Минералогия и геохимия тонштейнов в углях Бейского месторождения Минусинского бассейна

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки влияния вулканогенного пирокластического материала на формирование геохимического фона редких элементов в угле. Цель: изучить минералого-геохимические особенности тонштейнов и вмещающих углей черногорской свиты Бейского месторождения Минусинского бассейна. Объекты: тонштейны и вмещающие угли черногорской свиты Бейского месторождения Минусинского угольного бассейна. Методы: опробование угольных пластов черногорской свиты Бейского месторождения; химический состав определен методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP MS), инструментальным нейтронно-активационным анализом, рентгенофлуоресцентным анализом; минеральный состав изучен методами оптической микроскопии, петрографического анализа, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии. Результаты. Рассмотрены минералого-геохимические особенности тонштейнов черногорской свиты Бейского месторождения Минусинского угольного бассейна. Среди тонштейнов Бейского месторождения выделяются две разновидности: 1. Тонштейны каолинитового (70-100 %) состава, 2. тонштейны смешанного состава. Единичные каолинитовые прослои характеризуются содержаниями P2O5 до 20 %. Комплексный минералого-геохимический подход позволил определить состав исходного пеплового материала, послужившего источником для формирования тонштейнов. Среди изученных прослоев преобладают тонштейны, образованные из кислой вулканогенной пирокластики, менее распространены тонштейны, образовавшиеся из вулканического пепла среднего состава. Редко встречаются тонштейны, сформированные при участии вулканогенного пирокластического материала основного и щелочно-основного составов. Исследования показали существенный вклад вулканогенного пирокластического материла в накопление РЗЭ, Zr, Hf, Ta, Nb, Y, Th и U в углях черногорской свиты Бейского месторождения. Рассмотрен вопрос о возможных источниках пеплового материала, из которого сформировались тонштейны.

The relevance of the research is determined by the necessity for assessment of volcanic pyroclastic material impact on formation of geochemical background of rare elements in coal. The main aim is to study the mineralogical and geochemical features of tonsteins and enclosing coals of сhernogorskaya suite in the Beysk coal deposit (Minusinsk coal basin). Objects of the research are tonsteins and enclosing coals of сhernogorskaya suite in the Beysk coal deposit (Minusinsk coal basin). Methods: sampling of coal seams of сhernogorskaya suite in the Beysk coal deposit; chemical composition is estimated with inductively coupled plasma mass-spectrometry, instrumental neutron activation analysis, x-ray fluorescence methods; mineral composition is defined with optical microscopy, petrographic analysis, scanning electron microscopy, x-ray diffractometry. Results. The paper studies mineralogical and geochemical characteristics of the tonsteins in chernogorskaya suite of the Beysk coal deposit (Minusinsk coal basin). Tonsteins of the Beysk deposit are divided into two types: 1. tonsteins of kaolinite (70-100 %) composition, 2. tonsteins of mixed composition. Few kaolinite seams contain P2O5 up to 20 %. Integrated mineral and geochemical analysis allow determining the composition of the initial ash material, which served as a source for formation of tonsteins. Tonsteins formed from felsic volcanogenic pyroclastics are predominant; tonsteins of intermediate volcanic ash are less widespread. Tonsteins formed from mafic and alkaline-base volcanic material are rare. Investigations show that volcanogenic pyroclastics played a significant role in accumulation of rare-earth elements, Zr, Hf, Ta, Nb, Y, Th, and U in coals of сhernogorskaya suite in the Beysk coal deposit. We also discussed possible sources of ashes that formed the tonsteins.