С ТРУКТУРНЫЕ И МИНЕРАЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДОЛЕРИТОВ В КОНТАКТАХ С САМОРОДНЫМ ЖЕЛЕЗОМ

1. СТРУКТУРНЫЕ И МИНЕРАЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДОЛЕРИТОВ В КОНТАКТАХС САМОРОДНЫМ ЖЕЛЕЗОМ Мазуров Михаил Петрович *Томшин Михаил Дмитриевич Шихова Анна Владимировна Титов Анатолий Тихонович Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск *Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, г. Якутск

2. Проблема природы восстановительных флюидов и взаимодействия их потоков с расплавами и породами литосферы рассматривается при обсуждении многих вопросов петрологии, геодинамики и рудообразования. В частности, к ним относится генезис железа и других самородных элементов в траппах.Открытие в конце 50-х годов прошлого века крупных проявлений самородного железа на горе Озерной, а затем и в других участках севера Сибирской платформы дало возможность выявить некоторые минералого-геохимические и генетические его особенности, высказать гипотезы о происхождении самородного железа и других металлов в платформенных базитах, подробно изложенные в монографиях Б.В.Олейникова(1985) и В.В. Рябова (1985) с соавторами и в последующих публикациях.

3. Вместе с тем остались недостаточно исследованными1. Механизмы разделения силикатной и самородной фракций, 2. Источники восстановленных газов (вмещающие породы, глубинные углеводороды, интрателлурические флюиды),3. Источники железа и других самородных элементов (привнос флюидами, трансформация сингенетической минерализации).4. Последовательность минералообразования, динамика изменения состава, структурных и минеральных превращений самородного железа и вмещающих его долеритов.

4. В условиях плохой обнаженности тел долеритов с самородным железом остались неизученными А) отличия структуры и текстуры рудных выделений разных этапов и стадий минералообразования,Б) позиция скоплений железа внутри тел долеритов (кровля, подошва, зоны брекчирования);

5. Одним из главных вопросов является сингенетичность или эпигенетичность самородных металлов и вмещающих их долеритов, в какой степени первичные концентрации оксидов и сульфидов породы могли быть источником новообразованных самородных форм, возникающих при воздействии потоков восстановленных флюидов на кристаллизующиеся магмы и породы. Ответ на этот вопрос следует искать в строении контактов, изучении взаимоотношений минералов силикатной матрицы и обособлений самородных элементов.

6. Для решения этих вопросов нами изучены образцы Б.В. Олейникова и М.Д. Томшина, представляющие типовые примеры строения контактов долеритов с желваками и мелкой вкрапленностью самородного железа. • Главным инструментом нашей работы был сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения серии MIRA LM, оснащенный набором детекторов для количественного анализа мелких частиц.

7. При интерпретации наблюдений мы использовали результаты проведенных ранее экспериментальных работ по взаимодействию синтез-газов с породами и минералами, в которых железо и графит возникали как главные твердые фазы, а также сведения о фазовой неоднородности железа в металлургии, материалы численного моделирования минеральных равновесий.

8. Игла самородного железа в каталитическом углероде ( Т=500 гр. С)

9. Микросферы железа в долерите, возникшие под воздействием потока синтез- газов

10. Зональное строение корки расплава на преобразованном эклогите

11. К-Аl-Si cтекло Полевошпатовое стекло Пол. стекло Герцинит Вюстит Троилит Герцинит Fe,Ni

12. Вкрапленность самородного железа в долерите 1 Длина вкрапленника, обозначенного цифрой 1, равна 11 мм.

13. Строение границы ильменита с железом Оливин Вюстит Ильменит 1 Ильменит 2 Анортит

14. Фрагмент границы вкрапленника 1 с долеритом

16. Деталь строения реакционной границы ильменита с железом: 1,4 – ильменит; 2,5, железо с примесью никеля и графита; 3,8 – Фаялит; 6 – плагиоклаз; 7 – апатит. Включения неправильной формы – смесь вюстита, железа и графита.

