научный журнал по геологии Геология рудных месторождений ISSN: 0016-7770

ГРАБЕЖЕВ А.И. — 2013 г.

Подавляющая часть Mo-Au-Cu-порфировых месторождений Урала парагенетически связана с малокалиевыми малыми интрузиями кварц-диоритового состава островодужного типа, сформировавшимися в период от силура до нижнего-среднего карбона. На месторождениях Южного Урала с запада на восток наблюдаются, по мере увеличения сиаличности коры и K-щелочнометальности рудоносных диоритоидов, тенденции уменьшения отношения Cu/Mo, увеличения содержания Re в рудах и уменьшения в молибдените. Гранитоиды наиболее рениеносных месторождений содержат 1–2 мас.% K2O. В большинстве месторождений и рудопроявлений D1-2 возраста западной островодужной фемической мегазоны – Тагило-Магнитогорско-Западномугоджарской, молибденит встречается спорадически. Содержание Re в породах определялось преимущественно кинетическим методом, в ограниченном объеме – методом ICP-MS. При изучении молибденита использовался также микрозонд “Cameca SX–100”. В рудах величина отношения Cu/Mo превышает 600, содержание Mo обычно составляет 1–15 г/т (редко до 30 г/т и более), Re – до 0.01–0.04 г/т (редко 0.08–0.17 г/т). Наблюдается высокое содержание Re в молибдените – часто до 0.2–0.4 мас. %. Максимальная концентрация Re установлена в рудах наиболее крупного Михеевского месторождения (D C ), локализованного в восточной краевой части Восточно-Уральской вулканогенной сиало-фемической мегазоны. Содержание Re в рудных телах этого месторождения нередко составляет 0.2–0.5 г/т (до 1.4–2.7 г/т), а в молибдените – в среднем 0.21 мас. %. Среднее содержание Mo в рудах отвечает 80 г/т, а величина отношения Cu/Mo – 66. Эти данные и изотопные характеристики рудоносных гранитоидов и гидротермалитов – (87Sr/86Sr)t = 0.7038–0.7051 и ( Nd)t = 3–7, свидетельствуют о мантийном (с небольшой примесью корового материала) источнике вещества и, по-видимому, соответственно, Re, Cu (в отличие от Mo). Данное положение аргументируется и наличием обратной зависимости между отношениями Cu/Mo и Mo/Re в рудах. Усиление флюидно-кристаллизационной дифференциации рудоносных диоритоидов сопровождается увеличением содержания Mo в рудах. При этом уменьшается количество Re в молибдените. В пределах Тарутинского рудного поля наблюдается, в соответствии с последовательным внедрением базокварцевых диоритовых порфиритов и гранодиорит-порфиров, смена пирит-халькопиритового оруденения молибденитовой минерализацией. В связи с уменьшением основности гранитоидов количество Re в молибдените обычно не превышает 0.07 мас. %, как и в редко наблюдающихся месторождениях, находящихся в сиалических мегазонах.

ДЬЯЧКОВ Б.А., ЧЕКАЛИН В.М. — 2013 г.

С позиции мобилизма рассмотрены особенности геодинамического развития, глубинного строения и металлогенического районирования Рудного Алтая. Показана генетическая связь колчеданно-полиметаллических месторождений с группой базальт-андезит-риолитовых формаций, образовавшихся в рифтогенной и островодужной геодинамических обстановках ранней стадии герцинского тектогенеза (D1 D3). С учетом промышленных запасов руд и основных металлов (Cu, Pb, Zn, Au, Ag и др.) уточнены закономерности распределения колчеданного оруденения в рудоносных структурах и месторождениях с отражением металлогенической зональности по латерали и вертикали общей структуры Рудного Алтая. Детально охарактеризованы основные рудоносные геохронологические уровни, обоснована их рудная продуктивность на ведущие цветные металлы и значимость относительно общих запасов региона. Впервые приведена характеристика Рудноалтайского полиметаллического пояса как единой рудоносной структуры, расположенной на территории России и Казахстана.

ЛАВЕРОВ Н.П., НИКОНОВ Б.С., ОМЕЛЬЯНЕНКО Б.И., СТЕФАНОВСКИЙ С.В., ЮДИНЦЕВ С.В. — 2013 г.

