«Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и их минерагения Ultramafic-mafic complexes of folded regions and its minerageny Российская академия наук Сибирское отделение Геологический институт Российский фонд ...»
Ультрабазит-базитовые комплексы
складчатых областей и их минерагения
Ultramafic-mafic complexes of folded regions
and its minerageny
Российская академия наук
Сибирское отделение
Геологический институт
Российский фонд фундаментальных исследований
Организация Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры
Международная программа геологической корреляции Проект № 592 Российское минералогическое общество Бурятское отделение Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и их минерагения Материалы IV международной конференции и III молодежной школы-семинара Улан-Удэ УДК 552.31+ ББК 26.325. Ответственный редактор:
и.о. заведующего лабораторией Геологического института СО РАН, канд. геол.-минерал. наук Е.В. Кислов Рецензенты:
Канд. тех. наук А.Н. Гуляшинов, д-р геол.-минерал. наук А.В. Татаринов Конференция проведена и тезисы изданы в рамках проекта МПГК № 592 при поддержке ЮНЕСКО и при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 12-05-06055-г).
Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и их минерагения:
материалы IV международной конференции и III молодежной школы-семинара. УланУдэ, ИД «Экос», 2012 г. - ---- с.
В материалы IV международной конференции и III молодежной школы-семинара «Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и их минерагения» вошли доклады, посвященные различным аспектам геохимии, минералогии и петрологии ультрабазит-базитовых комплексов, а также связанных с ними полезных ископаемых.
Издание будет полезно широкому кругу специалистов, студентов, магистрантов и аспирантов, занимающимися различными геологическими проблемами, связанными с ультрабазит-базитовыми комплексами и приуроченными к ним полезными ископаемыми.
© Коллектив авторов ISBN © ИД «Экос», Эдуард Германович Конников (30.08.1935, г. Пермь – 23.09.2011, г. Черноголовка Московской области) Э.Г. Конников в 1958 г. окончил Ленинградский горный институт имени Г.В.
Плеханова. В 1958-1972 гг. работал в Восточно-Казахстанской области старшим техником-геологом, начальником геологоразведочных партий, старшим инженером по поискам Алтайской геолого-съемочной экспедиции. В 1971 г. в Институте геологии и геофизики СО АН СССР (Новосибирск) защитил кандидатскую диссертацию «Особенности магматизма зоны сочленения Юго-Западного Алтая и Колбы».
В Бурятию приехал в 1972 г., пройдя по конкурсу на должность старшего научного сотрудника Геологического института БФ СО АН СССР. С 1979 г. был заведующим лабораторией, заместителем директора, с 1989 по 1995 гг. директором Бурятского геологического института СО РАН. В 1983 г. в Институте геологии и геофизики СО АН СССР (Новосибирск) защитил докторскую диссертацию «Дифференцированные гипербазит-базитовые комплексы докембрия Забайкалья:
петрология и рудообразование». В 1995 г. перевелся по семейным обстоятельствам в Институт экспериментальной минералогии РАН (Черноголовка Московской области), где работал заведующим лабораторией, заместителем директора, в последние годы – ведущим научным сотрудником.
Э.Г. Конников - известный специалист в области петрологии и рудообразования в ультрабазит-базитовых комплексах. Во время работы в Бурятии он внес существенный вклад в изучение геологии зоны БАМ и Восточного Саяна. Его работы были посвящены медно-никелевым, платинометальным, железо-титан-ванадиевым и золоторудным месторождениям и рудопроявлениям. Им разработан метод локального прогноза богатого медно-никелевого оруденения, одобренный Министерством геологии СССР, научными и производственными геологическими организациями. Предложена рудогенетическая модель образования ряда восточно-саянских месторождений золота.
В этих разработках Э.Г. Конников широко применял современные экспериментальные, изотопные, геохронологические и геохимические методы.
Результаты исследований Э.Г. Конникова изложены в более 300 опубликованных научных работах, среди которых 10 монографий. Э.Г. Конников руководил спецсоветом института по защите кандидатских диссертаций и входил в состав докторского спецсовета в Новосибирске. Был членом редколлегии журнала «Геология и геофизика», Научного совета по проблемам геологии докембрия РАН (СанктПетербург), Объединенного ученого совета по наукам о Земле СО РАН. Награжден медалью «За строительство БАМ» и рядом других наград, Заслуженный деятель науки Республики Бурятия.
Эдуард Германович всегда заботился о своих сотрудниках, под его чутким руководством защищены 4 кандидатские диссертации. В самые тяжелые годы начала перестройки под его руководством институт не только не развалился, но укреплялся, принимая на работу новых специалистов и укрепляя приборную базу. Свою работу, геологию он любил фанатично, забывая обо всех житейских проблемах. Несмотря на тяжелую болезнь, он до последних дней писал статьи, выступал с докладами, помогал ученикам. Светлая память великому труженику.
ПРЕДИСЛОВИЕ
IV Международная конференция и III молодежная школа-семинар «Ультрабазитбазитовые комплексы складчатых областей и их минерагения» проведены 27-31 августа 2012 г. на турбазе «Байкальский залив»на ст. Байкальский прибой Кабанского района Республики Бурятия. Она была организована Геологическим институтом СО РАН и Бурятским отделением Российского минералогического общества при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках проекта МПГК № 592 при поддержке ЮНЕСКО.Эта конференция традиционная. Первая международная конференция «Ультрамафит-мафитовые комплексы складчатых областей докембрия» была посвящена 70-летию Э.Г. Конникова и прошла 6-9 сентября 2005 г. в п. Энхалук Кабанского района Республики Бурятия. Вторая конференция «Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей» состоялась в п. Черноруд Ольхонского района Иркутской области 20-25 августа 2007 г., третья «Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и связанные с ними месторождения» в г. Качканар Свердловской области 28 августа - 2 сентября 2009 г.
В промежутках прошли две молодежных школы-семинара: «Рудоносность ультрамафит-мафитовых и карбонатитовых комплексов складчатых областей» в п.
Горячинск Прибайкальского района Республики Бурятия 9-12 сентября 2008 г. и «Геохимия, петрология и рудоносность базит-ультрабазитовых комплексов» в п.
Черноруд Ольхонского района Иркутской области 1-5 сентября 2010 г.
Еще одной традицией стало проведение тематических секций на XI Всероссийском петрографическом совещании в Екатеринбурге 2010 г. и VII Косыгинских чтениях «Тектоника, магматизм и геодинамика Восточной Азии» 2011 г.
в Хабаровске.
Совмещенные IV Международная конференция и III молодежная школа-семинар «Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей и их минерагения»
посвящены памяти Э.Г. Конникова (1935-2011).
Конференция посвящена различным аспектам геохимии, минералогии и петрологии ультрабазит-базитовых комплексов, а также связанных с ними полезных ископаемых, обсуждение которых важно и полезно для теории и практики профессионалов в этой области.
FOREWORD
The IV International conference and the III school-seminar for early-career "Ultramaficmafic complexes of folded regions and their minerageny" was on August 27-31, 2012, on base «Baikalian bay» on st. Baikal’skiy priboy, Kabansk district, Republic of Buryatia. It was organized by Geological Institute, SB RAS, Buryatian Division of Russian Mineralogical Society with financial support of Russian Foundation for the Basic research in frame of IGCP project # 592 sponsored by UNESCO-IUGS.Those conferences are traditional. The 1st International conference "Ultramafic-mafic complexes of Precambrian folded regions" was dedicated to the 70th Anniversary of Prof.
E.G. Konnikov and was held on September 6-9, 2005, in Enhaluk of Lake Baikal are. The 2nd conference "Ultrabasite-basite complexes of folded regions" took place in Chernorud, Olhon district, Irkutsk Region, on August 20-25, 2007. The 3rd meeting "Ultrabasite-basite complexes of folded regions and related deposits" was help in Kachkanar, Sverdlovsk Region, on August 28 - September 2, 2009.
Later, we organized two school-seminars for early career scientists: "Ore-bearing of ultramafic-mafic and carbonatite complexes of folded regions" in Goryachinsk, Transbaikalia Region, Republic Buryatiya, September 9-12, 2008, and "Geochemistry, petrology and orebearing of ultrabasite-basite complexes" in Chernorud, September 1-5, 2010.
Besides, we had a thematic session at the XI All-Russian petrographical conference in Ekaterinburg, August 24-28, 2010, and the VII Kosygin meeting "Tectonics, magmatism and geodynamics of East Asia" in Khabarovsk, September 12-15, 2011.
The IV United International conference and the III school-seminar for early career scientists "Ultramafic-mafic complexes of folded regions and its minerageny" are Professor E.V. Konnikov (1935-2011) memorial meetings.
The main topics of the conference are geochemistry, mineralogy and petrology of mafic-ultramafic complexes, which discussion is important for making progress in theoretical and applied geology will be interesting to many researchers.
О ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУДАХ КРУЧИНИНСКОГО
МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ВОСТОЧНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН, Чита, Россия,ABOUT TITANOMAGNETITE ORES OF THE KRUCHINISKY DEPOSIT
(EAST TRANSBAIKALIA)
Institute of Natural Resources, Ecology and Cryology SB RAS Chita, Russia, The Kruchininsky apatite-titanomagnetite deposit is dated to Paleozoic Angashansky gabbro-anorthosite stock. In geological structure of stock takes part two complexes of the basic rocks: anorthosite and gabbro-pyroxenite to which the basic is dated apatitetitanomagnetite mineralization. Capacity of ore bodies reaches 160 m, extension – 1.5 km.Titanomagnetite ores are characterized by increased concentration of Ti, Fe, P and V.
Geochemical peculiarities of gabbroids from Angashansky stock specify their formation in island arc situation.
Кручининское апатит-титаномагнетитовое месторождение расположено в 70 км северо-восточнее г. Читы. Оно приурочено к Ангашанскому габброидному массиву, расположенному в верхнем течении р. Кручина, в бассейне его правых притоков – Козулькина и Ангашан. По данным А.В. Фомивко и др. (1959 г.), площадь Ангашанского массива составляет 4 км2 (рис. 1).
Рис. 1. Схема геологического строения Кручининского апатит-титаномагнетитового месторождения (по А.В. Фомивко, 1959 г.) 1 – биотит-роговообманковые граниты, 2 – дайки гранит-порфиров, 3 – анортизиты, лейкократовые габбро и габбро-диориты, 4 – пироксениты с рудной вкрапленностью, 5 – полосчатые рудные оливиновые габбро, 6 – габбро с рудной вкрапленностью.
Ангашанский массив входит в состав палеозойского кручининского интрузивного комплекса, выделенного Н.И. Тихомировым [6]. Комплекс объединяет основные, средние и ультраосновные породы, которые слагают расслоенные тела площадью до км2 [5].
Рассматриваемый габбро-анортозитовый массив имеет в плане форму крупного неправильного овала, вытянутого в широтном направлении. В геологическом строении массива принимает участие два комплекса основных пород: рудоносный габбропироксенитовый и анортозитовый.
Породы и руды габбро-пироксенитового комплекса слагают центральную и северную часть Ангашанского массива. Участок, сложенный этими породами имеет размеры 2,71,0 км, при вертикальной мощности – 200-300 м. В составе габбропироксенитового комплекса отмечаются следующие разновидности пород: 1) среднекрупнозернистое габбро с редкой вкрапленностью ильменита и магнетита1; 2) оливиновое габбро с редкой, изредка средней минерализацией; 3) рудное полосчатое габбро со средней и густой вкрапленностью ильменита и титаномагнетита и вкрапленностью оливина; 4) крупнозернистое и гигантозернистое габбро массивной текстуры с равномерной и гнездовкрапленной средней и густой рудной минерализацией; 5) неравномернозернистые до гигантозернистых пироксениты с равномерной и гнездовкрапленной средней и густой рудной минерализацией и вкрапленностью оливина; 6) сплошные (сливные) титаномагнетитовые руды.
