Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор и краткая история геологической изученности района
Глава 2. Геологическое строение Кочкарского района
2.1 Стратиграфия Кочкарской площади
2.2 Магматизм Кочкарского метаморфического комплекса
Глава 3. Методика исследований
3.1 Полевые исследования
3.2 Лабораторные исследования
3.2.1 Метод оптической микроскопии
3.2.2 Рентгеноспектральный микроанализ
3.2.3 Рентгенофазовый анализ
Глава 4. Минералогическая и петрографическая характеристика кианитсодержащих пород Борисовских сопок
4.1 Разновидности кианитсодержащих пород Борисовских сопок
4.1.1 Минералого-петрографическая характеристика мусковит-кианитовых сланцев
4.1.2 Минералого-петрографическая характеристика кианитовых кварцитов
4.2 Фациальная принадлежность кианитсодержащих пород Борисовских сопок
Глава 5. Обсуждение результатов
Заключение
Список использованной литературы
Приложение
Введение
Борисовские сопки – это геологический памятник природы, который расположен в 18 км юго-западнее города Пласт в Кочкарском районе Челябинской области и в 1,5 км к югу от поселка Борисовка (рис.1). Представлены сопки невысокими горами – останцами, протянувшиеся около 6 км в длину, шириной до 1,5 км вдоль реки Каменки.
На Борисовских (кианитовых, Соколиных) сопках находится одно из уникальных месторождений ярко-синего кианита, постоянно пополняющего коллекции минералогических музеев. Борисовское месторождение кианита входит в группу месторождений Урала, разведанных на глиноземистое сырье.
Кианит Al2SiO5 (дистен) – минерал группы силлиманита (МГС). Минералы группы силлиманита характеризуются высокой температурой плавления, не размягчаются при нагревании, кислотоустойчивые, обладают хорошими огнеупорными свойствами. На их основе создаются высокоглинозёмистые огнеупоры, керамика, фарфор, глазури, эмали и многое другое.
В настоящее время создана теория возникновения Кв+(Ки+Сил+Анд) парагенезисов, образующие значительные концентрации глиноземистого сырья в стадию кислотного выщелачивания при постмагматическом метасоматозе.
Выделяются промышленные типы кианитовых руд: волокнисто-игольчатые, конкреционные и порфиробластические.
Порфиробластические кианитовые руды отличаются рядом существенных особенностей, связанных с их генезисом. Их распространение ограничено узкими протяженными зонами контактов кианитовых сланцев с интрузивными телами метабазитов, локализованных в протяженных надвиговых шовных зонах (Коротеев и др., 2010).
Продуктивная дистеновая толща тянется по оси Борисовских сопок вдоль всей сланцевой полосы и имеет ширину около 200 м. В ней встречаются тела кианитсодержащих сланцев, находящихся в коренном залегании, а также и элювиальные и делювиальные россыпи, образовавшиеся за счет коренных залежей.
Несмотря на то, что кианиты Борисовских сопок изучались еще с 1868 года и были исследованы различные виды кианитсодержащих пород, из цепи детального описания кианитовых сланцев выпали светлые мусковит-кианитовые сланцы. Поэтому основой для данного исследования послужили, прежде всего, образцы порфиробластовых разностей, представленные сланцами и кварцитами.
Целью работы является выяснение особенностей минералогического и петрографического состава кианитсодержащих пород Борисовских сопок, определение их фациальной принадлежности.
Задачи работы:
1. Изучение минерального состава и характер взаимоотношения минералов, выявление последовательности их образования.
2. Изучение микроструктурных особенностей кианитсодержащих пород, петрографическое исследование кианитовых сланцев и кианитовых кварцитов.
3. Проведение сравнительного анализа и обобщение по фациальной принадлежности двух видов кианитсодержащих пород.
Работы проводились на Геологическом факультете Южно-Уральского государственного университета и в Институте минералогии Уральского отделения РАН.
Материал для исследований был отобран во время прохождения преддипломной практики.
В рамках работ были изучены 15 образцов кианитсодержащих пород, 20 шлифов, проведен рентгеноспектральный микроанализ 2 пластинок (аналитик Чурин Е.И.) и рентгенофазовый анализ пробы слюды (аналитик Хворов П.В).
Рис. 1.Схематическая карта уральских месторождений дистена, андалузита, силлиманита (Игумнов, Кожевников, 1935): 1-3 месторождения Al2SiO5, 1 – непромышленного характера; 2 – разведанные второстепенного значения, 3 – разведанные месторождения промышленного характера.
