Карбонатитовые месторождения. Лекция 5

1. Карбонатитовые месторождения

Лекция 5
Ст. преподаватель, к.г-м.н. Аюржанаева Д.Ц.

2. Вопросы:

Общая характеристика.
Форма карбонатитовых тел, зональность
карбонатитовых массивов.
Генетические гипотезы, этапы и стадии
формирования рудоносных массивов.
Примеры месторождений (апатитмагнетитовых, флогопитовых, медных).

3. Вопрос 1. Общая характеристика.

Вопрос 1. Общая характ ерист ика.
• Карбонат ит ы – породы магматического или
метасоматического происхождения, состоящие в
основном из карбонатов (преим-но кальцита,
доломита, реже анкерита и сидерита) (80-90%), в
переменном
кол-ве
силикаты
(пироксены,
флогопит, щел. амф), апатит и мин-лы 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.

4. Вопрос 2. 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.

5.

Схематическая геологическая
карта Ковдорского мест-я:
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;

6.

1-пироксениты, оливиниты; 2-йолиты, якупирангиты, уртиты; 3-щелочные
нефелиновые сиениты; 4-карбонатиты; 5-форстерит-апатит-магнетитовые
породы; 6-фениты.

7.

Карбонатиты
харак-ся след
специф
особенностями,
отлич-ми их от
осадочных и
метаморфических
карбонатных
пород:
• они нах-ся 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, хар-ся
закономерной сменой породообр-х
карбонатов;
• Для карбонатитов характерна
редкометалльная и редкоземельная
минерализация.

8. Вопрос 2. Генетические гипотезы, этапы и стадии формирования рудоносных массивов.

Вопрос 2. Генет ические гипот езы, эт апы и ст адии
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.

9.

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.

10.

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.

11.

Олдонио-Ленгаи

12.

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.

13.

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

14. 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.

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

Вопрос 4. Примеры мест орождений (апат ит магнет ит овых, флогопит овых, 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 %;

16. Ковдорский ГОК

17.

Авторы: Сулимов Б.И., Кольцова Т.П., Нечаев С.А.,
Афанасьева Н.В., Домбровская Т.П. (Ковдорская
ГРП).
Схематическая геологическая карта
комплексного апатит-бадделеитмагнетитового месторождения,
Ковдорский массив, Мурманская
область. Условные обозначения: 1оливиниты, 2-мельтейгиты, ийолиты, 3полевошпатовые ийолиты,
нефелиновые сиениты, 4-карбонатиты;
5-пироксениты и нефелинизированные
пироксениты по оливинитам, 6породы флогопитового комплекса
(флогопит-диопсид-форстеритовые),
7-апомелилитовые породы
(монтичеллит-амфиболовые,
монтичеллит-флогопитовые, диопсидамфиболовые); 8-13-породы
железорудного комплекса
(фоскориты, нельсониты):
8-апатит-форстеритовые породы,
9-форстерит-магнетитовые руды, 10апатит-форстерит-магнетитовые руды,
11-кальцит-форстерит-магнетитовые
руды, 12-апатит-кальцит-магнетитовые
руды, 13-аномальные руды; 14-апатитфранколитовые руды; 15-фениты.
Топографическая основа:
1-магнетитовый карьер,
5-карбонатитовый карьер;
16-Ковдорский ГОК, 18-отвалы,

18.

• 2) флогопитовые карбонатиты, образованные на контакте
железо-магнезиальных пород со щелочными и
представленные крупными зонами слюд, флогопитовыми
жилами и прожилками, неравномерной вкрапленностью;
качество слюды невысокое, содержание еѐ от десятков и
сотен килограммов в кубическом метре до сплошных
слюдяных масс (Ковдорское месторождение); в коре
выветривания по флогопитам на Ковдорском
месторождении образовываются богатые залежи
вермикулитовых руд;
• 3) карбонатиты с медными рудами - месторождение
Палабора (ЮАР) с запасами меди 1,5 млн. т; массив
ультраосновных - щелочных пород представлен
трубообразным телом в диаметре 0,5-0,7 км; центральная
часть – карбонатиты, периферическая – магнетитапатитовые руды; в карбонатитах – вкрапленники борнита,
халькопирита.

19. Палабора (ЮАР)

Один из самых глубоких и широких медных карьеров в мире, до закрытия в 2002 г. на
нём добывалось порядка 100 тыс. т меди в год. Теперь добыча ведётся только на
подземной шахте, и производство рафинированной меди компанией Palabora Mining
составляет 80 тыс. т в год, причем около 20 тыс. т меди на рафинирование компания
получает от других фирм.
В отличие от богатых руд месторождений медного пояса, доля меди в руде здесь не
превышает 1%, и после закрытия медной шахты (ориентировочно через 20 лет) позиция
ЮАР на медном рынке Африки неизбежно ослабнет, так как это единственное большое
медное месторождение в ЮАР.

20.

Якупирангит - плутоническая порода ультраосновного состава щелочного
ряда из семейства ультраосновных фоидолитов, сложенная клинопироксеном (8090% и более), нефелином (до 10%), титаномагнетитом (5-20%); разновидности:
якупирангит полевошпатовый, псевдолейцитовый, оливиновый, апатитовый,
рудный, титанитовый.
Уртит - плутоническая порода ультраосновного состава щелочного
ряда из семейства ультраосновных фоидитов,
сложенная нефелином (>70%), эгиринсодержащимклинопироксеном (до 20%) и
титаномагнетитом (до 5%); разновидности:
уртит лейцитовый, биотитовый, амфиболовый (монмутит).
Йолиты - плутоническая порода ультраосновного состава щелочного ряда из
семейства ультраосновных фоидолитов, сложенная нефелином (50-70%),
клинопироксеном (обычно эгирин-авгитового состава, 20-40%)
и
титаномагнетитом ( до 10%); разновидности: (по второстепенному
минералу): ийолит биотитовый, волластонитовый, лейцитовый, меланитовый.
Фенит - экзоконтактовый щелочной метасоматит, образованный в
процессе фенитизации на границе массивов щелочных или щелочноультраосновных пород с гранито-гнейсами, гнейсами и другими кварцполевошпатовыми породами. Фениты представляют собой пироксен (эгирин)полевошпатовые или нефелин- пироксен- полевошпатовые породы иногда с
щелочным амфиболом, апатитом и сфеном. - 2. гибридный щелочной сиенит,
состоящий из щелочных полевых шпатов 70 - 90%, эгирина 5 - 25%; иногда
щелочного амфибола, апатита, сфена, флюорита.