Карбонатитовый комплекс Сиилинярви расположен в центральной Финляндии недалеко от города Куопио . Он назван в честь близлежащего города Сиилинярви , расположенного примерно в 5 км к западу от южного расширения комплекса. Сиилинярви является вторым по величине карбонатитовым комплексом в Финляндии после формации Сокли и одним из старейших карбонатитов на Земле возрастом 2610±4 млн лет. [1] Карбонатитовый комплекс состоит из крутопадающего линзообразного тела длиной около 16 км, окруженного гранитогнейсом. Максимальная ширина тела составляет 1,5 км, а площадь поверхности — 14,7 км2 . Комплекс был обнаружен в 1950 году Геологической службой Финляндии с помощью местных сборщиков минералов. Разведочное бурение началось в 1958 году компанией Lohjan Kalkkitehdas Oy. Typpi Oy продолжала бурение с 1964 по 1967 год, а Apatiitti Oy бурила с 1967 по 1968 год. После бурения были проведены лабораторные и опытно-промышленные работы. Рудник был открыт Kemira Oyj в 1979 году как открытый карьер. Операция была продана Yara в 2007 году. [2]
Апатитовый рудник Сиилинярви является крупнейшим открытым карьером в Финляндии. В настоящее время рудник состоит из двух карьеров: более крупного южного карьера Сяркиярви и меньшего северного карьера-спутника Сааринен. Карьер Сяркиярви имеет глубину около 250 м, с высотой уступа 28 м. [3] Карьер Сааринен расположен примерно в 5 км к северу от основного карьера Сяркиярви. [4]
Общая мощность взрывов на руднике составляет 600 кт в неделю, 450 кт из карьера Сяркиярви и 150 кт из карьера Сааринен. Почти все породы серии глиммерит - карбонатит являются рудными породами; фениты и пересекающие их диабазы являются пустыми породами. Однако есть некоторые поздние карбонатитовые жилы с низким содержанием апатита и определенные блоки карбонатит-глиммерита с < 0,5 мас.% P 2 O 5 . Причина, по которой они лишены апатита, неизвестна, но это может быть связано с метаморфизмом и потоком флюидов. [5]
Рудник Сиилинярви является единственным действующим фосфорным рудником в Европейском Союзе . С 1979 года было добыто более 400 млн тонн породы, из которых около 65% приходится на руду. К 2016 году на руднике было добыто 24,7 млн тонн основного продукта — апатита. Запасы руды в январе 2016 года составляли 205 млн тонн. Текущее производство составляет около 11 млн тонн руды в год, в то время как среднее содержание P2O5 на месте составляет 4,0 мас.% . [ 6 ] Примерно 85% апатитового концентрата перерабатывается на месте в Сиилинярви для производства фосфорной кислоты и удобрений, остальная часть концентрата используется на других заводах компании. Побочными продуктами являются слюдяной и кальцитовый концентраты. [7] Апатитовый концентрат производится методом флотации на обогатительной фабрике около карьера Сяркиярви. Концентрат затем может быть переработан в фосфорную кислоту с использованием серной кислоты. Серная кислота в настоящее время извлекается из пирита шахты Пюхясалми . [8]
Окружающая коренная порода интрузии Сиилинярви архейская , хотя граница между архейской и палеопротерозойской коренной породой находится рядом. Ближайшие палеопротерозойские породы относятся к области Северного Саво Черного сланца . [9]
Интрузия глиммерита - карбонатита в Сиилинярви расположена в юго-восточной части гранитно - гнейсовой местности Иисалми . [10] Террейн регистрирует как некоторые из самых молодых, так и самых старых архейских событий в Фенноскандинавском щите , интрузию Сиилинярви 2,6 млрд лет и мезосомы почти 3,2 млрд лет , обнаруженные в гранулитах . [11] Сейсмические исследования показали, что толщина земной коры внутри террейна Иисалми необычно велика, около 55–60 км. [12] Толщина террейнов обусловлена несколькими процессами, такими как надвигообразование во время свекофеннской коллизии и постколлизионное андерплейтинг. На современном уровне эрозии западная часть террейна в основном метаморфизована в фациях зеленых сланцев во время свекофеннской орогенеза. [13]