Список месторождений:
андалузит
1 – д. Южаково;
силлиманит
2 – Нижнеисетский завод;
дистен
3 – д. Колюткино; 4 – Сысертское; 5 – Соколиный камень; 6 – Абрамовское; 7 – Черкаскульское; 8 – Иткульское; 9 – Тюбукское; 10 – Аллакское; 11 – Кисегачское; 12 – Каслинское; 13 – М-Каслинское; 14 – Голодное; 15 – Красное; 16 – Теченское; 17 – Увильды; 18 –Уфимское; 19 – Таганайское; 20 - Уреньгинское; 21 – Михайловское; 22 – Светлинское; 23 – Борисовское; 24 – Каменское; 25 Карталинское
Полевые исследования
В ходе преддипломной практики был отобран геологический материал для дальнейших аналитических лабораторных исследований. Привязки образцов проводились с помощью GPS-прибора Garmin с точностью привязки 5-15 м.
Лабораторные исследования
Лабораторные исследования проводились на геологическом факультете ЮУрГУ в г. Миассе и в Институте минералогии УрО РАН. Были использованы следующие методы исследования:
- метод оптической микроскопии;
- рентгеноспектральный микроанализ;
- рентгенофазовый анализ;
Рентгенофазовый анализ
Рентгенофазовый анализ проводился для диагностики минералов (слюды) методом порошка на дифрактометре ДРОН-2,0 с CuKa-излучением.
Рис. 3. Топографическая карта района Борисовских сопок.
Масштаб 1:50 000 (лист №-41-62-А)
1-первая сопка (обр. № Б1.4, Б1.5, Б-1, Б-2, Б-9),
2-вторая сопка (обр. № Б1.10, Б1.7, Б1.11, Б1.9, Б1.6, Б-5),
3-третья сопка.
Рис. 4. Выход мусковит-кианитового сланца (вторая сопка, средняя).
Участок Борисовского месторождения сложен в основном кварцево-слюдяными и дистеновыми кварцево-слюдяными сланцами (рис. 4), которые непосредственно контактируют с гранитами. Среди этих сланцев встречаются глинисто-слюдяные сланцы (филлиты), а также кварциты. Вдоль западного контакта сланцев с гранитами, а также и частью среди кварцево-слюдяных сланцев наблюдаются метаморфизованные породы основного состава.
Из жильных образований на участке месторождения встречаются гранитные аплиты и пегматиты, а также жилы молочного кварца (Игумнов, 1935).
Рис 5. Мусковит-кианитовый сланец. Текстура сланцеватая, структура порфиробластовая (обр. №Б 1.10).
Рис. 6. Развитие гематит-магнетитовых прослойков в мусковит-кианитовых сланцах (обр. № Б1.6).
Породы в целом содержат до 10% гематита, который развивается равномерно вплоть до образования магнетит-гематитовых прослоев черного цвета (обр. № Б1.6). Мощность слоев не выдержана и достигает 1,5 мм (рис. 6). Сланцы трещиноваты (обр. № Б-1). В сланцах макроскопически кианит наблюдается как в виде удлиненно-призматических кристаллов, так и в виде радиально-лучистых агрегатов (рис. 7).
Рис. 7. Радиально-лучистые агрегаты кианита в мусковит-кианитовых сланцах (обр. № Б-1).
Таблица 1
Формула кианита.
| № точки анализа | Формула |
| В1 | Al1,963 Na0,022 Ti0,004 Si1,015O5 |
| В2 | Al2,018Si0,987O5 |
| В3 | Al2,117Si0,912O5 |
| В4 | Al1,621Na0,045 Mg0,004 Ti0,003 Si0,765O5 |
Кварц в породе представлен ІІ генерациями. І – значительно преобладает в структуре основной ткани, образует бесцветные зерна в основном изометричной, округлой, иногда угловатой формы размером до 2 мм. В структуре породы размер зерен в основном 0,6-0,8 мм. ІІ генерация представлена мелкими (до 0,5 мм) зернами «лапчатой» формы, обычно с волнистым угасанием. Это более поздний (низкотемпературный) кварц, который развивается по трещинкам в кианите и пустотах андалузита.
Кварц в породе распределен равномерно. Крупные зерна кварца имеют от волнистого угасания до блокования (рис. 8). Гематит развивается по зернам кварца вплоть до образования каемок.
Мусковит в мусковит-кианитовых сланцах был определен под микроскопом, по данным рентгеноспектрального и рентгенофазового анализов.
