявления рудной минерализации, преимущественно эпигенетического характера. Рудная минерализация сосредоточена преимущественно в цементе. Образовалась в результате замещения туфобрекчий, литокластических туфов и грубообломочных туффитов. Магнетит развивался здесь вдоль многочисленных трещинок, вокруг обломков различных пород и зерен кластического материала (рис 2). Отложение магнетита сопровождалось интенсивным преобразованием пород, изменением их состава и строения, что сохранилось лишь на отдельных участках.
Рис. 2. Брекчиевидная руда с обломками разного размера, с кальцитом и хлоритом (штуф).
На фото магнетит - черный, пироксен -темно-серый, хлорит - светло-серый, кальцит - белый
Вкрапленные руды являются одним из распространенных текстурных типов и характеризуются более или менее равномерным распределением магнетита в метасоматически измененных породах. Магнетит развивался среди нарушенных и изменённых пород, проникая по многочисленным тончайшим трещинкам, окаймляя мельчайшие об-
ломки кластического и пирокластиче-ского материала, и отлагался в перекристаллизованном цементе. Вкрапленному оруденению в той или иной степени подвергались все литологические разновидности вмещающих пород. Это оруденение сопровождает руды всех других текстурных разновидностей, образуя с ними переходные разности. Нерудная часть рудных тел сложена преимущественно пироксеном - 42%, реже гидрослюдой - 8% и хлоритом - 6%. Магнетит вкрапленных руд образует сравнительно крупные зерна (более 50% - крупнее 0,15 мм, 27% - менее 0,07 мм). Характер срастания рудных и нерудных зерен чаще контактирующий.
Тонко- и мелковкрапленные руды тяготеют преимущественно к краевым частям рудной залежи. Здесь часто наблюдается пылеватый и сажистый магнетит (размер зерен менее 0,01 мм) зоны гипергенеза.
Полосчатые руды образовались в результате замещения магнетитом ме-таморфизованной слоистой породы. Магнетит послойно отлагался среди нерудных минералов. Образование их связано с избирательным замещением слоев различного состава. Мощность отдельных полос от 1-2 мм до 2-5 см. Контакты полосчатых руд с другими четко выражены. Нерудная часть полосчатых руд сложена агрегатами гид-рослюдисто-пироксеновым, кальцит-гидрослюдистым, кальцит-серпентино-вым или пироксен-серпентиновым.
Сетчато-прожилковые руды развиваются в трещиноватых песчано-глинистых породах в центральной части рудной залежи. Достигают 18% от всех руд. Расположение прожилков чаще беспорядочное, мощность 0,1-1 см. При сгущении прожилков руда может приобретать брекчиевидный характер. Прожилки имеют магнетитовый, хло-рит-магнетитовый, кальцит-хлорит-магнетитовый состав. Боковая порода превращена в хлорито-гидрослюдисто-пироксеновый агрегат и иногда вдоль
Рис 3. Полосчатая магнетитовая руда.
Чередование полос магнетита (темное - магнетит ранней генерации) с пироксено-вым метасоматитом (светлые полосы). Руда прорвана прожилком магнетита более поздней генерации
прожилков содержит тонкую вкрапленность магнетита.
Массивные руды - это почти сплошные руды, которые образуются как за счет интенсивного насыщения магнетитом метасоматитов по мелкообломочным брекчиям, реже по осадочным породам, так и за счёт отложения из растворов. Контакты четкие или неясные, переходящие в другие текстурные разновидности. В массивных рудах постоянно в том или ином количестве присутствуют реликтовые зёрна хлорита и пироксена (в среднем по 9-10%). Структура магнетита в гидротермальных жильных рудах мелкозернистая и средне-крупнокристаллическая. Руды имеют вкрапленность и пустоты, выполненные кальцитом и хлоритом.
Магнетит гидротермальный жильный наблюдается в виде тесно прижатых зерен, что образует плотный агрегат (рис.4).
Магнетит в массивной руде, имеющий зональное строение, образуется в процессе перекристаллизации магнетита плотных агрегатов (рис. 5).
Рис. 4. Агрегат мелких зерен магнетита (mg) с пиритом (ру) и халькопиритом (Нру). Полированный шлиф
Рис. 6. Магнетит скорлуповатого строения. Полированный шлиф
Иногда массивные магнетитовые руды имеют скорлуповатое строение, вероятно, обусловленное более поздней перекристаллизацией коллоидного вещества (рис. 6).