Породы анортозитового ряда слагают южную часть габбро-анортозитового массива. Породы анортозитового комплекса представлены анортозитами и лейокократовыми габбро. Лейкократовые габбро отмечаются в виде полос и шлиров с расплывчатыми очертаниями. Размер этих обособлений варьируют от 10n сантиметров до 10n метров. В лейкократовых габбро вблизи контактов с пироксенитами обычны ксенолиты рудных пироксенитов размерами до нескольких метров в поперечнике. Породы габбро-анортозитового комплекса пересекаются диабазовыми дайками.
Характерной особенностью Ангашанского массива является расслоенность.
Выявлено два типа расслоенности: 1) крупномасштабное расслоение; 2) тонкая ритмичная слоистость[1]. Первый тип расслоенности выражается в чередовании линзовидных тел пироксенитов, мощность которых достигает 10-15 м, с габброидами, значительно уступающими им по мощности. Тонкая ритмичная слоистость отмечается в пределах габброидных горизонтов. Мощность ритмов достигает нескольких десятков сантиметров и выражается в перемежаемости трех основных типов пород – габбро, лабрадоритов и пироксенитов, обычно обогащенных титаномагнетитами.
Титановое оруденение в породах массива связано с ильменитом и титаномагнетитом. По данным предшествующих исследователей, в породах габброанортозитового комплекса установлены повышенные концентрации Ti(табл. 1), Fe, P,V.
Классификация по количеству рудной минерализации: сплошные (сливные) руды – более 70% рудных минералов; густой вкрапленности – 30-70%; средней вкрапленности – 10-30%; редкой вкрапленности – 1-10%; рассеянной вкрапленности – 0,1-1%.
Фосфор связан с апатитом, который локализуется в рудных пироксенитах и рудном полосчатом габбро. Содержание P2O5 в пироксенитах составляет 3,0-3,5%.
Наиболее высокие концентрации V2O5, составляющие около 0,1% отмечаются в пироксенитах.
По содержанию полезных компонентов среди пород габбро-анортозитового комплекса выделяются рудные пироксениты, гигантозернистые габбро и рудные полосчатые габбро. Гигантозернистые габбро и рудные полосчатые габбро характеризуются небольшой мощностью до 10-12 м. Рудные пироксениты имеют пластообразную форму. Мощность наиболее крупных рудных тел достигает 160 м, протяженность – 1,5 км. В рудных пироксенитах отмечаются повышенные концентрации платины до 2 г/т.
По характеру выделения рудных минералов и данным химического анализа выделены следующие типы руд:
1) Убогие и вкрапленные руды, содержащие TiO21,5-2%; Fe – 5-10%; P2O5 – до 1% иV2O5 – 0,01n%;
2) Вкрапленные руды, содержащие TiO26-8%; Fe до 18%; P2O5 до 4% и V2O5 – 0,08%;
3) Богатые вкрапленные руды, содержащие TiO2до 15%; Fe до 24%; P2O5 до 6% и V2O5 – 0,1%;
4) Сплошные (сливные) руды - TiO2 до 18%; Fe до 30%; P2O5 до 6% и V2O5 – 0,12%.
Убогие и бедные вкрапленные руды отмечаются в слабооруденелых лейкократовых, реже оливиновых разностях габбро. Рудные минералы представлены титаномагнетитом и магнетитом с редкими зернами ильменита. Вкрапленные руды представляют собой рудоносные разности мезократового и более основных разновидностей габбро, а также пироксенитов. Рудные минералы отмечаются в виде равномерной рассеянной вкрапленности ильменита, титаномагнетита, магнетита и редкой вкрапленности пирита и пирротина. Богатые вкрапленные руды представлены интенсивно оруденелыми разностями пироксенитов среднезернистой и гигантозернистой структуры, реже меланократовых и мезократовых разновидностей габбро. Рудные тела, образованные богатыми вкрапленными рудами, имеют пластообразную форму.
Сплошные сливные руды образуют рудные тела, на 70-90% сложенные рудными минералами. При этом содержание апатита в них колеблется в широких пределах.
Нередко зерна апатита образуют обогащенные прослойки, и руда приобретает полосчатую текстуру. Тела сплошных сливных руд обычно имеют линзовидную форму, расположенных среди богатых вкрапленных руд. В сливных рудах пирит, пирротин и халькопирит отмечаются в виде единичных зерен.
Геохимические особенности габброидов Кручининского месторождения указывают на их образование в островодужной обстановке (рис. 2).
Таким образом, титаномагнетитовое оруденение на Кручининском месторождении приурочено в габбро-анортозитовому комплексу, где образует рудные тела мощностью до 160 м, протяженностью – до 1,5 км. Титаномагнетитовые руды характеризуются повышенными концентрациями Ti, Fe, P и V. Образование габброидов Кручининского месторождения происходило в островодужной обстановке.
Рис 2. Дискриминационная диаграмма La – Y – Nb для базитов [7].
Поля на диаграмме: 1 – базальты вулканических дуг (1А – известково-щелочные базальты, 1С – островодужные толеиты, 1В – известково-щелочные базальты и островодужные толеиты); 2 – континентальные базальты (2А – контитентальные базальты, 2В – базальты задуговых бассейнов); 3 – океанические базальты (3А – щелочные базальты внутриконтинентальных рифтов; 3В, 3С – E-тип MORB; 3В – обогащенные; 3С – слабо обогащенные; 3D – N тип MORB. 1 – габброиды безрудные, 2 – габброиды с апатит-титаномагнетитовой минерализацией.
1. Лебедев А.П. Расслоенные текстуры и титановая минерализация в Ангашанском расслоенном массиве (Забайкалье) // Особенности формирования базитов и связанной с ними минерализации. М.: Наука, 1965. 5-112 с.
2. Объяснительная записка к геологической карте Читинской области, масштаба 1:500000. Чита. 1997. 239 с.
3. Тихомиров Н.И. Интрузивные комплексы Забайкалья. М.: Недра, 1964. 215 с.
4. Cabanis B., Lecolle M. Le diagramme La/10 – Y/15 – Nb/8; un outil pour la discrimination des series volcanigues et la mise en evidence des processus de melsnge et / ou de contamination crustale // C.R. Acad. Sei. Ser. II. 1989. V.309. P. 2023-2029.
РЕИНТЕРПРЕТАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ
ПОСТРОЕНИЙ
Институт земной коры СО РАН, Иркутск, Россия, [email protected]REINTERPRETATION OF SOME GEODYNAMIC CONSTRUCTIONS
Institute of Earth’s crust SB RAS, Irkutsk, Russia, [email protected] Geodynamical principle determining the relationship character between the geological phenomena, like the seismicity and subduction is proposed.Современное состояние геодинамики до сих пор характеризуется раздвоением, противоборством взаимоисключающих представлений – фиксизма и мобилизма. В такой ситуации достаточно нелепым выглядит употребление понятия "парадигма", которое в значительной степени означает "образец" (для подражания?!), "норма", "общепринятое представление", то есть имеет признаки договорённости, моды, даже навязывания, и методологически не несёт познавательного, гносеологического начала в отличие от ранее употребительных понятий "гипотеза", "теория" или, нейтрально, "концепция".
Применительно к территории Забайкалья существует много точек зрения об истории его геологического развития, среди которых главенствующее положение ныне занимает гипотеза о существовавшем Палеоазиатском океане с соответствующими атрибутами, такими как "островные дуги", "коллизии", "субдукция андийского типа" и тому подобное. Однако геодинамика региона во многом остаётся загадочной. Не решён также широкий спектр геолого-петрологических вопросов, например, таких, как неясность границы Сибирского кратона, природа интенсивного гранитоидного магматизма и тектономагматической активизации, включающей как Забайкалье, так и Сибирскую платформу, и многие другие вопросы.
Со времён начала функционирования тектонического семинара, организованного в начале 70-х в МГУ В.Е. Хаиным и С.А. Ушаковым, на котором, будучи студентомгеохимиком, слышал многие доклады, в том числе выступление ярого приверженца субдукции Л.И. Лобковского (тогда аспиранта О.Г. Сорохтина), мало что теоретически изменилось. Хотя следует признать, что семинар многое сделал в пропаганде идей А.
Вегенера и его последователей. Фактически через много лет можно констатировать, что, по большому счёту, работа семинара являлась проработкой новой глобальной тектоники (тектоники плит) именно как рабочей гипотезы, но не более того, поскольку эта гипотеза, полная противоречий и неувязок, приобрела механистичность, обособленность от реальной геологии, даже вульгарность, понимая под последней появление фантастических представлений, как, например, объяснение субдукцией неких "островодужных меток" под кимберлитовыми полями или трапповый магматизм Сибирской платформы нырнувшей с юга плитой и так далее; то есть фактически эта гипотеза широкоохватной теорией не стала.
В этой связи знаменательно появление на совещании в МГУ, посвящённом памяти В.Е. Хаина, доклада с названием "Отсутствие признаков субдукции в строении Курильского глубоководного жёлоба" [2]. Подчеркну следующие важные его моменты:
1) данный протяжённый субширотный разрез (Охотское море – Тихий океан) является модельным, эталонным (= "парадигмическим") в тектонике плит; 2) профилирование выполнено на высоком уровне (сейсмотомография) достаточно известным геофизиком из "Севморгео". Отсутствие аккреционных призм и "засасывания" осадков под континент, их распространение мористее континентальной окраины и равномерность осадочного плаща как на шельфе, так и в океане (фактически необъяснимая молодость жёлоба!), привели автора к обратному выводу – о всплытии из-под континента на восток "океанического" дна (то есть некоего будущего океанического материала). Эти выводы согласуются с ранее предложенным механизмом эдукции [6]. Также ранее, данными иностранных геофизиков и непосредственным бурением, показано, что строение так называемой "зоны аккреции" полностью исключает субдукцию из реальных геологических факторов, влиявших на геологию западного циркумпацифика.
Дополнительные спорные моменты в механизме субдукции: 1) неестественная асейсмичность грандиозной якобы "движущейся плиты", простирающейся от срединно-океанического хребта к западу, к восточному побережью Евразии; 2) неестественно длительно, десятки миллионов лет стационарно существующие "конвективные ячейки", двигающие "плиты" и выплавляющие неестественно громадные объёмы магм (причём облегчённых кремнезёмом!), многократно превышающие объёмы базальтов, сформировавшихся в периоды земных катастроф, например в пермо-триасе на Сибирской платформе. Существует также ряд других "антисубдукционных" геологических данных, в том числе полученных при бурении в акватории Тихого океана.
Таким образом, внятное объяснение физической сущности субдукции не приводится. Более того, можно утверждать, что сейсмичность восточной окраины нашего континента накладывает запрет на реализацию субдукции, как бы это парадоксально, поскольку обычно считается, что сейсмичность вызвана ныряющей плитой.
Физическую суть подобного запрета рассмотрим на ряде примеров. Один из них – железомарганцевые конкреции (ЖМК). Академик Н.М. Страхов назвал их эфемерными образованиями, поскольку они формируются в бассейнах со скоростями осадконакопления, превышающими скорости роста ЖМК на несколько порядков [4].