Под микроскопом мусковит образует тонкие пластинки размером до 0,5×1 мм, которые составляют основную ткань породы. Удлиненно-пластинчатые зерна располагаются согласно со сланцеватостью (рис. 9). Отдельные тонкие пластинки размером до 0,1 мм развиваются по кварцевым зернам, а также в виде включений присутствуют в кианите.
По данным рентгеноспектрального микроанализа (точка анализа В5, пластинка № D2) был установлен химический состав мусковита (в мас. %): SiO2 - 43,802, Al2O3-33,236, FeO-8,965, K2O-7,405, Na2O-1,825, MgO-0,988, TiO2-0,535, V2O5-0,247, СаО-0,094, Σ-97,097. Формула мусковита: K0,637, Na0,239Mg0,099Fe0,506 Ti0,027V0,011 Al2,641 Si2,953 O10(OH)2
В шлифах достаточно отчетливо наблюдается замещение агрегатных чешуек биотита мусковитом и последующая хлоритизация того и другого минерала. Данные рентгенофазового анализа подтвердили присутствие биотита и хлорита. Рентгенофазовый анализ показал, что слюда относится к биотитовому ряду (рис. 10), что соответствует диагностическому отражению плоскости (060). Для мусковита данное значение 1,50 ангстрем.
Проба № Б5
Рис. 10. Порошкограмма и график слюды (биотит-мусковита) с примесью хлорита. Условия съемки: диапозон-4° - 65°, шаг съемки- 0.02°, экспозиция-50, с анодом Cu (1.54178) (аналитик Хворов П.В.).
Андалузит представлен бесцветными зернами призматического облика размером до 2×4 мм с шагреневой поверхностью (шлиф № Б17). Контуры зерен извилистые. В зернах присутствуют округлые включения кварца размером до 0,3 мм, которые составляют около 15% (рис.11).
Гематит представлен пластинками ярко-оранжевого цвета размером до 0,5 мм, которые развиваются неравномерно в породе. Местами в структуре основной ткани породы образуют крупные скопления с магнетитом.
Магнетит наблюдается в породе в виде пылеватого агрегата, а также в виде изометричных зерен размером до 1 мм. Образуют с пластинками гематита крупные скопления. В виде включений размером до 0,1 мм присутствует в кристаллах кианита.
Рутил в породе представлен длиннопризматическими кристаллами (рис. 12), также изометричными зернами коричневого цвета различных оттенков размером 0,01-0,1 мм. Отдельные зерна рутила непрозрачны, и только края просвечивают рыжим оттенком. Интерференционная окраска высшего порядка, окраска минерала не изменяется. Характерен высокий рельеф и большая сила двойного лучепреломления. Рутил находится как в виде включений в кристаллах кианита, так и в основной кварцевой массе.
Рис. 11. Зерно андалузита (шлиф № Б17, николи +)
Рис. 12. Бурые призматические кристаллы рутила ( Rt ) (шлиф № Б111, николи +)
Монацит наблюдается в виде табличек слабо окрашенных в бурый цвет (шлиф № Б111, Б17, Б110, Б16). В сечениях дают прямоугольные разрезы с пирамидальными с обоих концов ограничениями. Размер зерен достигает до 0,05-0,1 мм. Зерна монацита встречены в основной ткани породы.
Ксенотим образует длиннопризматические зерна желтоватого цвета с пирамидальными ограничениями с обоих концов, размер зерен достигает до 0,3-0,5 мм (шлиф № Б110, Б5, Б17, Б111). От монацита отличается прямым погасанием.
Апатит представлен бесцветными удлиненными, столбчатыми и игольчатыми кристаллами, нередко образует изометричные зерна (шлиф № Б5, Б15-1, Б111). Размер зерен апатита достигает до 0,05 мм. Минерал образует включения в зернах кварца.
Циркон наблюдается в породе в виде бесцветных или желтоватых короткостолбчатых кристаллов размером до 0,02 мм с пирамидальными ограничениями с обоих концов. Угасание прямое. Высокие цвета интерференции третьего и четвертого порядка. Циркон наблюдается в зернах кварца (шлиф № Б15-1, Б17).
Таким образом, по минеральному составу, характеру взаимоотношения минералов и по текстурно-структурным особенностям мусковит-кианитовые сланцы относятся к амфиболитовой стадии регионального метаморфизма, андалузит-кианит-ставролитовой субфации.
