CC BY
26
причем метасо магическая зональность и процессе сопряженного метасоматоза не возникает 13 данном же случае отмечается и той ими иной мере проявленная, .хоти и в микроскопическом масштабе, мстасоматическая зональность, т. е иусковиг-кальциговые прожилки с каймам»» околожнльных изменений имеют признаки как сопряженных, так и самостоятельных I илротермально-метасоматических образований.
ЬИЬ'ЯИОГРАФИЧЕСКИЙ СГ1ИСОК
1 ГраПежев А.И. Метасоматизм, рудообрэзование и 1ранитиый магматизм М : Наука. 1081
с.
2 Метасоматизм и метисом лтнчсс кие породы М.т Научный мир, 1098. 492 с Омельнпснко Ь,И.. Лнснцина Г.А.. Наумов С.С. О формшдионной самостоятельности
низкотемпературных натровых мстасоматиюв (эйситов) // Метасоматизм и рудообразованне М.: Наука, 1974. С. 160-171.
4. Сазонов В.II., Огородников В.Н , Короткой В.А.. Поленов Ю.А. Месторождения шлют Урала. Ккагсринбург. Изд-во УН ГА, 2001. (¡21 с.
5 Ссрсдкин М.Ц. Мегасоматигы гумбеиюаой формации I умбейского рчдного поля и Шарташского массива. Урал /7 Петрология. 2000. X? 3. С. 280-308.
УДК 55М61+553 321.6<470.5)
H.A. Малахов. A.B. Алексеев. ПЛ. Бурмако
МНОГОСТАДИЙНОСТЬ «НОРМИРОВАНИЯ ХРОМИТОВ В Г ДРЦБУРПГГАХ УРАЛЬСКИХ МАССИВОВ И ВЛИЯНИЕ НА ИХ СОСТАВ ПРОЦЕССОВ МЕТАМОРФИЗМА
Среди фидцатм пяти хромитонченых массивом Урала подавляющее большинство пространственно и генетически связано с алыипютнпными комплексами и изначально формировалось » ранне- или среднеордовикское >ремя. Исследования, проведенные в самое последнее время, показали, что значительное количество хромисояых тел, хотя и не самых крупных, рас полагается в мошной юлще ультраосновного разреш. цретигпющето из Южном Урале по геофизическим данным 5 км н уменьшающегося на Среднем Урале - в зоне наибольшего сжатия зоны складчиинии до 1,0-1,5 км. Характерно, что практически « каждом из наиболее распространенных серпентнинзированных гарцбурпгговых массивов встречается значительное KO.-IH4CCIBO мелких .хромитовых iuлиров. слагающихся первично магматическими и материальными высокоглиноземистыми хромитовымн рудами, нередко образующими промышленные скопления и представляющими промьпаленный интерес. Состав хромшиипелнлов из ряда типичных месторождений нриводшея в табл. I. При этом такие руды мот располагаться как в нижних (НерблюжьегорскиИ. Чураевский). так и в верхних частях (Тагншсвскнй, АлапйсвскНЙ. Первомайский) толщи гарцбу ргнтов. ак следует из представленных данных, для хромшпинслидов из таких руд характерны огпосигельно низкая "магматическая" железистость, колеблющаяся от 30 до 40 %. невысокая хромистое! ь (50-60 %), практически идентичная для акцессорных и рудообрачующих хромшпинслидов и сравнительно невысокая дали 1рехвалеитного железа среди трехвалентных
ОКИСЛОВ.
1ем не менее основную массу добываемых из альпннотииных массивов хромитов составляю« средне- и высокохромистые (до 90-95 %) руды, нередко с повышенной железист остью (более 40 %) и высокой долей трехвалентного железа Такие руды, как неоднократно было показано, являются либо метаморфически измененными первично uai мйтиисскими разностями, либо новообразованиями. Но метаморфические преобразования хромитоных руд апьпинотинных массивов Урала проходили в разных физико-химических условиях, что неизбежно отражалось на ходе процесса преобразования руд и на составе хромшпинслидов. Исследования последних лет. выполненные нами на пе.юм ряде уральских хромитоноспых массивов, показали, что роль наложенных процессов метаморфизма явно недооценивалась. Раисе [5. <>| были выделены два основных тпа метаморфизма хромитовых руд -низко- и высокотемпературный.
