1Лащук В.В.,2Жиров Д.В., 3 Корчагин А.У., 4 Иванченко В.Н.,1Усачёва Т.Т.

1Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

2Геологический институт КНЦ РАН, 3ООО «Пана», Апатиты,

4ООО «Печенгагеология ДП Норникель», пос. Никель, Мурманская область, Россия

Mineral composition, structure, physico-mechanical and technological properties of overburden gabbronorite of the Vuruchuaivench and Vostochny Kievey platinoid (minerals of the platinum group) deposits have been investigated. It is found that the principal geological factor controlling the area of possible application of these rocks as natural-stone building materials is metamorphic processes. Metamorphisized gabbronorites of the Vuruchuaivench deposit are found to have little decorative value but applicable for highly strong crushed stone making. The unaltered gabbronorites of the Vostochny Kievey are ornamental (2 class) facing stone. In strength, they exceed the Vuruchuainen altered rocks and can be attractive as a source of high-strength crushed stone.

Настоящая работа посвящена сравнительному анализу вскрышных пород месторождений минералов платиновой группы (МПГ) Вуручуайвенч и Восточный Киевей, которые располагаются соответственно в пределах Мончегорского и Федорово-Панского массивов.

Цель исследований - выявить минералого-петрографические особенности этих пород и оценить их влияние на качество полученных природнокаменных строительных материалов.

Исследованиями интрузива Западно-Панских тундр (в пределах Федорово-Панского массива) установлено, что расслоенные интрузии базит-ульрабазитов месторождения платиноидов, характеризуются относительно простым геологическим строением и сложены преимущественно габброноритами [1]. Мончегорский интрузив на западном склоне горы Вуручуайвенч представлен изменёнными габброноритами, которые включают редкие тела метадиабазов [2]. На стадии детальных геолого-разведочных работ эти горные породы исследовались как сырьё для производства облицовочного камня и строительного щебня [3, 4].

Результаты изучения минерального состава, структуры, технологических свойств вскрышных пород месторождений МПГ Вуручуайвенч и Восточный Киевей приведены в таблицах 1-3.

Анализ исследований минерального состава и структуры показал, что габбронориты Вуручуайвенча отличаются от аналогичных пород Восточного Киевея более интенсивным развитием метаморфических процессов (таблица 1). Об этом свидетельствует отсутствие в них оливина и ортопироксена, а также увеличение содержания хлорита в среднем до 5.9, кварца до 5.2 об.%, меньше - содержания эпидота и рудного в среднем до 1.7об.%, реже - содержания серпентина до 0.8 и кальцита до 0.3 об.%. Следствием этих преобразований является увеличение коэффициента формы минеральных зерен в среднем до значения 2.37 и повышение коэффициента неоднородности породы по форме минеральных зерен в среднем до значения 6.87.

Таблица 1
Минеральный состав и структурные показатели рудовмещающих пород месторождений МПГ Вуручуайвенч и Восточный Киевей

Продолжение таблицы 1

Примечание

1 GBN - габбронорит, DIA - диабаз, PLZ - плагиоклазит, NOR - норит, GB - габбро.

2 Хср - среднее значение, Дов. инт. - доверительный интервал среднего значения при надежности 0.95, Квар - коэффициент вариации среднего значения.

3 Структурные показатели: Dср - средний размер минеральных зерен, Кф - коэффициент формы минерала: отношение его длины к ширине, Кнр и Кнф - коэффициенты неоднородности породы по размеру и форме минеральных зерен, соответственно отношения  и  [5].

4 Жирным шрифтом выделены и подчеркнуты значения, которые соответственно выше и ниже доверительного интервала среднего значения, установленного для габброноритов месторождения МПГ Вуручуайвенч.

Метаморфические процессы существенно влияют на прочностные свойства габброноритов Вуручуайвенча (таблица 2). Прочность при сжатии и коэффициент крепости этих пород ниже в среднем на 60 % по сравнению с габброноритами Восточного Киевея. Однако прослои плагиоклазитов, достигающие мощности до 2 м, содержащиеся в габброноритовой толще месторождения Вуручуайвенч, и редкие тела диабазов по прочности не уступают вскрышным породам Восточного Киевея.

Технологические исследования щебня из пород месторождения Вуручуайвенч показали, что метаморфические преобразования габброноритов, в целом, не ухудшают качество зернового состава, прочность и удовлетворяют нормативным требованиям, предъявляемым к щебню для строительных работ (таблица 3).

Детальные исследования физико-химических свойств габброноритового щебня из месторождения МПГ Вуручуайвенч показали, что это высокопрочный, коррозионностойкий, не радиоактивный материал [4]. Мелкая фракция 5-10 мм, которая составляет в среднем 7.4 % от общей массы щебня, отличается от других фракций закономерным понижением насыпной и средней плотности, увеличением пористости, водопоглощения и потери массы после испытаний на дробимость. Однако это не влияет на показатели истираемости в полочном барабане и морозостойкости  щебня.

Таблица 2 Физико-механические свойства рудовмещающих пород месторождений МПГ Вуручуайвенч

ПРИМЕЧАНИЕ

1 Условные обозначения пород и статистические характеристики смотри таблицу 1.

2 При расчете прочности при сжатии образцов-цилиндров Ø 58 мм, изготовленных из керна горных пород месторождения Вуручуайвенч, введен повышающий масштабный коэффициент 1.20 для сравнения с показателем прочности образцов-цилиндров Ø 42 мм, изготовленных из керна горных пород месторождения Восточный Киевей.

