СТРУКТУРНЫЕ И МИНЕРАЛЬНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ДОЛЕРИТОВ В КОНТАКТАХ

С САМОРОДНЫМ ЖЕЛЕЗОМ

Мазуров Михаил Петрович*Томшин Михаил ДмитриевичШихова Анна ВладимировнаТитов Анатолий Тихонович

Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск

*Институт геологии алмаза и благородных металлов СО РАН, г. Якутск

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.

Вместе с тем остались недостаточно исследованными

1. 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.

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);

• 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.

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.

• 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.

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

Микросферы железа в долерите, возникшие под воздействием потокасинтез- газов

Зональное строение корки расплава на преобразованном эклогите

К-Аl-Si cтекло

Полевошпатовое стекло

Пол. стекло

Герцинит Вюстит Троилит Fe,Ni Герцинит

Вкрапленность самородного железа в долерите

1

Длина вкрапленника, обозначенногоцифрой 1, равна 11 мм.

Строение границы ильменитас железом

Ильменит 1 Ильменит 2

Вюстит

Оливин

Анортит

Фрагмент границы вкрапленника 1 с долеритом

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.

Реликты ильменита в преобразованном долерите

Гнездо железа (1) между кристаллами ильменита (3,4) окаймлено железистым оливином (2) в пироксен (8)-полевошпатовой (5,6,7) основной массе.

Железо Фаялит

Ильменит Ильменит

ПлагиоклазПлагиоклаз Плагиоклаз Пироксен Включения

Сложные срастания самородного железа, вюстита и сульфидов

Зональное строение железа с вюстит-сульфидным агрегатом

Фаялит

Вюстит

Вюстит

Аваруит

Mss Pss ВюститПентландит

ОливинMss

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

Зональное срастание железа с силикатами. 1- молибденит

Графит

Троилит

Вюстит

Железо

Сложный вкрапленник графита с рудными минералами

Самородные медь и железо в оксидно-сульфидном гнезде

Цепочки многофазных включений в оливине(5) из метасоматизированного долерита

1-железо, 2- силикатное стекло, 3-ильменит,Черное- газовая полость.

Форма выделений железа в метасоматизированном долерите

Ксеноморфное выделение железа в силикатной массекатаклазированного долерита

Камасит-тэнитовая графическая микроструктура

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.

Структура вмещающего габбро-долерита

Прорастание анортита железом

• 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.

Фрагменты микроструктуры ксенолита оливинового порфирита

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.

Увеличенный фрагмент сферы

Сложная текстура сферы стекла с реакционными каймами

• 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.

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.

Спасибо за внимание !