Попередня оцінка проявів магнезійної сировини серпентинітових масивів Середньопридніпровського мегаблоку Українського щита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Попередня оцінка проявів магнезійної сировини серпентинітових масивів Середньопридніпровського мегаблоку Українського щита

Малова М.Л., Рузіна М.В.

Резюме

Варваровский участок относится к Варваровскому массиву ультрабазитов, расположенному в центральной части Верховцевской синклинали. Ядро интрузии сложено серпентинизированными дунитами, хризотил-антигоритовыми серпентинитами; в направлении к периферии их сменяют оталькованные и карбонатизированные серпентиниты и менее распространенные тальк-карбонатные, хлорит-карбонат-тальковые породы, тремолит-актинолититы, актино- лит-хлоритовые метасоматиты. Серпентиниты Варваровского массива отличаются от ана-логичных пород других массивов Среднего Приднепровья активным проявлением бруситизации и карбонатизации. Этим обусловлено наиболее высокое (до 43,5 масс.%) содержание оксида магния в их составе и выдержанность этого показателя в геологических разрезах. Среднее содержание химических компонентов в составе серпентинитов центральной части Варваровского массива (масс.%): MgO 39,92; СаО 0,35; SЮ2 33,98.

Сухохуторский массив ультрабазитов - один з наиболее крупных (площадь около 10 км2) в Среднем Приднепровье - является компонентом Кудашевской синклинали, сложенной вулкано-генно-осадочными породами базавлукской серии. В границах изученного участка массив пред-ставлен хлоритизированными, карбонатизированными, оталькованными серпентинитами. Одна из особенностей массива - присутствие мощной коры выветривания ультрабазитов, с которой связаны линзо-гнездоподобные тела силикатных руд никеля и корко-, линзовидные тела гипергенного скрытокристаллического магнезита мощностью до 2,5 м. Среднее содержание химических компонентов в составе серпентинитов (масс.%): MgO 35,90; СаО 1,58; SiO2 34,5.

Приоритетным объектом проведения разведочных работ на магнезиальное сырье в Среднеприднепровском регионе определен Варваровский участок.

Ключевые слова: ультрабазиты, серпентиниты, магнезиальное сырье, Среднеприднепровский мегаблок, Украинский щит.

Summary

Наведені результати петрологічних досліджень масивів ультраосновних порід зеленокам 'яних структур Середньопридніпровського мегаблоку Українського щита, перспективних на магнезійну сировину. Охарактеотзований вплив метасоматичних і гіпергенних процесів на якісні показники серпентинітів. Визначені пріоритетні масиви серпентинітів для проведення геологорозвідувальних і науково-дослідних робіт.

Вступ. Світове виробництво магнезійних вогнетривів розвивається з урахуванням поступової заміни мартенівського способу виплавлення сталі конвертерним. В Україні цей перехід починає реалізовуватись, що відображається поступовою відмовою від форстеритових на користь периклазових вогнетривів. Якщо в 70-х роках минулого століття потреба в форстеритових вогнетривах становила 150 тис. т на рік, то в сучасних умовах вона не перевищує 7-8 тис. т на рік. Разом з тим вимоги до якості магнезійних вогнетривів та сировини підвищились. У поточний час вміст MgO в складі периклазових вогнетривів становить не менше 88%, а в складі вогнетривів відповідального призначення - 99%.

Одним із напрямків розвитку мінерально - сировинної бази магнезійної сировини високої якості та забезпечення вітчизняних підприємств магнезійними порошками, може стати виробництво активного оксиду магнію із серпентинітів. Перспективність цього обумовлена тим, що на відміну від талько-магнезитів та інших ультраосновних порід, серпентиніти в подрібненому вигляді легко розчиняються в кислотах. В Канаді, Австрії, Росії, Грузії на основі відповідних технологій налагоджене виробництво не тільки магнезійних порошків, але й металевого магнію [4, 6, 7].