Переработка облученного ядерного топлива (ОЯТ) с целью извлечения делящихся элементов – непременное условие развития ядерной энергетики в долгосрочном плане. Препятствие в решении этой задачи – образование большого количества жидких отходов, из которых более 99% объема составляют низко- и среднеактивные отходы (НСАО). Объем высокоактивных отходов (ВАО), характеризующихся высоким тепловыделением, не превышает долей процента. Растворимость стекол при повышенных температурах делает их малопригодными для иммобилизации ВАО, изоляцию которых способны обеспечить только минералоподобные матрицы. Стекла служат идеальной матрицей для отходов низкого и среднего уровней радиоактивности (НСАО), которые характеризуются низким тепловыделением. Растворимость боросиликатных стекол при низких температурах столь мала, что даже стекла с относительно невысокой устойчивостью способны обеспечить безопасность подземных хранилищ НСАО без дополнительных инженерных барьеров. Оптимальный способ изоляции жидких НСАО – их концентрирование, иммобилизация в боросиликатных стеклах и захоронение в приповерхностных геологических хранилищах. При остекловывании 1 м3 жидких НСАО с концентрацией солей около 300 кг/м3 получается всего 0.2 м3 отходов, что в 4–6 раз меньше, чем при битумировании и в 10 раз, чем при цементировании. Экологические и экономические преимущества остекловывания НСАО определяются: 1) низкой растворимостью остеклованных НСАО в природных водах; 2) высокой степенью уменьшения объема НСАО; 3) возможностью размещения остеклованных отходов без дополнительных инженерных барьеров в приповерхностных условиях в разнообразной геологической среде; 4) хорошими прочностными характеристиками стекол, облегчающими их хранение и транспортировку; 5) а также надежными гарантиями безопасности хранилищ в долгосрочном плане. При выборе состава стекломатриц для НСАО главное внимание должно уделяться факторам, обеспечивающим высокую технологическую и экономическую эффективность остекловывания. Результаты изучения остеклованных НСАО Курской (реакторы РБМК) и Калининской (реакторы ВВЭР) АЭС после их 14-ти летнего нахождения в приповерхностном хранилище полигона НПО “Радон” подтверждают возможность обеспечения безопасности хранилищ за счет изоляционных свойств боросиликатной матрицы. Наиболее эффективным способом остекловывания является индукционное плавление в “холодном тигле” (ИПХТ). При содержании в отходах химического элемента выше его растворимости в стеклах при остекловывании образуется кристаллическая фаза и матрицей для таких отходов становится стеклокерамика. Приведена характеристика остеклованных отходов с высоким содержанием Fe; Na и Al; Na, Fe и Al; Na и B. Состав стеклофритты и ее количественное соотношение с отходами подбираются в зависимости от состава отходов. Решение этой задачи для отходов конкретного типа требует проведения серьезных лабораторных исследований.

АЛЕШИН К.Б., ИВАНЧЕНКО В.С., КУЗНЕЦОВ А.Ж., РУДНИЦКИЙ В.Ф. — 2013 г.

Строение магнетитовых залежей определяется распределением в них железа и серы, а также текстурно-структурными особенностями руд. Эти особенности выявлены при документации керна рудных интервалов разведочных скважин по двум основным (№ 21 и № 22) залежам Естюнинского железорудного месторождения. Документация керна сопровождалась отбором образцов для более детального микроскопического изучения текстур и структур руд и выборкой данных по содержаниям железа и серы в рудах. В камеральный период отстроены разрезы распределения в рудных телах текстур и структур руд, содержаний железа и серы. Анализ полученных данных показывает, что строение магнетитовых залежей обусловлено стратифицированным залеганием слоев руд с различными текстурно-структурными особенностями, отличающихся содержаниями в них железа и серы. Преобладают полосчатые и пятнистые руды с содержанием магнетита менее 50%. Слои однородных массивных руд присутствуют редко. Текстурный рисунок указывает на вулканокластическую природу вмещающих пород. Пятнистая текстура характерна для гиало-лавокластитов с “рогульчатой” формой гиалокластов, а полосчатая для вулканокластитов с ориентированным распределением линзовидных “фьямме”. В том и другом случаях магнетит избирательно замещает темноцветные обломки аповулканического стекла, хотя и рассеян как в салическом цементе, так и в лавовых обломках. Признаков секущего наложенного залегания не обнаружено. Наиболее удовлетворительно полученные данные могут быть объяснены импрегнационно-метасоматическим способом рудоотложения.

БАРАНОВА А.Н., БОРТНИКОВ Н.С., ГОНЕВЧУК В.Г., ГОРЕЛИКОВА Н.В., КОРОСТЕЛЕВ П.Г., ЧУГАЕВ А.В. — 2012 г.

На основе изучения Rb-Sr-изотопной системы гидротермального кварца и адуляра из рудных жил и метасоматитов месторождения Солнечное, которое по своим запасам относится к крупным оловорудным объектам России, впервые обоснован возраст главного продуктивного этапа рудообразования. Полученная Rb-Sr-изохронная датировка (84 ± 1млн. лет) оловорудной минерализации совпадает с геохронологическим возрастом интрузивных пород третьей фазы cилинского магматического комплекса, к которому приурочены рудные тела месторождения. Близость величин отношения 87Sr/86Sr рудообразующих растворов и гранитоидов заключительной фазы становления cилинского комплекса свидетельствуют о том, что магматические расплавы, сформировавшие эти породы, вероятней всего, являлись одним из ведущих источником вещества (металлов) в рудно-магматической системе месторождения. Длительная и многостадийная история формирования рудной минерализации на месторождении Солнечное могла быть обусловлена сложной геодинамической эволюцией Сихотэ-Алинской аккреционно-складчатой области в меловое время.