То есть ЖМК обязаны неминуемо захорониться и раствориться в осадке вследствие восстановления Fe3+ до Fe2+ из-за образования растворимых соединений закисного железа. Специфичны ареалы формирования ЖМК – это как океаны, так и внутренние моря, включая Байкал. В оз. Байкал ЖМК подразделяются на мелководные (Муринская, Посольская и другие банки, глубина до 100 м) и глубоководные (возле Ушканьих островов, глубина сотни метров). Первые имеют уплощённую форму с отчётливыми зонами роста, размером до 10-12 см в диаметре, и по составу существенно не отличаются от океанических ЖМК [1]. Скорости осадконакопления по U-Thрадиоизотопным данным для глубоководных условий оз. Байкал (хр. Академический), то есть областям с пониженными скоростями седиментогенеза, составляют 4,51-5, см/1000 лет [3]. Несомненно, применительно к мелководным ЖМК, приуроченным к прибрежной зоне с максимальными, порой катастрофическими скоростями осадконакопления, возникает вопрос об их сохранности на поверхности осадков, представленных, тем более, иногда менее плотными водонасыщенными илами.
Причиной, обуславливающей сохранность байкальских ЖМК, является более чем достаточная сейсмичность (несколько тысяч землетрясений в год). По сути, физически этот процесс аналогичен встряхиванию сковороды чтобы котлеты не пригорали к её дну.
Дополнительные примеры: 1) теннисный шарик, погруженный в песок, при встряхивании всплывает на поверхность; 2) литологам давно известны эксперименты, демонстрирующие всплытие крупных обломков, гальки из смеси при её вибрации; 3) при заливке изделий из бетона при его вибрационном уплотнении всплывают любые крупные твёрдые обломки, используемые как наполнители; причём выталкивающая сила в этом случае весьма велика; 4) аналогично, опытным путём [5] доказан эффект всплытия тяжёлых металлических шаров в цилиндре с вибрирующей жидкостью (рис.
1); 5) вибрация используется также в металлургии для очистки металлов от примесей и придания им прочности, при процессах обогащения руд и во многих других случаях.
Но не являются ли эти примеры экзотическими, не имеющими отношения к предполагаемым грандиозным подвижкам "плит" под континенты? Ответ на этот вопрос должна дать система сведений, среди которых одними из ведущих являются энергетические характеристики сейсмичности в зонах "субдукции". Вместе с тем в подобную систему уже включены множество необъяснённых фактов, противоречащих реальности субдукции, а также демонстрирующих явную двойственность толкования, казалось бы, неоспоримых доказательств в пользу поддвигов; например: 1) сейсмичность может быть обусловлена не релаксационными "тектоническими" процессами, а флюидно-взрывными, что давно показано вулканологами и как бы не требует особых доказательств, глядя на огромные массы извергающихся газов; 2) наклон "плоскости" обусловлен не подныриванием "плиты" по механизму резца согласно сторонникам субдукции, а торцевыми соударениями разнопрочностных сред (хрупкого кратона и более вязкого океана) и так далее.
Некоторые же оценки сейсмоэнергетики показывают, что механизм субдукции может оказаться фантомом, иллюзионистским трюком Природы. Так, в [7] рассчитано изменение гравитационной энергии, произведенной более 11 тысячами землетрясений, произошедших в период 1977-1993 г., приведших к весьма существенному (21012 Вт) уменьшению гравитационной энергии Земли, на несколько порядков превышающей энергию сейсмических волн (4.7109 Вт) и энергию увеличения скорости вращения Земли (6.7109 Вт).
В заключение необходимо подчеркнуть, что в геодинамике, таким образом, выявляется важный принцип, устанавливающий взаимосвязь между сейсмичностью и тектоническими движениями. А именно, сейсмичность является процессом, реагирующим обратно направленным действием на процессы разуплотнения тепловой, флюидной, механическидеструктивной или иной природы (вулканы, "зоны субдукции" и другие), то есть направленным именно на уплотнение тех или иной ёмкости. Применительно к зонам "субдукции" этот принцип предполагает, что в них действительно происходит эдукция (подвсплытие) некоего вещества вследствие его разуплотнения метастабильности или вследствие иных причин), компенсируемое геологическими данными. С другой стороны, он выглядит вполне естественным в свете общефилософских, диалектических представлений, отражая противоборство и динамическое Рис. 1.Всплывание металлических шаров в цилиндре с вибрирующей жидкостью. А – вибратор выключен (1 – воздух, 2 – жидкость); Б – вибратор включен (3 – водо-воздушные каверны).
1. Амиржанов А.А., Пампура В.Д., Пискунова Л.Ф., Карабанов Е.Б.
Геохимические типы железомарганцевых конкреций озера Байкал // Доклады РАН.
1992. Т. 326, № 3. С. 530-534.
2. Верба М.Л., Иванов Г.И., Тихонова И.М. Отсутствие признаков субдукции в строении Курильского глубоководного жёлоба (по данным МОВ-ОГТ на опорном профиле 1-ОМ) // Труды Междунар. Конф. «Современное состояние наук о Земле», посвященной памяти В.Е. Хаина. М: Изд-во МГУ. 2011. С. 318-323.
3. Сандимиров И.В. Геохимия и изотопный состав урана и тория в водной системе и донных осадках озера Байкал. Автореф. дисс. на соиск. учён. степ. канд. геол.-мин.
наук. Иркутск. 1999. 19 с.
4. Страхов Н.М. Проблемы геохимии современного океанского литогенеза. М.:
Наука, 1976. 300 с.
5. Челомей В.Н. Парадоксы в механике, вызываемые вибрацией // Докл. АН СССР. 1983. Т. 270, № 1. С. 62-67.
6. Чудинов Ю.В. Расширение Земли и тектонические явления: о направлении движений в окраинно-океанических зонах // Геотектоника. 1981. № 1. С. 19-37.
7. Chao B.F., Gross R.S., Dong D-N. Changes in global gravitational energy induced by earthquakes // Geophys. J. Int. 1995. V. 122. P. 784-789.
СУЛЬФИДЫ В БАЗАЛЬТОВЫХ МАГМАХ: МЕХАНИЗМ РАСТВОРЕНИЯ
И МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСМЕСИМОСТИ
А.А. Арискин, Л.В. Данюшевский2, Э. Мак-Нил2, Г.С. Бармина1, Г.С. Николаев Тасманийский университет, Хобарт, Австралия, [email protected]SULFIDES IN BASALT MAGMAS: MECHANISM OF DISSOLUTION
AND MODELING OF IMMISCIBILITY
A.A. Ariskin, L.V. Danyushevsky2, A. McNeill2, G.S. Barmina1, G.S. Nikolaev Vernadsky Institute, Moscow, Russia, [email protected] University of Tasmania (CODES), Hobart, Australia, [email protected] We present a new sulfide solubility model accounting for the effects of pressure, temperature, major components, and Ni contents on Fe-Ni sulfide saturation in mafic to ultramafic magmas. This model is based on a premise of the existence of base metal sulfide complexes in the melt, thus explaining both anomalously high S solubility in iron-enriched systems and a “porabola-like” co-variation of S content vs. FeO. The proposed mechanism of sulfide solubility was applied to a dataset of 213 anhydrous experimental glasses (both Nifree and Ni-bearing) and 53 S-saturated MORB glasses, allowing for construction of a SULSAT subroutine that has been incorporated into the COMAGMAT-5 magma crystallization model. It allows one to calculate SCSS in a wide range of both experimental and naturally crystallizing systems, including Fe/Ni variations in silicate melts and coexisting sulfides. Despite relatively low concentrations, nickel is shown to have a pronounced effect on S solubility, causing significant variations in the onset of sulfide immiscibility in melts with similar major element compositions. The predicted effect of Ni is to decrease sulfide solubility with increasing Ni content, leading to much lower values of SCSS in natural magmas compared to pure “FeS”-solubility models. Application examples of the new SCSS model are demonstrated on parental magmas proposed for the Bushveld Complex and the Ioko-Dovyren massif.Резюме. Представлена новая модель растворимости серы, учитывающая влияние давления, температуры, главных компонентов и содержания Ni на насыщение мафитультрамафитовых магм Fe-Ni сульфидом. Она предполагает существование в расплаве Fe-Ni-S катионных комплексов, что объясняет аномально высокую растворимость S в обогащенных железом системах и параболическую зависимость содержания S от FeO.
Этот механизм был использован при термодинамической обработке составов экспериментальных (безникелистых и Ni-содержащих) и 53 природных S-насыщенных стекол, что позволило разработать программу SULSAT, адаптированную к новой “сульфидной” версии модели КОМАГМАТ-5. Эту модель можно использовать в широком диапазоне природных магм, включая вариации Fe/Ni отношения в расплавах и ликвирующей сульфидной жидкости. Установлено, что изменение содержаний Ni приводят к значительным вариациям начала сульфидной несмесимости в расплавах близкого (по макрокомпонентам) состава. Главный эффект – понижение растворимости сульфида при повышении содержания Ni. Этот факт не учитывали предшествующие модели SCSS, калиброванные в приближении “FeS”-состава сульфида. Примеры применения новой модели растворимости сульфидной серы включают расчеты для родительских магм Бушвельдского комплекса и Йоко-Довыренского массива.
Механизм растворения сульфидной серы. Термодинамический анализ экспериментальных данных о растворимости серы в расплавах основного состава при низкой фугитивности кислорода (QFM-1) показывает, что к железосодержащим системам не применим простой механизм растворения, основанный на образовании анионов S2- в силикатной жидкости:
Реакция (1) действительно протекает при проведении опытов в открытых условиях и описывает поступление в расплав восстановленной серы из газовой смеси CO-CO2-SO2 (задающей определенное давление fO2 и fS2). Однако, при условии содержания FeO>>S в расплаве, практически вся сульфидная сера оказывается связана с железом в виде ассоциатов FeS и, возможно, сульфокатионных кластеров переменной зарядности (FenS)2(n-1)+, где n=1,2…[1]. Мы предлагаем новый подход к моделированию растворимости сульфидной серы в базальтовых магмах, учитывающий возможность (SulfurContentatSulfideSaturation) от обратной температуры. Сочетание уравнений насыщения и реакций комплексообразования позволило провести калибровки на обширном массиве экспериментальных данных (213 опытов) и составах природных сульфонасыщенных стекол (n=53). В результате представлена новая модель растворимости сульфидной серы в расплавах основного и ультраосновного состава, которая учитывает эффекты температуры, содержания петрогенных оксидов и NiO в магме [1]. Эта модель (названная SULSAT) обеспечивает хорошую точность расчета SCSS и применима в широком диапазоне температур (1100-1500оС) и составов (от андезитов до коматиитов). Другое принципиальное отличие включает учет содержания NiO в расплаве. При этом впервые установлено, что, несмотря на относительно низкую концентрацию, никель оказывает сильное влияние на валовую растворимость и состав сульфидной жидкости и его повышенные содержания приводят к более раннему выпадению относительно богатой Ni сульфидной фазы при тех же содержаниях главных компонентов.
Сульфидный КОМАГМАТ. Модель SULSAT была интегрирована в программу КОМАГМАТ (версия 5.2), что позволило приступить к исследованиям S-насыщенных магматических систем, моделировать изменение SCSS и пропорций силикат - сульфид при кристаллизации главных минеральных парагенезисов базальт – коматиитовых магм. Тестовые расчеты на примере родительских магм Йоко-Довыренского интрузивов позволили установить широкие вариации пропорций выделения и состава первичной сульфидной жидкости для разных сульфидно-силикатных котектик. Эти данные указывают на монотонное понижение растворимости серы и максимальный “сброс” сульфидной фазы (1-1.5 мас. %) на этапе кристаллизации Ol-Sulf котектики.
Котектическая кристаллизация Ol+Pl+Sulf демонстрирует противоположную тенденцию: несмотря на продолжающееся понижение температуры, SCSS начинает расти, а пропорция сульфида падает (до 0.2 мас. %) – главным образом, за счет накопления FeO в расплаве. Для габбро-норитовых котектик характерно небольшое увеличение пропорции выделяющегося сульфида.