Об'єкти та методи досліджень. У межах Середньопридніпровського мегаблоку

Українського щита перспективні прояви магнезійної сировини пов'язують з масивами ультраосновних порід, які утворюють продуктивні тіла в розрізах зеленокам'яних структур і характеризуються підвищеним вмістом оксиду магнію [5]. Для визначення складу порід цих масивів та обгрунтування доцільності їх використання в якості джерела магнезійної сировини були проведені петрографічні й лабораторно-технологічні дослідження, використані результати хімічних аналізів лабораторії казенного підприємства (КП) «Південукргеологія».

Типовими зеленокам'яними утвореннями Середнього Придніпров'я є породи, віднесені до конкської та білозерської серій, якими складена низка синформних структур різного розміру (від декількох до перших десятків кілометрів) і форми (лінзоподібні, овальні, амебоподібні). Найбільші з них Верхівцевська,

Чортомлицька, Сурська, Конкська, Білозерська та Дерезуватська. Найдавніші палеоархейські магматичні породи в складі

Середньопридніпровського мегаблоку представлені мафіт-ультрамафітами, подібними до порід новопавлівського базит-ультрабазитового комплексу, а також ендербітами славгородського та плагіогранітами дніпровського комплексів, які проривають аульську серію.

Базит-ультрабазити поблизу м. Славгорода представлені зміненими дунітами, гарцбургітами, піроксенітами, серпентинітами з малопотужними жилами пегматитів і діоритів. В практичному відношенні недоліками масиву є складна геологічна будова, а також забудова значної частини його території. В зв'язку з цим Славгородський масив віднесений до безперспективних на магнезійну сировину.

До олександрівського комплексу базит- ультрабазитів, складеного метаморфізованими дунітами, піроксенітами, габро, діоритами, віднесена низка малопотужних тіл, які простежені вздовж східного контакту південної частини Криворізько-Кременчуцької структури. Вони зустрічаються також у метавулканітах базавлуцької товщі, рідше в амфіболітах аульської серії. На магнезійну сировину цей комплекс також визнаний безперспективним, оскільки в його породах проявлені, переважно, процеси актинолітизацїї, тремолітизації, хлоритизації та оталькування.

Утворення верхівцевського базит-ультрабазитового комплексу присутні в складі Сурської та інших зеленокам'яних структур. Його складають три формаційні групи порід: габро-діабазова, габро-перидотитова та дуніт- гарцбургітова. Остання утворює масиви ульт- раосновних порід (Правдинський,

Павлівський, Петрівський та ін.), головним чином, у периферійних зонах зеленокам'яних структур. Внаслідок прояву метаморфічних і гідротермально-метасоматичних процесів ультраосновні породи масивів заміщені серпентинітами, тальк-карбонатними, хлорит- карбонат-тальковими, хлорит-тальковими, хлорит-амфіболовими породами.

Серпентинітові тіла значного розміру перспективні як об'єкти високомагнезійної сировини. В північно-східній частині Прав- динського масиву виділена Сурська ділянка як пріоритетний об'єкт для постановки й проведення розвідувальних робіт.

З формуванням білозерської серії пов'язаний наступний етап основного й ультраосновного магматизму, який проявився формуванням варварівського комплексу (дуніт-гарцбургітова формація) і завершився утворенням девладівського комплексу (габро - перидотитова формація).

В складі Верхівцевської зеленокам'яної структури з варварівським комплексом пов'язані Варварівський і Сухохутірський масиви ультраосновних порід, які віднесені до перспективних на магнезійну сировину.

Магматизм зеленокам'яної стадії в межах Середньопридніпровського мегаблоку завершився потужною гранітизацією з утворенням саксаганського, демуринського, токівського, мокромосковського комплексів.

Результати та їх аналіз. З наведеного вище випливає, що найбільші перспективи на високоякісну магнезійну сировину в межах Середньопридніпровського мегаблоку пов'язані з масивами ультраосновних порід дуніт-гарцбургітової формації Сурської та Верхівцевської зеленокам'яних структур. У якості першочергових об'єктів вивчення серпентинітів виділені Сурська, Варварівська ділянки та Сухохутірське родовище.

