Минералогия, геохимия и генезис редкометалльного Zr-Nb-Hf-Ta-РЗЭ-Ga оруденения в пласте XXX Минусинского бассейна

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценки влияния вулканогенного пирокластического материала на формирование геохимического фона редких элементов в угле. Цель: изучить минералогические и геохимические особенности углей и пород пласта XXX Минусинского угольного бассейна. Объекты: угли и породы пласта XXX Минусинского бассейна. Методы: опробование угольного пласта XXX Минусинского бассейна; химический состав определен методами массспектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS), атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), инструментальным нейтронно-активационным анализом (ИНАА); минеральный состав изучен методами оптической микроскопии, петрографического анализа, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии. Результаты. Выполнены комплексные минералого-геохимические исследования редкометалльного Zr-Nb-Hf-Ta-РЗЭ-Ga оруденения в пласте XXX-XXXa Изыхского месторождения Минусинского бассейна. В золе угля максимальное содержание Zr составляет 1,4 %, Nb - 0,26 %, Hf - 164 г/т, Ta - 21,2 г/т, суммы РЗЭ - 0,8 %, Ga - 226 г/т. Рудное вещество главным образом сконцентрировано в тонкодисперсной минеральной фазе, представленной преимущественно Zr-Nb-Ti-Fe оксидами, сложными Nb-Zr-P силикатами, редкоземельными фосфатами (монацит, ксенотим). Установлена связь аномальных концентраций редких металлов с внутрипластовым породным прослоем. В минеральном составе породного прослоя преобладает каолинит (68,9 %), меньше распространены кварц (11,0 %), калиевые полевые шпаты (7,0 %) и альбит (5,6 %). Установлена вулканогенно-пирокластическая природа породного прослоя и определен его первичный состав как пантеллерит-комендитовый. Подобный по составу породный прослой, с которым связано редкометалльное оруденение в углях, известен в углях кемеровской свиты Кузбасса того же возраста. Комплексное Zr-Nb-Hf-Ta-РЗЭ-Ga оруденение в углях Кузнецкого и Минусинского бассейна, связанное с вулканогенной пирокластикой, свидетельствует о возможном проявлении активного кислого и щелочного вулканизма планетарного масштаба в период формирования углей и о возможности выявления подобного оруденения в углях пермского возраста других бассейнов.

The relevance of the research is caused by the demand for assessment of volcanic pyroclastic material influence on formation of rare elements geochemical background in coal. The main aim of the research is to identify mineral and geochemical characteristics of coals and surrounding rocks in the seam XXX of Minusinsk coal basin. Objects: coals and surrounding rocks in the seam XXX of Minusinsk coal basin. Methods: sampling of the seam XXX of Minusinsk coal basin; chemical composition is identified with inductively coupled plasma massspectrometry (ICP-MS), inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), instrumental neutron activation analysis (INAA): mineral composition is investigated with optical microscopy, petrographic methods, scanning electron microscopy, X-ray diffractometry. Results. The detailed mineral and geochemical investigations of rare-metal Zr-Nb-Hf-Ta-REE-Ga mineralization in the seam XXX-XXXa, Izykh coal deposit, Minusinsk basin were carried out. In coal ash maximum content of Zr is 1,4 %, Nb - 0,26 %, Hf - 164 ppm, Ta - 21,2 ppm, ∑REE - 0,8 %, Ga - 226 ppm. The ore matter is predominantly concentrated in the fine mineral phases, composed mainly of Zr-Nb-Ti-Fe oxides, complex Nb-Zr-P silicates, rare-earth phosphates (monazite, xenotime). The relation between the anomalous concentrations of rare metals and the intraformational seam was established. The main mineral in the intraformational seam is kaolinite (68,9 %), quartz (11,0 %), K-feldspars (7,0 %), and albite (5,6 %) occur less often. This seam has volcanogenic pyroclastics genesis, and its composition is pantellerite-comendite. The intraformational seam enriched with similar rare-metal mineralization was found earlier in coals of Kemerovskaya suite (Kuznetsk coal basin). Complex Zr-Nb-Hf-Ta-REE-Ga mineralization associated with the volcanogenic pyroclastics in coals of both Kuznetsk and Minusinsk basins is an evidence of possible global felsic and alkaline volcanic activity during coal formation and expands the prospects of revealing further such mineralization in Permian coals of other basins.