Геохимическая аномалия кобальта и никеля на площади Черногорского месторождения ювелирного скаполита, Центральный Памир (Таджикистан)

Черногорское месторождение расположено в восточной части тектонической зоны Центрального Памира на крайнем востоке Республики Таджикистан [1–4]. Современные представления о тектоническом развитии региона рассмотрены в многочисленных публикациях [5–7].

Неравномерное распределение ювелирной скаполитовой минерализации, резкие колебания качественных характеристик самоцвета, большие объемы «пустых» пород позволили отнести его к 4-й группе сложности. Вблизи него, в 3 км к югу, находится крупное месторождение рубина Снежное. В его залежах наблюдаются крупные кристаллы белого и черного скаполита до 8 см длины низкого ювелирного качества. Его геологическое строение, минералогия рубина и скаполита, а также генетические связи с Черногорским месторождением рассмотрены в [7–9].

Минералогические и генетические особенности скаполитовой минерализации рассматриваемого района приведены в публикациях [7, 10–12].

Методы и цель исследования

Минеральный состав определялся на петрографическом микроскопе Полам-Р211 (А.К. Литвиненко, Ш.А. Одинаев) и заверялся рентгенофазовым анализом на приборе ДРОН-3М (аналитик А.В. Федоров, МГРИ). Химический состав минералов исследовался методом микрорентгеноспектрального анализа на приборе Cameca SX 100 в режиме съемки 15 kВ, 30 нА, (аналитик Н.Н. Кононкова, ГЕОХИ РАН). Из 800 определений состава минералов в них Co и Ni были установлены в 680 случаях.

Целью представленного исследования является выявление содержания кобальта и никеля в составе минералов месторождения. Выявление этих металлов значительно увеличивает ресурсный потенциал камнесамоцветного объекта.

Региональное положение месторождения

Территория месторождения Черногорское расположена в Музкол-Рангкульском антиклинории, состоящем из двух тектонических блоков: Сарымулинского (на западе) и Шатпутского (на востоке), перекрытых в центральной части палеозойско-мезозойскими вулканогенно-осадочными породами. Месторождение находится на юго-западном фланге Шатпутского блока [7, 13].

Музкол-Рангкульский на востоке и Ванч-Язгулемский антиклинории на западе являются тектоническими элементами зоны Центрального Памира. Они представляют выходы докембрийского основания, на котором вследствие тектонической активизации в кайнозое сформировались гранито-гнейсовые купола [14–16].

Центральный Памир является северозападным продолжением складчатой киммерийской системы Тибета [17–22], а в тектоническом плане он представляет собой западное продолжение Чиангтангского террейна в Тибете [23–24]. Вместе с центральным и южным Тибетом (Чинагтангский и Лхаса террейны соответственно) Центральный Памир, ЮгоЗападный и Юго-Восточный Памир в мезозое сформировали кимеррийский супертеррейн, который отделился от Гондваны в начале перми и аккретировался с Евразией в конце триаса [25]. Центральный Памир занимает приграничное положение между герцинидами Се-

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY верного Памира и киммеридами ЮгоВосточного и Юго-Западного Памира. Киммерийская часть Памира называется Южным Памиром [1, 26].

Образование Памирской складчатой системы является следствием кайнозойской внут-риконтинентальной коллизии Индии и Азии [2]. Определение положения глубинных разломов технологией GPS, ограничивающих Памирское нагорье (Памирскую складчатую систему), подтверждают, что эта структура является элементом Индоевропейской коллизионной системы [3].

В составе Памирской складчатой системы выделена музкольская метаморфическая серия мощностью около 6 км, сформировавшая тектоническую структуру ‒ Музкол-Рангкульский антиклинорий. Серия состоит из четырех свит горных пород: сассыкской, беле-утинской, сарыджилгинской и бурулюкской (снизу вверх) [27].