PANDIAN M.S., VIJAY ANAND S., БОРТНИКОВ Н.С., ГОНЕВЧУК В.Г., ГОРЕЛИКОВА Н.В., КОРОСТЕЛЕВ П.Г., КРЫЛОВА Т.Л. — 2012 г.

Изучены условия формирования рудных тел и условия отложения вольфрамита на вольфрамовом месторождении Дегана (Раджастан, Индия) и олово-вольфрамовом месторождении Тигриное (Дальний Восток, Россия). При изучении флюидных включений (ФВ) методом микротермометрии и на основании детального петрографического анализа ФВ установлены различия в составе и состоянии флюидных систем. На месторождении Дегана формирование рудных жил в гранитах происходило при температурах от >420 до 120°С, давлении до 1550 бар из К-Na-Ca-( Mg, Fe и др.)-хлоридных флюидов с концентрацией до 36 мас.%-экв. NaCl. На этом же месторождении при формировании рудных тел в брекчиях температуры достигали 450°С, давление не превышало 400 бар, флюиды имели преимущественно Na-хлоридный состав и концентрацию не более 18 мас. %. На месторождении Тигриное при отложении кварц-вольфрамит-касситеритовых жил температуры варьировали от 420 до 240°С, давление не превышало 300 бар, флюиды имели Na-хлоридный состав и концентрацию 7–3 мас. %. Вольфрамит кристаллизовался в начальный период рудообразующего процесса. Рассмотрены вероятные источники флюидов. Высказано предположение о том, что даже на одном месторождении факторы, вызывающие отложение вольфрамита, могли быть различны.

ГРИБОЕДОВА И.Г., ГРОХОВСКАЯ Т.Л., ИВАНЧЕНКО В.Н., КАРИМОВА О.В., САМОШНИКОВА Л.А. — 2012 г.

Приведены новые данные о закономерностях размещения и генезисе ЭПГ-минерализации месторождения Южная Сопча, расположенного в южном обрамлении Мончегорского плутона. Вкрапленное ЭПГ-Cu-Ni-оруденение, мощность которого в отдельных скважинах превышает 100 м, приурочено к зоне чередования перидотитов, пироксенитов, норитов и габброноритов. Содержания ЭПГ не превышают 1–2 г/т, с отношением Pd/Pt = 3–4, при содержаниях Ni и Cu от 0.2 до 1.5 мас. %. Более высокие содержания ЭПГ (до 4–6 г/т) и отношения Pd/Pt = 4–8 отмечаются в локальных участках флюидно-гидротермального изменения пород. В обнажениях юго-восточной, краевой серии массива был установлен иной тип ЭПГ-минерализации. Здесь фрагменты пироксенитов, норитов и габброноритов погружены в матрицу габброидных пород, образуя сложную зону магматических брекчий, осложненных милонитами и инъецированных более поздними образованиями. Повышенные содержания ЭПГ (от 1.0 до 6.5 г/т) встречаются во всех типах пород зоны брекчирования с несколько большим накоплением в матрице брекчий. Минералы платиновой группы (МПГ) встречаются в ассоциации с магматическими и поздними сульфидами и среди амфиболов, слюд и хлорита. МПГ отличаются в породах различного петрографического состава. В породах расслоенной серии и пегматоидных пироксенитах МПГ очень разнообразны и представлены соединениями ЭПГ c As, Sb, Bi, Te, Se и S. В брекчированных породах краевой серии преобладают висмутотеллуриды палладия (в основном меренскиит), сперрилит, холлингвортит и Pd-Rh-содержащие кобальтин и герсдорфит. ЭПГ-минерализация в породах расслоенной серии и пегматоидных пироксенитах образована из обогащенного летучими магматического расплава, с последующим преобразованием ЭПГ-парагенезисов при понижении температуры под влиянием флюидно-гидротермальных процессов. В габброидах краевой серии МПГ ассоциируют с наиболее поздними сульфидами – халькопиритом, борнитом, халькозином. Они образуют вкрапленники и тонкие прожилки в гидротермально- и метаморфически-измененных породах. Здесь очевидно воздействие габброидного расплава на не полностью закристаллизованные породы расслоенной серии и образование ЭПГ-минерализации контактового типа с отложением и переотложением рудного вещества.

ЗОЗУЛЯ Д.Р., ИБИ Н., ЛЯЛИНА Л.М., САВЧЕНКО Е.Э. — 2012 г.

