Забайкальский государственный университет
Фосфаты стрельцовского рудного поля юго-восточного Забайкалья (часть 3)
Phosphates of the streltsovsky ore field of south-eastern Transbaikalia (part 3)
Ю. В. Павленко
Yu. Pavlenko, Transbaikal State University, Chita
Уточнена достоверность выводов геологов, создавших на территории Стрельцовского рудного поля (СРП) Юго-Восточного Забайкалья крупнейшую урановорудную базу страны, о принадлежности пространственно обособленной фосфатной минерализации и мощного промышленного оруденения к единому заключительному этапу позднемезозойской тектономагматической активизации. Актуальность исследований заключается в необходимости изучения геологических материалов СРП и прилегающего к нему района для оценки перспектив вовлечения в эксплуатацию фосфатной минерализации, развитой на флангах урановых месторождений, осваиваемых по государственной программе ТОР. Объектом исследования являются «слепые» месторождения Аргунское и Жерловое и их западные фланги на поверхности, а предметом - фосфатная минерализация, развитая в блоке терригенно-карбонатных пород. Цель исследований - уточнить время и особенности формирования фосфатов; задача - оценить промышленную значимость фосфатного оруденения для принятия решения о целесообразности дополнительного изучения этого дефицитного сырья. Методология научных исследований базируется на интерпретации геологических фактов, приведённых в литературных и фондовых материалах, использовании понятий, терминов, создании гипотез и их следствий, непротиворечивость сопоставления которых с установленными фактами определяет относительно высокую достоверность геологических результатов. Использованы описательный метод, учитывающий систему взаимосвязанных непротиворечивых положений, и метод теоретического моделирования, который поднимает на более высокий научный уровень стратегические цели познания природы. Результаты исследований приведены в трёх статьях (частях). Во второй части охарактеризованы фосфаты региона и СРП. Установлено, что Таланское проявление апатитов относится к фосфатной сорбционно-биогенной металлоносной формации комплекса докембрийских метаморфических пород и сочетает перспективные второй и третий по значимости промышленные типы месторождений. Рекомендовано выполнить геологоразведочные работы оценочной стадии и апробировать электротермический способ получения плавленых фосфато-магниевых удобрений. В третьей части рассмотрены известные типы фосфогенеза, генетические особенности их проявления в СРП. Обращено внимание на достоинство рекомендованного электротермического способа переработки апатит-карбо- натных и апатит-силикатных пород Таланского проявления
Ключевые слова: фосфогенез; Аргунское месторождение урана; рифейские фосфориты; магматические апатиты; Таланское проявление; Стрельцовское рудное поле; Юго-Восточное Забайкалье
рудный геологический месторождение
T he conclusions' reliability of geologists who created the largest uranium ore base in the country on the territory of the Streltsovsky ore field (SOF) in the South-Eastern Transbaikalia, about the belonging of spatially isolated phosphate mineralization and powerful industrial mineralization to a final stage of Late Mesozoic tectonomagma- titic activation, is clarified. The relevance of the research lies in the need to study the geological materials at the SOF and the surrounding area to assess the prospects for involving in the exploitation of phosphate mineralization developed on the flanks of uranium deposits developed under the state program of the TOP.
The object of study is the “blind” Argunskoye and Zherlovoye deposits and their western flanks on the surface, and the subject is the phosphate mineralization developed in the block of terrigenous-carbonate rocks. The purpose of the research is to clarify the time and features of the formation of phosphates, and the task is to assess the industrial significance of phosphate mineralization for decision-making. The methodology of scientific research is based on the interpretation of geological facts given in the literature and stock materials, use of concepts, terms, creation of hypotheses and their consequences, consistency of the comparison of which with the established facts determines the relatively high reliability of geological results. The author has used a descriptive method that takes into account a system of interrelated consistent positions, and a method of theoretical modeling, which raises the strategic goals of nature cognition to a higher scientific level. The results of the research are presented in three articles (parts). In the second part, phosphates of the region and SOF are characterized. It is established that the Talan manifestation of apatites belongs to the phosphate sorption-biogenic metalliferous formation of the Precambrian metamorphic rocks complex and combines the promising second and third most important industrial types of deposits. It is recommended to perform geological exploration at the evaluation stage and to test the electrothermal method for producing fused phosphate-magnesium fertilizers. In the third part, the known types of phosphogenesis and the genetic features of their manifestation in PSA are considered. Attention is drawn to the advantage of the recommended electrothermal method for processing apatite-carbonate and apatite-silicate rocks of the Talan manifestation