Оолитовые руды месторождения были детально рассмотрены в работах С.А. Докторович-Гребницкого, К.И. Богдановича, А.Н. Заварицкого, Н.П. Аникеева, Н.В. Павлова и др. Одни исследователи считают, что магнетитовые оолиты (сферолиты) образовались на месте красного или шпатового железняка (Богданович, 1896) или путем замещения карбонатных оолитов типа горохового камня (Заварицкий, 1952). Другие полагают, что оолиты произошли из смешанных силикатно-рудных коллоидных растворов с последующей перегруппировкой вещества в твердом состоянии. Эти предположения высказаны Н.В. Павловым, Г.В. Росляковым (1960). Однако генетическая природа магнетитовых оолитов остается еще во многом неясной. Оолитовые руды встречаются на разной глубине, не только у поверхности. Оолиты имеют уплощенную и эллипсоидальную формы, могут как соприкасаться друг с другом, так и находиться на некотором расстоянии. Такой облик свойственен многим оолитам, в том числе и не соприкасающимся друг с другом, так же как находящимся вне контакта с вмещающими обычными магнетитовыми рудами.
Оолиты отмечаются с инородными включениями в ядерной части и без них. Оолиты без инородных нерудных включений в ядерной части имеют рудные оболочки и преимущественно состоят из мелкозернистых равномерно-зернистых скоплений магнетита. В центральных частях концентрическое строение таких оолитов выражено слабее или вовсе не заметно. Наряду с магнетитом встречаются хлорит, пирит, гематит, серпентин, кальцит. Оолиты образовались вследствие псевдоморфного замещения известковых оолитов. Оолиты с инородными включениями в ядер-
ной части содержат включения нерудных минералов, обычно эпидотизиро-ванных или серпентинизированных. Характеризуются эти оолиты округлой неправильной формой, разными размерами, отсутствием концентрически зонального строения [2].
Более распространенными на Коршуновском месторождении являются оолитовые руды, образовавшиеся в процессе замещения обломков. На месторождении имеются разновидности этой текстуры с разной степенью замещения нерудного материала магнетитом, от «корочек» толщиной первые миллиметры до практически полного замещения обломков. В этом случае в центре округлых стяжений находятся остатки нерудного материала.
Форма оолитов округлая и эллипсовидная, их размеры от 3-5 до 10-12 мм. В оолитах отчетливо выражено концентрически зональное строение. Ядра оолитов преимущественно рудные, реже в ядрах просматривается руд-но-карбонатно-силикатный материал равномерно тонкозернистого строения с величиной минеральных частиц в 1-2 микрона. Величина ядер от 0,3 до 1.3 мм в поперечнике. Ширина окружающих ядро концентрических зон изменяется от 0,1-0,15 до 0,8-1 мм.
Рис. 7. Руды оолитовой текстуры.
Оолиты разного размера, иногда разорваны более поздними магнетитовыми прожилками. Полированный шлиф. Увеличение Х200
Образуются оолиты и в результате «обволакивания» рудным веществом первоначально угловатых обломков пород и принимают округлые очертания -псевдооолитовая текстура (рис.8). Магнетит образует округлые зерна размером от 0,02 до 1 мм.
Рис. 8. Оолиты с инородными включениями в ядерной части. Полированный шлиф. Увеличение Х200
Редко встречаются оолитовые руды, состоящие из одного магнетита.
Таким образом, разнообразные структурно-текстурные разновидности магнетитовых руд Коршуновского месторождения отражают сложность гид-ротермально-метасоматического процесса рудообразования в трубках взрыва. Руды характеризуются наличием магнетита магматической, пневматоли-тово-гидротермальной и гидротермальной стадий. Магматический магнетит наблюдается в форме нодулей. По времени образования в гидротермальном процессе выделяется несколько генера-
ций магнетита. Преобладает гидротермальный магнетит метасоматического типа - магнетит-1 и магнетит-2, реже встречается магнетит 3 - жильный. Магнетит ранней гидротермальной стадии образует агрегат из плотно прижатых зерён. Более поздний магнетит имеет гипидиоморфные зёрна, образовавшиеся в процессе перекристаллизации. Магнетит -3 в виде округлых зерен образует псевдооолитовую текстуру. Наиболее поздними рудными образованиями являются друзы и прожилки магнетита.
Библиографический список
1. Антипов Г.И., Иващенко М.А. Ангаро-Илимские железорудные месторождения трапповой формации южной части Сибирской платформы. М.: Изд-во Госгеолтехиздат, 1960. 371 с.
2. Вахрушев В.А., Воронцов А.Е. Минералогия и геохимия железорудных месторождений юга Сибирской платформы. Новосибирск, 1976. 200 с.
3. Семинский Ж.В., Филонюк В. А., Корж В.В. Модели рудных районов и месторождений Сибири. М.: Недра, 1994. С. 252.
4. Фон-дер-Флаасс Г.С., Никулин В. И. Атлас структур рудных полей железорудных месторождений. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2000. 192 с.
Рецензент доктор геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета А.П. Кочнев