Комплексное иттрий-циркониевое месторождение Сахарйок связано с одноименным массивом щелочных пород на Кольском полуострове. Массив представляет собой трещинную интрузию протяженностью около 7 км и площадью выхода на поверхность 4–5 км2, прорывает щелочные граниты и гнейсо-гранодиориты (AR2) и сложен щелочными и нефелиновыми сиенитами позднеархейского возраста (2.68–2.61 млрд. лет). Оруденение локализовано в теле нефелиновых сиенитов в виде линейных зон протяженностью от 200 до 1350 м при мощности от 3 до 30 м, простирающихся согласно первично-магматической полосчатости и трахитоидности самих нефелиновых сиенитов. Руды по своим петрографическим и петрохимическим характеристикам сходны с вмещающими породами и отличаются от последних обогащением рудными минералами: циркона, бритолита-(Y) и пирохлора. По геохимическим данным (высокое содержание высокозарядных и некоторых несовместимых элементов (Zr 1000–5000 г/т, Nb 200–600 г/т, Y 100–500 г/т, РЗЭ 0.1–0.3 мас. %, Rb 400–900 г/т), распределение РЗЭ и индикаторных отношений Th/U, Y/Nb и Yb/Ta), нефелиновые сиениты имеют обогащенный мантийный источник, сходный с таковым для современных базальтов океанических островов. Они образовались в ходе длительной фракционной кристаллизации первичной щелочнобазальтовой магмы. Появление рудных концентраций обусловлено уникальным составом нефелин-сиенитовой магмы (высокие содержания Zr, Y, РЗЭ, Nb) и процессами внутрикамерной магматической дифференциации. Минералогические исследования основного рудного минерала – циркона – выявили его длительную полистадийную кристаллизацию на всех этапах формирования месторождения. На магматическом этапе выделены две стадии: 1) раннемагматическая (внутренние зоны кристаллов призматических габитусов с температурой образования 900–850°С, имеющие высокие отношения ZrO2/HfO2 (среднее 90)) и 2) позднемагматическая (внутренние зоны дипирамидальных кристаллов с температурой образования около 500°С и пониженными отношениями ZrO2/HfO2 (среднее 63)). Циркон постмагматического/гидротермального этапа характеризуется пористым строением и обилием включений, температурой образования менее 500°С и наиболее низкими отношениями ZrO2/HfO2 (среднее 29). Последовательное уменьшение отношений ZrO2/HfO2 в цирконе этих этапов обусловлено эволюцией расплава и постмагматических растворов. Циркон метаморфического этапа образует внешние зоны на реликтах ранних кристаллов и самостоятельные индивиды, характеризуется ритмично-зональным строением и “усредненным” отношением ZrO2/HfO2 (среднее 45), сходным с таковым для самих руд. Для метаморфогенного циркона характерно пониженное, по сравнению с магматическим, содержание урана, что связывается с избирательным выносом последнего высоководными метаморфическими растворами. Циркон месторождения Сахарйок обладает низкими содержаниями вредных примесей (в частности, U 10–90 г/т и Th 10–80 г/т), что позволяет его использовать в самих широких областях.

БАИРОВА Э.Д., БАХАРЕВ А.Г., БОРТНИКОВ Н.С., ГАМЯНИН Г.Н., ГОЛЬЦМАН Ю.В., КОТОВ А.Б., САЛЬНИКОВА Е.Б., ЧЕРНЫШЕВ И.В., ЧУГАЕВ А.В. — 2012 г.

Интрузивные породы, которые ассоциируют с крупным золоторудным месторождением Нежданинское (Au > 470 т), залегающим в пермских терригенных углеродистых толщах, датированы по циркону и породообразующим минералам соответственно с помощью прецизионного U-Pb (ID-TIMS)-метода и Rb-Sr-метода. Лампрофиры дайкового комплекса, распространенные как в пределах рудного поля, так и связанные пространственно с золоторудной минерализацией, показывают согласующиеся конкордантные значения U-Pb-возраста по циркону (121 ± 1 млн. лет) и Rb-Sr-возраста по минеральной изохроне (121.0 ± 2.8 млн. лет). По гранодиоритам, представляющим доминирующую фацию пород Курумского массива, получена конкордантная U-Pb-датировка по циркону 94 ± 1 млн. лет, в то время как значения возраста, рассчитанные для различных типов пород массива по минеральным Rb-Sr-изохронам, оказываются на 1–4 млн. лет моложе. Это различие U-Pb- и Rb-Sr-датировок связано с длительным остыванием Курумского массива и более поздним закрытием Rb-Sr-системы биотита (300–350°С) и других породообразующих минералов по сравнению с U-Pb-системой циркона (около 900°С). Rb-Sr-датировка кварцевых диоритов Гельдинской группы штоков (92.6 ± 0.8 млн. лет) в пределах погрешностей совпадает с возрастом Курумского массива. Таким образом, в Нежданинском рудном поле присутствуют породы, относящиеся к двум эпохам магматизма, проявленным в Южно-Верхоянском складчатом поясе и разделенные интервалом времени 25–28 млн. лет. С учетом того, что возраст золоторудной минерализации составляет не менее 120 млн. лет, полученные данные позволяют уточнить предложенную ранее модель формирования Нежданинского месторождения. Они дают основание: 1) исключить верхнемеловые Курумский массив и Гельдинскую группу штоков как составные части золоторудной рудно-магматической системы и 2) предположить существование под месторождением глубинного магматического очага нижнемелового возраста, который, наряду с терригенными породами, участвовал в поставке вещества в гидротермальную систему. Изотопная систематика Nd, Sr и Pb магматических пород и рудной минерализации Нежданинского рудного поля показывает, что магматические очаги нижне- и верхнемелового времени в Южно-Верхоянском складчатом поясе произошли за счет вещества докембрийской коры, имеющей возраст около 1.8 млрд. лет.

