Файл: Карбонатитовые месторождения Общая характеристика.pptx

Карбонатитовые месторождения

Общая характеристика.

• Карбонатиты – породы магматического или метасоматического происхождения, состоящие в основном из карбонатов (преимущественно кальцита, доломита, реже анкерита и сидерита) (80-90%), в переменном кол-ве силикаты (пироксены, флогопит, щел. амф), апатит и минералы Ti, Nb, Zr, и TR (пирохлор, бадделеит, паризит, бастнезит , монацит и др.) которые пространственно и генетически связаны с массивами ультраосновных - щелочных пород.
• Понятие введено В. Бреггером в 1921 г.

Карбонатиты на 80-90% состоят из карбонатных минералов. В них также присутствует апатит, флогопит, титаномагнетит, магнетит и редкие минералы бадделит (ZrO2), пирохлор (сложный оксид редких и редкоземельных элементов), перовскит (титанат редких земель), монацит (фосфат редких земель), а также карбонаты редких земель (паризит, бастнезит).

Карбонатитовые месторождения сравнительно редки и содержат специфический комплекс полезных ископаемых, интерес к которым проявился относительно недавно. К настоящему времени обнаружено около 200 массивов карбонатитоносных ультраосновных – щелочных пород. Из них только 20 служат объектами для разработки.

Карбонатитами – называют эндогенные скопления карбонатов, пространственно и генетически связанные с формациями ультраосновных и основных щелочных пород и нефелиновых сиенитов.

Региональное геологическое положение МПИ, приуроченных к дифференцированным массивам ультраосновных и щелочных пород:

- активизированные участки древних платформ (PR-Ph активизации);

- реже в блоках древних пород Ph складчатых областей.

Карбонатитовый комплекс в пределах комплексных полифазных интрузий представляет собой совокупность карбонатитов и сингенетических им карбонатитоидов:

• Карбонатсодержащие породы с содержанием СО2 – 4%
• Карбонат-силикатные, карбонат-апатитовые, карбонат-магнетитовые с содержанием СО2 -15%
• Карбонатиты с содержанием СО2 – 35%

По строению различают центробежные (центр сложен у/о породами, а периферия щелочными) и центростремительные (обратное строение) массивы.

Рудоносные массивы формируются 10-100 млн. лет в два этапа:

---

1. Раннемагматический в 4 стадии:

- гипербазитовую;

- щелочную гипербазитовую;

- ийолит-мельтейгитовую и нефелиновых сиенитов.

2. Позднемагматический, собственно карбонатитовый:

- кальцитовая;

-магнезиокальцитовая;

-доломит-кальцитовая;

- доломит-анкеритовая стадии.

Форма карбонатитовых тел – системы конических даек и жил, радиальные дайки, линейные жильные зоны, линзовидные штокверки.

Полезные ископаемые. С массивами связаны ресурсы тантала, ниобия и редких земель, железных руд (магнетит), титана, флюорита, флогопита, апатита, вермикулита, стронция, меди, в меньшей степени свинца и цинка.

Типоморфные рудные формации:

- перовскит-титаномагнетитовая;

- апатит-форстерит-магнетитовая;

- редкометальных пирохлоровых карбонатитов;

- редкоземельных пирохлоровых карбонатитов;

- флюоритовых карбонатитов;

- апатит-нефелиновых руд.

Генетическая модель

Конкурируют две гипотезы – магматическая и гидротермальная. Предложена общая генетическая модель.

1 этап раннемагматический - 1300-16000 С, образование ультрабазитов - 13000 С, мелилитовых пород - 12700 С, ийолитов -10600 С (прерывистый, сопровождался автометасоматозом).

2 этап карбонатитовый (гидротермально-метасоматический) – 650-2600 С, рудные фации формировались от ранних к поздним при температурах: 1. - 6500 С; 2. - 4700 С; 3. - 3700 С; 4. 2600 С.