Доминирующий тип окружающих пород в районе Сиилинярви - гранитогнейс с различной текстурой и, в некоторой степени, минералогией. Основные минералы - плагиоклазовый полевой шпат , кварц , микроклиновый полевой шпат , биотит и роговая обманка . Окружающие гранитогнейсы простираются примерно на 100 км к северу от Сиилинярви. [14] Карельские (2,0-1,9 млрд лет) осадочные породы встречаются на западе и северо-западе от Сиилинярви. Породы представляют собой складчатые слюдяные сланцеватые гнейсы. [15 ]
Габбро Лапинлахти и Сиилинярви происходят из архейской карельской орогении. Мелкозернистый кварц- диорит , который прорывает окружающий гранитный гнейс , находится на северо-восточной стороне габбро Сиилинярви. [16]
.jpg/1280px-Sample_Siilinj%C3%A4rvi_R625_(110.80).jpg)
Пять различных пород характеризуют рудник Сиилинярви: породы серии глиммерит-карбонатит, фениты, дайки диабаза , тоналит-диориты и гнейсы. [17] Апатит связан с глиммерит-карбонатитами. [18]
Обычно карбонатитовые комплексы содержат ядро внедренного карбонатита, которое прорезает последовательность богатых флогопитом пород. Однако в Сиилинярви глиммериты и карбонатиты хорошо перемешаны и встречаются в виде субвертикальных и вертикальных слоистых почти чистых глиммеритов и почти чистых карбонатитов. Объем карбонатита больше в центре интрузии, а породы вблизи краев тела почти полностью состоят из глиммеритов. [19]
Центральное рудное тело состоит из глиммеритов и карбонатитов. Богатые флогопитом рудоносные породы варьируются от почти чистого глиммерита до карбонат-глиммерита и силикокарбонатов. Карбонатиты, которые содержат более 50% карбонатов, составляют всего около 1,5 об.% основной интрузии. Эти карбонатитовые породы более распространены в центре интрузии и встречаются в виде тонких жил в глиммерите. Рудное тело также содержит сине-зеленые породы, которые состоят на 50 модальных% из рихтерита . [20] Основными минералами рудных пород являются тетраферрифлогопит , кальцит , доломит , апатит и рихтерит. Циркон , магнетит , пирротин , халькопирит и пироксены встречаются как акцессорные минералы . Апатит является фторапатитом , а количество CO 2 варьируется. [21]
Глиммерит — это интенсивно листоватая, зеленовато-черная, темная или красновато-коричневая порода (в зависимости от доминирующего минерала слюды), содержащая 0-15 % карбонатных минералов. Ориентированные породы мелко- и среднезернистые и обычно порфировидные . Матрица состоит из мелкозернистого афанитового флогопита, а порфирокласты представляют собой пластинчатые зерна флогопита. Мелкозернистые глиммериты часто более равномернозернистые. Минеральный состав глиммеритов в среднем состоит из 82 % флогопита, 8 % апатита, 7 % амфиболов, 2 % кальцита и 1 % доломита. В некоторых областях содержание апатита настолько высоко, что породу называют апатитовой породой (не менее 25 % апатита). Апатит встречается в этих породах в виде крупных зерен, а диаметр кристаллов может достигать нескольких дециметров. [22] Вспомогательные минералы глиммеритов включают ильменит , магнетит и пирохлор . [23]
Карбонат-глиммериты — более светлые породы по сравнению с чистыми глиммеритами. Очевидно, это связано с содержанием карбоната (15-25 % карбонатных минералов), но также и с более светлым, красновато-коричневым цветом слюды. Они менее ориентированы, чем глиммериты, и более равномернозернисты. Размер зерна средний. Минеральный состав карбонат-глиммеритов в среднем состоит из 64 % флогопита, 10 % апатита, 10 % кальцита, 9 % доломита и 7 % амфиболов. [24]
Силикокарбонаты содержат 25-50% карбонатных минералов и довольно светло окрашены, оттенок зависит от цвета слюды. Текстура очень похожа на карбонат-глиммериты, за исключением областей, где карбонаты и слюды полосчатые и встречаются как их собственные фазы. Средний минеральный состав - 46% флогопита, 22% доломита, 19% кальцита, 9% апатита и 4% амфиболов, хотя количество кальцита должно быть выше, чем у доломитов. [25] Акцессорные минералы силикокарбонатов включают стронцианит , барит , циркон, ильменит и магнетит. [26]