Таблица 3

Зерновой состав и физико-механические свойства щебня, полученного из габброноритов, вкрыши месторождения МПГ Вуручуайвенч

Примечание

1 Статистические характеристики смотри таблицу 1.

2 Технологические пробы (5 проб) щебня произведены из кернового материала на дробилке ДЩЛ 80-120.

Габбронориты Вуручуайвенча характеризуются низким содержанием вредных минералов-примесей и в них отсутствуют радиоактивные минералы. Вредные минералы-примеси представлены хлоритом, гематитом, биотитом и меньше магнетитом, актинолит-асбестом, сульфидами, средние содержания которых соответственно составляют 1.0, 0.7, 0.3 и 0.1 мас.%, что значительно меньше нормативных значений. Содержание естественных радионуклидов Th²³², Ra²²⁶, K⁴⁰ и удельная эффективная радиоактивность А_эфф в среднем составляют соответственно 2.3, 5.8, 55 и 14 Бк/кг (допустимая 370 Бк/кг). Поэтому эти породы и отличаются минимальной реакционной способностью, удельной электропроводимостью и радиоактивностью. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне составляет 0.5%, а содержания зерен слабых пород в щебне фракций 5-10, 10-20 и 20-40 мм соответственно составляют 4.0, 2.0 и 0.1. Содержания зерен пластинчатой (лещадной) формы в щебне этих фракций составляют соответственно 34.2, 16.7 и 5.9% и в соответствии с требованиями ГОСТ 8267-93 [6], оцениваются по форме зерен соответственно, как щебень 3, 2 и 3 групп. Смесь щебня мелкой и средней фракций, размером зерен 5-20 мм, характеризуется низкими потерями массы щебня после испытаний на дробимость и оцениваются маркой «1400». В мелкой фракции отмечается увеличение содержания зерен слабых пород в среднем до 4.7 и содержания зерен лещадной формы в среднем до 19.7 мас.%. Это связано не только с уменьшением крупности зерен щебня, но, по-видимому, также с влиянием метаморфических процессов на изученные горные породы. Марка прочности щебня по истираемости в полочном барабане - И1, о чем свидетельствуют потери массы щебня после испытаний, составляющие для этих фракций соответственно 10.7, 9.1 и 10.4 %. Сопротивление удару щебня фракции 20-40 мм соответствует марке У75 по ГОСТ 7392-02 [7]. Устойчивость структуры щебня против распада (потеря массы после испытаний) для фракций 5-10, 10-20 и 20-40 мм составляет соответственно 0.4, 0.5 и 1.8 %. Потеря массы щебня после 50 циклов испытаний на морозостойкость для этих фракций составляет 0.3, 0.3 и 0.6 %, что ниже нормативного значения (5%) и соответствует марке F50. Реакционная способность щебня, электропроводность насыщенного и концентрированного растворов составляют соответственно 12.4 ммоль/л, 0.02 и 0.05 См/м. Содержание триоксида серы в щебне составляет 0.09 мас.%.

Метаморфические процессы влияют, главным образом, на внешний вид вуручуайвенчских габброноритов. Эти породы осветлились, приобрели темно-серый и средне-серый цвет с зеленоватым оттенком. Полируемость их удовлетворительная, ступень светлоты 3-4, светлота 9-22 % по фотоблескомеру ФБ-2, и по декоративности они оценены как горные породы 3 класса (мало декоративные) [8].

Исследования габброноритов Восточного Киевея в качестве сырья для производства облицовочного камня показали, что по декоративности они признаны декоративными (II класс) и являются перспективным видом облицовочного камня [4]. По прочностным и декоративным показателям изученный вид облицовочного камня приближается к кирикованярвинским пироксенитам (Печенгский район, Мурманская область).

Таким образом, установлено, что габбронориты Вуручуайвенча отличаются от аналогичных пород Восточного Киевея интенсивным развитием метаморфических преобразований минералов и структуры. Эти преобразования повлияли, главным образом, на внешний вид и меньше затронули прочностные и технологические свойства пород. Поэтому они рекомендуются только как сырьё для производства строительного щебня. Габбронориты Киевея - менее метаморфизованные образования, оценены как декоративные горные породы, характеризуются более высокими прочностными свойствами, чем аналогичные породы Вуручуайвенча. Они являются перспективным сырьём для производства облицовочного камня и строительного щебня.

Литература

1. Латыпов Р.М., Чистякова С.Ю. Механизм дифференциации расслоенного интрузива Западно-Панских тундр. - Апатиты: КНЦ РАН, 2000. - 315 с.
2. Геология СССР, том 27 Мурманская область, часть 1 Геологическое описание / Ред. Л.Я. Харитонов. - М.: ГНТИ по геологии и охране недр, 1958. - 714 с.
3. Лащук В.В., Жиров Д.В., Корчагин А.У., Усачёва Т.Т. Новые виды декоративного облицовочного камня в связи с промышленным освоением платиносодержащих месторождений Федорово-Панских тундр // Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов: Материалы III Международной научной конференции, Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2007. - С.59-61.
4. Лащук В.В., Иванченко В.Н., Жиров Д.В., Усачёва Т.Т. Оценка вскрышных пород месторождения платиноидов Вуручуайвенч» в качестве сырья для производства щебня // Там же - С.112-114.
5. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. - М.: Недра, 1978. - 390 с.
6. ГОСТ 8267-93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.
7. ГОСТ 7392-02. Щебень из плотных горных пород для баласстного слоя железнодорожного пути. Технические условия.
8. ГОСТ 9479-98. Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и других изделий. Технические условия.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2