Mineralogiczna i geochemiczna charakterystyka mineralizacji 3T z obszaru Kibara Belt w Afryce Środkowej

Abstract

Rozprawa doktorska skupia się na problemach dotyczących geochemii, mineralogii oraz procesów złożotwórczych mineralizacji 3T (tin - Sn, tungsten - W, tantal - Ta) związanych z cynonośnymi granitami obszaru Bugarura-Kuluti we wschodniej Rwandzie. Przedmiotem badań są granity, pegmatyty, grejzeny i żyły hydrotermalne zawierające mineralizację Sn, W oraz Ta-Nb, jak również wybrane minerały ciężkie takie jak turmalin, cyrkon, monacyt, staurolit i tlenki Ti. Celem pracy jest zbadanie pochodzenia, ewolucji i wieku złóż Ta-Nb, Sn i W, jak również określenie źródeł i strefowości występowania poszczególnych metali. Wyniki badań przedstawiają zmienność charakterystyki mineralogicznej i chemicznej minerałów, prezentowanej na opracowanym modelu metalogenicznym obszaru badań. Finalnym etapem pracy jest wykorzystanie otrzymanych wyników w celu propozycji metod prospekcyjnych dostosowanych do badanych złóż. Do rozwiązania problemu naukowego wykonano szeroki zakres prac terenowych obejmujący kartowanie i opróbowanie wychodni zmineralizowanych formacji. Druga część badań dotyczyła zastosowanie metod analitycznych, w skład których wchodzą: mikroskopia optyczna w świetle odbitym i przechodzącym, analiza chemiczna całej skały (ICP-MS), analiza chemiczna w mikroobszarze przy użyciu mikrosondy elektronowej (EMPA) oraz spektrometru mas z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej z mikropróbkowaniem za pomocą odparowania laserowego (LA ICP-MS). Wyniki prac terenowych pozwoliły zrewidować i poprawić mapę geologiczną obszaru oraz uzupełnić ją o lokalizację wychodni złóż. Na jej podstawie potwierdzono strefowość poszczególnych typów złóż jak również określono ich zasięg. Dokonano szczegółowego opisu petrograficznego i mineralogicznego granitów, pegmatytów, grejzenów, żył hydrotermalnych oraz występującej w nich mineralizacji Sn, W, Ta-Nb oraz wybranych minerałów ciężkich. Wykazano różnice w charakterystyce mineralogicznej i chemicznej minerałów z różnych typów złóż jak również udowodniono chemiczną strefowość mineralizacji Ta-Nb wraz z rosnącą odległością od źródła. Przedstawiono kierunki frakcjonacji systemu magmowego oraz określono genezę badanej mineralizacji. Wyniki prac terenowych i analitycznych pozwoliły stworzyć model metalogeniczny obszaru oraz przedstawić procesy złożotwórcze w czasie na tle regionalnych zdarzeń tektonicznych. Ostatecznie, zaproponowano metody prospekcji dostosowanej do charakteru występującej mineralizacji. The doctoral dissertation focuses on mineralogy, geochemistry and deposit-forming processes of 3T mineralization (tin - Sn, tungsten - W, tantalum - Ta) related to the tin-bearing granites of the Bugarura-Kuluti area in eastern Rwanda. The objects of the research are granites, pegmatites, greisens and hydrothermal veins hosting Sn, W and Ta-Nb mineralization, as well as selected heavy minerals such as tourmaline, zircon, monazite, staurolite and Ti oxides. The aim of the work is to investigate the origin, evolution and age of Ta-Nb, Sn and W deposits, as well as to determine the sources and metals zonality. The research presents changes in the mineralogy and chemistry of studied minerals presented on the metallogenic model of the research area. Additional aim of the work is to propose exploration methods adapted to the investigated deposits. To solve the scientific problem, a wide scope of field work was carried out, including mapping and sampling of mineralized formations. The second part of the research concerned the use of analytical methods, which include: optical microscopy in reflected and transmitted light, chemical analysis of the whole rock (ICP-MS), chemical analysis in the micro area using an electron microprobe (EMPA) and a mass spectrometer with inductive plasma ionization coupled with laser ablation (LA ICP-MS). The results of field work allowed us to revise and improve the geological map of the area and supplement it with the location of mineralised outcrops. On its basis, the zonality of individual types of deposits was confirmed and their range was determined. A detailed petrographic description and mineralogical analysis were conducted on granites, pegmatites, greisens and hydrothermal veins hosting Sn, W, Ta-Nb mineralisation as well as selected heavy minerals. Differences in the mineralogical and chemical characteristics of minerals from different types of deposits were demonstrated. The chemical zoning of Ta- Nb mineralization with increasing distance from the source has been proved. The directions of fractionation of the magmatic system were presented and the origin of the studied mineralization was determined. The results of field and analytical work allowed for the creation of a metallogenic model of the area and the presentation of deposit-forming processes over time against the background of regional tectonic events. Finally, exploration methods adapted to the nature of the mineralization occurring have been proposed.