Моделирование сульфидной ликвации в бушвельдской магме. Авторы [2] представили результаты моделирования SCSS при равновесной кристаллизации “B-1” магмы, которая является возможным источником пород Нижней зоны и нижней Критической зоны Бушвельдского комплекса. Для этого использовалась программа MELTS (в версии PELE) и модели SCSS, предложенные в [3, 4]. По результатам этих расчетов был сделан вывод, что в случае кристаллизации магмы B-1 для насыщения остаточных расплавов сульфидом требуется от 900 до 1500 ppm S. Таким образом, обоснован вывод, что реальная эволюция бушвельдской магмы проходила в условиях недосыщенности сульфидом; для проявления сульфидной несмесимости необходимо привлечение различного рода ассимиляционных явлений. Мы провели дополнительный тест подобных расчетов, используя тот же состав магмы B-1 и новую сульфидную версию модели КОМАГМАТ-5. Расчеты проводились при P=1 атм., в сухих условиях и fO2, близкой QFM (рис. 1).
Рис. 1. Порядок фракционной кристаллизации магмы B-1 и эволюция ее состава по результатам моделирования при помощи программы КОМАГМАТ-5. Расчеты SCSS вдоль композиционных трендов проводились с учетом содержания 284 ppm Ni и 438 ppm S в исходной магме [2]. Оценки начала сульфидной несмесимости приведены для траекторий равновесной и фракционной кристаллизации.
Порядок равновесной кристаллизации: Ol (1329oC, Fo87.6) Ol (Fo82.9) + Opx (1216oC) Opx + Pl (1169oC, An72) Opx + Pl (An68) + Pig (1155oC); для фракционной кристаллизации - Ol (1329oC, Fo87.6) Opx (1214oC) Opx + Pl (1166oC, An73) Pl (An71) + Pig (1153oC) Pl (An66) + Pig + Aug (1122oC) Pl (An53) + Aug + Mt (1070oC). Обе модельные последовательности отвечают разнообразию наблюдаемых типов пород и кумулатов, представленных в Нижней зоне Бушвельда относительно высокотемпературными гарцбургитами и пироксенитами, которые вверх по разрезу сменяются менее примитивными габброноритами и габброидами. Интересно, что сульфидная несмесимость, по нашим данным, начинается в продуктах кристаллизации бушвельдской магмы сразу после появления на ликвидусе плагиоклаза (рис. 1). Это коррелирует с наблюдением первых малосульфидных горизонтов в верхней части Критической зоны – в близкой ассоциации с анортозитами [5]. Таким образом, Ni-эффект приводит к понижению SCSS в бушвельдской магме до 605-655 ppm по сравнению с простыми “пирротиновыми” моделями [3, 4].
Расчеты SCSS для Ol-кумулатов Довырена. Второй пример демонстрирует влияние валового содержания Ni в оливиновых кумулатах на эволюцию SCSS при посткумулусной кристаллизации захваченных в интеркумулусе расплавов. С этой целью мы использовали КОМАГМАТ-5 для моделирования равновесного затвердевания богатой оливином “кристаллической каши” из нижних дунитовых горизонтов Йоко-Довыренского массива [6, 7]. Типовой расчет для Ol ортокумулата включал исходную смесь Ol (Fo88) и интеркумулусного расплава (11 мас. % MgO, 1320oC). Дополнительный расчет проводился для затвердевания того же расплава, но в отсутствии кристаллов Ol. При этом установлено, что, несмотря на одинаковый состав исходного расплава, гетерогенная и гомогенная системы характеризуются различиями начала сульфидной несмесимости. В случае “оливиновой кристаллической каши” модельная сульфидная жидкость появилась при температуре 1209oC – несколько раньше начала кристаллизации Pl и пироксена. В случае безоливновой магмы первые сульфиды фиксируются при более низких температурах (1173oC) в поле стабильности парагенезиса Ol-Pl-Opx-Cpx. Подобные различия находят объяснение как результат различного валового содержания Ni в модельных системах. Действительно, интеркумулусный расплав содержал только 406 ppm Ni по сравнению с 1819 ppm Ni для оливинового кумулата. Это позволяет предполагать, что высокое содержания богатых Ni кристаллов Ol служит своего рода “буфером”, сдерживающим быстрое понижение Ni в расплаве и стабилизирующим Fe-Ni сульфид при более высоких температурах.
Благодарности.
Работа проводилась в рамках Соглашения о сотрудничестве между ГЕОХИ РАН и Центром исследований рудных месторождений Тасманийского университета (г. Хобарт, Австралия) и была поддержана грантами P962 AMIRA International и Российским Фондом фундаментальных исследований (проекты 08-05a и 11-05-00268a).
1. Ariskin A.A., Danyushevsky L.V., Bychkov K.A., McNeill A.W., Barmina G.S, Nikolaev G.S. Modeling solubility of Fe-Ni sulfides in basaltic magmas: The effect of Ni in the melt // Economic Geology, 2012 (submitted).
2. Barnes S.-J., Maier W.D., Curl E.A. Composition of the marginal rocks and sills of the Rustenburg Layered Suite, Bushveld Complex, South Africa: implications for the formation of the Platinum-Group element deposits // Economic Geology. 2010. V. 105. P.
1491-1511.
3. Li C., Ripley E.M. Sulfur contents at sulfide-liquid or anhydrite saturation in silicate melts: empirical equations and example applications // Economic Geology. 2009. V. 104.P.
405-412.
4. Liu Y., Samaha N.-T., Baker D.R. Sulfur concentration at sulfide saturation (SCSS) in magmatic silicate melts // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2007. V. 71.P. 1783-1799.
5. Wilson A., Chunnett G. Trace element and platinum group element distributions and the genesis of the Merensky Reef, Western Bushveld Complex, South Africa // Journal of petrology. 2006. V. 47. P. 2369-2403.
6. Ariskin A.A., Barmina G.S., Bychkov K.A., Danyushevsky L.V. The effect of Ni on sulphide solubility in mafic magmas: 2. Use of new version of COMAGMAT to model sulphides in gabbro-noritic melts and Ol cumulus piles // IAGOD Symposium, 13th, Adelaide, 6-9 April 2010. P. 300-301.
7. Ariskin A.A., Danyushevsky L.V., Bychkov K.A., Barmina G.S. Modeling sulphide solubility in MORB glasses and Ol cumulate piles: the opposite effect of NiO vs FeO in the melt // Abs. 11th International Platinum Symposium (Sudbury, 21-24 June 2010).
ДОВЫРЕНСКИЙ ИНТРУЗИВНЫЙ КОМПЛЕКС: ГЕОХИМИЯ,
ПЕТРОЛОГИЯ И ИСТОРИЯ СУЛЬФИДНОГО НАСЫЩЕНИЯ ИСХОДНЫХ
А.А. Арискин1, Э.Г. Конников 2, Л.В. Данюшевский3, Э. Мак-Нил3, Г.С.Николаев1, Ю.А. Костицын1, Е.В. Кислов4, Д.А. Орсоев Институт экспериментальной минералогии РАН, Черноголовка, Россия Тасманийский университет, Хобарт, Австралия, [email protected]
THE DOVYREN INTRUSIVE COMPLEX: GEOCHEMISTRY, PETROLOGY,
AND THE SULFIDE SATURATION HISTORY FOR PARENTAL MAGMAS
A.A. Ariskin1, E.G. Konnikov 2, L.V. Danyushevsky3, A. McNeill3, G.S. Nikolaev1, Vernadsky Institute, Moscow, Russia, [email protected] Institute of Experimental Mineralogy, Chernogolovka Moscow region, Russia University of Tasmania (CODES), Hobart, Australia, [email protected] Geological Institute, Siberian Branch of RAS, Ulan-Ude, Russia A summary of Russian-Australian studies (2006-2011) of the Ioko-Dovyren layered massif in Northern Transbaikalia (Russia) is presented. Geochemical data include a new zircon-based age of the Dovyren Intrusive Complex (728.4±3.4 Ma), Rb-Sr and Sm-Nd systematics for intrusive rocks and associated volcanics (high-Ti and low-Ti basalts), and similarity of geochemical spectra for mafic to ultramafic rocks and low-Ti metabasalts. Both temperatures (1200-1315°C) and compositions (12-8 wt% MgO) of parental magmas for the central and marginal parts of the massif are estimated. For the first time, signatures of anomalously high depletion in “mafic component” and incompatible elements for the average weighted composition of the Dovyren intrusion are discussed. These observations indicate the magma chamber should be considered as an open magma system. Thermodynamic modeling evidences for the high-Mg parent to be under-saturated with sulfide sulfur (at 1315°С), whereas more evolved residual magmas to become S-saturated at T < 1200°C.Резюме. В докладе подводятся итоги российско-австралийских исследований Йоко-Довыренского расслоенного массива в Северном Прибайкалье, которые проводились в период 2006-2011 гг. Геохимические данные включают новую оценку возраста Довыренского интрузивного комплекса U-Pb методом по циркону (728.4±3. млн. лет), систематику Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем для интрузивных пород и ассоциирующих высоко-Ti и низко-Ti базальтов, установление сопряженности геохимических спектров для всех низко-Ti пород, включая главный расслоенный массив, подстилающие силлы и сыннырские вулканиты. Посредством петрологических реконструкций получены оценки интервала температур (1315-1200°C) и состава исходных магм (12-8 мас. % MgO) для центральной и краевых частей массива.
Впервые обсуждаются признаки аномальной обедненности среднего состава Довырена “мафитовым компонентом” и всеми несовместимыми элементами относительно состава исходных магм. Это указывает на открытость довыренской магматической камеры, по крайней мере, на начальных и средних стадиях своей истории. Методом термодинамического моделирования доказывается недосыщенность исходной высокоMg магмы сульфидной серой в момент внедрения (при 1315°С) и пересыщенность сульфидом продуктов ее дифференциации при T< 1200°C.
Возраст Довырена. Новые данные о геохронологии Довыренского интрузивного комплекса и ассоциирующих метариолитов Сыннырского хребта получены путем локального анализа цирконов в образцах методом лазерной абляции [1]. U-Pb возраст безоливиновых габброноритов из прикровельной части Йоко-Довыренского массива 730±6 млн. лет, (СКВО=1.7, 33 зерна из 3 образцов) близок оценке 731±4 млн. лет (СКВО=1.3, n=56, 5 образцов) для 200-м силла, подстилающего плутон (рис. 1). Эти данные перекрываются с возрастом перекристаллизованного роговика внутри массива (“чарнокитоид” – 723±7 млн. лет, СКВО=0.12, n=10) и дайки габбронорита ниже его основания (725±8 млн. лет, СКВО=2.0, n=15). Полученные оценки согласуются с возрастом альбитового роговика (721±6 млн. лет, СКВО=0.78, n=12), представляющего низкотемпературную фацию контактового метаморфизма вмещающих пород. Таким образом, общее значение возраста Довыренского комплекса 728.4±3.4 млн. лет (СКВО=1.8, n=99 – по данным для силла, прикровельных габброноритов и “чарнокитоида”) оказывается на 55 млн. лет древнее оценки 67322 млн. лет (Sm-Nd [2]). U-Pb система циркона для кварцевых метапорфиров из основания иняптукской вулканической свиты СВ Йоко-Довыренского массива оказалась нарушенной. Более древнее значение 72914 млн. лет (СКВО=0.74, n=8) отвечает интрузивным породам Довырена, тогда как возраст “омоложенных” зёрен циркона 66714 млн. лет (СКВО=1.9, n=13) указывает на время гидротермально-метасоматических процессов, охвативших вулканоплутонический комплекс, включая серпентинизацию гипербазитов. Этот вывод подтверждают результаты Rb-Sr изотопных исследований с частичным кислотным растворением для двух серпентинизированных перидотитов из силла Верблюд, указывающие на возраст наложенных процессов 659±5 млн. лет (СКВО = 1.3, n=3).