Таблица I
Состав хромшпинслидов из хромитовых руд в различных частях толщи гарцбургитов
Массив Нерблюжьегорский Чураевский Алаласвский Пегвомайекий
Месторождение 17,18 Х«29 Главный карьер Горемычное Карасье 5
Текстура РУЛ Густоикрапленная Густовкрапяенная Срслнсвкраплсниам Массивная
Точка анализа концентрат центр край центр край центр край
ПО, - - 0.02 0.00 0.15 0.25 0.18 0.22
А1><), 20.39 23.79 20.58 20.56 27.68 27.11 27.17 27.38
Ст,(>, 45.52 41.53 47.27 47.43 39.50 39.93 40.25 42.41
Кс,(), 7.11 6.31 5.90 6.07 4.47 4.27 5.5? 4.95
КвС) 11.83 14.48 11.06 11.19 14.06 13.43 9.5; 10.22
Мп() - - 0.24 0.22 0.13 0.14 0.0! 0.14
м*о 15.29 13.89 15.84 15.84 14.74 15.02 17.64 17.72
Сумма 100.14 100.00 100.89 101.30 100.73 100,15 100.: 5 103.04
1 ланные минеральные составляющие. %
Ульвопшинсль . - 0.1 и.и 0.5 0.8 0.6 0.7
Шпинель 36.7 42.7 36.7 36.6 48.3 47.5 46.» 46.1
Магнохромкт 33.0 20.4 34.7 34.7 16.7 19.1 30.1 29.4
Хромит 22.1 29.6 21.8 21.9 29.5 27.8 16.4 18.5
Машспп 8.2 7.2 6.7 6.9 5.0 4.8 6.1 5.3
Основнис расчетные параметры. %
Желетистость /' (ГсО 40.1 44.9 37.7 37.1 40.9 39.4 31.4 31.9
Желе$истость/ (ГсО) 30.3 36.9 28.1 28.4 34.9 33.4 23.2 24.4
Хромистосгь } 59.9 53.9 60.6 60.7 48.9 49.7 49.8 51.0
Доля Тс "в Я" 8.2 7.2 6.7 6.9 5.0 4.8 6.1 5.4
Низкотемпературный метаморфизм впервые был описан С.А. Кашиным на примере хромитовых рул Верблюжьегорского массива [2]. и этот пример считается классическим. Рудные тела линзообразной формы залегают в антигоритовых (апогарцбургитовых) серпентинитах и характеризуются отчетливой метаморфической зональностью. Согласно его описанию, центральные части рудных тел практически не подвержены метаморфизму, они характеризуются первичным высокоглиноземистым составом и наиболее низкой жслезистостью хромшпинслидов. которая обычно составляет 30 35 %. В краевых частях тел хромтпннллиды обрастают реакционными каймами замещения вплоть до появления типичных скелетных струкг^р. По физико-химическим параметрам этот тип метаморфизма протекает при температуре ниже 450 'Сив слабощелочных или нейтральных человиях. причем хромшпинелиды преобразуются сначала в хроммагнетиты, а затем в типичные магнетиты.
Высокотемпературный метаморфизм описан на многих ультраосновных массивах Урала (3-7]. но. как показали недавно выполненные исследования, условия его проявления и локализации не одинаковы. Так, на Халиловском массиве это полосчатый дунит-гарцбургитовый комплекс с жильными телами хромитовых руд, а на Верх-Нсйвинском выделяется дунит-верлит-клинопироксенитовый комплекс, в составе дунитовой части которого расположены жило- и линзообразные тела хромитов. Тем не менее во всех случаях характер протекания процесса метаморфизма и его результаты достаточно сходны.
Гетерогенность хромитового орудснения на Халиловском массиве была показана нами ранее (1). и из приведенных данных однозначно следует, что основную роль в формировании высокохромистых руд играют процессы высокотемпературного метаморфизма. Недавно проведенные исследования на Верх-Нсйвинском и Верблюжьегорском массивах показали, что ранее проведенное изучение состава хромитов с помощью обычного силикатного анализа не позволяло увидеть необычные проявления метаморфизма слагающих их хромшпинслидов. и лишь при проведении мнкрозондовых анализов удалось выявить важные дстати последующего метаморфизма хромитовых руд.
Наиболее отчетливо направленность их вторичных высокотемпературных преобразований видна на разрезах типичных хромитовых тел, когда анализируется состав хромшпинслидов центральных и краевых частей рудных тел и слагающих их зерен.