Рис. 13. Кианитовый кварцит с массивной текстурой (обр. № Б1.9)
Рис.14. Радиально-лучистые агрегаты кианита (обр. № Б1.4).
На поверхности породы отчетливо видны пустоты растворения от зерен магнетита в виде октаэдров и возможно сульфидов размером до 2 мм.
Таблица 4
Рис. 19. Фации метаморфических пород по Эскола.
Таблица 5
Классификация метаморфических образований по сотаву исходных пород, подвергшихся метаморфизму (по Маракушеву А.А., 2001)
|
Рис. 20. Положение мусковит-кианитовых сланцев на диаграмме Al 2 O 3 - K 2 O - FeO *
На фациальной диаграмме (рис. 21) примерно определены Р-Т условия образования кианит-мусковитовых сланцев (Т – 420-580°С, Р – 4-8 кбар). Отнесение мусковит-кианитовых сланцев Борисовских сопок к андалузит-кианит-ставролитовой субфации позволяет отсутствие силлиманита, для которого температура образования значительно выше кианита. Это хорошо видно на диаграмме, где поле распространения кианит-мусковитовых сланцев попадает в данные Р-Т условия.
Рис. 21. Минеральные фации метапелитов (по Маракушеву А.А., 2001)
Кварциты – метаморфические горные породы, слагающиеся преимущественно кварцем, содержание которого достигает почти 100% в мономинеральных разновидностях. К исходным породам, преобразующиеся в процессе метаморфизма в кварциты, относятся терригеннные отложения (кварцевые пески и песчаники). С уменьшением кремнезема в кварцитах обычно возрастает содержание глинозема, щелочей и титана. При избытке глинозема образуются такие минералы как кианит, силлиманит, ставролит (Маракушев, 2005). Кианитовые кварциты Борисовских сопок имеют метасоматическое происхождение. Кианит метасоматический развивается в тектонически ослабленных зонах с образованием отчетливой метасоматической зональности, которая не зависит от состава и уровня метаморфизма исходных пород. Во внешней зоне колонки обычно развиты метасоматиты мусковит-кварцевого состава, которые постепенно переходят в мусковит-кианитовые (силлиманитовые), а затем в кианитовые кварциты нередко с силлиманитом, что свидетельствует о давлении не ниже 6 кбар и температурах выше 650 ºС. Во внутренней (центральной) зоне нередко образуются мономинеральные кварциты, сложенные грануломорфным кварцем. Эти данные с учетом сведений, полученных при экспериментальных исследованиях (Жариков и др., 1972; Althaus, 1967 и др.), позволяют рассматривать развитие кианитовых кварцитов как процесс кислотного выщелачивания в шовных зонах (Огородников, 2004).
Заключение
Петрографическое исследование кианитсодержащих пород Борисовских сопок, изучение их структурно-текстурных особенностей и минерального состава позволяет сделать следующие выводы:
1. Кианитсодержащие породы Борисовских сопок разделились на два разных вида, которые различаются по структурно-текстурным особенностям и количественно-минералогическому составу пород: а) мусковит-кианитовые сланцы и б) кианитовые кварциты.
2. Для мусковит-кианитовых сланцев характерно содержание кианита в пределах 45-55%, кварца 20-50%.
3. Кианитовые кварциты, в отличие от мусковит-кианитовых сланцев, содержат кианита 25-40%, кварца 45-65%.
4. По структурно-текстурным особенностям: мусковит-кианитовые сланцы – сланцеватая текстура и порфиробластовая структура, обусловленная ориентированными, крупными кристаллами кианита.
5. Кианитовые кварциты имеют явное различие в текстуре – массивной и структуре – порфиробластовой и радиально-лучистом строении агрегатов.
6. Акцессорные минералы в обоих видах пород одинаковые.
7. Мусковит-кианитовые сланцы – являются типичными метаморфическими породами, образовавшимися в стадию регионального метаморфизма, амфиболитовую фацию, андалузит-кианит-ставролитовую субфацию.
8. Кианитовые кварциты Борисовских сопок являются продуктом метасоматического происхождения, которые расположены локально в виде линз в шовных структурных зонах.
9. Из двух видов пород порфиробластового типа руд наиболее перспективным являются мусковит-кианитовые сланцы. Также высокое содержание кианита в мусковит-кианитовых сланцах, неустойчивых в процессе выветривания, обусловило повышенное содержание кианита в ареале размещения мусковит-кианитовых сланцев в пониженных участках рельефа. Это служит поисковым признаком для обнаружения россыпей кианита, пригодных для промышленных целей.