Рис. 1. График распределения возраста пород Сыннырско-Довыренского вулканоплутонического комплекса по результатам локального анализа цирконов в образцах LA-ICPMS Исследования Rb-Sr и Sm-Nd изотопных систем показали, что высоко-Ti базальты ассоциирующей с Довыреном иняптукской свиты представляют мантийный источник, близкий источнику MORB. Тогда как изотопный состав Sr и Nd всех интрузивных пород и низко-Ti базальтов Сыннырского хребта указывает на их происхождение из аномально обогащённого источника (рис. 2) с модельным возрастом около 3 млрд. лет.
Другое интересное наблюдение состоит в том, что наиболее обогащенные Sr-Nd изотопные характеристики (из всех довыренских пород) несут в петрологическом смысле наиболее примитивные диабазы и пикродолериты нижней закалочной зоны.
Остальные интрузивные мафиты и ультрамафиты оказываются “менее обогащенными” – по изотопным признакам промежуточными между исходными высоко-Mg магмами и вмещающими породами (прежде всего, доломитами). Это необычная ситуация, которая несет потенциал для разделения эффектов участия ранней коры и/или обогащённой литосферной мантии в формировании обогащенного высоко-Mg источника и более поздних процессов внутрикамерной ассимиляции вмещающих пород на стадии внедрения исходных магм.
Рис. 2. Исходные изотопные соотношения Sr и Nd для интрузивных, (мета)вулканических и осадочных пород Сыннырско-Довыренского комплекса Геохимия. Нормированные на примитивную мантию редкоэлементные составы интрузивных пород и вулканитов демонстрируют сопряженность геохимических спектров для всех низко-Ti пород Сыннырско-Довыренского комплекса. Они несут признаки сильного обогащения Pb, U и Th при наличии отчетливого Nb-Ta минимума.
При этом составы закаленных диабазов нижнего контакта Довырена и низко-Ti андезибазальтов сыннырской свиты практически перекрываются. Мы рассматриваем этот факт не просто как свидетельство идентичности родительских магм, но также как косвенное указание на то, что довыренская камера могла существовать в режиме открытой системы и явилась своего рода проводником для значительного объема сыннырских вулканитов. Об этом свидетельствуют отличия средневзвешенного состава Йоко-Довыренского массива и закаленных пикродолеритов нижнего контакта. Это сравнение показывает, что относительно исходной пикритоидной магмы Довырен в среднем в два-три раза обеднен всеми несовместимыми элементами. Столь сильная обедненность компонентами, обогащающими расплав, коррелирует с необычным (в среднем троктолитовым) составом массива, что отражается в накоплении CaO и Al2O3 и пониженном содержании SiO2. Эти геохимические особенности Йоко-Довыренского массива находят объяснение, если допустить, что сыннырские метавулканиты и диабазы представляют магмы, комплементарные оливиновым и троктолитовым адкумулатам плутона. Простые балансовые расчеты показывают, что довыренская камера потеряла не менее 50% таких габбро-норитовых (или андезибазальтовых) расплавов.
Параметры исходных магм. Комбинируя обычные методы петрологических реконструкций с расчетами по программе КОМАГМАТ, удалось оценить температуры и составы исходных расплавов для краевых и центральной частей Йоко-Довыренского массива. При этом установлено, что Pl-лерцолиты из силлов и краевых частей массива представляют относительно низкотемпературный габбро-норитовый расплав (8% MgO, около 1200°C), в котором аккумулировалась значительная масса оливина, содержащего 84-85% Fo. Закалочные пикродолериты дают пример Ol-кумулатов из более высоко-Mg магмы (12% MgO) при температуре около 1315°С (88% Fo). На основании этого можно сделать вывод, что формирование Йоко-Довыренского массива происходило за счет генетически связанных, но различающихся по температуре магм.
Вероятно, разные части довыренской магматической камеры заполнялись высоко-Mg магмами близкого валового состава (Ol + расплав), но различающимися по степени раскристаллизованности в интервале температур от 1300 до 1200°С.
Начало сульфидной несмесимости. Эти оценки приводят к важным выводам, касающимся сульфонасыщенности исходного магматического материала. Расчеты с использованием новой сульфидной версии программы КОМАГМАТ-5.2 показывают, что наиболее высокотемпературные магмы при 1300-1315°С были недосыщены сульфидной серой. Аналогичные расчеты для пород, кристаллизовавшихся из “более продвинутых” габброноритовых расплавов, напротив, демонстрируют насыщенность сульфидом при температурах около 1200°С. Эти различия коррелируют с результатами геологических наблюдений, которые показывают, что богатые сульфидные руды Довырена приурочены именно к силлам и периферическим частям массива, где в строении разрезов доминирует относительно низкотемпературные меланотроктолиты (это подтверждается отсутствием дунитов и оливина с содержанием Fo выше 85%). Для центральной части массива, напротив, характерно наличие мощной зоны дунитов, сложенных высоко-Mg оливином (преимущественно 86-88% Fo) при отсутствии признаков заметного концентрирования сульфидных фаз. Таким образом, можно предположить, что недосыщенность исходной высоко-Mg магмы сульфидом указывает на внутрикамерную (вероятно посткумулусную) историю выделения и переноса сульфидных фаз и, как следствие, - формирование отдельных горизонтов малосульфидной минерализации, включая PGE-рифы.
Работа проводилась в рамках Соглашения о сотрудничестве между ГЕОХИ РАН и Центром исследований рудных месторождений Тасманийского университета (г.
Хобарт, Австралия) и была поддержана грантами P962 AMIRA International и Российским Фондом фундаментальных исследований (11-05-00268, 11-05-00062).
1. Арискин А.А., Костицын Ю.А., Конников Э.Г., Данюшевский Л.В. и др.
Геохронология Довыренского интрузивного комплекса в Неопротерозое (Северное Прибайкалье, Россия) // Геохимия.2012 (в печати).
2. Amelin Yu.V., Neymark L.A., Ritsk E.Yu., Nemchin A.A. Enriched Nd-Sr-Pb isotopic signatures in the Dovyren layered intrusion (eastern Siberia, Russia): evidence for contamination by ancient upper-crustal material // Chemical Geology.1996.V. 129. P. 39-69.
ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И ОБСТАНОВКА ФОРМИРОВАНИЯ
УЛЬТРАМАФИТ-МАФИТОВОГО КОМПЛЕКСА БАССЕЙНА РУЧ. ЛУКОВЫЙ,
ВЕЛЬМАЙСКИЙ ТЕРРЕЙН, ВОСТОЧНАЯ ЧУКОТКА
Б.А. Базылев1, Г.В. Леднева2, А.Ишиватари3, Д.Кузьмин Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Геологический институт РАН, Москва, Россия, [email protected] Центр исследований Северо-Востока Азии, Университет Тохоку, Сендай, Япония, Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germany, [email protected]PETROLOGY, GEOCHEMISTRY AND GEODYNAMIC SETTING OF THE
ULTRAMAFIC-MAFIC COMPLEX OF THE LUKOVYI CREEK, THE VEL’MAY
TERRANE, EASTERN CHUKOTKA
B.A. Bazylev1, G.V. Ledneva2, A. Ishiwatari3, D. Kuzmin Vernadsky Institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS, Moscow, Russia, Geological Institute, RAS, Moscow, Russia, [email protected] Center of NE Asian studies, Tohoku University, Sendai, Japan, [email protected] Max Planck Institute for Chemistry, Mainz, Germany, [email protected] The ultramafic-mafic plutonic complex of the Lukovyi Creek attributed to the Vel’may terrane of eastern Chukotka had been investigated. This complex comprises small tectonic blocks made of intercalated Cpx-dunites, wehrlites, Hbl-Ol pyroxenites and Hbl gabbros.Major-element composition of primary minerals and geochemistry of whole rocks indicate its cumulate origin and subduction-related affinity. The evaluated moderately high-pressure (6- kbar) conditions of the rock crystallization are consistent with their generation in the lower levels of thick lithosphere.
Вельмайский террейн на восточной Чукотке рассматривается как южное обрамление Чукотского микроконтинента, в составе которого представлены как палеоокеанические комплексы, так и комплексы активных зон перехода континентокеан [5]. Породы, слагающие террейн, почти повсеместно перекрыты меловыми эффузивами ОЧВП, так что более древние образования, включающие и крайне немногочисленные мафитовые и ультрамафит-мафитовые плутонические породы, обнажены лишь в редких эрозионных окнах. Один из таких объектов, относимых к кымынейвеемскому плутоническому комплексу верхнего триаса, обнажен на северном склоне Анадырского хребта, в верховьях р. Милюткэйвеем, в бассейне руч. Луковый.
В этом районе ультрамафиты и мафиты в полосчатом переслаивании слагают несколько тектонических блоков размером до 1 км. В зонах контактов блоков распространены сильно перемятые породы (меланж) мощностью первые десятки метров с различимыми будинами как пород, слагающих блоки, так и контактирующих с ними позднетриасовых (нижний-верхний норий) метатерригенных и метавулканогенных пород кымынейвеемской толщи. Подобные зоны меланжа развиты не только на контактах блоков, но и внутри них, расчленяя блоки на отдельные пластины.
Первичные текстуры и геологические взаимоотношения пород сохранились лишь в центральных частях пластин. Для габброидов характерно полосчатое (от сантиметрового до метрового масштаба) переслаивание меланократовых и лейкократовых прослоев, для ультрамафитов – переслаивание дунитов и пироксенитов преимущественно дециметрового масштаба, а также угловатые обломки пироксенитов в дунитах. В габброидах отмечаются поздние лейкократовые прожилки, секущие полосчатость пород. Вкрест простирания полосчатости наблюдается кулисообразное переслаивание ультрамафитов и габброидов.
Породы, слагающие блоки, представлены Cpx-дунитами, верлитами, Hbl-Olклинопироксенитами и Hbl-габбро.
Первичные хромшпинелиды в наиболее примитивных дунитах имеют высокохромистый (Cr# 0.612) состав, соответствующий составам хромшпинелидов из надсубдукционных дунитов [1]. В ходе фракционирования, наряду с понижением магнезиальности силикатов, отмечается значительное понижение хромистости шпинелидов (до 0.26), что отвечает тренду высокобарической кристаллизационной дифференциации [2].
Первичные клинопироксены в изученных дунитах не сохранились, а их составы в пироксенитах и габброидах отличаются в целом невысокими содержаниями титана и натрия и несколько повышенными содержаниями глинозема (от 3-4% в пироксенитах до 4-5% в габброидах). Особенности составов клинопироксенов в исследованных породах согласуются с их кристаллизацией из расплавов надсубдукционного типа при повышенном давлении.
Присутствующие в оливиновых пироксенитах и габброидах роговые обманки по критериям [3], являются первичномагматическими, а давление при их кристаллизации оценивается как около 8 кбар по геобарометру [4] и как 4-6 кбар по геобарометру [3].
По составам роговых обманок из габброидов, содержание воды в равновесных с ними расплавах оценивается как 7.5-8.5 мас. % [3], что свидетельствует о вероятной надсубдукционной природе этих расплавов.
Содержания наиболее несовместимых редких элементов (Th, U, Nb, Ta) во всех типах пород комплекса имеют близкий и довольно низкий (0.05-0.7 при нормализации на PM) уровень. Это свидетельствует о том, что все типы пород комплекса являются кумулятивными с относительно небольшим количеством захваченного расплава. В пользу этого говорят и сравнительно невысокие содержания средних и тяжелых РЗЭ в породах, в том числе и в габброидах (близкие к 1 при нормализации на PM).