Сурська ділянка приурочена до північно- західного контуру Правдинського родовища талько-магнезитів. В її межах знаходиться Грушівський поклад серпентинітів Прав- динського масиву, виявлений при проведенні пошукових робіт на сульфідно-нікелеві руди. Серпентиніти тут розкриті до глибини 320 м [8]. Вони характеризуються масивною, брекчієвидною, сланцюватою, плямистою, пе- тельчастою текстурою, зелено-чорним кольором. В загальному складі масиву дуніт - гарцбургітової формації вміст аподунітових серпентинітів становить близько 45%, апогарцбургітових - близько 20%, аполерцолітових - близько 10%. Найбільш поширені серпентиніти змішаного складу: хризотилові, антигорит-хризотилові, антигоритові (рис. 1), рідше зустрічаються хризотил-лізардитові серпентинити, іноді - серпентинізовані дуніти. Середній мінеральний склад серпентинітів (об'єм.%): хризотил 60; антигорит 30; коливання вмісту другорядних мінералів: серпофіт 0-10; карбонат 0-50; брусит 0-2; тальк 0-2; магнетит 3-6; шпінель 0-4.

За даними КП «Південукргеологія», серпентиніти Сурської ділянки характеризуються високим вмістом MgO (в середньому 38,25 мас.%) та низьким вмістом СаО, який є шкідливою домішкою (0,26 мас.% при нормативному до 3,5-5 мас.%). Середній вміст SiO2 становить 31,66 мас.% - досить високий показник для вихідної сировини. Але експериментально доведено, що вилучений із серпентинітів магнезит містить 0,33-0,84 мас.% кремнезему, що значно нижче нормативного показника - 2,2 мас.%.

В покладі серпентинітів Сурської ділянки присутнє тіло магнетит-хромітових серпентинітів потужністю 250 м, довжиною до 2 км. Потужність товщі розкривних порід змінюється від 8,3 до 43,6 м, середнє значення 23,7 м. У відповідності з результатами лабора-торних технологічних досліджень [8], середній вихід рудного концентрату, отриманого з кер-ну свердловин, становить 7,2%. Середній вміст у його складі (мас.%): Ремагн. (вміст заліза, яке входить до складу магнетиту) 63,3; Сг 3,2; N 0,32; Со 0,02.

Рис. 1. Антигоритовий серпентиніт з прожилком тальк-карбонатного складу. Прохідне світло; з аналізатором; збільшення 90 х.

Варварівська ділянка розташована на схід від села Полівське (колишня Варварівка) Верхньодніпровського району

Дніпропетровської області. Варварівський ма-сив ультрабазитів знаходиться в центральній частині Верхівцевської синкліналі, має шири-ну до 1 км, простягається в північно-західному напрямку вздовж лінії Центрально -

Верхівцевського розлому на відстань до 3 км. Глибина залягання кристалічних порід тут близько 80 м. За даними пошуково- оцінювальних і розвідувальних робіт минулих років (В.Ф.Шрубович, І.А.Гаєв, 1967), ультра- базити різного складу утворюють верствоподібні, лінзовидні тіла з південно- західним падінням під кутом 85-90о поблизу західного контакту масиву та 60 -70о поблизу східного. Масив характеризується зональною будовою. Ядро інтрузії складене серпентинізованими дунітами, хризотил-антигоритовими серпентинітами; в напрямку до периферії їх змінюють отальковані й карбонатизовані серпентиніти (рис. 2), а також менш поширені тальк-карбонатні, хлорит- карбонат-талькові породи, тремоліт-актинолітити, актиноліт-хлоритові метасома- тити.

Рис. 2. Згідні метасоматичні прожилки карбонат-талькового складу в серпентиніті

Прохідне світло; з аналізатором; збільшення 100х. Центральна частина масиву найбільш перспективна на магнезійну й азбестову сировину.

