Введение к работе
Актуальность темы.
Буруктальское никелевое месторождение обладает значительными запасами никеля (1377 тыс. т никеля, [Михайлов, 2003]), расположено в Оренбургской области и является основной ресурсной базой для Южно-Уральского никелевого комбината. Контуры рудных тел в коре выветривания выделяются на основании данных химических анализов в соответствии с требованиями кондиций.
Изучению особенностей геологического строения, минерального состава пород и руд Буруктальского месторождения посвящены работы И.П. Лосева, Е.И. Устинова, И.И. Эдельштейна, К.К. Никитина, А.С. Варлакова, В.М. Григорьевой, Г.М. Шешуковой, А.С. Вершинина, Б.М. Михайлова, В.Г. Лазаренкова, И.В. Таловиной и других исследователей. Однако, вопросы, связанные с выделением и типизацией природных типов руд Буруктальского месторождения практически не рассматривались, используется устаревшая классификация типов руд. Выделение природных разновидностей руд, разработка классификации, а также уточнение особенностей формирования месторождения актуально для геометризации рудных тел, разработки рационального комплекса опробования, обоснования поисковых и разведочных работ на Буруктальском месторождении, что необходимо для обеспечения стабильной сырьевой базы Южно-Уральского никелевого комбината.
Целью работы является выделение природных типов руд Буруктальского месторождения для рациональной разработки месторождения, повышения полноты извлечения запасов полезного ископаемого и расширения перспектив его освоения.
Задачи исследований:
- уточнить минеральный состав руд Буруктальского месторождения с использованием комплекса аналитических методов, включающих рентгеноструктурный, микрорентгеноспектральный и термический анализы;
- выделить природные типы руд Буруктальского месторождения на основе их минерального состава, текстурно-структурных особенностей и условий залегания;
- охарактеризовать геохимические особенности природных типов руд Буруктальского месторождения на основе анализа содержаний широкого комплекса химических элементов;
- на основе проведенного комплекса исследований уточнить особенности формирования Буруктальского месторождения.
Фактический материал и методы исследования. В основу работы положен материал 120 проб пород и руд, собранный автором в 2006 - 2008 годах на Буруктальском месторождении, а также 50 проб пород Буруктальского месторождения из коллекции В.Г. Лазаренкова и И.В. Таловиной. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях Горного института, ВСЕГЕИ, СПбГУ, РИАН, АО «Механобр-Аналит». Изучено около 40 прозрачных шлифов методами оптической микроскопии. Для 67 образцов выполнен рентгеноструктурный анализ (АО «Механобр-Аналит», рентгеновский порошковый дифрактометр Geigerflex-D/max (Rigaku); СПГГИ (ТУ), рентгеновский порошковый дифрактометр XRD-6000; СПбГУ, ВСЕГЕИ, рентгеновский дифрактометр ДРОН-6). Для 32 образцов выполнен микрорентгеноспектральный анализ (РИАН, растровый электронный микроскоп CAMSCAN-4DV с полупроводниковым спектрометром AN-10000). Термический анализ выполнен для 36 образцов (СПГГИ (ТУ), термическая установка фирмы NETZSCH: STA 429C). Химические анализы выполнены: для 30 проб руд (СПГГИ (ТУ), АО «Механобр-Аналит», атомно-абсорбционный метод) и для 7 объединенных проб основных разновидностей пород и руд по 60 образцам (ВСЕГЕИ, метод масс - спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе «Элан-6100 DRC» после разложения проб сплавлением с метаборатом лития; метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе «Оптима-4300 DV»).
Научная новизна:
1) уточнён минеральный состав руд Буруктальского месторождения с применением современных методов исследования; впервые выявлены и охарактеризованы на Буруктальском месторождении следующие рудные минералы: никелевый лизардит 1Т; никелевый клинохлор IIb, кобальт-никель-марганцевый клинохлор IIb, никелевый шамозит, никелевый пеннантит;
2) выделены природные типы руд Буруктальского месторождения и приведено их описание; кварц-магнетитовые руды, хлоритовые и оксидно-марганцевые руды в качестве самостоятельных типов руд нами выделены и изучены впервые;
3) получена характеристика геохимических особенностей природных типов руд Буруктальского месторождения по широкому комплексу химических элементов.
Защищаемые положения:
1. Выделенные по минеральному составу, структурно-текстурным особенностям и условиям залегания лизардитовые, нонтронитовые, кварц-магнетитовые, кварц-гётитовые, хлоритовые и оксидно-марганцевые руды Буруктальского месторождения целесообразно рассматривать в качестве природных типов никелевых руд и учитывать при технологическом картировании в процессе проведения геологоразведочных работ.
2. Выделенные природные типы руд Буруктальского месторождения отличаются друг от друга не только по содержаниям основных петрогенных оксидов но и дополнительных элементов-индикаторов (Ti, Sn, Mo, Sb, Pb, Ba, S, Be, As, U, Ce, Ni, Cu, Cs, редкоземельные элементы).
3. Наложение на ультрамафиты контактово-метасоматических процессов, связанных с гранитными интрузиями, следует считать важным фактором формирования специфичного для Буруктальского месторождения хлоритового типа богатых никелевых руд.
Практическая значимость. Обосновано, что выделенные по минеральному составу, структурно-текстурным особенностям, условиям залегания и содержанию рудных и других элементов лизардитовые, нонтронитовые, кварц-магнетитовые, кварц-гётитовые, хлоритовые и оксидно-марганцевые руды следует рассматривать в качестве природных типов руд и разделять в процессе разведки и рудоподготовки, что может существенно влиять на технологию переработки руд месторождения. Выделенные типы руд также могут быть применены для обоснования технологии переработки и использования некондиционных и бедных руд месторождений никелевых кор выветривания.
Личный вклад соискателя: постановка цели, задач исследования, разработка методики исследования, проведение геологических исследований в карьерах Буруктальского месторождения и отбор образцов и проб; обобщение и интерпретация аналитических данных, формулировка основных выводов работы.
Достоверность защищаемых положений, выводов подтверждается геологическими исследованиями в карьерах месторождения, детальными петрографическими наблюдениями, представительностью и надежностью исходных данных, непротиворечивостью геологических данных, а также результатами аналитических исследований, полученными с использованием современных методов изучения вещества, анализом результатов предыдущих исследований по тематике работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседаниях кафедр минералогии, кристаллографии и петрографии, геологии месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного института 2006-2010 г.г. Отдельные результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на научных конференциях: «Фёдоровская сессия – 2006» (Санкт-Петербург, 2006), XII Чтения памяти А.Н. Заварицкого «Офиолиты: геология, петрология, металлогения и геодинамика» (Екатеринбург, 2006), Годичная сессия Московского Отделения РМО, посвященная 110-летию со дня рождения академика А.Г. Бетехтина «Роль минералогии в познании процессов рудообразования» (Москва, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 6 работ в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Реализация работы: результаты исследований используются ОАО «Комбинат Южуралникель» при разработке III участка Буруктальского месторождения, а также могут применяться в организациях, проводящих геологическое изучение никелевых кор выветривания Урала и в учебных курсах вузов для студентов геологических профессий.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, и содержит 168 страниц, включая 81 рисунок, 31 таблицу. Список использованных источников содержит 85 наименований. Во введении определены цель и задачи исследования. В первой главе дается описание Буруктальского массива и одноименного никелевого месторождения. Во второй главе содержится классификация природных типов руд Буруктальского месторождения и описание их главных типов на базе современных минералогических исследований. Третья глава посвящена геохимической характеристике основных разновидностей природных типов руд. В заключении приведены главные результаты работы.