В данном случае геохимически охарактеризовать расплавы, из которых кристаллизовались породы комплекса, можно лишь по соотношению содержаний в породах наиболее несовместимых элементов (которые отражают их соотношение в захваченных расплавах), с учетом того, что содержания Rb, Ba, La, Ce и Sr в габброидах отражают преимущественно их содержание в кумулятивных фазах (роговой обманке и плагиоклазе).
Анализ данных по геохимии пород комплекса позволяет заключить, что родоначальный расплав был обогащен Rb и Ba относительно Th и U, и при этом обеднен Nb и Ta относительно Th, U и легких РЗЭ. Эти геохимические черты присущи расплавам, генерированным в надсубдукционной обстановке.
Таким образом, как особенности геохимии пород, так и особенности составов их первичных минералов свидетельствуют об их кристаллизации из высоководных расплавов при умеренно-высоком давлении в надсубдукционной обстановке.
Сравнительно высокое давление формирования пород позволяет связать их с основанием мощной (зрелой) коры островной или континентальной дуги, а не с обстановками спредингового типа, индикаторными для которых являются офиолитовые комплексы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты №12-05-01042, 10-05-00529и 09-05-92103-ЯФ).
1. Ishii T., Robinson P.T., Maekawa H., Fiske R. Petrological studies of peridotites from diapiric serpentinite seamounts in the Izu-Ogasawara-Mariana forearc, Leg 125 // Fryer P. et al. (Eds). Proc. ODP. Sci. Res. 1992. V.125. College Station, TX (Ocean Drilling Programm). P. 445-486.
2. Jagoutz O., Muentener O., Ulmer P., Pettke T., Burg J.-P., Dawood H., Hussain S.
Petrology and mineral chemistry of lower crustal intrusions: the Chilas Complex, Kohistan (NW Pakistan) // J. Petrol. 2007. V. 48, N 10. P. 1895-1953.
3. Ridolfi F., Runzelli A., Puerini M. Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc-alkaline magmas: an overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes // Contrib. Mineral. Petrol. 2009. V. 160, N 1. P. 45-66.
4. Schmidt M.W. Amphibole composition in tonalite as a function of pressure: an experimental calibration of the Al-in-hornblende barometer // Contrib. Mineral. Petrol. 1992.
V. 110. P. 304-310.
5. Sokolov S.D., Bondarenko G.Ye., Layer P.W., Kravchenko-Berezhnoy I.R. South Anyui suture: tectono-stratigraphy, deformations, and principal tectonic events // Stephan Mueller Spec. Publ. Ser. 2009. V. 4. P. 201-221.
МИНЕРАГЕНИЯ БАЗИТ-УЛЬТРАБАЗИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научноисследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых»,THE MINERAGENY OF THE BASITE-ULTRABASITE COMPLEXES
OF THE NORTH CAUCASUS
Federal State Unitary Establishment “Central Scientific Exploration Institute Of The Non-Ore Minerals Geology”, Kazan, Russia, [email protected] Basite-ultrabasite massifs of the North Caucasus are the part of preherzian-midherzian base of the corrugated area. Their formation was going on in conditions of the riftogenspreading, subductional, collisional, platformical and epiplatformic-orogenical geodynamical processes. Hyperbasite formation (PR:PZ1-2) jointed with gabbro-plagyogranite and siliceous-terrigenic-volcanogenic (PZ1-2) are the tectonical fragments of the ofiolite association. The mineragenic specialization of the hyperbasite and gabbroid massifs are defined by the contention of the deposits and demonstrations of fire-resistant raw material, apatites, mineral pigments, chrisolite-asbest, talc, facing and ornamental stones.Базит-ультрабазитовые массивы, широко развитые на территории Северного Кавказа, входят в состав гипербазитовой формации (PR:PZ1-2) мегакомплекса формационных ассоциаций догерцинского-ранне-среднегерцинского основания складчатой области Большого Кавказа. Формирование интрузивных комплексов происходило в условиях разновременных геодинамических процессов [3]: рифтогенноспрединговый, субдукционный (энсиматические островные дуги), коллизионный, платформенный и эпиплатформенный орогенный.
В структурно-тектоническом плане интрузивные тела приурочены КарачаевоЧеркесскому горст-антиклинорию (Бичасынская и Хасаутская зоны) и зоне Передового хребта. Гипербазитовая формация представлена преимущественно гарцбургитовыми перидотитами, реже дунитами. В Бичасынской и Хасаутской зонах в ее состав входят породы Беденского, Малкинского, Исламчатского, Нижне-Тебердинского, Худесского и других массивов. Наиболее значительными по размерам являются первые три. Все они представляют собой тектонические фрагменты офиолитовой (расслоенной) ассоциации.
В зоне Передового хребта гипербазитовая формация совместно с габброплагиогранитовой и кремнисто-терригенно-вулканногенной (PZ1-2) входит в состав структурно-вещественного комплекса основания задугового рифта. Эта формация образует здесь нижний слой офиолитовой триады и сложена мантийными реститами, представленными преимущественно серпентинизированными гарцбургитовыми перидотитами, реже лерцолитами, дунитами и горнблендитами. Она слагает несколько крупных (Кяфарский, Джамараклинский) и ряд более мелких (Архызский, г. Лысой) массивов. Гипербазиты из современного кристаллического основания зоны Передового хребта (Блыбское поднятие) также принадлежат к офиолитовой ассоциации, однако они тектонически дислоцированы и испытали динамотермальный метаморфизм.
Габброидная (габбро-плагиогранитовая) формация (pPZ1-2) в изначальном положении залегала выше гипербазитов и представляла собою нижний слой океанической коры. Она представлена амфиболитовыми габбро, габбро-диоритами, на ряде участков они в различной степени подвержены калишпатизации вплоть до полного замещения их монцодиоритами и монцонитами. Мощность габброидов доходит до 500-550 м. Гранитоиды ассоциируют с габброидами и наблюдаются в них в виде некрупных (300-500 м) тел плагиогранитов.
Минерагеническая специализация гипербазитовых и габброидных массивов определяется приуроченностью к ним месторождений и проявлений огнеупорного сырья, апатитов, минеральных пигментов, хризотил-асбеста, талька, облицовочных и поделочных камней [2].
Огнеупорное сырье. Перспективными в качестве огнеупорного сырья (получение форстеритовых огнеупоров) являются коры выветривания по гипербазитам аподунитгарцбургитового состава, содержащие дезинтегрированные серпентиниты с включениями аморфного магнезита, содержание которого может достигать 30%.
На территории Карачаево-Черкесской Республики находится ряд ультрабазитовых массивов (Беденский, Загеданский, Кяфарский, Тебердинский, Худеский), вмещающих потенциально-перспективные объекты с магнезитсерпентинитовыми рудами. Наиболее крупный из них Беденский массив сложен измененными и дезинтегрированными хризотиловыми и антигоритовыми разностями серпентинитов с прожилками и включениями аморфного магнезита. Последние приурочены к зоне выветривания серпентинитов. Протяженность зоны составляет 40м при мощности 12-15 м. Насыщенность серпентинитов магнезитом колеблется в пределах 25-40%. Генетический класс магнезитового оруденения – комбинированный:
кора выветривания по гидротермально-измененным гипербазитам. Магнезитсерпентинитовые породы являются потенциальным комплексным сырьем для производства огнеупорного футеровочного кирпича с огнеупорностью 1800-1850С, а также природных и плавленых магнезиально-фосфатных удобрений и строительных материалов (рубероид, щебень).
В Кабардино-Балкарской Республике расположены Малкинский и Исламчатский ультрабазитовые массивы, породы которых по вещественному составу сходны с породами Беденского массива. Преобладающая часть Малкинского массива сложена серпентинизированными гарцбургитами хризотил-баститового состава; содержание серпентина составляет 40-100%. По результатам предварительных технологических испытаний измененные серпентиниты Малкинского интрузива пригодны для производства огнеупорных материалов (форстеритовые огнеупоры).
Перспективны на выявление залежей магнезиальных силикатов также Маркопиджский и Уруштенский гипербазитовые массивы (Краснодарскоий край).
Апатитовое сырье. В зоне Передового хребта в состав офиолитового комплекса входит Маркопиджский массив (Краснодарский край), сложенный ультрабазитами, серпентинитами и продуктами их последующей переработки. Рудная зона, сложенная жилообразными телами, имеет протяженность по простиранию около 1 км, по падению достигает 360 м. Рудные тела сложены апатит-карбонатными и апатит-силикатными метасоматическими рудами. Суммарные запасы бедных (содержание Р 2О5 в среднем 6,6%) апатит-карбонатных и убогих (менее 4%) апатит-силикатных руд составляют по категории С1+С2 680 тыс. т Р2О5. Кроме апатита с ультрабазитовым комплексом связаны слабо изученные проявления талька, вермикулита и редких земель. В непосредственной близости от Маркопиджского месторождения находятся близкие по своему строению и составу Блыбское и Загеданское проявления. Прогнозные ресурсы апатитовых руд района оцениваются в 230-250 млн. т. Специалистами ФГУП «ЦНИИгеолнеруд» предложена технология получения фосмуки из смеси апатиткарбонатных руд и серпентинитов.
Минеральные пигменты. С ультрабазитовыми массивами генетически связаны месторождения железных руд, некоторые разновидности которых могут быть использованы в качестве минеральных пигментов в лакокрасочной промышленности. В наиболее крупном Малкинском массиве (Кабардино-Балкарская Республика), полезным ископаемым являются железные руды, образовавшиеся в результате выветривания серпентинитовых пород. Выделяется 4 генетических разновидности руд:
переотложенные, слоистые, оолитовые и наиболее распространенные остаточные.
Рудные тала имеют форму неправильных линз (мощность 4-12 м), заполняющих впадины в кровле серпентинитов. По среднему содержанию Fe2O3 (21,9%) руды пригодны для получения пигментов (охра, мумия). Оцененные запасы месторождения по категории С2 составляют 471,6 тыс. т [1].
Тальк. Проявления талька на Северном Кавказе пространственно и генетически тяготеют к серпентинитовому поясу зоны Передового хребта.
Тальковое оруденение Маркопиджского проявления (Краснодарский край) приурочено к серпентинитам и кристаллическим сланцам и слагает 10 тальковых зон мощностью 0,1-10 м и протяженностью 50-1500 м. Рудные тела сложены зеленоватосерым плотным мелко- и крупночешуйчатым и листоватым тальком, реже встречается волокнистый тальк (содержание талька 30-70%). По результатам технологических испытаний установлено, что тальковый камень зоны легко обогащается методом флотации с последующей магнитной сепарацией (выход концентрата 40,5-57,9%, извлечение нерастворимого остатка в концентрат 50-69%). Прогнозные ресурсы по кат.
Р1 оцениваются 3,2 млн. т руды при среднем содержании талька 45%.
Ташорунское проявление (Кабардино-Балкарская Республика) представлено тальксодержащими породами (оталькованные ультрабазиты), слагающими рудное тело размером в плане 60200 м, залегающее под углом 20-40. Среднее содержание талька в рудах 48-75%. Прогнозные ресурсы категории Р1 на глубину 100 м по падению составляют 18 млн. т при среднем содержании талька 50%.
В зоне Передового хребта известен еще целый ряд проявлений талька и талькового камня: Кыртыкское (Кабардино-Балкарская Республика), Тхачское проявление (Республика Адыгея), Бескесское, Блыбское, Водопадное (Краснодарский край) и др. Содержание талька в рудах 64-70%, после обогащения сырье удовлетворяет требованиям ГОСТ 879-52 «Тальк молотый» для марки А I и II сорта и может быть использовано в текстильной и химической промышленности, производстве кровельных материалов.
Облицовочные камни. Беденское месторождение (Карачаево-Черкесская Республика) связано с пластообразным телом (мощность около 1 км) серпентинизированных гипербазитов и сложено хризотиловыми, антигоритовыми и антигорит-хризотиловыми серпентинитами. Запасы облицовочного сырья месторождения составляют по категориям А+В+С1 4112,9 тыс. м, С2 – 2449,0 тыс. м3.
