CC BY
9
22
BECTH MOCK УН-ТА СЕР 4 ГЕОЛОГИЯ 2005 № 1
даже при высокой доле дистиллированной воды в смеси Для меди, кобальта и никеля осаждение собственных минеральных фаз происходит с меньшей эффективностью
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Боткин СН, Лапицкий С А, Малашенко 3Л и др Изучение процессов сорбции тяжелых металлов из растворов солей при их фильтрации через гель силикатного раствора // Защита подземных вод от загрязнения в районах проектируемых и действующих хвостохранилищ М , 1992 С 61-82
2 Лапицкий С А, Малашенко 3 П, Сергеев В И Исследования свойств силикатных гелей при их использовании в качестве сорбентов тяжелых металлов из техногенных потоков загрязнения // Там же С 53—61
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 01—05—64668) и Минпромнауки РФ по программе "НШ-491 2003 5"
3 Лапицкий С А, Сергеев ВИ, Шимко ТГ Способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения Заявка на изобретение № 5015704 от 11 12 1991 г , Решение Комитета Российской Федерации по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ) о выдаче патента на изобретение № 2050334 от 20 12 1995 г
4 Лурье ЮЮ Справочник по аналитической химии М , 1989
Поступила в редакцию 11 11 2003
УДК 552 1/3+[624 131]
JI.JI. Панасьян, Д.М. Хворов, Б.В. Паукова
АКУСТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ РАССЛОЕННОГО ПЕРИДОТИТ-ГАББРО-НОРИТОВОГО МАССИВА КИВАККА
Геологическое строение и петрохимическая характеристика интрузива
Раннепротерозойский расслоенный перидотит-габбро-норитовый интрузив Кивакка вскрыт эрозией среди архейских гранитогнейсов и тоналитов обрамления Панаярвинского синклинория (Фенноскан-дия) Формирование пород массива происходило на рубеже 2440 млн лет Массив находится во вторичном залегании азимут падения плоскости первичной магматической слоистости составляет 295° (без учета магнитного склонения), угол падения — 34—36° В плане магматическое тело имеет усеченно-эллипсовидную форму, нарушенную в результате позднейших сдвиговых деформаций Форму магматической камеры плу-тона можно приближенно описать как конус с высотой 3,9 км и объемом 44 км3 [8] В интрузиве выделяют породы краевой группы и расслоенной серии [5] Внутренняя часть массива сложена породами крис-таллизационно-седиментационной природы
Традиционные подходы при изучении расслоенных интрузивов предусматривают прежде всего характеристику минералого-петрохимических особенностей массива при наличии слоистости В общем случае можно говорить о существовании нескольких признаков, характеризующих расслоенные интрузивы Так, для рассматриваемого массива характерно зональное строение в виде крупных сложно построенных пластов, сменяющихся от основания к кровле
плутона Зональность [2, 5] — наиболее масштабный признак расслоенности, определяющий принадлежность всего магматического комплекса к формации раннепротерозойских расслоенных перидотит-габб-ро-норитовых плутонов [9] В зоне перидотитов преобладают оливиниты и оливинсодержащие пироксе-ниты, подчиненное значение имеют пироксениты и гарцбургиты Объем толщи перидотитов не превышает 10 км3 В вышележащей зоне преобладают мезо-ме-ланократовые нориты Объем пород зоны не превышает 12 км3 Зона габброноритов практически нацело сложена мезократовыми габброноритами, в которых спорадически встречаются мелкие гнезда габброно-рит-пегматитов Объем толщи габброноритов не превышает 22 км3 Зональности соответствует следующая последовательность ассоциаций минералов гипидио-морфного облика (кумулятивных по терминологии [7]): оливин ± низкокальциевый пироксен + низкокальциевый пироксен + плагиоклаз —> плагиоклаз + низкокальциевый пироксен + высококальциевый пироксен.
Скрытая петрохимическая неоднородность пород, впервые замеченная Н.Ф, Пчелиндавой и Е В Коптевым-Дворниковым [4], не фиксируется при визуальном наблюдении, но хорошо заметна в распределениях некоторых петрогенных элементов по разрезу интрузива (рис 1) В частности, отмечается ритмичное и в целом затухающее вверх по разрезу
ВЕСТН МОСК УН-ТА СЕР 4 ГЕОЛОГИЯ 2005 № 1
23
1800
1600
<в
05
® 1400
(0 о.
5 1200 о
У а + о
X Я
о.5
Е'З
(ч
2 юоо •
8
Н-
а ш
800
600 '
400
200 "
§ X §
а? О а
О а и В
+
□□□СаО
VI
+
. и?.