Верблюжьегорский массив сложен антигоритовыми серпентинитами неясной природы (вероятнее всего, апогарцбургитовыми). линзо- и жилообразные рудные тела представлены массивными рудами с отчетливыми границами по отношению к вмещающим породам. Были:
исследованы два рудных тела, расположенных в пределах единого рудного поля. Они имеют линзообразную форму с видимой мощностью до 6 м и протяженностью до 20 м. характеризуются субмеридиональным простиранием и крутым восточным падением. Микроскопические исследования образцов, отобранных вкрест простирания рудных тел. свидетельству юг о сильном метаморфизме краевых зон и крайне слабом - центральных. При этом рудное тело № 19 характеризуется постоянным присутствием серпентинизированных включений оливина в зернах хромштинелидов, в то время как в теле № 17 таких включений нет совсем. Микрозондовое изучение показало наличие сложной зональности рудных тел и зерен хромшпинслидов при существенном различии их по содержанию хрома (табл. 2). Как следует из приведенных данных, хромиты рудного тела № 17 характеризуются высоким содержанием CrvOj, вплоть до 65 % (т. е. сравнимы со значениями из верх-нейвннских руд) и падением этого параметра от центра к краю. В теле № 19 отмечается обратная картина - понижение доли CrjOx от края к центру с 60 до 49 %. Эти отличия, по-видимому, связаны с различными прочностными свойствами хромитов и ультрамафитов. При процессах высокотемпературного их метаморфизма, происходящего по серии тектонических нарушений: антигоритияация определяет высокую вязкость гарцбургитов. подвергшихся подобным изменениям. Вследствие этого дизънктивные деформации концентрировались в центральных частях хромитовых тел и метаморфизующне флюиды в некоторых случаях могли идти не по зонам контакта пород и руд, а непосредственно по центральным частям хромитовых тел.
Наиболее часто наблюдающееся повышение содержания Сг>0.» от центра зерна к его краю, несомненно, связано с метаморфизмом хромитовых руд, изначально характеризующихся относительно однородным составом. При тгом обогащение хромом происходило за счет выноса из кристаллической решетки хромшпинелида алюминия и. отчасти, магния, которые шли на формирование хлорита, поэтому сильно мегаморфизованные хромшпинелиды представляют собой скелетные структуры, состоящие из хромшпинелевого "каркаса" и хлоритовых прожилков. Из-за крайне высокой степени ссрпснтинизации вмещающих пород не удалось выделить сосуществующих с рудами оливинов, поэтому оценить температуру формирования руд не представляется возможным. Анализ микротвердости также показал явления перекристаллизации руд.
Еще одним характерным примерем подобных метаморфических преобразований могут служить Западное и Восточное Трассовое рудопроявления Медногорского массива, изученного нами в 2001 году (табл. 3). Они располагаются в непосредственной близости друг от друга в породах пйридптитопого (гярцбургнтевого) состава, но. несмотря на это, по составу хримиювых руд кардинально отличаются друг от друга. Хромитовыс руды Западного Трассового рудогроявления, располагающегося на некотором удалении от тектонической зоны, имеют, несомненно, первично магматический высокоглинозсмистый и ннзкохромистый состав с низким содержанием в своем составе трехвалентного железа. Хромитовыс руды Восточного Трассового рудопроявления. располагающегося непосредственно в тектонической зоне, претерпели интенсивный метаморфизм и приобрели состав, характерный типично дунитовым парагснсзисам, с высокой хромистосгью, относительно повышенным содержанием трехвалентного железа среди трехвалентных окислов и средним значением желсзистости.
Хромитовыс руды Всрх-Нейвинскоо массива находятся в двух структурных горизонтах. Небольшие гнездообразные тела глиноземистых руд приурочены к первичным гарцбургитам, слагающим южную его часть (район Жужинских гор). В основном же рудные тела приурочены к дунитам дунит-верлит-клинопироксенитового комплекса, располагающегося в северной части массива, (район Лешачьих логов), где преобладают жилообразные формы рудных тел с центральными частями, сложенными массивными рудами и оторочками средне- и редковкрапленных руд. При этом слаг ающие их хромшпинелиды характеризуются явно повышенной хромистостью и содержат до 65-68 % CrjOj (табл. 4).
Находящееся здесь Верхне Александровское месторождение сплошных хромитов обладает зональным строением: по направлению от висячего бока к лежачему возрастает степень вкрапленности руд от средневкраплснных до массивных, соответственно. Микроскопические исследования позволили обнаружить слабые метаморфические изменения в рудах, выражшошиеся в образовании реакционных прожилков и зон. Хромшпинелиды - высокохромистые, причем их хромистость и железистость закономерно повышаются от вкрапленных руд к массивным. Интересно, что в массивных рудах появляется существенный избыток глинозема (при расчете на кристаллохимическую формулу), что свидетельствует о переизбытке трехвалентных оксидов, и в первую очередь хрома.