Key words: phosphogenesis; Argun uranium deposit; Riphean phosphorites; igneous apatites; Talan manifestation; Streltsovsky ore field (SOF); South-Eastern Transbaikalia
Введение
В первых двух частях работы отмечены следующие главные особенности ещё не изученного Таланского проявления:
- проявление расположено на территории действующего крупного горно-химического предприятия, представляет интерес как возможная дополнительная база производства дефицитной продукции сельскохозяйственного назначения;
- фосфатная минерализация на флангах урановорудных тел приурочена к блоку фундамента вулканотектонической кальдеры и с промышленным урановым оруденением рудного поля генетической не связана, старше его примерно на 1 млрд лет;
- процессы гранитизации и кремнещелочного метасоматоза преобразовали первичный состав пород, перекристаллизо- вали фосфоритный первично осадочный и фосфатный магматический материал, перераспределили ранее образованные минеральные ассоциации, нарушив их первичное залегание;
- франколитовая и апатитовая минерализация относится к комплексу докембрий- ских метаморфических пород. Франколит представляет метаморфически преобразованные среднерифейские фосфориты, а фторапатит - магматические апатиты, связанные со среднерифейским умеренно щелочным перидотит-габбро-габбродиорито- вым комплексом и метаморфизмом;
- апатит-карбонатный и апатит-силикат- ный подтипы фосфатной сорбционно-биогенной металлоносной формации проявления [21] сочетают перспективные второй и третий по значимости промышленные типы месторождений апатита [5].
Эти выводы дали возможность рекомендовать продолжить изучение Таланского месторождения, а также обратить внимание на его генетические особенности, модель которых позволит определить условия формирования и интенсивного преобразования первичного фосфатного материала, положительно скажется на обосновании и разработке рациональной технологии переработки минерального сырья. При изложении геологических подразделений докембрия использованы данные по СРП и его окрестностей [4].
Геологические особенности промышленного уран-молибденового оруденения СРП широко освещены в специальной литературе [8-13; 24; 27]. Генетические «тонкости» нетрадиционной для рудного поля апатитовой и франколитовой минерализации Талаинского проявления призваны уточнить особенности преобразования фосфатной минерализации рифея в течение около 1 млрд лет, что позволит уточнить региональные критерии прогнозирования рудоносных вулканических комплексов региона путём использования особенностей развития их докембрийского фундамента.
Обзор генетических типов месторождений. В природе известно более 200 минералов фосфора. Фосфатные руды различных месторождений отличаются по своим физико-химическим свойствам, структуре, минералогическому составу, содержанию примесей. Выделяется два основных вида руд - фосфоритовый и апатитовый.
Качество апатитовых и фосфоритовых руд характеризуется содержанием фосфорного ангидрита Р205. Минимальное содержание Р205 в апатитовых рудах 4.. .5 %. Апатитовые руды хорошо обогащаются с получением концентрата, содержащего 39,4 % Р205. Фосфоритовые руды, благодаря лёгкой обогати- мости, относятся к промышленным уже при содержании Р205 около 3 %. Крупными считаются месторождения с запасами фосфатного сырья млн т более 200, средними - 50.200 и мелкими - менее 50 млн т. По минеральному составу апатитовые руды подразделяются на силикатно-оксидные, силикатные, карбонатно-силикатные, карбонатные и гидросили- катно-гидрооксидные [26]. Наиболее легко обогащаются силикатные (апатит-нефелино- вые) руды; труднообогатимы карбонатные и гидросиликатно-гидрооксидные. В легко- обогатимых рудах извлечение Р205 в апатитовый концентрат превышает 90 %; в трудно- обогатимых составляет менее 70 % [17].
Фосфориты формируются только в экзогенных биохемогенных и хемогенно-седи- ментационных условиях в формациях, разнообразных по составу и геоструктурному положению. Разнообразие этих рудоносных формаций прямо связано с различием генетических типов месторождений [5; 6; 15]. Перспективными являются кремнисто-карбонатная, глауконито-терригенная, терри- генно-карбонатная и пёстроцветные песчано-алеврито-мергелистые формации.
Фосфориты состоят из ряда нефосфатных минералов и фосфата, по составу близкого к фторапатиту Са5[Р04]3 ¦ F (Р205 - 42,3 %). Выделяются желваковые (конкреционные), зернисто-ракушечниковые и массивные фосфориты, содержание Р205 в которых колеблется от 5 до 36 %. Размеры желваковых обособленных и рассеянных в песке, глине, конгломерате, известняке и других породах конкреций чаще изменяются от долей миллиметров до 35 см. Содержание Р205 в желваках 12.35 %. Зернисто-ракушечниковые фосфориты представлены оолитами, мелкой галькой фосфатов, фосфатизированными раковинами, их обломками в песке, песчаниках с глинисто-железистым, известковистым цементом, реже - фосфатизированными известняками и мергелями. Тёмно-серые, бурые, чёрные, реже светлоокрашенные, похожие на окремнённые известняки, доломиты, массивные фосфориты состоят из мельчайших оолитов, кристаллических зёрен фосфатного вещества, сцементированных карбонатным или кремнисто-фосфатным цементом. Содержание Р205 составляет 26.28 % и более.