Список использованной литературы
Берман Г., Ларсен Е. Определение прозрачных минералов под микроскопом. М., Недра, 1965, 464 с.
Болтыров В. Б., Пыстин A. M., Огородников В. Н. Региональный метаморфизм пород в северном обрамлении Санарского гранитного массива на Южном Урале: Тр. СГИ. Свердловск, 1973, вып. 91. С. 53-66.
Годовиков А.А. Минералогия. М., Недра, 1983, 648 с.
Елисеев Н.А. Метаморфизм. М., Недра, 1963, 428 с.
Игумнов А.Н., Кожевников К.Е. Уральские месторождения дистена (кианита). Труды ВИМС, вып.90, 1935. 70 с.
Кисин А. Ю. Месторождения рубинов в мраморах (на примере Урала). Свердловск: УрО АН СССР, 1991, 131 с.
Колисниченко С.В. Самоцветы. Удивительные минералы Южного Урала. Изд-во Аркаим, 2010 г.
Коротеев В.А., Огородников В.Н., Савичев А.Н., Сазонов В.Н, Поленов Ю.А. и Коротеев Д.В. Минералы группы силлиманита – перспективная база производства высокоглиноземистых огнеупоров, силумина и алюминия / Металлогения древних и современных океанов – 2010. Материалы Шестнадцатой научной молодежной школы. Миасс, 2010, С.6-12.
Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы. М., Госгеолтехиздат, 1955, 248 с.
Львов Б. К. Петрология, минералогия и геохимия гранитоидов Кочкарского района (Ю. Урал). Л. Изд. ЛГУ, 1965, 164 с.
Маракушев А.А., Бобров А.В. Метаморфическая петрология. ГФ МГУ, М., 2001, 126 с.
Маракушев А.А. Бобров А.В. Метаморфическая петрология. М., Наука, 2005, 256 с.
Минералы. Справочник. Том 4. Силикаты со структурой, переходной от цепочечной к слоистой. Слоистые силикаты / Главный редактор академик Ф. В. Чухров, М., Наука, 1992.
Огородников В.Н., Сазонов В.Н., Поленов Ю.А. Минерагения шовных зон Урала. Часть 1. Кочкарский рудный район (Южный Урал). Екатеринбург, изд-во УГГГА, 2004, 216 с.
Петрографический кодекс. СПб., изд-во ВСЕГЕИ, 1995, 128 с.
Сначев В. И., Демин Ю. И., Романовская М. А., Щулькин В. Е. Тепловой режим становления гранитоидных массивов / БНЦ УрО АН СССР, Уфа, 1989, 120 с.
Шерстюк А.И., Кривцова Л.И., Поликарпов А.И. Метаморфизм горных пород. Изд-во Горного института им. В.В. Вахрушева, 1970, 85 с.
Фондовые материалы:
Коротеев Д. В. «Кианит, как вид сырья для производства высокоглиноземистых огнеупоров (на примере техногенных россыпей Андрее-Юльевского участка Челябинской области)» Дипломная работа. Екатеринбург,УрГУ, 2009, 67 с. (Кафедра геологии, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых)
Савичев А. Н. Проект на проведение геологоразведочных работ на Андрее-Юльевском участке Челябинской области. Екатеринбург, 2009.
Приложения.
Каталог образцов
Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор и краткая история геологической изученности района
Глава 2. Геологическое строение Кочкарского района
2.1 Стратиграфия Кочкарской площади
2.2 Магматизм Кочкарского метаморфического комплекса
Глава 3. Методика исследований
3.1 Полевые исследования
3.2 Лабораторные исследования
3.2.1 Метод оптической микроскопии
3.2.2 Рентгеноспектральный микроанализ
3.2.3 Рентгенофазовый анализ
Глава 4. Минералогическая и петрографическая характеристика кианитсодержащих пород Борисовских сопок
4.1 Разновидности кианитсодержащих пород Борисовских сопок
4.1.1 Минералого-петрографическая характеристика мусковит-кианитовых сланцев
4.1.2 Минералого-петрографическая характеристика кианитовых кварцитов
4.2 Фациальная принадлежность кианитсодержащих пород Борисовских сопок
Глава 5. Обсуждение результатов
Заключение
Список использованной литературы
Приложение
Введение
Борисовские сопки – это геологический памятник природы, который расположен в 18 км юго-западнее города Пласт в Кочкарском районе Челябинской области и в 1,5 км к югу от поселка Борисовка (рис.1). Представлены сопки невысокими горами – останцами, протянувшиеся около 6 км в длину, шириной до 1,5 км вдоль реки Каменки.
