CC BY
27
УДК 552.3+553.041
ФОРМАЦИОННЫЕ ТИПЫ И РУДОНОСНОСТЬ УЛЬТРАБАЗИТ-БАЗИТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ АЛХАДЫРСКОГО ТЕРРЕЙНА
А.С. Мехоношин1, Т.Б. Колотилина2, А.А. Дорошков3
Институт геохимии СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а.
Проведена формационная типизация ультрабазитовых комплексов Восточного Саяна. На основании формационного анализа выделены следующие типы ультрабазит-базитовых комплексов данного региона: 1) анортозит-пироксенит-габбровый, 2) долеритовый, 3) дунит-перидотит-пироксенитовый, 4) дунит-гарцбургитовый. Установлено, что наибольшим распространением в данном регионе пользуются породы дунит-перидотит-пироксенитового формационного типа, с рядом массивов которого связаны сульфидно-медно-никелевые месторождения и рудопроявления. Большое количество мелких будино-образных тел является фрагментами крупных массивов реститовых гипербазитов, относящихся к дунит-гарцбургитовой формации. Библиогр. 7 назв. Ил. 4.
Ключевые слова: ультрабазит-базитовые комплексы; сульфидно-медно-никелевые руды; ванадий-железо-титановые руды; магматические формации.
FORMATION TYPES AND ORE-BEARING CAPACITY OF BASIC-ULTRABASIC COMPLEXES OF ALKHADYR TERRANE
A.S. Mekhonoshin, T.B. Kolotilina, A.A. Doroshkov
Institute of Geochemistry SB RAS, 1a, Favorsky St., Irkutsk, 664033.
The formation typification of ultrabasic complexes of the Eastern Sayan was carried out. Based on the formational analysis four types of ultrabasic-basic complexes of the region were recognized: 1) anorthosite-pyroxenite-gabbroid, 2) dolerite, 3) dunite-peridotite-pyroxenite, 4) dunite-harzburgite. It was determined that the rocks of dunite-peridotite-pyroxenite formation type, whose massifs are associated with sulfide-copper-nickel deposits and ore occurrences, are the most widely spread in the region. A great number of small boudine-shaped bodies are fragments of large restitic hyperbasite massifs that are reffered to the dunite-harzburgite formation.
7 sources. 4 figures
Key words: ultrabasic-basic complexes; sulfide- copper-nickel ores; vanadium-iron-titanium ores;igneous formations.
В пределах южного складчатого обрамления Сибирского кратона располагаются многочисленные массивы основных и ультраосновных пород, которые имеют различную природу и метал-логеническую специализацию. В последние годы в Алхадырском террейне, который выделен нами из состава Бирю-синского выступа фундамента кратона и
является типичной коллизионной структурой, кроме известных титано-магне-титовых месторождений была выявлена целая серия ультрабазитовых массивов, вмещающих сульфидные платиноидно-медно-никелевые руды, представляющие промышленный интерес [5].
Алхадырский террейн ограничен с северо-востока Бирюсинским, а с юго-
:Мехоношин Алексей Сергеевич, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, профессор НИ ИрГТУ, тел.: (3952) 42-99-46, e-mail: mekhonos@igc.irk.ru
Mekhonoshin Alexey, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Senior research worker, Professor of NR ISTU, tel.: (3952) 429946, e-mail: mekhonos@igc.irk.ru
2Колотилина Татьяна Борисовна, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, доцент НИ ИрГТУ, тел.: (3952) 429946, e-mail: tak@igc.irk.ru
Kolotilina Tatiana, Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Senior research worker, Associate professor of NR ISTU, tel.: (3952) 429946, e-mail: tak@igc.irk.ru.
3Дорошков Артемий Андреевич, аспирант, тел.: (3952) 42-99-46. Doroshkov Artemii, Postgraduate, tel.: (3952) 42-99-46.