Апатит встречается в большинстве изверженных пород в качестве акцессорного минерала. Известны шесть основных разновидностей апатита, слагающих промышленные руды: фторапатит, франколит, курскит, гидроксилапатит, карбонатоапатит, колло- фан [26].
Месторождения апатита известны во многих странах. В России на платформах и щитах размещены 17 апатитовых провинций, в том числе Забайкальская, с рудовмещающими массивами семи формаций, включая формацию докембрийских магнезиально-кальциевых метаморфических комплексов и комплексы основных щелочных пород. Наибольшую промышленную ценность представляют магматические и карбонатито- вые месторождения [6].
Важные промышленные скопления апатита формируются в щелочных, ультраосновных-щелочных, метаморфических породах и в постмагматических образованиях этих комплексов пород. С ними связаны крупные месторождения апатит-магнетитовых, ред- кометалльных и других комплексных руд - апатит-франколитовых, апатит-кальцитовых, апатит-титаномагнетитовых. Промышленный интерес представляют также месторождения апатита в докембрийских метаморфических толщах гранулитовой и высокотемпературной амфиболовой фации в связи с щелочными гранитоидами.
Метаморфогенный (метаморфизован- ный) генетический тип по промышленной значимости занимает третье место, уступая позднемагматическим и карбонатитовым месторождениям. В нём выделяются подтип, образованный при региональном метаморфизме докембрийских фосфоритоносных осадочных пород, и подтип, образованный при контактовом метаморфизме осадочных пластов фосфоритов. Первый подтип приурочен к комплексам кварц-диапсидо- вых пород и карбонатов в толщах гнейсов и кристаллических сланцев. Вкраплённость апатита обусловлена перекристаллизацией фосфатного первично осадочного материала. Образование второго подтипа связано с термальным метаморфизмом гранитоидов, прорывающих осадочные толщи с пластами фосфоритов. Фосфориты вблизи контактов перекристаллизованы в апатит.
Кроме указанных генетических типов вкраплённый апатит наблюдается в некоторых скарновых месторождениях, в высокотемпературных гидротермальных жилах совместно с флогопитом, в среднетемпературных гидротермальных жилах и метасома- тических залежах [5].
Геологические критерии формирования Стрельцовской кальдеры, геохронологические особенности развития оруденения СРП, известные предпосылки формирования и преобразования апатитового оруденения позволяют предположить, что в Западном блоке СРП пространственно совмещены минимум два формационных типа апатитовой минерализации.
Первый, метаморфогенный (метамор- физованный) тип представлен апатитом - продуктом регионального метаморфизма среднерифейских фосфоритоносных вулканогенно-осадочных пород; второй связан со среднерифейским метагаббровым комплексом и процессами гранитизации. Пространственная совмещённость основных эффузи- вов, габброидов и пироксенитов в составе метаморфических пород свидетельствует о значительной длительности проявления мафитового вулканизма, интрузивного магматизма и их пневматогидротермального преобразования в докембрии СРП. Апатитоносная минерализация апатит-силикатного и апатит-карбонатного подтипов претерпели прогрессивный метаморфизм высокотемпературной амфиболовой фации. Выявленные признаки, предпосылки локализации и преобразования фосфатного оруденения свидетельствуют о развитии в СРП генетически сложного минерального образования, представляющего научный и определённый практический интерес.
Докембрий окрестностей рудного поля. Особенности геологического строения докембрия обусловлены разноплановыми и разномасштабными процессами не только докембрия, но и палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Единых стратиграфических подразделений докембрийских метаморфических комплексов ещё не создано [4; 9]. Наиболее ранние, предположительно архейские, комплексы наблюдаются в виде гранулит-базитового слоя, залегающего на глубине 8...16 км, а в отдельных блоках, возможно, выше гнейсо-диоритового слоя [4]. В фундаменте Стрельцовской кальдеры они представлены мелкими (от 2.10 см до нескольких метров) скиалитами плагио- клаз-биотитовых, амфибол-биотит-плагио- клазовых гнейсов, залегающих среди мета- соматических и интрузивно-анатектических гранитоидов.