CC BY
32
Щ
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД ЗОНЫ МЕЖФОРМАЦИОННОГО КОНТАКТА УРАЛИД/ДОУРАНИД НА ХРЕБТЕ САУРИПЗ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ]
Студентка 5-го курса СыктГУ
На западном склоне Полярного Урала, на водоразделе Малой Кары и Малой Усы, в подножье вершины Са-урипэ (рис. 1) в 2007 г. при проведении ревизионных работ геологом ЗАО «Миреко» В. С. Озеровым была обнаружена зона межформационного контакта уралид/доуралид. Допалеозойс-кие отложения здесь представлены ме-таморфизованными основными вулканитами бедамельской свиты (РЯ^— £ Ьф. В основании палеозойского структурного этажа фрагментарно присутствуют образования кембрийской (?) метаморфизованной коры выветривания (ку £), перекрывающиеся терригенными образованиями бадья-шорской свиты (£3—О1 Ьd)1.
Описание и опробование горных
К. г.-м. н.
Н. Ю. Никулова
nikulova@geo.komisc.ru
пород в двух разрезах зоны межформационного контакта было проведено В. С. Озеровыи и Л. М. Сивановой во время полевого сезона 2007 г.
Нами проведено комплексное изучение литологических, геохимических и минералогических особенностей слагающих разрез пород, включающее петрографическое описание 30 шлифов, изучение минерального состава тяжелой фракции (30 проб), обработку данных 30 полуколичественных спектральных и 18 полных химических анализов. В результате литохимической обработки данных химических анализов с использованием «Стандарта ЮК» [2] были рассчитаны литохимические модули (табл. 1), построена модульная диаграмма (рис. 2) и сделан
Рис. 1. Схема расположения участка работ
Л. М. Сиванова
geol@syktsu.ru
нормативный пересчет минерального состава (табл. 2).
Из табл. 1 и модульной диаграммы, построенной в координатах ГМ2 — (^20 + К2О) видно, что изученная нами совокупность проб распадается на три кластера и три индивидуальных состава, не подлежащих усреднению в кластерах (рис. 2).
Разнозернистые песчаники с гравием и гравелиты образуют кластер I и аттестуются как нормосилиты. Для них характерны псефопсаммитовая и псефитовая структуры с гранолепидоб-ластовой или лепидобластовой структурой цемента. Обломочный материал представлен преимущественно неока-танными часто с полигональными остроугольными (рис. 3, а) или вогнутыми ограничениями зернами кварца (рис. 3, б). Встречаются единичные обломки кислого плагиоклаза (рис. 3, в), микрозернистой полевошпат-кварце-вой породы с новообразованным титанитом (рис. 3, г) и гематитизированной мелкозернистой кварцевой породы с реликтами вкрапленников (рис. 3, д). Акцессорные минералы в шлифах представлены округлыми плохо окри-сталлизованными зернами и клиновидными кристаллами титанита, неокатан-ными зернами эпидота и слабоокатан-ными зернами циркона (рис. 3, е). Рудные минералы — тонкодисперсные лейкоксен и гематит — образуют цепочки согласно сланцеватости. Гематит встречается также в виде отдельных пластинчатых и округлых зерен.
По данным нормативного минерального пересчета (табл. 2), в их составе доминирует кварц (~ 70 %). Особенностью этих пород является наименьшее, по сравнению с кластерами II и III, количество слюдистых минералов (табл. 2). Второстепенные минералы представлены гематитом и лей-коксеном, акцессорные — эпидотом, лейкоксеном, титанитом и кальцитом.
1 На основании особенностей залегания, положения в разрезе и структурно-текстурных характеристик нижняя, груботерриген-ная толща этой свиты сопоставляется В. С. Озеровым с алькесвожской (Є3—Оі аі) свитой Приполярного Урала.
2 ГМ — гидролизатный модуль = (А1203 + Ті02 + Ге203 + ЕеО + МиО)/8Ю2.