Карбонатитовые породы (> 50% карбонатов) в Сиилинярви брекчированы и в основном состоят из кальцита, доломита и апатита. Акцессорные минералы включают флогопит, ильменит и магнетит. [27] Как правило, содержание доломита в карбонатных породах довольно сильно варьируется. Содержание в основном очень низкое, и порода состоит в основном из кальцита, но в некоторых областях содержание доломита может достигать 50%. Карбонаты Сиилинярви представляют собой светло-серые, белые или слегка красноватые мелко- и среднезернистые породы со средним размером зерна около 0,9-1,2 мм. Эти породы обычно встречаются в виде вертикальных даек . [28]
Фениты окружают рудоносные породы в комплексе Сиилинярви. Они образовались метасоматически, когда карбонатит-глиммеритовые породы внедрились в гранитогнейсовую вмещающую породу. Фениты в основном состоят из пертитового микроклина, рихтеритового амфибола и пироксена, но также существует большое разнообразие типов фенитов, которые включают такие минералы, как пироксен, амфибол, карбонат, кварц, апатит и кварц- эгирин . [29] Фениты также встречаются в виде ксенолитов в глиммерит-карбонатитах. [30] Наиболее распространенный тип фенитов — это красноватая или зеленовато-серая порода с различным размером зерна. [31] Содержание микроклина в фенитах в среднем составляет около 50%, а микроклин в изобилии присутствует в пертите. Количество плагиоклаза варьируется гораздо больше, и самые высокие найденные проценты составляют около 20-30%. Содержание анортоклаза в отдельных зернах плагиоклаза составляет 10-15%. Процент амфибола составляет 0-30%, а процент пироксена 0-15% от породы. Некоторые типы фенитов содержат до 15% биотита. [32]
Дайки базальтовых диабазов пересекают весь комплекс Сиилинярви. Их ширина варьируется от пары сантиметров до 60 метров. Дайки диабазов имеют очень четкую северо-западно-юго-восточную или северо-северо-западно-юго-восточную вертикальную ориентацию. [33] Диабазы представляют собой темно-зеленые, почти черные афанитовые породы без макроскопической ориентации. Содержание роговой обманки в диабазах Сиилинярви составляет 50-70 %, а содержание плагиоклаза - 25-40 %. Роговая обманка изменена до биотита в контактных зонах, а плагиоклаз - альбитовый. Измененные края дайки роговой обманки составляют около 50 см в ширину. Акцессорные минералы включают титанит, эпидот, пирит, апатит, кварц и циркон. [34] Предварительные исследования показывают, что существует по крайней мере три различных разновидности диабаза: кальцитсодержащий, сульфидсодержащий и безрудный диабаз. Содержание сульфида выше в более сдвинутых породах. [35]
Меласиенит , который пересекает все остальные части комплекса, кроме даек диабаза, состоит из щелочного полевого шпата , биотита, щелочного амфибола, апатита и магнетита. Дайка мафического меласиенита имеет длину 4 км и ширину 20–30 м и, по-видимому, имеет лампрофировый характер. [36] Он расположен в северной части комплекса и, возможно, связан с тем же интрузивным событием, что и карбонатит. [37]
Наиболее распространенными минералами интрузии Сиилинярви являются слюды, карбонаты, апатиты и амфиболы. Средний состав руды Сиилинярви: 65% флогопита (включая тетраферрифлогопит), 19% карбонатов (соотношение кальцита и доломита 4:1), 10% апатита (эквивалентно 4% P2O5 во всей породе), 5% рихтерита и 1% акцессорных минералов (в основном магнетита и циркона). [ 38]
Наиболее распространенным минералом слюды в комплексе Сиилинярви является тетраферрифлогопит, который составляет 65% интрузии. Некоторые глиммериты содержат более 90% тетраферрифлогопита. Цвет минерала черный или зеленовато-черный, темно-коричневый или красновато-коричневый. Цвет зависит от вмещающей породы и интенсивности деформации породы. Красновато-коричневая слюда обычно встречается с карбонатными глиммеритами, а черная слюда встречается с глиммеритами. [39] Флогопиты показывают очень сильный красно-коричневый до розовато-желтого обратного плеокроизма , что обусловлено высоким содержанием Fe 3+ . [40] Флогопит из Сиилинярви продается как почвенный кондиционер под торговым названием «Yara biotite».