Музкольская серия претерпела полициклический метаморфизм от высокотемпературной амфиболитовой до эпидот-амфиболитовой и зеленосланцевой фации. Возраст первого метаморфического цикла – 1,9–1,6 млрд лет [27–28]. Он протекал в условиях высокотемпературной амфиболитовой фации: Т = 700–750 ^о, Р = 8–9 кбар. Второй цикл состоялся 0,1–0,02 млрд лет назад и проявился зонально [4, 10] в Р–Т условиях от 800 С^о и 9 кбар (зона полного плавления) в центральной части антиклинория и по направлению к периферии через эпидот-амфиболитовую к зеленосланцевой фации при 350 С^о и 4 кбар.

Вмещают месторождение Черногорское метаморфические породы сарыджилгинской свиты мощностью 1300 м. Важное значение в ее составе и всей серии играют магматические породы трех интрузивных комплексов, двух докембрийских: кукуртского (лерцолиты, гарцбургиты, пироксениты, калиевые габб-роиды, нефелиновые сиениты, шонкиниты, ийолиты, уртиты,) и зорбурулюкский (гнейсо-граниты), а также палеогенового – шатпутский комплекс (граниты и пегматиты).

Геологическое строение месторождения

Площадь месторождения составляет 360×(110–180) м. Оно сложено породами двух типов, имеющих субширотное простирание с падением на север под углами 60–75°. Мы их разделяем по цвету на темноцветные и сероцветные (рис. 1) [29–30].

Темноцветные породы, в свою очередь, разделены на две группы. Первая группа выявлена в северо-восточной части месторождения (см. рис. 1). Породы среднезернистые, порфировидной текстуры. Они имеют форму дайки мощностью около 10 м. Плотность пород составляет 3,29 г/см³ Порфировидные кристаллы представлены неизмененным, слегка вытянутым оливином размером от 0,1 до 5 мм. По его периферии наблюдаются мелкие зерна ромбического пироксена с железистостью около 20 %, состоящего на 80 % из энстатита и на 20 % из ферросилита. В серпен-тиновом агрегате располагаются мелкие чешуйки флогопита. Акцессорные минералы представляют алюмохромистый магнетит, железохромистую шпинель, железистый (до 9,1 % (мас.) магнезит, ильменорутил, апатит и пентландит.

Высокое содержание магнезиального оливина в данной породе (более 50 %) и энстатита (30%) позволяет отнести ее к гарцбургиту, который ранее не был известен в составе кукуртского комплекса.

Вторая группа темноцветных пород, самая крупная по объему, представлена меланократовой до мезократовой, слегка пористой породой, с варьирующей плотностью 3,13– 3,18–3,20 г/см3. Щелочная роговая обманка является главным минералом пород этой группы. Вторым по значению минералом следует флогопит. Его доля достигает 20%. Третьими являются плагиоклаз и скаполит, со значительным преобладанием первого. В его составе содержится от 5 до 20% анортитовой молекулы, что соответствует олигоклазу. По петрохимическим особенностям мы относим эту группу пород к ортоамфиболитам.

ГОРНЫЕ НАУКИ

И ТЕХНОЛОГИИ

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

Рис. 1. Геологический план месторождения Черногорское:

1 – линзы с ювелирным скаполитом; 2 – амфиболиты; 3 – альбититы, бедные темноцветными минералами; 4 – альбититы, обогащенные темноцветными минералами; 5 – гарцбургиты; 6 – элементы залегания

Fig. 1 Chernogorsky deposit geological map:

1 – lenses with jewelry scapolite; 2 – amphibolite; 3 – albitite with low content of mafic minerals; 4 – albitite enriched in mafic minerals; 5 – harzburgite; 6 – dip and strike

Сероцветные породы занимают секущее положение по отношению к темноцветным, почти черным ортоамфиболитам и гарцбургитам. Сероцветные породы разделены на две группы. Первая представлена альбититами, которые образуют три крупных тела сложной формы на флангах (см. рис. 1). Плагиоклаз в альбититах содержит 1–5 % анортитовой молекулы. Он формирует агрегаты со средне- и крупнозернистой гранобластовой структурой. Встречаются участки с массивной, полосчатой и вкрапленной текстурой. В интерстициях зерен альбита отмечается скаполит, а в массе – включения рутила, титанита, флогопита, кальцита, доломита и роговой обманки до 3 см в поперечнике. Вторая группа представлена скаполит(мариалит)-альбитовыми линзами, занимающими очень небольшой объем в контуре месторождения (см. рис. 1). Она имеет главный промышленный интерес как источник получения ювелирного скаполита. В светлых породах авторами установлены реликты нефелина и содалита [4, 29].