Таблица 1
Химический состав пород, мас. %
Компоненты и модули Кластеры Составы вне кластеров
I II III 120-01 122-03 122-05
Нормо- силиты Псевдо- гидролизаты Нормо- сиаллиты Псевдогидролизаты Г ипогид-ролизат
п 8 5 2
8Ю2 82.16 45.85 58.93 45.32 42.66 47.88
ТЮ2 0.88 2.29 1.25 1.91 2.30 0.88
А12°3 7.81 21.93 22.36 18.29 21.56 25.30
Ге203 3.00 9.72 3.46 4.33 5.85 9.48
ГеО 0.68 2.79 0.79 5.66 6.08 0.56
МпО 0.02 0.15 0.04 0.33 0.34 0.05
]^0 0.92 3.68 2.07 10.53 7.07 1.85
СаО 0.47 2.03 0.88 4.21 2.22 1.17
№20 0.72 1.19 1.22 3.71 0.31 0.47
К20 1.59 4.99 5.00 0.02 4.51 7.49
Р2О5 0.07 0.48 0.13 0.29 0.33 0.11
ппп 1.74 4.58 3.69 5.95 6.34 4.17
Сумма 100.06 99.68 99.79 100.55 99.57 99.41
№20+^0 2.31 6.18 6.21 3.73 4.82 7.96
ГМ 0.15 0.80 0.47 0.67 0.85 0.76
Н20 0.34 0.35 0.34 0.39 0.31 0.30
С02 0.11 0.15 0.06 0.03 0.06 0.26
Таблица 2
Нормативный минеральный состав пород, %
Минералы Кластеры Составы вне кластеров
I II III 120-01 122-03 122-05
Кварц 70.2 13.3 31.1 4.2 11.3 12.9
Плагиоклаз (№) 6.9 (4) 13.3 (25) 13.6 (23) 44.6 (29) 3.7 (30) 5.9 (29)
Ортоклаз 1.1 - - - - -
Мусковит 12.0 27.9 40.4 31.9 55.8
Хлорит 4.3 15.8 8.6 39.7 33.4 5.4
Фенгит - 14.9 - - 6.5 8.5
Эпидот 0.5 - - 1.3 0.9 -
Титанит 0.2 2.4 0.2 4.1 5.1 1.6
Апатит - 0.9 0.3 0.4 0.6 0.3
Карбонат 0.2 0.3 0.1 0.6
Г ематит 3.0 8.2 3.5 4.2 4.6 7.8
Ильменит - 0.3 - 0.2 - -
Лейкоксен 1.0 1.5 1.5 0.2 0.3 0.3
Сумма 99.6 98.8 99.3 98.9 98.3 98.8
Рис. 2. Модульная диаграмма.
1 — песчаники и гравелиты; 2 — сланцы; 3 — сланцы с обломочными зернами
Рис. 3. Обломки минералов и пород в песчаниках и гравелитах: а — остроугольное зерно кварца, обр. 120-16; б — кварцевое зерно с вогнутыми границами, обр.122-09; в — зерно кислого плагиоклаза, обр. 120-08; г — микрозернистая полевош-пат-кварцевая порода с титанитом, обр. 120-08; д — гематитизированная мелкозернистая кварцевая порода с реликтами вкрапленников, обр. 122-12; е — слабоокатанное зерно циркона, обр. 120-07. Снимки а, б, в, г, е — с анализатором, д — без анализатора
Минералогический анализ протолоч-ных проб добавляет к этому списку встречающиеся в знаковом количестве флюорит, апатит, барит, рутил, ильменит, хромит и фуксит.
Породы кластера II, аттестуемые вследствие повышенной магнезиаль-ности (Mg0 ~ 3.7 мас. %) как псевдогидролизаты, представлены кварц-фенгит-хлорит-серицитовыми сланцами, содержащими значительное количество титанита и гематита. Для них характерны лепидобластовая структура и сланцеватая текстура. Фенгит узнается в шлифах по бледно-зеленой окраске и высоким, в отличие от хлорита, цветам двупреломления. Агрегатные скопления микрозернистого (размером до 0.2 мм) новообразованного титанита равномерно распределены в породе и занимают около 2—3 % площади. Гематит представлен пластинчатыми, изогнутыми серповидными, округлыми и неправильной формы зернами, иногда частично окисленными. Пылеватый и микрозернистый гематит часто образует цепочки согласно сланцеватости. В основной ткани присутствуют невыдержанные по толщине (0.2—0.5 мм) извилистые и разорванные прожилки, сложенные мик-розернистым плагиоклазом и кварцем с незначительной примесью хлорита (рис. 4, а), а также овальные, округлые
и линзовидные обособления аналогичного состава, но сложенные более крупными зернами (рис. 4, б). Природа этих обособлений недостаточно ясна. Можно предположить, что они представляют собой миндалины в исходной эффузивной породе или обломочные зерна. Однако на фоне окружающей их породы они, как и описанные выше прожилки, выглядят более свежими, не затронутыми метаморфическими изменениями. Наиболее вероятно, что они являются поперечными сечениями таких прожилков.