17. Реликты ильменита в преобразованном долерите

18. Железо Фаялит Ильменит Ильменит Плагиоклаз Плагиоклаз Плагиоклаз Пироксен Включения Гнездо железа (1) между кристаллами ильменита (3,4) окаймлено железистым оливином (2) в пироксен (8)-полевошпатовой (5,6,7) основной массе.

19. Сложные срастания самородного железа, вюстита и сульфидов

20. Зональное строение железа с вюстит-сульфидным агрегатом

21. Фаялит Вюстит Вюстит Аваруит Пентландит Mss Mss Вюстит Оливин Pss

22. Вкрапленность железа и троилита в габбро-долерите. В центре – агрегатная псевдоморфоза по оливину

23. Зональное срастание железа с силикатами. 1- молибденит

24. Графит Вюстит Железо Троилит Сложный вкрапленник графита с рудными минералами

25. Самородные медь и железо в оксидно-сульфидном гнезде

26. Цепочки многофазных включений в оливине(5) из метасоматизированного долерита 1-железо, 2- силикатное стекло, 3-ильменит, Черное- газовая полость.

27. Форма выделений железа в метасоматизированном долерите

28. Ксеноморфное выделение железа в силикатной массекатаклазированного долерита

29. Камасит-тэнитовая графическая микроструктура

30. Общий вид участка самородного железа, насыщенного выше описанными ксенолитами. В левом верхнем углу долерит окаймлен частично переплавленной силикатной массой с вкраплениями сульфидов. Диаметр поля 8 мм.

31. Структура вмещающего габбро-долерита

32. Прорастание анортита железом

33. Ксенолит оливинового порфирита (в центре) и силикатные сферы (черное) в железе. 1 - оливин; 2 - ульвошпинель; 3 –ильменит; 4 - плагиоклаз; 5 – кремнистое железо; 6 – полевошпатовая основная масса Ксенолит габбро-долерита в гнезде самородного железа. 1- плагиоклаз; 2,3 - оливин; 4,6 – троилит; 7- фаялит, 8 –ильменит; 9- пентландит-пирротиновый твердый раствор. Серая кайма – вюстит.

34. Фрагменты микроструктуры ксенолита оливинового порфирита

35. Сферолиты стекла в камасите Сферическое силикатное включение в камасите. 1 – стекло базальтового состава; 2,5 – вюстит; 3 – гупейит; 4,8 – магнетит; 6 - смесь железисто-кремнистых частиц; 7 – феррит; 9,10 – гетит. Строение неоднородной силикатной сферы. 1,2 – камасит, 3 – кайма, близкая по составу пироксену; 4 – полевошпатовое стекло; 5 – частицы с примесью Fe, Mn, Cu, S.

36. Увеличенный фрагмент сферы

37. Сложная текстура сферы стекла с реакционными каймами

38. Преобразованный ксенолит долерита в камасите. 1 – кремнисто-железистое стекло; 2,4 - пироксен с вкраплениями магнетита; 3 – халькопирит; 5 –пирит; 6 – силикатно-железистая кайма; 7 – железо с примесью никеля и меди.

39. Выводы • Исследование с помощью высокоразрешающей сканирующей электронной микроскопии структуры и строения реакционных зон железа с магматическими минералами долеритов –ильменитом, сульфидами и силикатами - позволило выявить характерные отличия микроструктуры и состава самородного железа 1) из участков смешения базитовой магмы с углеродистыми вмещающими породами, 2) из контактов глобулей железа с преобразованными первично магматическими сульфидами, 3) рассеянной вкрапленности железа, перемещенной в результате гравитационного отщепления и газового переноса. • В проявлениях железа среди траппов имеется весь набор твердых фаз системы Fe-C-Ni-Co, закономерно связанных с составом силикатных минералов. Они образуют большое морфологическое разнообразие твердых растворов и индивидуальных частиц, образующихся на разных этапах и стадиях взаимодействия пород с потоками восстановительных флюидов.

40. Спасибо за внимание !