На Борисовских (кианитовых, Соколиных) сопках находится одно из уникальных месторождений ярко-синего кианита, постоянно пополняющего коллекции минералогических музеев. Борисовское месторождение кианита входит в группу месторождений Урала, разведанных на глиноземистое сырье.
Кианит Al2SiO5 (дистен) – минерал группы силлиманита (МГС). Минералы группы силлиманита характеризуются высокой температурой плавления, не размягчаются при нагревании, кислотоустойчивые, обладают хорошими огнеупорными свойствами. На их основе создаются высокоглинозёмистые огнеупоры, керамика, фарфор, глазури, эмали и многое другое.
В настоящее время создана теория возникновения Кв+(Ки+Сил+Анд) парагенезисов, образующие значительные концентрации глиноземистого сырья в стадию кислотного выщелачивания при постмагматическом метасоматозе.
Выделяются промышленные типы кианитовых руд: волокнисто-игольчатые, конкреционные и порфиробластические.
Порфиробластические кианитовые руды отличаются рядом существенных особенностей, связанных с их генезисом. Их распространение ограничено узкими протяженными зонами контактов кианитовых сланцев с интрузивными телами метабазитов, локализованных в протяженных надвиговых шовных зонах (Коротеев и др., 2010).
Продуктивная дистеновая толща тянется по оси Борисовских сопок вдоль всей сланцевой полосы и имеет ширину около 200 м. В ней встречаются тела кианитсодержащих сланцев, находящихся в коренном залегании, а также и элювиальные и делювиальные россыпи, образовавшиеся за счет коренных залежей.
Несмотря на то, что кианиты Борисовских сопок изучались еще с 1868 года и были исследованы различные виды кианитсодержащих пород, из цепи детального описания кианитовых сланцев выпали светлые мусковит-кианитовые сланцы. Поэтому основой для данного исследования послужили, прежде всего, образцы порфиробластовых разностей, представленные сланцами и кварцитами.
Целью работы является выяснение особенностей минералогического и петрографического состава кианитсодержащих пород Борисовских сопок, определение их фациальной принадлежности.
Задачи работы:
1. Изучение минерального состава и характер взаимоотношения минералов, выявление последовательности их образования.
2. Изучение микроструктурных особенностей кианитсодержащих пород, петрографическое исследование кианитовых сланцев и кианитовых кварцитов.
3. Проведение сравнительного анализа и обобщение по фациальной принадлежности двух видов кианитсодержащих пород.
Работы проводились на Геологическом факультете Южно-Уральского государственного университета и в Институте минералогии Уральского отделения РАН.
Материал для исследований был отобран во время прохождения преддипломной практики.
В рамках работ были изучены 15 образцов кианитсодержащих пород, 20 шлифов, проведен рентгеноспектральный микроанализ 2 пластинок (аналитик Чурин Е.И.) и рентгенофазовый анализ пробы слюды (аналитик Хворов П.В).
Рис. 1.Схематическая карта уральских месторождений дистена, андалузита, силлиманита (Игумнов, Кожевников, 1935): 1-3 месторождения Al2SiO5, 1 – непромышленного характера; 2 – разведанные второстепенного значения, 3 – разведанные месторождения промышленного характера.
Список месторождений:
андалузит
1 – д. Южаково;
силлиманит
2 – Нижнеисетский завод;
дистен
3 – д. Колюткино; 4 – Сысертское; 5 – Соколиный камень; 6 – Абрамовское; 7 – Черкаскульское; 8 – Иткульское; 9 – Тюбукское; 10 – Аллакское; 11 – Кисегачское; 12 – Каслинское; 13 – М-Каслинское; 14 – Голодное; 15 – Красное; 16 – Теченское; 17 – Увильды; 18 –Уфимское; 19 – Таганайское; 20 - Уреньгинское; 21 – Михайловское; 22 – Светлинское; 23 – Борисовское; 24 – Каменское; 25 Карталинское
Глава 1. Литературный обзор и краткая история геологической изученности района
Минерал кианит известен на Южном Урале со времен добычи россыпного золота в Троицком Уезде, с середины 19 века. Кианит находили на многих приисках Кочкаря. Кианит из россыпей, главным образом по рекам Каменке, Теплой и Санарке, стал использоваться в ювелирных изделиях.