Перенос углерода из мантийных источников осуществлялся восстановительными флюидами СН4, СО, Н2 и др. Образование карбонатов происходило в обстановке падения флюидного давления по реакциям типа: СН4+2Н2О=СО2+4Н2 или

2CaMgSi2O6+2CH4+3H2O=2CaCO3+Mg2SiO4+3SiO2+8H2

Форма карбонатитовых тел, зональность карбонатитовых массивов.

Карбонатитовые м-я известны на всех континентах, 200 шт.

Широко р. в Восточно-Африканской рифтовой зоне.

Форма залежей карбонатитов: штоки, конические дайки,

падающие к центру массива, кольцевые дайки,

падающие в противоположную сторону, радиальные дайки.

Трубообразные карбонатитоносные интрузии у/о – щелочного состава в плане характеризуются концентрически зональным строением за счет многофазового внедрения магмы.

---

Причем зональность может быть различна.

Так, на Ковдорском массиве от периферии к центру наблюдаются дуниты-перидотиты, щелочные породы, ореолы метасоматических пород – фенитов, карбонатиты.

На Кондерском массиве зональность обратная – в центре у/о породы, на периферии щелочные породы и карбонатиты.

Протяженность карбонатных тел по вертикали >3 -5-7 км

Текстура – массивная, полосчатая, узловатая, плойчатая. Структура – крупнозернистая.

1 – доломитовые карбонатиты; 

2 – кальцитовые карбонатиты (а – неправильной формы, 

б – жильные); 

3 – кальцит-магнетитовые руды; 

4 – магнетитовые руды; 

5 – апатит-магнетитовые руды; 

6 – апатит-форстеритовые породы; 

7 – щелочные изверженные породы; 

8 – пироксениты; 

9 – фениты

Схематическая геологическая карта Ковдорского мест-я:

1-пироксениты, оливиниты; 2-йолиты, якупирангиты, уртиты; 3-щелочные

нефелиновые сиениты; 4-карбонатиты; 5-форстерит-апатит-магнетитовые

породы; 6-фениты.

• они находятся в массивах у/о – щелочных пород и ассоциируют со всеми разновидностями пород этого комплекса;
• Появление их не зависит от состава пород, вмещающих у/о-е – щелочные массивы;
• Среди карбонатитов об набл-ся реликты гипербазитов, щелочных пород, автореакционных скарнов; почти все они в той иной степени карбонатизированы;
• Карбонатиты представляют собой многостадийные образования, хартктеризующиеся закономерной сменой породообразующих карбонатов;
• Для карбонатитов характерна редкометалльная и редкоземельная минерализация.

Карбонатиты характеризуются следующими специфифическими особенностями, отличающими их от осадочных и метаморфических карбонатных пород:

Генетические гипотезы, этапы и стадии формирования рудоносных массивов.

Ведущими являются магматическая и гидротермальная гипотезы.

Магматическая гипотеза предполагает, что карбонатиты образуются на позднемагматической стадии из карбонатного расплава, который является продуктом дифференциации щелочно-ультраосновной магмы. Подтверждением являются: экспериментальные исследования, извержения кальциево-углекислых лав на современных Африканских вулканах (Олдонио), высокие температуры гомогенизации флюидных включений в карбонатных минералах (800-600°С), ксенолиты обломков ультраосновных и щелочных пород, изотопы O, C, Mg, Sr,

---

указывающие на мантийный источник, флюидальная текстура карбонатитов.
Схема магматической модели

образования

Карбонатитовых месторождений

1-ультраосновные расплавы

верхней мантии;

2-щелочные расплавы;

3-очаги карбонатитовой магмы;

4-карбонатиты

I – гипербазитовый этап

II – щелочно-сиенитовый

III - карбонатитовый

Согласно магматической гипотезе ультраосновные магмы формируются на глубинах более 100 км. При их обогащении Ca, Na, CO2 и остывании до температуры 900ºС возможна ликвация с отделением карбонатного расплава. Это возможно по пути следования в промежуточных магматических камерах на глубинах не менее 30-40 км.