В знаковом количестве встречается эпидот, а в обр. 122-07 обнаружены единичные обломочные зерна цоизи-та (тулита?) — минерала, образующегося при метаморфизме пород, содержащих основные плагиоклазы.
Нормативный минеральный пересчет показал, что в породе в значительном количестве содержатся слюды — мусковит и фенгит, расчетная кристаллохимическая формула3 которого имеет следующий вид: К105А1091(Ре0 57, Mgo.5l) ^3.6 А10.4О10] (0Н)2. Присутствует также хлорит (табл. 2), при равном (~ 13 %) количестве кварца и оли-гоклаза. На гематит приходится 8.2, на титанит 1.5 и лейкоксен 1.5 %. Акцессорные минералы представлены апатитом, карбонатом и ильменитом. В тяжелых фракциях протолочных проб в зна-
ковом количестве встречены также циркон, барит и турмалин. По данным по-луколичественного спектрального анализа, в сланцах отмечаются повышенные содержания (г/т) V (100), Мп (2400), N1 (75). Ванадий содержится в гематите, марганец и никель могут присутствовать в хлорите, мусковите и фенгите.
Хлорит-мусковитовые сланцы, содержащие обломочные зерна алевритовой и псаммитовой размерности, образуют кластер III и аттестуются как нормосиаллиты. Для этих пород характерны сланцеватая текстура и лепидобластовая структура основной ткани, в которой располагаются обломочные зерна кварца различной окатанности (рис. 5), редко наблюдаются «тени» от пелитизированного полевого шпата и единичные зерна серицитизированной (вероятно, кварц-полевошпатовой) микрозернистой породы с реликтами микрофельзитовой структуры. Акцессорные минералы представлены плохо окристаллизованными зернами и клиновидными кристаллами титанита, обломочным и новообразованным эпи-дотом и кубическими кристаллами флюорита, рудные минералы — лей-коксеном и гематитом. Последний встречается в виде мелких (0.02—
0.03 мм) изометричных и пластинчатых зерен и тонкодисперсного пигмента вдоль трещин рассланцевания.
Рис. 4. Кварц-полевошпатовые прожилки, обр. 122-02 (а), и полевошпат-кварцевое обособление, обр. 122-01 (б), в сланцах. Снимки без анализатора
Рис. 5. Обломочные зерна в сланцах: а — угловатое зерно кварца, обр. 122-06; б — оплавленное зерно кварца, обр. 122-06; в — пелитизированное зерно калиевого полевого шпата, обр. 120-09; г — обломок породы с микрофельзитовой структурой, обр. 122-06. Снимки а, б, в — без анализатора, г — с анализатором
3 Расчет баланса миналов проводился на основе суммы атомного количества катионов VI- и УП-координации, т. е. по катионной подрешетке.
По данным нормативного пересчета, основными породообразующими минералами пород этого кластера являются серицит (~40 %) и кварц (~30 %). Присутствуют также кислый (№ 23) плагиоклаз (~14 %) и хлорит (9 %), гематит (3.5 %) и лейкоксен (1.5). В акцессорных количествах содержаться титанит, апатит и карбонат. Полуколичественный спектральный анализ показал повышенные содержания в хлорит-мусковитовых сланцах иттрия (100 г/т), носителем которого является апатит.
Вне кластеров остались образцы пород, имеющих существенные особенности химического состава, не позволяющие усреднять их в кластерах.
Метадолерит (обр. 120-01) характеризуется порфировой структурой с микродолеритовой структурой основной массы. Около 30 % площади шлифа приходится на таблитчатые или изометричные зерна плагиоклаза размером около 1.0 мм (редко до 2.5 мм), по которым развиваются мельчайшие зерна новообразованного плохо окри-сталлизованного титанита (рис. 6, а), иногда замещающие зерно плагиоклаза почти нацело (рис. 6, б). Акцессорные минералы в шлифе представлены эпидотом и титанитом. Различаются две разновидности эпидота: 1) остро-
угольные обломочные зерна; 2) плохо о кристаллизованные мельчайшие зерна, часто развивающиеся вдоль границ обломочных зерен и образующие агрегатные скопления. Титанит составляет на отдельных участках до 3—5 % площади породы. Нередко развивается по плагиоклазу, а также в виде мельчайших плохо окристалли-зованных зерен и агрегатных скоплений присутствует и в основной ткани, видимо также замещая плагиоклаз. Лейкоксен представлен единичными зернами округлой или неправильной формы. Изометричные и пластинчатые зерна гематита занимают 1—3 %
площади породы. Очень редко отмечаются шестигранные таблитчатые зерна ильменита.
