Изучение состава коллоидов, сформировавших шунгитовые породы Онежской структуры. Подкасик М. О. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008

 

На основании комплексных исследований, проведенных с применением дериватографии, методов коллоидной химии, рентгенофлюоресцентного, химического и электронно-микроскопического анализов, изучен состав коллоидов, сформировавших шунгитоносные породы месторождений Зажогино, Максово, Барыженцы в Онежской структуре. Проведено сравнение фаз, вымываемых из образцов грубой крошки и образцов тонкого материала. Установлено, что состав основных вымываемых компонентов включает три фазы: углерод, карбонаты и сульфиды, что подтверждается несколькими методами. Многоступенчатое выщелачивание показывает, что углерод вымывается из всех шунгитоносных пород, его концентрация в дисперсии возрастает при более тонком измельчении породы.

 

Илл. 2. Табл. 2. Библ. 4.

(научный руководитель Н. Н. Рожкова)

 

Введение. Шунгитовые и шунгитсодержащие породы в объемах, достаточных для практического использования, известны пока только в Карелии, что делает их сугубо местным полезным ископаемым и давно уже привлекает к ним внимание геологов, технологов и специалистов разных отраслей науки и практики. Вместе с тем проблема генезиса шунгитов Карелии во многом остается еще нерешенной.
Углерод шунгитов, как и сопутствующие ему в повышенных количествах металлы (V, Со, Ni, Сг, Zn, S, Se и др.) имеют эндогенное происхождение. Считается, что они привнесены глубинными газовыми потоками, сопутствовавшими вторжению в земную кору по глубинным разломам мантийных расплавов [Иваникин и др., 1987]. Однако, недостаточно изученными остаются многие вопросы, в частности, физико-химическая природа коллоидов, формирующих шунгитовые породы.

Коллоидное состояние вещества характеризуется размерами частиц меньше 1 мкм. Более тонкие частицы ведут себя активнее: переходят в различные растворы, в том числе в воду. Свойства вещества в нормальных условиях и в состоянии коллоидного раствора резко различаются, а значит, появляется возможность получения дополнительной информации о веществе. В результате сравнения и исследования фаз, переходящих в коллоидный раствор из шунгитовых пород, появляются новые данные, позволяющие найти ответы на вопросы, связанные с генезисом и геохимией шунгитовых пород.

Геология Онежской структуры. Онежская структура располагается в некогда тектонически активной, переходной зоне между Балтийским щитом и Русской платформой. Зона представлена флексуроподобным изгибом с множеством глубоких разломов. По данным наземных наблюдений и буровых скважин, широкие грабены здесь чередуются с узкими горстами. На многих участках территории прослежены признаки двух этапов вулканической деятельности: суйсарского и заонежского. Комплекс вулканогенно-осадочных пород заонежского горизонта, верхнего подгоризонта, включает крупные тела шунгитовых пород, выявленных на всей площади Онежской мульды [Филиппов, 2002]. Они имеют конусообразную, реже – караваеобразную, сплюснутую форму и располагаются вдоль зон глубинных разломов северо-восточного простирания. В пределах Толвуйской структурной зоны выявлено 6 тел шунгитовых пород. На двух из них, Зажогинском и Максовском, проведена детальная разведка и подсчитаны запасы. В отличие от однородной Зажогинской залежи, которая активно разрабатывается уже несколько лет, Максовское тело брекчировано и изменено, разработки на нем ведутся не так давно.

Онежскую структуру слагают нижнепротерозойские горные породы: песчаники вепсийского возраста, углеродистые породы калевия, углеродсодержащие породы людиковия и углеродистые породы ятулийского возраста [Голубев и др., 1983]. Онежская структура окружена архейскими породами, главным образом, гранито-гнейсами. Людиковийский горизонт представляет особый интерес. Он состоит из суйсарской и углеродсодержащей заонежской серий.

Особое внимание следует обратить на концентрации элементов в подземных водах изучаемых месторождений этого горизонта (в мкг/л): Fe – 7500, Mn – 1100, Zn – 840, Al – 770, Ni – 360, Sr – 360, Ba – 270, P – 240, Mo – 48, Co – 34, Cu – 30 [Бородулина, 2007]. Рассматривая химический состав шунгитоносных пород, необходимо учитывать возможность влияния гидротермальных растворов на породы.

Объекты и методы. Объектом исследований явился шунгит III (по классификации П. А. Борисова) с содержанием углерода 20–45 % из Максовской и  Зажогинской pалежей, а также из месторождений Барыженцы. Методы, которые использовались для исследования шунгитов: коллоидная химия (выщелачивание), рентгенофлюоресцентный, химический анализы, дериватография, электронная микроскопия.

№	Наименование пробы (1–6-последова­тель­ность вымывания)	Общие потери в весе, %	С, вес %	Термоактивные минералы (температуры эффектов, °С)
1	Z2 – 1	63.0	7.6	Углерод (550), карбонаты (-760)
2	Z2 – 2	50.2	7.8	Углерод (545), карбонаты (-760)
3	Z2 – 3	44.4	12.8	Углерод (555), карбонаты (-755)
4	Z2 – 4	47.2	14.2	Углерод (640), карбонаты (-740)
5	Z2 – 5	39.6	14.4	Углерод (530), карбонаты (-735)
6	Z2 – 6	32.4	14.4	Углерод (545), карбонаты (-710), сульфиды

Образцы Зажогино и Барыженцы были исследованы с помощью сканирующего электронного микроскопа VEGA II LSH TESCAN с приставкой для микроанализа (аналитическая лаборатория ИГ КарНЦ РАН, аналитики А. Н. Терновой и А. Н. Сафронов).
На основании полученных электронно-микроскопических изображений можно оценить размеры частиц в отмытом материале: в среднем, они составляют 1–0.5–0.2 мкм (рис. 2). Кроме того, измерен элементный состав образцов (табл. 2).

 

Таблица 2

Таким образом, сравнительное исследование компонентов, вымываемых водой из шунгитовых пород месторождений Максово, Зажогино, Барыженцы Онежской структуры показало, что состав основных вымываемых фаз сводится к трем минеральным компонентам: углерод, карбонаты, сульфиды.

 

1.    Бородулина Г. С. Химический состав подземных вод Онежской структуры // Геодинамика, магнетизм, седиментогенез и минерагения Северо-Запада России: материалы всероссийской конференции. Петрозаводск: Кар НЦ РАН, 2007. С. 61–64.

2.    Голубев А. И., Ахмедов А. М., Галдобина Л. П. Геохимия черносланцевых комплексов нижнего протерозоя Карело-Кольского региона. Л.: Наука, 1983. 193 с.

3.    Иваникин П. Ф., Галдобина Л. П., Калинин Ю. К. Шунгиты: проблемы генезиса и классификация нового вида углеродистого сырья // Советская геология, 1987. № 12. С. 40–47.

4.    Филиппов М. М. Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск: Кар НЦ РАН, 2002. 279 с.