БОЛОНИН А.В., ГРАДОВСКИЙ И.Ф. — 2012 г.

Палеозойская ( С1) складчатая толща метаморфизованных сероцветных карбонатно-терригенных отложений содержит горизонты силурийских черных кремнисто-глинистых сланцев, обогащенных углеродом (6–9%), пиритом (6–7%) и ураном (около 30 г/т). Урановые руды размещаются на выклинивании площадной и линейных зон раннепермского гипергенного (экзогенного) окисления пород, выраженного покраснением (гематитизацией). Из окисленных черных сланцев вынесен U, а также As, Sb, Cu, Ni, Mo, Ag. Эти элементы сконцентрированы в зоне цементации в форме настурана и сульфидов в околотрещинной вкрапленности и в прожилковидных выделениях преимущественно в карбонатсодержащих породах. В позднепермскую эпоху в связи с накоплением отложений верхнего красного лежня и цехштейна трещины в фундаменте заполнились прожилковыми выделениями карбонатов и сульфатов, в урановых рудах частично переотложился U и накапливались Pb и Zn. Гипергенные процессы мезозойско-кайнозойского времени изменили урановые руды несущественно.

ДРОГИЦКАЯ Г.М., КАЗАНСКИЙ В.И., МАКИВЧУК О.Ф., ПОПОВ Н.И., СТАРОСТЕНКО В.И., ТРИПОЛЬСКИЙ А.А., ЧИЧЕРОВ М.В. — 2012 г.

Исследования глубинного строения Кировоградского рудного района исходят из широкой трактовки его геологических границ и объединения в этих границах метасоматических урановых, пегматитовых литиевых, гидротермальных золоторудных месторождений, а также залежей магматических титановых руд. Важная отличительная черта Кировоградского района – пространственное совмещение Новоукраинско-Кировоградского гранитоидного и Корсунь-Новомиргородского рапакиви-анортозитового массивов. Первый вместе с метаморфизованными стратифицированными породами образует интрузивно-ультраметаморфический цоколь района, второй является автономным по отношению к цоколю. В совокупности указанные массивы образуют двухфазный Новоукраинско-Корсунь-Новомиргородский плутон, который определяет строение (архитектуру) Кировоградского рудного района не только в современном эрозионном срезе, но и на более глубоких уровнях литосферы. Месторождения урана, лития и золота располагаются в интрузивно-ультраметаморфическом цоколе и контролируются различными комбинациями присущих цоколю и наложенных на него разрывных структур, что влияет и на протяженность месторождений по вертикали. Некоторые из этих комбинаций уникальны. Прежде всего, это относится к узлам тройного сочленения наложенных разломов, вмещающим наиболее крупные скопления метасоматических урановых руд. Вместе с тем месторождения пространственно связаны с локальным (среднемасштабным) прогибом в рельефе раздела Мохо (мантийным рвом), дискордантным по отношению к Новоукраинско-Корсунь-Новомиргородскому плутону. Эти и другие сведения, изложенные в статье, позволяют рассматривать Кировоградский полиметальный рудный район как палеопротерозойский центр коро-мантийного магматизма и рудообразования. Он сформирован в интервале 2.1–1.7 млрд. лет путем последовательного совмещения трех этапов развития, которые отличаются по ассоциациям интрузивных пород, характеру деформаций и метаморфизма пород, происхождению и условиям локализации рудных месторождений.

БОГАТЫРЕВ Б.А., ЖУКОВ В.В. — 2012 г.