•2 T ¡ I ïgS 2 о t-«Ч п •S Il S.i ö —' ^ о е- с- 8.8. fi f о о 3 SÄi о — ^ - V, 2. 5 Vi T fl fl s vi
r I Ns- ш «-. Я 2 о V¡ 8 ' i гШ — fi ~ © H rí Vi Í * х я fl 00 ». -r" •r fl V, » fN fl ? 00 т'
i £ iba i т ¡t f-1 — •f о s О rj ■ S ' 8' 8 J g = o ñ О il O a¿ © ö? О С- о' чС — р Ï1 Í Ä -0' S. 3 fl — n о ■с oo" VI «в fi
I1 № ™ <4 sis -о lö M 00 1 m г* — se £ о-О Т О m о о' ¡у." О «S rn О -'¡•о о й s о" fi т' •г -г — 00 s - r-' т od VI ^
vi , 9 N < jiá- s r~ — M т" O" vi — 1 fr,, £ ¡2 ö 5 ' i Jo 8.8.8® О N ~<-| i Г- ^ fl "il •л f. т| f4 о' г- <ч|гч 00 о с; т в э — f. 2 « ч" "T r-00 "i fl
r s §o: fl r-. O Я ¿ '.я £ о v. л IN • M rj . t- 3 Ö V И О ' f S S P. 2 о •»' X - 1 f. Г» vi V. 0 (N f fi •?', 1 ! о' L «f О- f. т V. т vi r+, fi nnrt Г-- ¿* 5 ï »0 o" T V. л-i г- N r-
1 t = S ; - 1 ! — 2 о О ri 5 * Ä « о о « о 8 1 r- J *f|Vl — VI N Л 1Л N ©If e»|c« OI vi о " ■ i ГЧ <4 о- с» 1 — ое se oe • ^ «-' Й с 3 Q - ¡- Vl fl fi о
8 1 Is S v» s 5 « r-. _ -е. ~> ~ О •f Ö i * s.§ « O f s s X ос т -с fi «Г i" -о » л <» о' «л с-' = » 1 Ь : s sU й р ] г- ü ж £ fi f-l - f. о J rj o" fl г- 00 fi
Ü 2 ж ° i 2 VI С" 00 3 Г. о r- S о w ill о - z О п S?o -у] fi' ? г-о Or" 3 Xi — >s 00 ? о
£ & O = и „ í ~ ÎToc r y ; N (• ^ a Ö V iP.R — f. О 3 о? П d oc — v-1 5 8 г- W-Í JÇ V. S S 5. Я о" — 2 о' f 1 Vi " чО «t i' г: о* 1 Vi <4 V. — Г-, о vi о - (Л VI 00 — Г-- f. V, СЧ я s fl fi
l«3 «E со л Г r.' fi л <м| ON vi о I v f IN о о JjÄ £>' S N f4 ¡I 7 о' fi ~ о" - ? Vi о OJ r- o--7 О ^ -r -T Г-' rmn : fl V; T f-т' f-- о fi
; -QS ff^ «с J t "" 2 2 S о f. Г- N О g« fî О О - П h ^ sai*. о' s£>" ° — 'Л V. V. — oc. (S V." V» о ЯЧ V' rsJ Э< о.' ^ rí ГЛ n N Г- Vi fi —' fi fl о « i -г fi
iff -i ! sjóíc Щ£ 21 1 —L— О s Q z L 1 M i il í 1 1 1 _!__1. J - * s с а ф 3 i II i Iii = = X Ы lц
Колебания содержаний основных компонентов в пределах отельных зерен очень незначительны (см. табл. 4). По реликтам алнвнна (/" = 3,5-4,2 %) стало возможным определить температуру формирования руд. По модернизированному термометру Дж. Фабри, она составила 1060 "С для массивных руд. Измерения микротвердости показали явное превышение расчетных значений над измеренными, что говорит об их более поздней перекристаллизации [4].