запада Главным Саянским разломами, с северо-запада он перекрывается отложениями чехла Сибирского кратона. Он сложен биотитовыми и амфиболовыми гнейсами, мраморами, кварцитами, дис-теновыми, гранат-дистеновыми гнейсами, амфиболитами, гранат-ставролито-выми сланцами, образованными при температурах 600-750°С. Отложения дислоцированы в линейные изоклинальные складки. Возраст амфиболитового метаморфизма пород, слагающих этот
40 д /39 *
террейн, по данным Аг/ Аг датирования составляет 600 млн лет. Возраст крупных батолитов гранитного состава, оказавших наибольшее влияние на структурно-тектонический рисунок пород алхадырской серии, по данным 40Аг/39Аг и И-РЬ датирования составляет ~450 млн лет. В этой коллизионной структуре в связи с многократными проявлениями пликативных и дизъюнктивных деформаций основная масса массивов пространственно разобщена с пара-генными комплексами. В настоящее время они представляют собой будины, частично разлинзованные и рассланцо-ванные, сохранившие свои первичные черты лишь в наиболее крупных телах. Из-за сильной степени изменения породы разных формационных типов трудно различить по форме, условиям залегания и петрографическому составу.
Магматические комплексы в этом регионе в различные годы изучали Г.В. Пинус, Ю.Н. Колесник [6], А.Л. Додин [2], В.Е. Дибров [1] и др. Этими исследователями выделялись: бирюсинский комплекс биотитовых гранитов и гранито-гнейсов нижнего протерозоя; слюдоносные пегматиты "би-рюсинского" типа нижнего протерозоя; саянский комплекс гранитоидов верхнего протерозоя; нижнепротерозойский комплекс ультраосновных пород; ри-фейский нерсинский комплекс габбро, габбро-диабазов, диабазов; огнитский комплекс щелочных гранитов, граноси-енитов, сиенитов среднего палеозоя. Ультраосновные породы ранее объединялись в идарский комплекс гипербази-
тов [2, 6] или совместно с ортоамфибо-литами в арбанский комплекс основных-ультраосновных пород. Однако наши исследования показали, что породы, относимые к арбанскому комплексу, генетически не связаны и среди них можно выделить несколько формационных типов, различающихся по минералого-геохимическим характеристикам.
Проведённые нами работы по фор-мационной типизации базит-ультраба-зитовых комплексов Ийско-Тагульской площади показали, что наиболее надёжными диагностическими признаками являются геохимические особенности, характер спектров распределения редкоземельных элементов и особенности химического состава реликтовых минералов, в первую очередь пироксенов и хромшпинелидов.
В результате анализа имеющихся минералого-геохимических данных в регионе выделяются четыре формаци-онных типа ультрабазит-базитовых комплексов: 1) анортозит-пироксенит-габ-бровый, 2) долеритовый, 3) дунит-пе-ридотит-пироксенитовый, 4) дунит-гарцбургитовый, с определенной метал-логеничской специализацией.
К анортозит-пикроксенит-габ-бровому формационному типу относятся высокожелезистые и титанистые метабазиты (рис. 1), эталонным объектом для которых является Мало-Та-гульский массив, вмещающий одно из крупнейших в России месторождений ванадий-железо-титановых руд [4].
На петрохимических диаграммах породы и руды Мало-Тагульского массива образуют единые, близкие к линейным тренды. Особенно это характерно для соотношения кремнезема и железа, четкая обратная зависимость подчеркивает уменьшение содержания в породах силикатных минералов с увеличением рудных, вплоть до обра-ования сливных руд. Для распределения содержаний железа и титана характерна прямая линейная зависимость. Причина такого поведения титана объясняется гравитационным фракционированием
РеО Рв2Оз
4-1
2-
0 5
15 Ч
БЮ^+ЛЬОз 25 №2О+К2О
10
+
• •
#
30
"Т"
50
"Т"
70
90
РеО+Ре2Оз РеО+Ре2Оз+МдО
++ + + + +
-V
Рис. 1. Диаграмма петрохимических параметров пород анортозит-пироксенит-габбрового (круг) и долеритового (крест) формационных типов
обособленного рудного вещества. Геохимическим аналогом массивов этого формационного типа являются железистые габброиды океанических хребтов [7] (рис. 2).