Олдонио-Ленгаи расположен в рифте Грегори на севере Танзании. Начиная с 1983 года в кратерной части вулкана формируются небольшие конуса, изливающие натрокарбонатные(содовые) лавы при температурах 520-580 С. 30 марта 2006 года, по сообщению IPP-Media над кратером поднялся высокий столб пепла, что обычно предшествует крупным эксплозивным извержениям Олдонио-Ленгаи. Был объявлен "оранжевый уровень" опасности и из окрестностей вулкана эвакуированы 3000 жителей. Последнее эксплозивное извержение вулкана было в августе1966 -июле1967. Пеплы выпадали и за 190 км от вулкана, в Найроби.

Олдонио-Ленгаи

Гидротермально-метасоматическая модель.

Карбонатиты возникли в процессе метасоматоза ,

путем замещения силикатных пород карбонатитами

при воздействии на них углекислых термальных растворов.

Экспериментальными исследованиями Н.И. Хитарова и др.

(1959) показано, что растворимость СО2 в базальтовых

расплавах выше, чем в расплавах кислого состава.

Поскольку при формировании у/о- щелочных комплексов происходит

последовательное нарастание содержания кремнезема в формирующихся

породах, м.доп., что растворимость СО2 непрерывно уменьшается.

Высвобождающийся при этом СО2 м обособиться либо с образованием

щелочных остаточных, существенно углекислых растворов,

либо гомогенной жидкости. Кальций привносился

сквозьмагматическими растворами с больших глубин,

Другие – высвобождался из пород массива при замещении.

а) постепенные переходы от карбонатов к замещаемым породам, наличие типичных гидротермальных прожилков;

---

б) температуры образования карбонатных минералов бывают более низкими, чем в магматических образованиях (от 600 до 200°С);

в) зависимость состава темноцветных и акцессорных минералов от состава замещаемых силикатных пород. Так, Л.Бородин полагает, что все карбонатиты метасоматические. И только у/основные породы в карбонатитовых массивах имеют интрузивную природу. Щелочные разности пород образуются за счет нефелинизации пироксенитов.

На всех карбонатитовых месторождениях имеются признаки гидротермально-метасоматического происхождения карбонатов:

Комплексная гипотеза.

Карбонатиты имеют комбинированное происхождение, их образование начинается на магматическом этапе и продолжается на гидротермальном.

Каждый этап включает несколько стадий, связанных с последовательным внедрением порций магматических расплавов: ультраосновного, щелочного, карбонатного, а также различных по составу и температурам порций гидротермальных растворов.

Внедрение расплавов и растворов осуществляется по цилиндрическим, коническим, радиальным трещинам в остывающем многофазовом интрузиве.

Вопрос 4. Примеры месторождений (апатит-магнетитовых, флогопитовых, медных).

Карбонатиты имеют важное промышленное значение. С ними связаны основные ресурсы тантала, ниобия, редких земель, существенные запасы титана, железных руд, флюорита, флогопита, апатита и др.

Главными типами промышленных месторождений являются следующие:

1) апатит-магнетитовые карбонатиты на Кольском полуострове (Ковдорское), в Африке, Канаде, Бразилии; запасы железной руды достигают сотен миллионов тонн при содержании железа от 20 до 70%; запасы апатита сопоставимы по масштабам при содержании P2O5 10 – 15 %;

Ковдорский ГОК

Схематическая геологическая карта комплексного апатит-бадделеит-магнетитового месторождения, Ковдорский массив, Мурманская область. Условные обозначения: 1-оливиниты, 2-мельтейгиты, ийолиты, 3-полевошпатовые ийолиты, нефелиновые сиениты, 4-карбонатиты; 5-пироксениты и нефелинизированные пироксениты по оливинитам, 6-породы флогопитового комплекса (флогопит-диопсид-форстеритовые),

7-апомелилитовые породы (монтичеллит-амфиболовые, монтичеллит-флогопитовые, диопсид-амфиболовые); 8-13-породы железорудного комплекса (фоскориты, нельсониты):

8-апатит-форстеритовые породы,

9-форстерит-магнетитовые руды, 10-апатит-форстерит-магнетитовые руды, 11-кальцит-форстерит-магнетитовые руды, 12-апатит-кальцит-магнетитовые руды, 13-аномальные руды; 14-апатит-франколитовые руды; 15-фениты.

---