Концентрации кобальта и никеля

Высокие концентрации кобальта и никеля в горных породах были установлены по 680 определениям во всех минералах месторождения. Содержание Co составляет от 0,03 до 0,07 в нерудных минералах и от 0,06 до 1,8 мас.% в рудных. Содержание Ni варьирует от 0,06 до 1,8 в нерудных (табл. 1) и от 0,07 до 41,1 мас.% в рудных минералах (табл. 2). Это позволяет считать данный факт типоморфным признаком для породообразующих, акцессорных и рудных минералов района месторождения скаполита. Сравнение полученных значений с кларком Co (0,0018 %) и Ni (0,058 %) [31] позволяют оценить содержание Co более чем в 20 раз выше кларка, а содержание Ni – в 10 раз. Современные подсчеты кларка рассматриваемых элементов определялись девятью группами исследователей [32]. По их данным, кларк Co имеет значения от 0,0007 до 0,0017, а Ni – от 0,019 до 0,047 %. Эти данные еще больше повышают перспективы и возможности комплексного освоения камнесамоцветного месторождения скаполита.

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

Таблица 1

Химический состав нерудных минералов месторождения, % (мас.)

Chemical composition of the deposit non-metallic minerals, % (wt.)

SiO 2   TiO 2	Al 2 O 3	FeO	MgO	CaO  Na 2 O  K 2 O	Cr 2 O 3	P 2 O 5    Cl    F    Co   Ni
				Апатит
0,3     –	–	0,02	–	53,34   0,14    0,02	0,12	39,76"1 1,03"1 5,0    0,04   0,05
				Биотит
37    2,66	15,2	17,7	16,22	0,25    0,12    8,18	0,06	0,14 и 0,32"1 0,2   0,04  0,09
				Кальцит
–    0,01	0,02	0,7	1,24	55,44   0,04     –	–	0,06 и 0,01п –    0,03  0,04
				Калишпат
58    –	20,9	0,1	–	0,04    2,08   10,93	0,04	0,17 и – ~ 1 –    0,03  0,02
				Оливин
39    0,06	0,23	19,5	40,28	0,14    0,04     –	0,07	0,35 и 0,01"1 –    0,06  0,23
				Плагиоклаз
65    –	22,5	0,1	0,01	2,91    10,27   0,09	0,02	0,37 и 0,02"1 0,2   0,04  0,03
				Пироксен
54    0,02	1,63	11,2	27,55	0,83    0,03    0,01	0,02	0,28 и 0,01"1 –    0,05  0,06
				Роговая обманка
41    1,33	11,3	18,0	10,11	11,4    2,27    1,13	0,04	0,4 п 0,51"1 –    0,06  0,10
				Скаполит
54    0,03	25,3	0,1	0,03	9,14    9,1     0,43	0,04	0,16 и 2,1 и –    0,03  0,03
				Содалит
37    –	33,6	0,2	–	0,09   26,46   0,04	0,03	0,14 и 6,52"1 0,1    0,04  0,06
				Флогопит
39    1,19	17,1	6,2	22,8	0,06    1,89    6,74	0,02	0,35    0,2   0,4    0,07   0,13

Таблица 2

Химический состав рудных минералов месторождения, % (мас.)

Chemical composition of the deposit ore minerals, % (wt.)

SiO 2	TiO 2	Al 2 O 3	FeO	MgO	CaO  Na 2 O  K 2 O	Cr 2 O 3	P 2 O 5    Cl    F	Co	Ni
Гематит
–	0,01	0,01	60,5	0,01	–     0,03    –	0,02	0,26   0,02   0,1	0,09	0,07
Ильменит
0,1	39,99	0,09	54,9	0,35	0,01    0,01   0,02	–	0,25   0,01   –	0,07	0,08
Магнетит
0,1	0,17	0,14	77,7	0,1	0,04    0,02   0,01	–	0,23    –    0,3	0,11	0,46
Пентландит
0,2	–	0,01	35,4	0,15	0,02     –    0,01	0,06	0,28   0,01   0,1	1,80	44,1
Пирит
–	–	–	46,89	–	–     –      –	0,02	–    –    –	0,06	0,11
Пирротин
3,7	0,05	0,05	65,1	0,36	0,47    0,04    –	0,02	0,39    –    0,2	0,69	0,41
Титанит
29	35,63	1,1	1,2	0,02	28,12    –    0,02	–	0,26    –    0,2	0,06	0,07