К долеритовой формации нами отнесены низкожелезистые метаморфизо-ванные базиты (см. рис. 1), представленные многочисленными телами орто-амфиболитов. Ортоамфиболиты слагают пластовые и линзообразные тела мощностью до нескольких сотен метров и протяженностью до нескольких километров. Они совместно с вмещающими породами были подвержены пликатив-ным и дизъюнктивным дислокациям. Большое площадное распространение, слабая дифференцированность тел мета-базитов позволяют предполагать их эффузивную или гипабиссальную природу, а в совокупности с геохимическими данными можно сделать вывод о том, что образование их протолита происходило в спрединговых условиях при большой доле частичного плавления
мантийного вещества. Состав этих пород характеризуется умеренными содержаниями TiO2, Al2O3, CaO и щелочей. По соотношению (Na2O+K2O)/SiO2 их можно отнести к низкощелочным основным породам. Нормативный состав метабазитов (CIPW) отвечает оли-виновым толеитам с 46-48 % плагиоклаза, 19-29 % диопсида, 3-26 % гиперстена и 5-19 % оливина. Содержания почти всех петрогенных элементов в метабазитах не обнаруживают значительных колебаний, за исключением титана, железа и магния. Как уже отмечалось выше, ранее считалось, что эти породы комагматичны ультраосновным породам, которые часто пространственно с ними совмещены. Однако такое предположение не согласуется с наблюдаемым истощением в содержаниях СаО основных пород. И, кроме того, на диаграммах FeO-TiO2 и Al2O3-TiO2 уль-трабазиты и базиты демонстрируют поведение, не согласующееся с взаимоотношениями, возникающими в ходе кри-
Рис. 2. Мулыпиэлементный составе пород аоортозит-пироксенит-габбрового (сплошная линия) формациоооого тияа и железистых габброидов 1Центральной
Атлантики (пунктирная линия)
сталлизационной дифференциации. Помимо данных по петрогенным элементам, этот же вывод следует и из характера распределения редкоземельных элементов.
К дунит-перидотит-пироксенито-вому типу относится большинство интрузий ультраосновного состава. И именно они вмещают сульфидные мед-но-никелевые руды. Положение в разрезе ультраосновных пород не закономерное, они располагаются как среди карбонатных пород, так и амфиболитов и гнейсов, что говорит об их автономности и отсутствии генетической связи с основными породами. Наиболее крупные массивы обычно приурочены к полям распространения мраморов, что скорее всего объясняется реологическими свойствами карбонатных пород, которые в процессе пликативных деформаций препятствуют разрушению тел ультрабазитов.
Состав оливинов в этих массивах характеризуется изменением фаялито-вой составляющей от 8 до 26 % при вариациях концентраций никеля от 0,2 до 0,45 мас.%. Хромшпинелиды изменяют состав от 30 до 45 мас. % Cr2O3, при колебаниях содержаний Al2O3 от 18
до 43 мас.%. Характерной особенностью хромшпинелидов является наличие многочисленных структур распада в виде ильменита.
По содержанию кремнезема и суммы щелочей состав пород отвечает низкощелочным ультрабазитам. По кремне-кислотности резких различий между массивами не прослеживается. Разброс по содержанию щелочей незначительный. На петрохимической классификационной диаграмме (рис. 3) фигуративные точки составов ультрабазитов всех массивов образуют единый эволюционный тренд - от дунитов до оливиновых вебстеритов. Поведение петрогенных (Al2O3, TiO2, СаО) и ряда редких элементов (№, Сг, Zr) в ультрабазитах зависит от изменения индекса фракционирования и отвечает магматическим трендам эволюции состава ультраосновных расплавов. Это выражается в закономерном увеличении содержаний Al2O3, TiO2, СаО с уменьшением содержаний MgO.
На диаграммах MgO - Al2O3, TiO2, CaO фигуративные точки составов пород образуют единый линейный тренд, внутри которого ультрабазиты с различных участков с некоторым перекры-
Са
Ре+Мд
0.8 —1
0.6 -
0.4 -
0.2 -
0
Дунит
0.55
//
Оливиновый вебстерит
Клинопироксенит
Вебстерит
_ ^ортопироксенит
0.8 р р 0.975 в1+А!
Ортопироксенит
Ре+Мд+Са
Рис. 3. Положение точек составовулътраосносных пород на классификационной диаграмме: породы дунит-перидотит-пироксенитовой (круг) и дунит-гарцбургитовой (косой крест) формаций
тием образуют поля со своим разбросом содержаний элементов от среднего.