Флогопит встречается в виде рассеянных чешуек, таблитчатых кристаллов и пластинчатых или листоватых агрегатов . Размер зерен слюд варьируется от нескольких мкм до нескольких сантиметров, средний размер составляет 1–2 мм в диаметре. [41] Флогопит изменяется в коричневый биотит-флогопит в зонах сдвига, а в наиболее интенсивно сдвинутых зонах — в биотит и хлорит. [42] Наиболее распространенным минералом включений в слюдах является магнетит, но обычно включения редки. Также можно найти некоторые включения циркона . [43]
Доломит Сиилинярви желтоватый или коричневато-белый, и его трудно отличить от кальцита. Наиболее распространенная форма доломита - округлые ксеноморфные зерна диаметром 0,2-0,4 мм. Доломиты также встречаются в виде крупных, почти идиоморфных зерен диаметром 4-6 мм. Другие распространенные текстуры - мирмекит и пластинки распада с кальцитом. Идиоморфные зерна встречаются только в карбонатитах. [44] Микрозондовые исследования доломита Сиилинярви показывают однородный состав с низким содержанием FeO-, SrO- и MnO. [45]
Апатит в Сиилинярви в основном представлен фторапатитом , но также может быть обнаружен карбонат-фторапатит. [46] Рудоносные породы Сиилинярви содержат примерно равное количество (около 10%) светло-зеленого или серого апатита. Количество фтора составляет около 2-4 мас.% в апатите Сиилинярви. [47] Апатиты рудника содержат довольно большое количество SrO, а иногда и CO2 . Апатит встречается вместе со слюдой в богатых слюдой породах и с кальцитом, доломитом или слюдой в богатых карбонатом породах. [48]
Обычно апатит встречается в виде округлых зерен или гексагональных призматических кристаллов. [49] Размер зерен варьируется от 10 мкм до нескольких дециметров в диаметре, поэтому месторождение рассеянное. Обычно размер зерен апатита больше в карбонатах и меньше в деформированных областях. Шестиугольные стержни и поперечные сечения редки в деформированных областях, где зерна дезинтегрированы и сломаны. Включения в апатите более обильны в срезанных частях руды. Количество также больше в более крупных зернах по сравнению с более мелкими. Некоторые зерна вообще не имеют включений. Наиболее распространенными минералами включений являются карбонаты, в основном доломит. Непрозрачные вещества также появляются в виде включений, но они редки. [50]
Наиболее распространенным амфиболом в Сиилинярви является сине-зеленый рихтерит , который составляет около 5% от общего объема интрузии и обычно менее 15 об.% глиммеритов. [51] Наибольший процент амфиболов обнаружен в сколотых частях рудных глиммеритов, где процент может локально достигать 40-50%. Некоторые карбонатитовые жилы вообще не содержат амфиболов. Амфиболы Сиилинярви обычно субгедральные , а типичный размер зерна составляет около 0,1 мм. Однако размер зерна довольно сильно варьируется, и крупные кристаллы диаметром в несколько сантиметров не являются редкостью. Самые крупные найденные скопления кристаллов имеют длину до 30 см. Включения редки, а минералы включений чаще всего представляют собой флогопит и непрозрачные минералы . Изменение минерала встречается редко. [52]
Магнетит является наиболее распространенным акцессорным минералом в рудных породах и обычно составляет менее 1 об.% руды. Он в основном встречается в глиммеритах. [53] Сульфидные минералы, представленные в руде, это пирит , пирротин и меньшее количество халькопирита . Сульфиды могут локально встречаться в массивной форме, несмотря на их пропорциональную редкость. [54]
Барит , стронцианит , монацит , пирохлор , циркон , бадделеит , рутил и ильменит были идентифицированы в Сиилинярви как редкие акцессорные минералы. Барит может встречаться в виде сростков со стронцианитом во включениях < 50 мкм в кальците. Монацит может быть обнаружен в двух типах: субгедральные включения < 50 мкм в кальците или апатите и немного более крупные субгедральные зерна вдоль границ зерен. Пирохлорит существует в виде включений в основном во флогопите, зерна обычно имеют ширину 50–200 мкм. Циркон встречается в виде эвгедральных зерен, которые варьируются по размеру от 100 мкм до нескольких сантиметров в длину. Однако циркон является необычным минералом в карбонатах из-за низкой активности кремнезема в расплаве. Бадделеит встречается в виде включений в цирконе. [55]
Доминирующее направление падения фолиации в районе Сяркиярви почти север-юг (265-275°), и она падает почти вертикально (85-90°) на запад. Простирание фолиации также является доминирующим направлением сдвига. Другое направление сдвига - с северо-запада на юго-восток, но оно слабее. Это направление также является доминирующим направлением диабазов . [ 56]
Сдвиг является общей чертой в основном рудном теле Сиилинярви и контактной зоне между вмещающей породой и рудным телом. Существуют также контактные зоны, которые показывают первичный магматический контакт. Палеопротерозойские дайки диабаза пересекают сдвиговую зону. По крайней мере, две стадии деформации можно обнаружить в породах комплекса Сиилинярви. Деформация, безусловно, имела место во время свекофеннской орогенеза, но могли иметь место и другие, более ранние стадии деформации. [57]