Рассмотрены двумерные динамические модели бокситообразования в коре выветривания на денудационных площадях, дренируемых речной сетью. В моделях проанализированы роль рельефообразующих факторов (тектонического подъема территории, речной эрозии и денудации водораздельных пространств), взаимосвязь гидрогеологического и литологического строения разрезов бокситоносной коры выветривания и особенности динамики формирования в ней зональности выше и ниже уровня грунтовых вод. В эпохе латеритного бокситообразования предложено выделять креативные и деструктивные этапы, различающиеся тектоническим режимом развития территории. В креативные этапы латеритное выветривание происходит на фоне ослабления денудации и увеличения площадей бокситообразования, а в деструктивные этапы – усиление денудации, сокращение площадей латеритного бокситообразования и в итоге полная денудация коры выветривания. В креативные и деструктивные этапы латеритного выветривания образуются различные морфогенетические типы и разновидности разрезов бокситоносной коры выветривания. Морфология разрезов коры выветривания на месторождениях кайнозойских латеритных бокситов в современной тропической климатической зоне Земли соответствует деструктивному этапу. Он характеризуется сокращением площадей латеритного бокситообразования и в геологической перспективе закончится полной денудацией латеритных бокситов.

ГОРБАЧЕВ Н.С. — 2012 г.

Расcмотрены особенности геологического строения, тектоно-магматической активизации Норильского района, стратиграфии и геохимии эффузивной толщи. Обсуждаются источники, механизм формирования рудоносных магм, масштабы рудообразующего процесса. Пермо-триасовый трапповый магматизм Норильского района развивался на имеющей блоковое строение части Сибирской платформы с архейско-нижнепротерозойским фундаментом, перекрытым мощным (до 13 км) осадочным чехлом и 3.7 км эффузивной толщей. Геофизические данные свидетельствуют о существовании в мантии протолитов древней субдуцированной океанической коры, а на разных уровнях земной коры – фрагментов промежуточных магматических очагов и подводящих каналов. Тектоно-магматическая активизация территории носила циклический характер со сменой режимов растяжения с интенсивным эффузивным вулканизмом режимами сжатия с его затуханием. Главные этапы: раннний (рифтогенный), переходный и поздний (рассеянного спрединга). В ходе каждого этапа формировалась ассоциация эффузивных (лавы, туфы) и интрузивных пород. Эффузивная толща подразделяется на 11 свит. Рудоносные интрузивы входят в состав Талнахского и Норильского рудных полей. Отличительная их особенность – двухэтажное строение: вверху – рудоносные интрузивы верхненорильского, внизу – безрудные интрузивы нижне-норильского типов. По геохимическим особенностям лав и интрузивов выделяется два типа первичной магмы: высоко-Ti OIB-типа (снизу вверх: iv, sv, gd свиты первого этапа) и низко-Ti (hk, tk, nd свиты второго и mr–mk свиты третьего этапа). С преобразованием в ходе разнообразных процессов магматической дифференциации первичной низко-Ti магмы связано формирование дифференцированной, обедненной рудными элементами магмы свиты nd и рудоносного кумулоса, представленного смесью силикатного и сульфидного расплавов, протовыделений силикатных минералов и хромита. По геохимическим параметрам интрузивы нижненорильского типа комагматичны дифференцированным лавам верхней подсвиты nd3, а рудоносные интрузивы верхненорильского типа – лавам mr–mk свит. Геохимическое сходство указывает на состав исходной магмы и время формирования интрузивов. Рудоносные интрузивы верхненорильского типа формировались в начале третьего этапа при внедрении примитивной низко-Ti магмы, сходной по составу с лавами mr–mk свит. При внедрении эти магмы захватывали и транспортировали в современную магматическую камеру материал рудоносного кумулоса – капли сульфидного расплава, протовыделения оливина, хромита, которые являются ксеногенными по отношению к магме, формирующей интрузивы. В отдельных случаях (Талнахская и Хараелахская интрузии) в движение вовлекались отдельные порции сульфидной магмы, которые внедрялись в качестве самостоятельной интрузивной субфазы. Экспериментально установлен экстремальный характер влияния давления на концентрацию серы в флюидсодержащих мафических магмах в условиях сульфидного насыщения с максимумом в области Р = 1–2 ГПа. В этом интервале давления концентрация серы в сульфидонасыщенных магмах возрастает в последовательности: “сухие” магмы (Н2 + СО2)-содержащие магмы < Н2-содержащие магмы. В области низких (<0.3 ГПа) и высоких (>2.5 ГПа) давлений концентрации серы (0.1–0.2 мас. %) соизмеримы. Экстремальный характер барической зависимости концентрации серы в флюидсодержащих мафических магмах в условиях сульфидного насыщения может играть важную роль в формировании рудоносных магм. Расчеты показывают, что количество сульфидов в уже известных месторождениях составляют не более 2% от геологических ресурсов – сульфидов, выделившихся из трапповой магмы, что позволяет надеяться на открытие новых месторождений. Исходя из рассмотренных особенностей формирования рудоносной магмы и геологической позиции уже известных месторождений предложены индикаторы и выделены потенциально рудоносные площади.