Прогнозные ресурсы объекта оцениваются не менее чем в 35 млн. м3. Тамский, Левобережный, Медвежий, Азиатский и Лабинский участки лицензированы, на некоторых из них проводятся разведочные работы и осуществляется добыча сырья.
Малкинское проявление серпентинитов (Кабардино-Балкарская Республика) приурочено к одноименному массиву (площадь несколько сотен км2), являющемуся наиболее крупным из всех известных интрузивов. Преобладающая его часть сложена серпентинизированными гарцбургитами преимущественно хризотил-баститового состава. По физико-механическим и декоративным характеристикам ультрабазиты сходны с облицовочными породами Беденского массива.
Верхне-Тебердинское проявление является частью крупного (2,51,5 км) массива габбро-диоритов и габбро архызского комплекса, представляющего собой составную часть офиолитовой ассоциации. По результатам ревизионных работ и технологических исследований ФГУП «ЦНИИгеолнеруд» породы рекомендуются в качестве облицовочных материалов. Ресурсы проявления предварительно оцениваются в десятки млн. м3.
Серпентинизированные гипербазиты хризолит-антигоритового состава, вмещающие продуктивные залежи серпентинитов и более ценных лиственитов, слагают Кишинское проявление с оцененными в 1 млн. м3 прогнозными ресурсами;
лиственизированными гипербазитами и лиственитами сложено Березовское проявление (Республика Адыгея).
В состав габброидной (габбро-плагиогранитовой) формации (pPZ1-2) входит Марухское проявление (Карачаево-Черкесская Республика), приуроченное к габбровому массиву диаметром около 1,0 км, вертикальной протяженности по склону более 100 м. Породы черного цвета, мелкозернистые массивные однородные крепкие.
Прогнозные ресурсы оцениваются в не менее 78,5 млн. м3.
Габбро-диориты Аминкольского массива (PZ3) слагают линзообразное тело протяженностью 3,5 км. По своим декоративным качествам и физико-механическим характеристикам породы пригодны в качестве облицовочных плит, блочного камня и щебня.
Поделочные камни. Рудопроявления цветных халцедонов Тазакол и Лахран (Кабардино-Балкарская Республика) приурочены к коре выветривания Малкинского серпентинитового массива. В кровле массива развита мощная (до 100 м) силикатная железо-окисная кора выветривания химического типа, в которой присутствуют линзои жилообразные тела цветных халцедонов голубовато-серой, вишневой и зеленоватокоричневой окраски. Содержание халцедона колеблется от 1 до 11 кг/м3. Халцедоны по декоративным качествам могут использоваться как коллекционное сырье и для изготовления мелких поделок.
Ачешбокское проявление жадеита, расположенное на границе Краснодарского края и Республики Адыгея, связано с Тхачским серпетинитовым массивом. Жильные тела (длина около 100 м и мощность до 5 м) приурочены к тектонической зоне протяженностью более 0,5 км. Наряду с сырьем среднего качества в жилах присутствует ювелирно-поделочный жадеит, суммарные прогнозные ресурсы которых оцениваются в 280 т.
В зонах контактового воздействия на ультрабазиты более молодых гранитоидных интрузий происходит формирование залежей лиственитов (Тхачское проявление).
Значительную роль в формировании на Северном Кавказе залежей цветных камней сыграл геодинамический режим эпиплатформенного орогенеза, обусловивший разрушение ультрабазитовых комплексов, образование за счет переотложенного материала склоновых и русловых отложений и связанных с ними месторождений и проявлений поделочных жадеита (Ачешбокское, Уривок) и лиственита (Бугунжинское).
Хризотил-асбест. С процессами синколлизионного шарьирования ранее сформировавшихся ультрамафитовых пластообразных тел, выразившимися в тектонических деформациях (рассланцевание, будинирование), связано формирование Шаман-Беклегеновского месторождения продольно-волокнистого хризотил-асбеста [3].
Таким образом, офиолитовые базит-ультрабазитовые комплексы Северного Кавказа включают большой и разнообразный набор объектов неметаллических полезных ископаемых, дальнейшее изучение которых и последующая эксплуатация могут способствовать решению многих социально-экономических проблем данного региона.
1. Арютина В.П., Егорова Н.Г., Беляев Е.В. Перспективы освоения и расширения МСБ природных пигментов ЮФО // Разведка и охрана недр. 2009. № 8. С. 17-22.
2. Минерально-сырьевая база неметаллических твердых полезных ископаемых Южного федерального округа (Е.В.Беляев, В.А.Антонов, Распопов Ю.В., Рышков М.М., Курбанов М.М.) // Минеральные ресурсы России. 2009. № 4. С. 7-15.
3. Полянин В.С., Полянина Т.А. История геологического развития и минерагения офиолитов Северо-Западного Кавказа // Отечественная геология. 2010. № 4. С. 61-63.
МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ
СИЕНИТ-ГАББРОВЫХ ПЛУТОНОВ
Федеральное государственное унитарное предприятие «Центральный научноисследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых», Казань, Открытое акционерное общество «Зарубежгеология», Москва, РоссияMETALLOGENIC SPECIALIZATION OF SIENITE-GABBRO PLUTONES
Federal state unitary establishment “Central Scientific-Exploration Institution of Geology of Non-ore Minerals”, Kazan, Russia, [email protected] Open Action Establishment “Zarubejgeologia”, Moscow, Russia In spite of belonging of the plutons of Kunene and Patynski to the sienit-gabbroid formation, there are some important differences in morphology of intrusive and ore masses, their petrographic content, ore specialization, petrochemical specifications, expected by processes of magmatic differentiation and influence of the deep stream of the phosphoralkaline fluids, enriched with phosphor. Prognosis of the apatite deposits in gabbroid massive should be based on data, showing the intension and type of magmatic differentiation, and signs of manifestation of alkaline and alkaline-ultraalcaline (carbonatite) magmatism and metasomatosis.Среди многочисленных формационных и генетических типов базитультрабазитовых интрузий значительный интерес представляет сиенит-габбровая формация, рудоносность которой рассмотрена авторами на примере плутонов Патынского (Горная Шория) и Кунене (Юго-Западная Африка).
Патынский плутон, имеющий в разрезе штокообразную форму, сложен породами габброидной и сиенитовой серий. Первая представлена породами, варьирующими по составу от анортозитов до пироксенитов. Для габброидной составляющей массива характерно концентрически-зональное строение и чашеобразная ритмично-расслоенная внутренняя структура. Породы сиенитовой серии пользуются ограниченным распространением.
В строении расслоенной части выделяются три пачки видимой мощностью 220м, образованные габбро, пироксенитами, анортозитами, троктолитами, норитами и т.д. (рис. 1). В эндоконтактовых частях массива распространены крупнозернистые габбро и пироксениты. Мощность зоны, сложенной этими породами, колеблется от 0 до 500 м; контакты её крутые (60-90°), секущие по отношению к расслоенным габброидам.
В целом габброидным породам присущи специфические петрографические особенности, выражающиеся в составе породообразующих минералов. Пироксен представлен титанистым авгитом с высокой степенью окисленности железа. Состав плагиоклаза изменяется от битовнита до альбита при преобладающем развитии лабрадора. Оливин по составу варьирует от доминирующего хризолита до подчиненного гиалосидерита. Среди амфиболов наиболее развита обыкновенная роговая обманка. Габброидные породы относятся к толеитовой серии, и только небольшая их часть соответствует известково-щелочному типу. По химическому составу габброиды близки среднему мировому габбро и в целом характеризуются невысокими содержаниями TiO2 и P2O5, что свидетельствует об отсутствии первичной специализации родоначальной магмы на эти элементы. Среди них резко повышенными содержаниями TiO2 и P2O5 выделяются рудные разности авгитовых габбро и пироксенитов.
Рис. 1. Схема геологического строения Патынского рудно-магматического узла.
I – известняки, доломиты, мраморы (R-Є1); 2 – граносиениты, кварцевые монцониты (Є2-3); 3-11 – сиенит-габбровая формация (Є2-3): 3 – габброиды нерасчлененные, 4 – породы эндоконтактовой серии, – породы нижней расслоенной серии, 6 – то же, средней, 7 – то же, верхней, 8-11 – минеральные разновидности руд: 8 – ильменит-титаномагнетитовая, 9 – ильменит-апатит-титаномагнетитовая, 10 – апатит-ильменит-титаномагнетитовая, 11 – апатитовая (пироксенит апатитоносный), 12-17 – щелочноультрамафитовая формация, PZ2 (а – в масштабе схемы, б – вне масштаба схемы): 12– мельтейгиты, ийолиты, якупирангиты, 13 – мелилитолиты, 14 – щелочные и нефелиновые сиениты, 15 – карбонатиты, 16 – группа контактово- и гидротермально-метасоматических пород (пироксен-геленитовых, альбитовых, эпидозитовых, хуанит-цеболлитовых и др.), 17 - апатитовые руды (шонкинит апатитоносный); 18 шлиховые потоки рассеяния тантало-ниобатов, ортита, флоренсита и др.; 19 - тектонические нарушения, выделенные по геологическим данным (а – установленные, б – предполагаемые), 20 – то же, по геофизическим (а) и аэрогеологическим (б) материалам.
В массиве развиты ильменит-апатит-титаномагнетитовые и апатитовые руды.
Первые слагают пласто- и линзообразные тела мощностью 2-100 м и протяженностью 0,2-5,0 км. Залегание их согласное со структурой вмещающих габброидов. Руды вкрапленные, бедные по содержанию апатита (Р2О5 1,3-9,7%, в среднем 3,4%) и рудных (TiO2 3,1-8,3%, Fe2O3 5,2-22,7%, FeO 5,1-13,0%) минералов. В петрографическом отношении они отвечают рудным авгитовым габбро.
Рудные пироксениты отмечены специфическими характеристиками минерального состава, выражающимися в присутствии в составе пород биотита (до 15%) и небольших количеств керсутита, которые совместно с титаномагнетитом и апатитом выполняют промежутки между зернами пироксена. Образование рудоносных пироксенитов из расплава происходило в процессе гравитационно-кристаллизационной дифференциации исходной магмы базальт-толеитового состава, не имевшей специализации на титан и фосфор. В процессе кристаллизации формировалась пироксеновая матрица, в полостях которой из остаточного рудного расплава выделялись апатит и рудные минералы.
Обилие летучих компонентов в рудоносной магме способствовало широкому развитию апатита в рудных габбро и пироксенитах. При этом апатит выделялся на всех стадиях формирования массива: магматической (рудные и безрудные пироксениты) и постмагматической (эпидозиты).
Сконструированная геолого-геофизическая модель [1] свидетельствует о возможном участии в глубинном строении Патынского массива более молодой интрузии щелочно-ультрамафитового (карбонатитового) состава. Выходы фрагментов этого интрузивного тела представлены жилами, дайками и штоками мельтейгитов, ийолитов, шонкинитов, якупирангитов, мелилитолитов, щелочных и нефелиновых сиенитов, карбонатитов. С бесфельдшпатоидными шонкинитами и пироксенитами, измененными метасоматическими процессами, связаны концентрации апатита, слагающего длиннопризматические кристаллы размерами 0,8-3.2 см. Содержание Р2О в рудах колеблется от 1,3 до 15,6%. Образование указанной специфической группы пород связано, по-видимому, с трансмагматическим потоком флюидов, поступающим из глубинного источника щелочной магмы.