Химический анализ показал, что метадолерит отличается максимальным содержанием MgO (~10.5 мас. %), вследствие чего аттестуется как псевдогидролизат. По данным нормативного пересчета (табл. 2), основными породообразующими минералами являются олигоклаз (~45 %) и хлорит (~40 %). Примерно по 4 % приходится на титанит и гематит и 1.3 % — на эпи-дот. Акцессорные минералы представлены апатитом, ильменитом и лейкок-сеном. В знаковом количестве в прото-лочных пробах обнаружены также турмалин, циркон и фуксит. Полуколиче-ственным спектральным анализом в ме-тадолерите установлено аномальное содержания марганца (4200 г/т), в качестве микропримеси присутствующего в хлорите.
Обр. 122-03 и 122-5, представляют собой сланцы, отличающиеся от пород кластера II присутствием несколько большего количества слюды (табл. 2), а в обр. 122-3, по данным нормативного пересчета, содержится также 5.1 % титанита.
Таким образом, литохимическое изучение пород зоны межформацион-ного контакта позволило нам уточ-
нить петрографические данные и выделить четыре хемотипа, различающихся по составу породообразующих и акцессорных минералов: 1) терри-генные породы нормальной щелочности (кластер I), отличающиеся наименьшей слюдистостью; 2) апобази-товые сланцы, аттестуемые как псевдогидролизаты (кластер II), для которых характерны повышенные магне-зиальность и железистость; 3) слюдистые сланцы с обломочными зернами (кластер III), занимающие промежуточное положение как по показателю общей щелочности, так и по желези-стости; 4) хлоритизированные мета-
долериты, отличающиеся повышенной магнезиальностью.
В апобазитовых сланцах, по сравнению с метадолеритом, постепенно снижаются содержания (мас. %) MgO (10.53—3.68), СаО (4.21—2.03), №20 (3.71—1.19) и возрастают концентрации А1203 (18.39—21.93), ТЮ2 (1.91— 2.29), Бе203 (4.33—9.72), К20 (0.02— 4.99). Резкое повышение содержания калия, по мнению Я. Э. Юдовича, могло происходить в результате преобразований в хлорит-гидрослюдистой коре выветривания по субстрату базальтои-дов, изначально обогащенных титаном, железом, и фосфором, но еще большие накопивших их при корообразовании [1]. В изученных нами породах не обнаружено ни пирофиллита, ни хлори-тоида, ни диаспора, характерных для метаморфизованных кор выветривания, поэтому можно предположить, что от размыва в позднем кембрии — раннем ордовике сохранились только образования самой нижней, гидрослюдистой части колонки выветривания. Терриген-ные породы бадьяшорской свиты, перекрывающие апобазитовые сланцы, отчасти унаследовали базитовый петро-фонд. В них отмечаются обломки мик-розернистой кварц-полевошпатовой породы с новообразованным титанитом, эпидот, титанит и гематит, однако присутствуют также обломки кислых эффузивов с реликтами микрофельзи-товой структуры и вкрапленниками, альбит и кислый плагиоклаз. Источником такого материала могли стать расположенные в непосредственной близости субинтрузивные тела риолитов ранневендского возраста.
Отдельно следует отметить, что знаковые содержания золота были выявлены С. В. Озеровым в тяжелых фракциях протолочных проб всех изученных разновидностей горных пород, в том числе метадолеритов, являющихся, по-видимому, источником золота для отложений бадьяшорской свиты.
Авторы благодарят д. г.-м. н., академика РАЕН Я. Э. Юдовича и начальника тематического отряда ЗАО «Ми-реко» В. С. Озерова за критические замечания и помощь при написании статьи.
Литература
1. Зона межформационного контакта в каре оз. Грубепендиты / Я. Э. Юдович, Л. И. Ефанова, И. В. Швецова и др.. Сыктывкар: Геопринт, 1998. 97 с. 2. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Основы литохимии. СПб.: Наука, 2000. 479 с.
Рис. 6. Зерна плагиоклаза в метадолеритах, замещенные титанитом: а — частично замещенное зерно, с анализатором; б — почти нацело замещенное зерно, без анализатора