• о н
•о Н
п« +
а * ++
9/ ++ ■ а~» — Т"
ГУ
ш
п +
о+ +
0„+
о + о+
ЕЙ-
о+ □+
.Ч- +
ь
800
5 10 15 20 25 30 35 Содержание в породе вес %
40
Рис 1 Положение зон и мегаритмов в расслоенной серии интрузива Кивакка Римскими цифрами обозначены номера мегаритмов, по [3, 6] Изученный фрагмент разреза соответствует мегаритмам II и III
распределение магния, по максимумам содержания которого можно выделить до 6 мегаритмов Н Ф Пче-линцевой выявлена приуроченность малосульфидных горизонтов к границам мегаритмов [4], что косвенно свидетельствует о рудоконтролирующей роли ритмичности
Следующий характерный признак рассматриваемого массива — петрографическая макрорасслоенность, которая в пределах интрузива проявлена на первый взгляд в беспорядочном чередовании горизонтов пород с различным вещественным составом В зоне перидотитов макрорасслоенность наблюдается в гарцбургитах, в зоне норитов она проявлена наиболее контрастно за счет чередования горизонтов норитов и пироксенитов, в зоне габброноритов она встречается редко
Петрографическая макрорасслоенность в свою очередь осложняется явлениями более мелкого порядка — микрошлирами и микрослоями, сопоставимыми с размерами минеральных зерен Однако элементы петрохимической ритмичности нельзя объяснить наложением макрорасслоенности на общую зональность интрузива Например, в то время как мощность петрохимических ритмов достигает сотен метров, мощность макрослоев изменяется от десятков сантиметров до десятков метров Это позволяет предположить, что ритмичность в широком смысле (цикличность) представляет собой самостоятельное явление, не тождественное ни зональности, ни макрорасслоенности Ритмичность влияет на облик всей расслоенной серии интрузива
700
г
а> ст ш а. га со о.
со 600 §
о ££>
500
400 -1
г г г г " I •"■»' —'"-
г г шшшш
г г
.»,-": в.
НттТгтпТ
г г и"1'«-''«-1 н ** в пишши
г г г
X г -г —— — ......
г г г ""
г г г
—— 11 ■ 11 ■ I г СХХх
г г г г г II * » « * » » * ■
г г г г г -т:
г г Г Г I (1 и »* а ♦
г г 1 ■ —
. г г г г
г г г г
г г Сж-Г 'Мин п 1ТТ7
г г
Г Г I г г г г г
п п т п п п п 1 п п п п 1 п п п п 1 п п п п 1 л п 11 * - " и »"* « * 1 »* II -» * * .* * II
п п 1 п п п п 1 п п
□ 1 Ш 2 Ш 3
Ш 4 0 5
Ш «
В 7 □ в
10
Рис 2 Строение изученного фрагмента разреза расслоенной серии интрузива Кивакка а — петрографический состав 1 — меланокра-товые нориты, 2 — габбронориты, 3 — нориты, 4 — оливинсодержа-щие пироксениты, б — структуры и текстуры 5 — массивные неравномернозернистые породы, 6 — полосчатые разновидности, 7 — мелкозернистые трахитоидные породы основания пачек, в — тип анизотропии пород 8 — изотропные, 9 — трансверсально-изотроп-ные, 10 — ортотропные
Расслоенность массива и минералогические особенности пород
Изученный фрагмент разреза мощностью примерно 400 м протягивается от верхней части зоны перидотитов до середины зоны норитов, включая интервал развития контрастной расслоенности В пределах всего этого фрагмента выделяются десять последовательно залегающих пачек пород, как указано выше, с характерным внутренним трехчленным строением (рис 2)
Обычно расслоенность создается последовательностью сменяющихся пачек пород трехчленного строения
1) в основании каждой пачки залегает маломощный горизонт мелкозернистых, трахитоидных, часто тонкополосчатых пород Мощность этих слоев пород основания практически не меняется в серии пачек и составляет 10—30 см,
2) горизонты постепенного перехода от основания пачки к кровле обычно фиксируются по наличию полосчатых или параллельно-шлировых пород,
12 ВМУ, геология, № 1
26
ВЕСТН МОСК УН-ТА СЕР 4 ГЕОЛОГИЯ 2005 № 1
б - пачка 8
Рис 6 Акустополярограммы трансверсально-изотропных пород а
б — пироксениты
зонтах всех пачек Обычно это полосчатые, осложненные сортировкой породы из средних частей пачек, имеющих примерно равную мощность, как правило, по 10 м В мономинеральных разновидностях, например в пироксенитах 8-й пачки, анизотропия обусловлена главным образом сепарацией минеральных зерен по размерам (от 0,2 до 1,5 мм) В полиминеральных породах анизотропия связана с обогащением тонких слойков одним из породообразующих минералов оливином, плагиоклазом или пироксенами Для таких горизонтов характерны акустополярограммы (рис 6),
нориты,
/ 1 —1- /
X, У
/ 1 1 /
Рис 7 Модель строения слоистой анизотропной сортированной породы Штрихпунктир — ось симметрии
когда имеются типичные очертания на двух гранях диаграммы, свидетельствующие о наличии анизотропии, а на третьей — об ее отсутствии Порода при этом имеет одну плоскость и ось симметрии