БАСКИНА В.А., БОРТНИКОВ Н.С., КУРЧАВОВ А.М., ЛАВЕРОВ Н.П., РУНДКВИСТ Д.В., САФОНОВ Ю.Г., ЯРМОЛЮК В.В. — 2012 г.

АНДРЕЕВА О.В. — 2012 г.

Рассмотрены особенности минеральных преобразований вмещающих пород и характер локализации рудных тел в U-месторождениях типа “несогласия” на примере месторождения Карку в Северном Приладожье. Показано, что значительные глубины, на которых происходило U-минералообразование, и своеобразие составов вмещающих пород обусловило, наряду с температурными и химическими параметрами воздействующих флюидов, значительную роль физического состояния среды – вариаций литостатического и флюидного давления, пористости, проницаемости. Компакция кварцевых песчаников и гравелитов, которые являются типичной вмещающей средой для месторождений “несогласия”, развитие микростилолитовых швов, конформных структур и переотложение кварца в свободных полостях (pressure solution) приводило к закрытию или ограничению объема порового пространства, возрастанию порового давления флюидов в глубинных частях рифейских прогибов и приближению его к значениям литостатической нагрузки. Для U-минералообразования важнейшее значение имело существование “переходной” зоны между интервалами гидростатических и литостатических давлений, которая и контролировала размещение рудных тел. Эта зона совпадала с рифей-протерозойским несогласием, опускаясь иногда несколько вглубь кристаллического основания. Ниже этой переходной зоны межзерновые флюиды находились под давлением, очень близким к давлению на твердые фазы, т.е. Робщ. Р фл. Реальность этого явления подтверждается прекращением процессов растворения–переотложения кварца и отчетливым замедлением дегидратации водосодержащих минералов. На примере месторождения Карку показано, что в его подрудной части широко развиты высокогидратированные глинистые минералы серии иллит–смектит, отсутствующие в более высоких надрудных горизонтах, а процессы регенерации кварца прекращаются. Предполагается, что существование зоны cверхвысоких флюидных давлений в глубинных частях осадочных бассейнов ограничивает локализацию U-рудных тел областью структурно-стратиграфического несогласия между R и PR.

КОГАРКО Л.Н., РЯБЧИКОВ И.Д. — 2012 г.

При значениях фугитивностей кислорода, характерных для меймечитов и оливинсодержащих пород Маймеча-Котуйской провинции, сульфиды неустойчивы на магматической стадии и, следовательно, главной формой присутствия элементов платиновой группы (ЭПГ) в этих магмах были металлические сплавы. Оценки содержаний ЭПГ в оливиновых агрегатах меймечитов дают состав, сходный со средним составом дунитов Гулинского массива. Наиболее вероятная форма присутствия ЭПГ в меймечитах – наноразмерные включения металлического сплава. Формирование металлических зерен ЭПГ достаточно крупного размера может быть следствием смешения частично дифференцированного в результате фракционной кристаллизации расплава с новой порцией примитивной магмы, как это было предложено для объяснения формирования хромитовых залежей.

ЛАПТЕВ Ю.В., ШВАРОВ Ю.В. — 2012 г.

Для расширения возможностей компьютерного моделирования гидротермальных процессов с использованием программного пакета “HCh” создан внешний модуль “ZnS_FeS” на основе неидеальной асимметричной модели твердого раствора сфалерита. Вычисляемые по этой модели коэффициенты активности FeS и ZnS в интервале температур 200–350°С приводят к уменьшению мольной доли FeS (XFeS) в сфалерите в 3–1.5 раза по сравнению с идеальной моделью. Расчетные данные по составу сфалерита на пирит-пирротиновом буфере при учете неидеальности пирротина показали их хорошее соответствие результатам экспериментов в пределах 2% величины XFeS при ее значениях 0.215. С использованием дополнительных расчетных данных для равновесий сфалерита с пиритом и магнетитом, а также пиритом и баритом построена нелинейная зависимость изменения величины lg XFeS от (lg fs2). С переходом от пирротина к магнетиту и бариту мольная доля FeS в сфалерите уменьшается (как следствие увеличения фугитивности серы) до величин XFeS = 0.1 и 0.006 соответственно. На примере рудопроявления Рейнбоу (Срединный атлантический хребет) показана методическая возможность применения результатов расчетов по неидеальной модели сфалерита для интерпретации природных данных. Установлено, что составы сфалерита в пирротин-кубанит-сфалеритовом (XFeS=0.20–0.33) и сфалеритовом (XFeS=0.05–0.14) типе руд хорошо согласуются с величинами XFeS по расчетным буферным равновесиям пирит–пирротин (XFeS=0.215) и пирит–кубанит–халькопирит (XFeS=0.10–0.12).