Итак, в Патынском массиве наиболее перспективными на фосфорно-титаножелезную минерализацию являются породы габброидной серии. Появление высоких, часто достигающих промышленного уровня, концентраций апатита, ильменита и титаномагнетита связано с процессами гравитационно-кристаллизационной дифференциации, приведшей к обособлению обогащенного летучими и рудными компонентами, щелочами и фосфором рудно-силикатного расплава. В формировании массива наряду с данными процессами принимали участие трансмагматические потоки кремне-щелочных флюидов, сопутствовавших образованию магматических и магматическо-метасоматических пород и мономинеральных апатитовых руд.
Плутон Кунене (PR3) располагается в Дарвардском подвижном поясе южной части Ангольского щита (рис. 2). В плане плутон имеет значительные размеры: в меридиональном направлении вытянут на 350 км при ширине до 100 км. В разрезе массив представляет собой смятое в складки пластообразное тело.
В строении плутона выделяются две серии магматических пород: габброидная и сиенитовая. Характерной особенностью является значительная расслоенность первой серии (габбро, анортозитов, кварцевых монцогаббро). Примечательной чертой петрографического состава пород является их лейкократовость и обилие плагиоклаза (лабрадора). Среди цветных минералов доминирует авгит. Породы габброидной серии отличаются повышенной кислотностью, невысокими содержаниями Р2О5 и TiO2.
Появление этих пород связано с процессами фракционной дифференциации магмы, фиксируемой по замещению зерен авгита роговой обманкой, развитию гранофировых срастаний кварца и калиевого полевого шпата в интерстициях между зернами пироксена и плагиоклаза. Титаномагнетит при образовании пород выделялся из остаточного расплава.
Рис. 2. Схема геологического строения плутона Кунене 1 – гранито-гнейсовый фундамент (AR-PR1), 2 – сиенит-габбровый комплекс, 3 – зоны тектонизации, 4 – гранитоиды, сиениты, 5 – осадочные отложения впадины Кунене (эоцен-олигоцен), 6 – тектонические нарушения Приведенные признаки фракционной дифференциации особенно отчетливо выражены в завершающих ряд кварцевых диоритах, отвечающих среднему типу [2]. В составе пород среди цветных минералов доминирует роговая обманка, полевой шпат представлен олигоклазом. Содержание титаномагнетита, выделение которого происходило из остаточного рудного расплава позднее роговой обманки, достигает 8Образование апатита (3-5%) опережало кристаллизацию роговой обманки и титаномагнетита. Таким образом, кристаллизация апатита и титаномагнетита в субщелочных кварцевых диоритах происходила из остаточного фосфорно-рудного расплава, обособившегося в процессе фракционной кристаллизации магмы.
Для второй группы пород, представленных роговообманковыми сиенитами, характерно невысокое содержание TiO2 0,11-0,71% и Р2О5 0,07-0,20%, что свидетельствует об их формировании из самостоятельной магмы, генерированной на более глубинном уровне.
Итак, рассмотренные плутоны имеют ряд общих черт, позволяющих относить их к сиенит-габбровой формации. Это хорошо видно из диаграммы SiO2 – Na2O+K2O (рис.
3). Точки составов пород на этой диаграмме располагаются вблизи вариационной кривой, характеризующей соотношение оксидов в породах формации [2].
Принадлежность к единой формации плутонов Патынского и Кунене не исключает различий между ними, заключающихся в особенностях развития процессов петрогенеза и рудогенеза. В Патынском массиве протекали процессы гравитационнокристаллизационной дифференциации и, уже в раннемагматическую стадию, происходило обособление рудно-силикатного расплава, обогащенного щелочами и летучими (включая фосфор) компонентами, что привело к образованию ильменитапатит-титаномагнетитовых руд. Наряду с данными процессами решающую роль в рудогенезе играл трансмагматический поток кремний-щелочных флюидов, с которым связано образование магматических и магматическо-метасоматических пород.
Рис. 3. Положение точек пород массивов Патынского и Кунене на диаграмме щелочностькислотность 1 – породы Патынского массива, 2 – то же, Кунене, 3 – вариационная кривая пород габбросиенитовой формации Алтае-Саянской складчатой области В формировании плутона Кунене большое значение имела магматическая дифференциация при ограниченном участии трансмагматических потоков. Этим объясняется наличие в его составе многочисленных проявлений титаномагнетитовых руд [3] и практически полное отсутствие апатитовой минерализации.
Таким образом, наличие в расслоенных плутонах Патынском и Кунене рудной минерализации обусловлено процессами магматической дифференциации и воздействием глубинного потока кремне-щелочных флюидов, обогащенных фосфором.
Соответственно, при прогнозировании апатитовых месторождений в габброидных массивах необходимо исходить не из традиционных представлений о геохимической специализации пород на Р, Ti и Fe, а из фактов, свидетельствующих об интенсивности и типе магматической дифференциации, а также признаков проявления щелочного и щелочно-ультраосновного (карбонатитового) магматизма и метасоматоза. Наличие подобных признаков свидетельствует о возможности обнаружения в габброидных массивах богатых и легкообогатимых мономинеральных апатитовых руд.
1. Витте Л.В., Беляев Е.В. Патынский рудный узел: модель глубинного строения и перспективы апатитоносности // Геология и геофизика. 1989. № 1. С. 134-139.
2. Классификация и номенклатура магматических горных пород. М.: Недра, 1981.
246 с.
3. Романько Е.Ф., Титов В.Н. О железо-титановом оруденении в интрузивном массиве Кунене (Ангола) // Геология и разведка. 2005. № 6. С. 35-38.
КОМБИНИРОВАННЫЕ ДАЙКИ В ГРАНИТОИДАХ ЗАПАДНОГО
ЗАБАЙКАЛЬЯ - СВИДЕТЕЛЬСТВО СМЕШЕНИЯ КОНТРАСТНЫХ ПО
СОСТАВУ МАГМ
Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ, Россия, [email protected]COMPOSITION DIKES IN THE GRANITOIDS OF WEST TRANSBAIKALIA –
MINGLING OF CONTRAST COMPOSITION MAGMAEVIDENCE
Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude, Russia, [email protected] Composition dykes are one of the striking evidence of the coexistence and interaction of basic and salic magmas. Their basic part indicates on mantle magmatism, which was simultaneous to granite formation. It concerns a mantle-crust interaction problem.Комбинированные дайки, как правило, сопровождают крупные плутонические серии и, в то же время, представляют собой одно из наиболее ярких свидетельств сосуществования и взаимодействия мантийных базальтовых и салических магм (независимо от происхождения последних). Следовательно, комбинированные дайки несут информацию о мантийном магматизме, синхронном гранитообразованию, что имеет прямое отношение к проблеме мантийно-корового взаимодействия. Известно немало случаев, когда сохраняются геологические и минералого-петрографические свидетельства инъекций базитовых расплавов в гранитоидные магматические камеры на разных стадиях кристаллизации последних. В ряде работ [2, 3] было показано, что степень взаимодействия сосуществующих базитовых и салических магм варьирует от полного химического смешения (mixing), характерного для глубинных условий, через преимущественно механическое смешение магм (mingling), при подчиненной роли химического взаимодействия (мафические включения, комбинированные дайки), проявляющегося на разных стадиях кристаллизации гранитоидных интрузий, до формирования простых базитовых даек, заполняющих трещины в полностью раскристаллизованных магматических телах. В этом ряду комбинированные дайки представляют наиболее удобный объект изучения, поскольку, в отличие от простых даек, синхронность базитов и гранитоидов в них доказывается прямыми геологическими наблюдениями, при этом, в отличие от мафических включений, в основном сохраняются геохимические характеристики исходных базитовых магм.
Нами детально изучены комбинированные дайки Западного Забайкалья, выходы которых прослеживаются в виде полосы северо-восточного простирания от нижнего течения реки Хилок до полуострова Святой нос. В пределах этой полосы изучено несколько участков: Харитоново, Усть-Хилок, Жирим, Шалуты, Курба, Солонечная, Максимиха. В большинстве случаев дайки прорывают позднепалеозойские (325- млн. лет) гранитоиды баргузинского и зазинского комплексов; на Харитоновском участке несколько сближенных комбинированных даек интрудируют позднетриасовые (220 млн. лет) щелочно-полевошпатовые сиениты одноименного массива, что указывает, как минимум, на два этапа их формирования.
Внутреннее строение комбинированных даек, независимо от места расположения и возраста, однотипно: они состоят из пиллоуподобных обособлений (нодулей) основных пород, сцементированных кислым (сиениты, граниты, аплиты) материалом.
Соотношения базитовой и салической составляющих широко варьирует даже в пределах одной дайки; иногда прослеживаются переходы в простые базитовые дайки.
Размеры базитовых «нодулей» также широко варьируют от первых сантиметров до 2м в поперечнике. Форма овальная, округлая, иногда почти идеально шарообразная;
нередко встречаются удлиненные, линзовидные, пламевидные базитовые обособления;
в некоторых дайках хорошо проявлены текстуры течения. В большинстве случаев, но не везде, наблюдаются зоны закалки и фестончатые края, свидетельствующие о сосуществовании двух жидкостей с разной температурой и вязкостью.
Базитовая часть даек по составу отвечает трахибазальтам. Породы состоят из Pl, Bt, Amph и Px в разных пропорциях, салическая часть представлена сиенитами, варьирующими по соотношению полевых шпатов и количеству кварца. Темноцветные минералы обычно представлены биотитом, в некоторых дайках встречается амфибол.
Микроструктура базитовой части даек микродиабазовая, иногда порфировидная; в салической – гипидиоморфнозернистая.
Основными породообразующими минералами исследуемых базитов являются Pl, Bt и Amph, к которым может добавляться сPx, пертитовый Kfs, очень редко (реликтовые) оРх и Ol. Акцессорные минералы: магнетит, ильменит, манган-ильменит (до 8 % MnO), титанит, апатит, циркон. Сиениты салической части комбинированных даек состоят из Kfs, Pl, Qtz и Bt; иногда встречаются Amph и cPx. Акцессорные минералы: магнетит, титанит, апатит, циркон.
Плагиоклаз базитов по составу варьирует от альбита (0 - 10–11 % An - тонкие каймы, вероятно постмагматического происхождения) до основного лабрадора (68.5% An). Выделяется три морфогенетические разновидности плагиоклазов: 1) зональные кристаллы, состоящие из андезин-лабрадорового трещиноватого резорбированного ядра (45-68.5% An), тонкой промежуточной зоны (25 % An) и олигоклазовой каймы (18-15% An); 2) кристаллы с нормальной зональностью роста, в которых содержание An от центра к краю убывает от 63 до 25 % An (иногда с каймой наложенного альбита); 3) зерна с ритмичной зональностью, например: чередование зон андезинового и олигоклазового состава (48 17 41 18 % An).
В салической части даек также выделяется несколько разновидностей плагиоклаза: 1) зональные зерна с резорбированным ядром основного состава (49% An) и олигоклазовой каймой (15-21 % An); 2) зерна с зональностью роста (центр 32 – край 15% An); 3) ритмично-зональный (33 22 38 23 % An) и «пятнистый»
плагиоклаз, состав разных участков которого варьирует от 23 до 6.5 % анортитового минала; 4) мелкий идиоморфный плагиоклаз, наиболее поздний из магматических, содержащий 8-9 % An. Кроме того, часто встречаются тонкие каймы чистого альбита, имеющие, судя по всему, постмагматическое происхождение.
Калиевый полевой шпат в базитовой части даек редок, выполняет интерстиции и лишь иногда встречается в виде редких порфиробластов, содержащих включения других породообразующих минералов (Шалутинский участок). Интерстициальный Kfs имеет гомогенное строение (100-98.3% Or по данным сканирования). В некоторых случаях (базитовые нодули из дайки Жиримского участка) наряду с гомогенным присутствует и пертитовый K-Na полевой шпат, содержащий тонкие субпараллельные ламели альбита (структура распада).
«