Серпентиніти Варварівського масиву відрізняються від аналогічних порід інших масивів Середнього Придніпров'я активним проявом бруситизації та карбонатизації. Цим обумовлений найбільш високий (до 43,5 мас.%) вміст оксиду магнію в їх складі та витриманість цього показника в геологічних розрізах. Домішки бруситу й магнезиту сприяють підвищенню вогнетривності магнезійно-силікатних порід [9]. Середній вміст хімічних компонентів у складі серпентинітів Варварівського масиву (мас.%): MgO 39,92; СаО 0,35; SiO2 33,98.

Зазначене обумовило вибір Варварівської ділянки в якості пріоритетного об'єкту проведення розвідувальних робіт на магнезійну сировину в Придніпровському регіоні.

Сухохутірське родовище силікатного нікелю просторово й генетично пов'язане з масивом ультрабазитів, розташованим у південній частині Верхівцевського району Дніпропетровської області. Сухохутірський масив ультрабазитів - один з найкрупніших (площа близько 10 км2) у Середньому Придніпров'ї - є структурним компонентом Кудашівської синкліналі, складеної вулканогенно-осадовими породами базавлуцької серії. Одна з особливостей масиву - наявність потужної кори вивітрювання ультрабазитів, з якою пов'язані силікатні руди нікелю. В межах родовища масив представлений серпентинітами зеленувато-сірого, темносірого кольору, які зазнали хлоритизації, карбонатизації, оталькування, а в корі вивітрювання - освітлення з утворенням сітки тонких прожилків карбонатів та кварцу, халцедону, опалу.

Вміст серпентину коливається, переважно, в межах від 70 до 95 об'єм.%, в ділянках інтенсивних вторинних змін зменшується до 25-40%. У підпорядкованій кількості присутні (об'єм.%): хлорит 1-2; тальк 1-4; кварц, халцедон, опал 0-10; магнетит 1-8; сульфіди 0-5. Зустрічаються реліктові мінерали: тремоліт, актиноліт, іноді піроксен і олівін. Середній вміст хімічних компонентів (мас.%): MgO 35,90; СаО 1,58; SiO2 34,5.

Для кори вивітрювання серпентинітів Сухохутірського масиву характерна зональна будова. В межах верхньої зони дезінтеграції та вилуговування (потужність від 5,0 до 80 м) попередні дослідники (А.А.Зайцев, В.М.Романенко, 1969), прогнозували штоквер- кове родовище прихованокристалічного магнезиту з середнім вмістом МgO 38,70 мас.%. Гіпергенний магнезит білого, світложовтого кольору поширений також у корі вивітрювання серпентинітів Сурської ділянки, де утворює кірко-, лінзо-, верствоподібні обо- соблення потужністю до 2,5 м. З магнезит- вмісних вивітрених серпентинітів може бути отриманий концентрат, який характеризується низьким вмістом кремнезему та оксидів заліза, кальцію, краще спікається [10]. Кількість магнезії, виготовленої з аморфних магнезитів, становить близько 10% від загального світового виробництва.

Висновки

1. Залучення родовищ магнезійної сировини Середнього Придніпров'я до експлуатації потребує проведення комплексу геологорозвідувальних і науково-дослідних робіт з використанням світового досвіду виробництва магнезійних вогнетривів із серпентинітів.

2. Пріоритетним об'єктом геологічних досліджень є серпентиніти Варварівського масиву.

ЛІТЕРАТУРА

1. Бочевар Р., Коденко Л. Геолого-економічна оцінка магнезійних руд та перспективи освоєння Капітанівського родовища // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - 2012. - №56. - С..33-36.

2. Галецкий Л.С. Доброхотов С.М. Эволюция зеленокаменных поясов на Среднем Прид-непровье (Украинский щит) // Доповіді НАН України.- 2000.-№3.- С. 125-128.