Геологи-естествоиспытатели А. Арцруни и Н. Высоцкий предположили источниками минерала дистеновые жилы к северу от реки Каменки. Скоро нашли коренные породы кианитов – кристаллические серицитовые сланцы, слагающие Соколиные сопки, поблизости от золотых россыпей, как считали Г. Разумовский и М. Мельников.
В 30-е годы 20 века кианитом как полезным ископаемым заинтересовались металлурги. При нагревании до 1350°С кианит превращается в минерал муллит. Высокая огнеупорность муллита позволяла применять его для запальных свечей для авто- и авиамоторов, тиглей, брусков для стекловаренных печей. Огнеупорные изделия из кианитового сырья можно применять и в производстве стали.
В то время у металлургов Магнитогорского металлургического комбината были большие проблемы с огнеупорами. По поручению ММК Уралгеомин приступил к заготовке партии кианита с целью использования его огнеупорных свойств в производстве сталеразливочных стаканов (Колисниченко, 2010).
В 1929-1933 г.г. была выполнена предварительная разведка на Борисовском, Михайловском и Светлинском проявлениях кианита (рис. 1). В 1929 году на Борисовском месторождении проводились предварительные разведочные работы. Всего пройдено 420 выработок: мелких шурфов – 406, глубоких (до 10 м) – 6, канав – 8, дудок –1, всего 1350 м3. В 1930–31 годах детальные геологоразведочные работы были проведены Уральским отделением института Прикладной минералогии. Пройдены через 20 км в линиях, отстоящих друг от друга на 50 м мелкие дудки, а в некоторых линиях и шурфы с рассечками и разведочная шахта, проводилось также бороздовое опробование.
Бороздовое опробование в горных выработках показало неравномерное распределение минералов группы силлиманита (кианита), в отдельных случаях достигало 25-26 %, но в целом ниже. Среднее содержание кианита в породе составляет 8,5 %. Запасы по коренным залежам подсчитаны до глубины 30 м исходя из среднего содержания дистена и веса горной массы. Удельный вес дистенового сланца принят равным 2,5 г/см3. Полученные результаты составляют (в тыс.т) по категориям: А – 6,1; В – 2,5; С1 – 33; С2 – 80; Итого – 121,6 тыс.т. (Коротеев, 2008).
В 1932 году рудопроявление опоисковано A.H.Игумновым. По наблюдениям А. Н.Игумнова Борисовское месторождение дистена образовалось в результате воздействия на кварцево-слюдяные сланцы продуктов остаточной гранитной магмы. За эту точку точку зрения прежде всего говорят нахождение залежей дистен в центральной осевой зоне метаморфической полосы Борисовских сопок, то есть там, где имеют развитие различные образования последних дериватов гранитной магмы. По периферии сланцевой полосы, и в контакте ее с гранитами – дистена не наблюдается.
Форма залежей дистенового сланца жилообразная и линзообразная также указывают на более позднее происхождение этих образований. Факторами, заслуживающими серьезного внимания, являются нахождение кианита в жилах с дымчатым горным хрусталем и нахождение минералов сопутствующих дистену: рутила, турмалина и монацита.
Последовательность процессов происходивших в районе месторождения:
1. Кварцево-слюдяные сланцы, образующие сейчас Борисовские сопки, первоначально были глинистыми сланцами.
2. Интрузия основной магмы.
3. Образование гранитного массива и кварцево-слюдяных сланцев (метаморфизм глинистых сланцев); метаморфизм основных пород.
4. Жильный гранит; аплит.
5. Пегматитовые жилы (обычного вида).
6. а) Жилы с дымчатым горным хрусталем с турмалином и кианитом.
б) Жилы и линзы серого кварца («кварцит»)
7. Жилы молочного кварца.
Образование дистена в приведенной схеме относится по времени к образованию жил с дымчатым горным хрусталем и жил серого кварца.
Основная масса сланцев имеет бурый цвет; белый, зеленоватый сланец характерен для центральной полосы, представлявшей в прошлом арену деятельности разнообразных жильных процессов. Вероятно, что образование сланца белого и вообще светлого цвета следует отнести за счет обесцвечивающего действия восходящими гидротермальными растворами бурых железистых сланцев. Зеленая окраска сланца объясняется восстановлением окиси железа до закиси теми же растворами. Закисным соединениям железа обязана и синяя окраска кианита (Игумнов, 1935).