Ресурсный потенциал кобальта в мире, (тыс. т) по [35] с дополнениями авторов

Таблица 3

The world cobalt resource potential, kt (based on [35] with the additions of the authors)

Страна	Ресурсы, тыс. т	% от мировых	Среднее содержание Co, %
Австралия	420	5,2	0,07
Ботсвана	70	0,9	0,06
Греция	120	0,9	0,04
Заир	2500	31	0,31
Замбия	540	7	0,17
Индонезия	580	7	0,11
Казахстан	70	0,9	0,04
Китай	320	4	0,04
Куба	1800	22	0,10
Новая Каледония	860	11	0,07
Папуа – Новая Гвинея	151	1,9	0,11
Россия	230	2,9	0,10
Таджикистан	409	5	0,06

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

Концентрации Co и Ni в очень малых количествах (на уровне чувствительности анализа) встречаются и в смежных территориях Юго-Западного Памира [33].

В месторождениях силикатного типа коры выветривания содержание Co составляет от 0,0 n до 0, n %, а Ni – от 0,7 до n 1,0 % [34]. Содержание этих элементов в породообразующих минералах на рассматриваемом объекте сопоставимо с содержанием этих металлов в горной массе (см. табл. 1). Высокое содержание Co и Ni во всех минералах, включая рудные (см. табл. 2), позволяет рассматривать всю толщу горных пород месторождения Черногорское как уникальную геохимическую аномалию.

Площадь геохимической аномалии составляет около 55 тыс. м2. С учетом крутопадающего залегания амфиболитов объективно можно экстраполировать глубину на 100 м. При средней плотности 3,16 т/м3 горная масса составит 17 064 тыс. т. Среднее содержание исследованных элементов составляет: Co – 0,06 %, а Ni – 0,09 %. Прогнозный геохимический потенциал составит: кобальта – 102 384 т и никеля – 153 576 т. Учитывая, что кобальт- и никеленосные породы месторождения прослежены на запад на 0,2 км, а на восток – на 1 км, геохимический потенциал этих металлов: Co – 409 тыс. т, Ni – 614 тыс. т. Геохимический потенциал кобальта месторождения сопоставим с ресурсами таких стран, как Австралия, и значительно превышает ресурсы кобальта Китая, России,

Казахстана, Ботсваны, Греции и Новой Гвинеи (табл. 3). Оцененные ресурсы Co в крупнейших докембрийских месторождениях Африки составляют сотни тысяч тонн [35]. Рассматриваемый нами объект по содержанию и ресурсам можно сравнивать с ними.

Похожая геологическая ситуация наблюдается в Угловско-Туруханском блоке Иртышской зоны смятия. Здесь в гарцбургитах и амфиболитах содержание Co достигает соответственно 0,01 и 0,007, а Ni – 0,19 и 0,01 мас. % [36]. Это содержание имеет значительно меньшие значения по сравнению с рассматриваемым Черногорским месторождением.

Нужно отметить, что район установленной нами геохимической аномалии Co и Ni благоприятный для вскрытия и отработки открытым способом в условиях расчлененного горного рельефа и крутопадающего залегания блока рудовмещающих пород.

Заключение

На территории, специализированной на камнесамоцветном кристаллосырье, впервые обнаружена уникальная геохимическая аномалия Co и Ni. Результаты исследований позволяют рекомендовать Министерству геологии Республики Таджикистан и Министерству промышленности Республики Таджикистан месторождение ювелирного скаполита Черногорское как комплексный объект Co–Ni и камнесамоцветного сырья, на котором требуется проведение первоочередных поисково-оценочных работ.

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY

MINING SCIENCE AND TECHNOLOGY