Минералогия и геохимия тонштейнов в углях Черногорского месторождения Минусинского бассейна

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью определения роли пирокластического материала в формировании геохимического фона редких элементов в угле. Цель: изучить минералогические и геохимические особенности тонштейнов и вмещающих углей черногорской свиты Черногорского месторождения Минусинского бассейна. Объекты: тонштейны и вмещающие угли черногорской свиты Черногорского месторождения Минусинского бассейна. Методы: опробование угольных пластов Черногорского месторождения Минусинского бассейна; химический состав определен методами масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS), атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), инструментальным нейтронно-активационным анализом; минеральный состав изучен методами оптической микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии. Результаты. Рассмотрены минеральные и геохимические особенности тонштейнов черногорской свиты Черногорского месторождения Минусинского угольного бассейна. Каолинит является преобладающим в составе изученных тонштейнов. В меньшем количестве встречаются кварц, полевые шпаты, фосфаты. Комплексный минералого-геохимический подход позволил восстановить состав пирокластического материала, из которого сформировались изученные тонштейны. Наибольшее распространение в угольных пластах Черногорского месторождения имеют тонштейны, образовавшиеся из пеплов кислого состава. Также отмечается присутствие тонштейнов, сформированных с участием пирокластики кислого состава щелочного ряда. Редко встречаются разности, сформированные из пирокластики среднего и основного составов. На основе выявленных тонштейнов восстановлена последовательность изменения состава пирокластического материала, поступавшего в процессе торфонакопления. В ходе исследования установлено, что пирокластический материал оказал существенное влияние на накопление группы литофильных редких металлов, в том числе аномально высоких содержаний РЗЭ, Zr, Hf, Nb, Y, Th. 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 of the research is to study the mineralogical and geochemical features of tonsteins and enclosing coals of сhernogorskaya suite in the Chernogorskoe coal deposit (Minusinsk coal basin). Objects of the research are tonsteins and enclosing coals of сhernogorskaya suite in the Chernogorskoe coal deposit (Minusinsk coal basin). Methods: sampling of coal seams of сhernogorskaya suite in the Chernogorskoe 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, scanning electron microscopy, x-ray diffractometry. Results. The paper studies mineralogical and geochemical characteristics of the tonsteins in chernogorskaya suite of the Chernogorskoe coal deposit (Minusinsk coal basin). Kaolinite is predominant in the composition of the studied tonsteins. Quartz, feldspar, and phosphates are found in smaller amounts. 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 felsic alkali-type volcanic genesis are less widespread. Tonsteins formed from intermediate and mafic volcanic material are rare. On the basis of the identified tonsteins, the sequence of changes in the composition of the pyroclastic material received during peat accumulation was restored. The study found that the pyroclastic material had a significant impact on accumulation of a group of lithophilic rare metals, including abnormally high concentrations of REE, Zr, Hf, Nb, Y, and Th.