В 1930 году Уралмеханобр провел полупромышленное испытание получения полуконцентрата и выполнил обогатительные работы на Верх–Нейвинской обогатительной фабрике. Обработано 4600 тонн сырой руды и на рудопроявлении получено 800 тонн полуконцентрата с содержанием кианита 45–48% при его исходном количестве в горной массе 8–10%. При обработке в промышленных условиях получен концентрат, состоящий на 90–92% из кианита (Al2О3 – 55%), его испытание проводилось в УралВИОК и на заводе им. М.В.Ломоносова.
Полуконцентрат содержал Al2O3=35,8%, первый концентрат А12O3=52-57% (85–90% кианита), выход 24-25%; второй концентрат – А12O3=48,9% (72% кианита), выход 20%. Из них были изготовлены муллитовые изделия, лабораторные тигли, покрышки и др.; из полуконцентрата – огнеупорные кирпичи, прошедшие испытания на металлургическом заводе.
В 1938-1941 г.г. на рудах Борисовского месторождения проведены лабораторные и полупромышленные испытания различных технологий обогащения на Верхне-Нейвинской фабрике. Из выделенного кианитового концентрата получены изделия тонкой и грубой керамики (пирометрические трубки, автосвечи, тигли для обжига фарфоровых изделий, нагревательные приборы массового использования, огнеупорные кирпичи, пробки, стаканы). Получены положительные заключения о качестве кианитового концентрата и его использовании от УралВИОК, Ленинградского фарфорового завода им. Ломоносова и Магнитогорского металлургического комбината.
В 1957 г. М.Н. Букиной составлена сводка по проявлениям высокоглинозёмистых руд Урала, в неё вошли и материалы по Пластовскому району.
В 1987 г. Южно-Уральская ГРП Челябинской ГРЭ по заявке Министерства чёрной металлургии начала поисковые работы на высокоглинозёмистое сырьё в пределах Борисовского проявления кианита (Савичев, 2009).
К концу столетия кианитом на Южном Урале вновь заинтересовались металлурги ММК и ученые-геологи. Только теперь геологоразведочные работы направлены на эффеля отработанных золотоносных россыпей. Кианита в них много – более 10 %, как в коренных сланцах. Прогнозные запасы кианита только по Еленинской россыпи составляют около 500 тыс. тонн. Естественно, что путь ивлечения минерала будет отличаться от прежних работ. В 1997 году под руководством профессора НГУ Г.Г. Лепезина работала экспериментальная обогатительная установка по извлечению кианита из песков. Экономической целесообразности устроители работ не добились (Колисниченко, 2010).
В 2004 году В.Н. Огородников в публикации «Минерагения шовных зон Урала» указал, что кианит проявлен в пределах Светлинского рудного поля в зонах сочленения гнейсового ядра со сланцевым обрамлением, по периферии отдельных гранито-гнейсовых купольных структур или вдоль линейных тектонических (шовных) зон, например Борисовской, и имеет метасоматическое происхождение. Кианит метасоматический развивается в тектонически ослабленных зонах с образованием отчетливой метасоматической зональности, которая не зависит от состава и уровня метаморфизма исходных пород. Во внешней зоне колонки обычно развиты метасоматиты мусковит-кварцевого состава, которые постепенно переходят в мусковит-кианитовые (силлиманитовые), а затем в кианитовые кварциты нередко с силлиманитом, что свидетельствует о давлении не ниже 6 кбар и температурах выше 650 ºС. Во внутренней (центральной) зоне нередко образуются мономинеральные кварциты, сложенные грануломорфным кварцем. Эти данные с учетом сведений, полученных при экспериментальных исследованиях (Жариков и др., 1972; Althaus, 1967 и др.), позволяют рассматривать развитие кианитовых кварцитов как процесс кислотного выщелачивания в шовных зонах. Повышение давления и кислотности в системе обусловливает разложение полевых шпатов и темноцветных минералов гнейсов с образованием парагенезиса мусковит+кварц, который в центральных зонах замещается парагенезисом кианит силлиманит)+кварц. Иногда центральная зона колонки сложена, как уже отмечено, монокварцевым метасоматитом (Огородников, 2004).
В настоящее время в районе Борисовского проявления кианита в соответствии с выданной лицензией ООО «Мингрупсил» приступило к проведению геологоразведочных работ на кианит, золото в пределах Андрее-Юльевского участка техногенных россыпей. Участок расположен в 18 км юго-западнее г. Пласт и в 6 км юго-восточнее п. Борисовка. Руководителем работ по проекту «Минералы группы силлиманита – новый вид сырья для производства высокоглинозёмистых огнеупоров, глинозёма, силумина и алюминия» является В.А. Коротеев.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 200.