3. Галецкий Л.С., Ремезова Е.А., Лупинос С.М., Прутцков Д.В., Червоный И.Ф. О возможности комплексного использования месторождений талько-магнезитов Украины (на примере Веселянского месторождения) // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні (Запоріжжя).- 2012.- №2.- С. 100-105.

4. Гаприндашвили В.Н. Комплексная переработка серпентинитов // Тбилиси: Мецниереба, 1970.- 208 с.

5. Дегтяр В.І., Рудий М.Г. Стан геологічних досліджень на магнезитову сировину в Се-редньому Придніпров'ї/Регіон-2010. Стратегія оптимального розвитку. Матеріали науково-практичної конференції (Харків, 4-5 листопада 2010 р.) // Харків, 2010.- С. 32-34.

6. Пальгова А.Ю. Обзор мировых запасов магнезиального сырья // Молодой ученый (Казань).- 2015.- №3.- С. 193-196.

7. Щипцов В.В. Магнезиальное сырье: история, мировой потенциал и ресурсы Карелии // Геология и полезные ископаемые Карелии- 2012.- №15.- С. 45-61.

8. Семененко Н.П., Бойко В.Л., Бордунов И.Н. Ультрабазитовые формации центральной части Украинского щита // Киев: Наукова думка.- 1979.- 412 с.

9. Хмара О.Я., Гаєв І.О., Тузова А.Є. Прояви хризотил-азбесту Варварівського серпен- тинітового масиву. // Доповіді АН УРСР. Серія Б.- 1971.- №4.- С. 317-321.

10. Хорошавин Л.Б., Перепелицин В.А., Кононов В.А. Магнезиальные огнеупоры / Справочник // Москва: Интермет Инжиниринг, 2001.- 576 с.

REFERENCES

1. Bochevar R., Kodenko L. Geological and йconomie estimation of magnesian ores and prospects for development of the Kapitanivskе deposit (in Ukrainian) // Bulletin of Taras

Shevchenko Kiev national university.- 2012.- №56.- P. 33-36.

2. Galetskyi L.S. Dobrokhotov S.M. The

evolution of greenstone belts in the Middle Dnipro (Ukrainian shield) (in Russian) // Reports of National Academy of sciences of Ukraine. - 2000.-№3.- P. 125-128.

3. Galetskyi L.S., Remezova E.A., Lupinos S.M., Prutzkov D.V., Chervonyi I.F. Concerning the possibility of the integrated use of talc- magnesite deposits in Ukraine (at the example of the Veselyanske deposit) (in Russian) // New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering (Zaporizhya).- 2012.- №2.- P. 100-105.

4. Gaprindashvili V.N. Complex processing of serpentinites (in Russian) // Tbilisi: Metzniereba, 1970.- 208p.

5. Degtiar V.I., Rudyi M.G. The state of geological explorations for magnesite raw materials in the Middle Dnipro region (in Ukrainian) / Region-2010. Strategy for optimal development. Materials of the scientific-practical conference (Kharkiv, 4-5 November 2010) // Kharkiv, 2010.- P. 32-34.

6. Palgova A. Yu. Review of world reserves of magnesian raw materials (in Russian) // Young scientist (Kazan).- 2015.-№3.- P. 193-196.

7. Shchiptsov V.V. Magnesian raw materials: history, world potential and resources in Karelia (in Russian) // Geology and minerals of Karelia.- 2012.-№15.- P. 45-61.

8. Semenenko N.P., Boyko V.L., Bordunov I.N. Ultrabasite formations of the central part of the Ukrainian shield (in Russian) // Kiev: Naukova dumka.- 1979.- 412 p.

9. Khmara O.Ya., Gayev I.O., Tuzova A.E. Manifestations of chrysotile asbestos of Varvarivka serpentine massif (in Ukrainian) // Reports of Academy of science of Ukrainian SSR. Series B.- 1971.-№4.- P. 317-321.

10. Khoroshavin L.B., Perepelitsin V.A., Kononov V.A. Magnesian refractories (in Russian) / Handbook // Moscow: Internet engineering, 2001.- 576p.