Петрографическая зональность тел ультрабазитов не наблюдается, однако, химическая неоднородность (скрытая расслоенность) имеется во всех массивах. В разрезах, построенных по профилям вкрест простирания пластовых тел ультрабазитов, отмечается сопряженное поведение магния, титана, алюминия, никеля, хрома и железистости оливина. Обогащенность приподошвенных частей магнием, хромом и никелем, а верхних горизонтов - железом, титаном, алюминием, кальцием свидетельствует о магматической дифференциации в процессе становления этих тел. Наличие таких закономерностей в распределении главных породообразующих окислов позволяет установить положение подошвы и кровли массива и определить его первичное положение.
По характеру спектра распределения редкоземельных элементов (РЗЭ), нормализованных по содержаниям в хондрите, ультрабазиты различных массивов демонстрируют согласное изменение и характеризуются 1 -10-кратным обогащением легкими РЗЭ. Кривые распределения редкоземельных элементов - без или с небольшими европиевыми аномалиями и имеют слабый наклон в сторону иттербия (рис. 4). От высокомагнезиальных пород к низкомагнезиальным содержание РЗЭ увеличивается без резкого изменения характера распределения. Это подтверждает оливино-вый контроль дифференциации расплава.
Повышенные концентрации лёгких РЗЭ относительно тяжёлых совместно с другими данными позволяют отнести породы дунит-перидотит-пиро-ксенитового типа к производным пикри-
100 -ч
10 -
о
I
о
.X
03
о с^ о
1 -
0.1 -
0.01
1 I I I I I I I I I I I I Г La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Рис. 4. Распределение редкоземельных элементов в породах дунит-перидотит-пироксенитовой формации (круг), дунит-гарцбургитовой формации
(косой крест)
товых магм, образованных в результате высоких степеней плавления мантийного источника.
Породы дунит-гарцбургитовой формации слагают большое количество мелких будинообразных тел, которые являются фрагментами крупных массивов реститовых гипербазитов. Дуни-там и гарцбургитам этих массивов присущи характерные для истощенных перидотитов высокие содержания магния, значительно более низкие содержания титана, алюминия, щелочей и РЗЭ по сравнению с массивами дунит-перидотит-пироксенитовой формации (см. рис. 4). Состав оливинов (Fa8_9) и хромшпинелидов постоянный, типичный для реститовых гипербазитов.
Таким образом, среди ультраба-зит-базитовых комплексов в данном регионе в основном распространены породы дунит-перидотит-пироксенито-вого формационного типа, которые являются по своим минералого-геохи-
мическим характеристикам наиболее перспективным типом для обнаружения сульфидного платино-медно-никелевого оруденения. Ванадий-железо-титановое оруденение может быть связано с массивами анортозит-пироксенит-габ-бровой формации.
Полученные возрастные датировки позволяют считать, что проявления ультраосновного магматизма в Алхадыр-ском террейне связано с рифейским этапом развития этой структуры, что позволяет по-новому взглянуть на металлогению данного региона.
Работа выполнена при финансовой поддержке программы ОНЗ 2.1, НШ-65 321.2010.5 и ФАНИ, госконтракт № 02.740.11.0324.
Библиографический список
1. Дибров В.Е. Геологическое строение Гутаро-Бирюсинского района. -Воронеж: Изд-во ВГУ. - 1958. - 125 с.
2. Додин А.Л., Коников А.З., Мань-ковский В.К., Тащилов А.Ф. Стратиграфия докембрийских образований Восточного Саяна. - М.: Недра, 1968. -278 с.
3. Колотилина Т.Б., Мехоношин А.С. Гранатовые ультрамафиты и ассоциирующие метабазиты Бирюсинского блока // Геология и геофизика. - 2000. -Т. 42, № 8. - С. 1221-1236.
4. Мехоношин А.С., Глазунов О.М., Бурмакина Г.В. Геохимия и рудонос-ность метагабброидов Восточного Саяна. - Новосибирск: Наука, 1986. - 102 с.
5. Мехоношин А.С.. Колотилина Т.Б. Петролого-геохимические особенности ультрабазитов южного обрамления Сибирского кратона и критерии поисков сульфидно-никелевых руд // Руды и металлы. - 2006. - № 6. - С. 2630.
6. Пинус Г.В., Колесник Ю.Н. Аль-пинотипные гипербазиты юга Сибири. -М.: Наука, 1966. - 210 с.
7. Симонов В.А., Колобов В.Ю., Пейве А.А. Петрология и геохимия геодинамических процессов в Центральной Атлантике. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1999. - 224 с.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, доцент Иркутского государственного технического университета Г.Д. Мальцева