По мере приближения к массивному слою внутри анизотропной части сначала встречаются прослои с изотропными шли-ровыми образованиями Мы наблюдали это на образцах, отобранных из 1-й и 8-й пачек Розетки при параллельных векторах поляризации становятся плохо выраженными по одному из направлений, т е свойство акустической анизотропии "вырождается", а порода постепенно становится изотропной Кроме того, если в породах наблюдается сортировка зерен по размеру, то на анизотропию, обусловленную двухчленным строением породы, накладывается анизотропия сепарации по размеру (рис 7)
Ортотропия наблюдается в мелкозернистых, трахитоидных, часто тонкополосчатых породах Наличие ортотропных пород можно объяснить осаждением кристаллов в медленно остывающем интрузивном анклаве, а аккумуляция кристаллов должна приводить к возникновению сильно анизотропных прослоев пород, хотя и небольшой мощности Известно, что эта проблема давно обсуждается в литературе [7] относительно слоев, обогащенных тем или иным минералом Мы по результатам акустических измерений в породах расслоенного интрузива впервые установили ор-тотропию, которая может создаваться в строгом соответствии с динамикой осаждения кристаллов Слои ортотропных пород имеют примерно равную малую мощность в любых частях рассматриваемого разреза при любом минеральном составе и залегают во всех пачках всегда только в их основании Типичные диаграммы для пород, обладающих ортотропной анизотропией, показаны на рис 8
Как правило, в нижних частях рассматриваемого слоя ортотропных пород, где существует большая вероятность частичного "захвата" нижезалегающих образований, присутствуют шлировидные включения пород с массивной текстурой. Иногда беспорядочно расположенные включения искажают картину орто-тропии, что приводит к появлению смещенных относительно центра асимметричных розеток с дополнительными максимумами и минимумами на акустопо-лярограммах (многолепестковые диаграммы). Микроскопически ортотропные породы сложены удлиненными призматическими зернами с размерами до 0,2— 0,3 мм Ортопироксены лежат в плоскости 1 (рис 9) преимущественно гранями 100, иногда образуя острые углы между зернами, а в плоскости 3 — преимущественно гранями 010. Ориентировка плагиоклазов совпадает с ориентировкой пироксенов Модель орто-
BECTH MOCK УН-ТА СЕР 4 ГЕОЛОГИЯ 2005 № 1
27
I I r 1 / \ / 1 x у
1 - * 1 f
\ \ / ~ " 1
тропной породы со строгим, закономерным расположением зерен минералов можно видеть на рис 9
Таким образом, исследование акустической анизотропии фрагмента интрузивного массива Кивакка показывает, что ранее установленное трехчленное строение пачек справедливо и для типов анизотропии независимо от минерального состава пород Показано, что анизотропия может служить маркировочным признаком Общий характер анизотропии изучен на разных масштабных уровнях в массиве пород на мегауровне, чему отвечают элементы залегания пород и расслоен-ность, в образце на макроуровне, что соответствует установленным элементам симметрии с помощью акустических измерений, на микроуровне, соизмеримом с размерами зерен минералов, составляющих породу Очевидно, что соотнесение всех координат между собой может помочь в решении некоторых проблем, например рассмотреть, какова динамическая обстановка в процессе роста кристаллов, каковы условия образования расслоенного массива, существовало ли в дальнейшем влияние внешних дополнительных сил, например тектонических, на отдельные составляющие породы или массив испытал его как единое целое Кроме того, правомерно поставить вопрос о возможности использования анизотропии в качестве дополнительного поискового признака при анализе рудо-контролирующей роли ритмичности
Работа выполнена при поддержке РФФИ, гранты № 02-05-65168, MAC 03-05-06254 и 03-05-64842
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Горбацевич Ф Ф Акустополярископия горных пород Апатиты, 1995
2 Коптев-Дворников Е В, Киреев Б С, Пчелинце-ва Н Ф, Хворое ДМ Распределение кумулятивных параге-незисов, породообразующих и второстепенных элементов в вертикальном разрезе Киваккского интрузива // Петрология 2001 №9(1) С 3-27
3 Лавров ММ Гипербазиты и расслоенные первдотит-габб-ро-норитовые интрузии докембрия Северной Карелии Л, 1979
4 Пчелинцева Н Ф, Коцтев-Дворников Е В Поведение Си, Ag, Pt, Pd и Аи в процессе кристаллизации расслоенного Киваккского интрузива (Северная Карелия) // Докл РАН 1992 № 5 С 935^938
5 Металлогения Карелии Петрозаводск, 1999.
6 Сейсмологическая модель литосферы Северной Европы Лапландско^Печенгский район Апатиты, 1997
а - пачка 6
б - пачка 8
Рис 8 Акустическая ортотропия а — меланонориты, б — пироксениты
Рис 9 Модель строения мелкозернистой трахитоидной ортотропной породы
7 Уэйджер Л, Браун Г Расслоенные изверженные породы М , 1970
8 Хворов Д М, Коптев-Дворников Е В, Бычкова Я В Реконструкция формы Киваккского расслоенного интрузива // Общие проблемы петрологии Т 1 Сыктывкар, 2000 С 224-227
9 Wager LR, Brown GM, Wadsworth WJ Types of igneous cumulates//J Petrol 1960 Vol 1 P 73—85
Поступила в редакцию 16 10 2003