ЛАВЕРОВ Н.П., ОМЕЛЬЯНЕНКО Б.И., СТЕФАНОВСКИЙ С.В., ЮДИНЦЕВ С.В. — 2012 г.

Добыча урана для производства ядерного топлива неизбежно ведет к истощению его природных запасов и росту рыночных цен. Обеспечить АЭС энергетическим сырьем можно за счет переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), в котором сохраняется более 90% энергетического ресурса. Основные трудности в решении этой задачи связаны с образованием при переработке ОЯТ огромного количества жидких отходов, которые надо концентрировать, отверждать и захоранивать. Эти отходы принято разделять на низко (НАО)-, средне (САО)- и высокоактивные (ВАО), на которые приходится 95, 4.4 и 0.6% суммарного объема отходов соответственно. Несмотря на небольшой объем, радиоактивность ВАО примерно соответствует суммарной радиоактивности НАО и САО. Главная опасность ВАО связана с их очень высокой радиоактивностью, наличием долгоживущих радионуклидов и тепловыделением, а также необходимостью изоляции на практически неограниченный срок. Основные трудности обращения с отходами низкого и среднего уровней радиоактивности (НСАО) обусловлены их колоссальными объемами. Дан анализ существующих способов изоляции НСАО, на основе которого обосновывается вывод о том, что их концентрирование, остекловывание и захоронение в близповерхностных хранилищах является необходимым условием широкомасштабной переработки ОЯТ реакторов ВВЭР-1000. Значительное снижение объема НСАО при остекловывании и очень низкая скорость растворения при низких температурах делает боросиликатное стекло идеальной консервирующей матрицей для иммобилизации НСАО. Вместе с тем очень высокая скорость коррозии стекломатриц при повышенной температуре заставляет усомниться в эффективности их использования для иммобилизации тепловыделяющих ВАО. Повышенные затраты на остекловывание НСАО по сравнению с цементацией и битумированием могут быть компенсированы за счет уменьшения затрат на создание дополнительных инженерных барьеров, значительного уменьшения объема НСАО, возможности размещения близповерхностных хранилищ в разнообразной геологической среде, использования в качестве матриц наиболее дешевых в производстве боросиликатных стекол.

ГРЕЧАНОВСКИЙ А.Е., ЕРЕМИН Н.Н., УРУСОВ В.С. — 2012 г.

Радиационная устойчивость циркона (ZrSiO4) подвергнута сравнительному испытанию с помощью методов компьютерного моделирования для четырeх различных наборов параметров межатомных потенциалов. В приближении изолированных дефектов методом Мотта–Литтлтона рассчитаны энергии френкелевских пар (ФП) для атомов Zr, Si и O. Разница между энергиями ФП, рассчитанными для четырех потенциалов, и энергиями ФП, полученными из первых принципов (ab initio), меньше всего для того из 4-х потенциалов, который учитывает данные ab initio “Zirсon3”. Методом молекулярной динамики изучено формирование в цирконе каскада смещенных атомов (КСА) после прохождения первично выбитого атома тория с энергией 20 кэВ. Количество ФП в КСА достигает значений от 5300 до 61900 в зависимости от выбора потенциала. Количество ФП в конце моделирования составляет от 480 до 4970. Проанализировано распределение межузельных атомов кислорода в цирконе. Показано, что в интервале времени t = 0–0.1 пс (баллистический этап) преобладают межузельные атомы кислорода, выбитые из начального положения равновесия (дефекты О1). При этом происходит разрыв связи Si–O. Среднее значение смещения таких дефектов составляет 2–3 A, вероятность их выживания – 34–73% в зависимости от выбора потенциала. После времени t = 0.1 пс (начало теплового этапа) происходит смещение большого количества тетраэдров SiO4 в цирконе и формирование большого количества межузельных атомов кислорода, поскольку разрыва связи Si–O не происходит. Среднее значение смещения таких дефектов (дефектов О2) составляет 1 A, вероятность выживания таких дефектов незначительна и составляет 1.5–3.0% в зависимости от выбора потенциала. Общее количество межузельных атомов О лишь на 19–25% состоит из дефектов О2 и в основном определяется дефектами О1. Введен параметр, характеризующий часть энергии первично выбитого атома, которая расходуется на образование ФП. Физически приемлемые значения этого параметра (меньше 1) получаются лишь для потенциала “Zirсon3”. Анализ результатов показывает, что для разных потенциалов существует значительное различие относительного количества атомов Si и O, которые смещаются на расстояния 0.3–0.5 A от положения равновесия. В частности, с уменьшением смещаемости атомов количество ФП в цирконе уменьшается. Установлено, что наименьшая смещаемость атомов, наименьшее количество ФП и наиболее разумное согласие с заданными условиями компьютерного “эксперимента” обеспечивает потенциал “Zirсon 3”.

ЕРЕМИН Н.И. — 2012 г.