Таблица 3
Состав рудообразуюших хромшпинслидов из различных текстурных типов хромитов
Медногорского массива
Участок Трассовое Западное Трассовое Восточное
11ороды Перидотит (гарцбчртиты) Сильно дислоцированные гариб\'ргиты
11омер зерен 1/3-1 1 1/3-2 1/5-1 1 /5-2 1/5-3
Место центр I край | центр центр | край центр | край центр
Текстура Массивная Г стовкраплонная
1 ¡О, 0.15 0.15 0.15 0.20 0.13 0.15 0.15 0.15
ДМ); 22.15 20.79 20.97 8.88 6.88 9.45 7.92 8.71
Сг.О, 48.61 48.98 48.99 60.11 61.81 61.41 62.55 62.36
ГС;0| 1.56 2.86 3.98 4.01 4.04 4.18 3.64 3.65
НсО 11.72 10.69 9.41 11.67 12.19 11.47 11.92 12.10
МпО 0.20 0.18 0.18 0.19 0.13 0.22 0.21 0.19
МрО 15.50 15.98 17.06 14.01 П.-И 14.67 13.98 14.16
Сумма 99.89 99.62 100.75 99.07 98.53 101.55 100.37 101.32
Главные минеральные составляющие. %
Ульвошнннсль 0.5 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 0.6 0.5
Шпинели 39.5 37.3 37.0 17.0 13.4 17.6 15.1 16.4
Магпомромнг 30.5 35.2 39.2 51.0 52.6 51.6 52.2 51.0
Хромт 27.7 23.7 18.8 26.4 28.5 25.3 27.7 27.7
Машет иг 1.8 3.3 4.5 4.9 | 5.0 5.0 4.4 4.4
Основные расчетные параметры. %
Жслсзисчость У 29.8 27.3 23.6 31.9 33.9 30.5 32.4 32.4
Хром ист ость У 59.6 61.2 61.0 81.9 85.8 81.3 84.1 82.8
Доля Гс"в К" ..8 3.3 4.5 4.9 5.1 5.0 4.5 4.4
Следует отметить, что зональное строение хромшпинопидои наиболее часто отмечается в рудах, пространственно тяготеющих к верхней части гарцбургитовой толщи ультраосновного разреза. Типичными примерами являются южноуральскис массивы - Татищсвский и Варшавский, недавно нами описанные [3, 5]. В первом из них были выполнены микрозондовые анализы хромшпинелидов из различных текстурных типов рул. При этом устанавливается, что степень метаморфизма хромшпинелидов из редковкрапленных и средневкранленных руд существенно выше, чем в |устовкрапленных и сплошных.
Очевидно, что в обоих случаях мы имеем дело с одним и тем же процессом высокотемпературного метаморфизма по первично глиноземистым магматическим рудам, приводящего к обогащению хромшпинелидов хромом за счет алюминия и. отчасти, магния. Накопление железа могло происходить параллельно с увеличением количества хрома в кристаллической решетке хромшпинелида, но в значительно меньших количествах. Таким образом, можно построить ряды предпочтения для мс~аллов. входящих в состав хромшпинелидов. в принципе совпадающих с активностью элементов при их вторичном преобразовании: высокотемпературный метаморфизм: Сг>Ре>А1>\^>Мп>Т1 низкотемперату рный метаморфизм: Ре>А1>№^>Сг>Мп>Т1
При переизбытке хрома в хромшпинелиде возможно возникновение его собственных фаз вплоть до выделений эсколаита и даже металлического хрома (Мурзин В.В.. устное сообщение).
Столь существенные вариации в составе хромшпинслидов и наличие (или отсутствие) в них зональности зависят исключительно от физико-химических условий метаморфизма. Как следует из геологического строения и представленных данных по изучению хромшпинслидов, высокотемперату рные изменения хромитовых руд в северной, а возможно и в южной части Верх-Нейвинского массива происходили под воздействием габброидов, которое привело к полному "облагораживанию" состава руд и выносу рассеянных элементов (МПГ, Аи и др.) из кристаллической решегки хромшпинелидов с образованием собственных их минеральных фаз.
т 3
s -
f-
0
•Ji
ï
ce
о
X
a
о £2
3 S
8.
2
M
s
s
<
На Верблюжье! орском массиве процессы метаморфизма протекали при более низких температурах, повышенной щелочности и интенсивных тектонических подвижках. Как уже отмечалось, метаморфизм наиболее интенсивно проходил по контактам рудных тел, приводя к повышению хромистости хромшпинелидов в них, нона месторождении № 17 наиболее проницаемой из-за тектонических подвижек оказалась центральная часть тела, в результате чего сформировалась "обратная" зональность. Не столь высокие темпера-уры (вероятно, от 500 до 800 °С) сказались на незавершенности процессов преобразования руд. Высокая щелочность устанавливается по повышенной подвижности титана, формирующего собственные фазы - гейкелиг. рутил, редледжент (последний при избытке хрома).
Таким образом, на примере проведенного изучения химизма хромшпинелидов из нескольких массивов можно утверждать, что процессы высокотемпературного метаморфизма проходят в достаточно широких диапазонах физико-химических условий, но обязательно сопровождаются накоплением в хромшпинелидах хрома и частично железа за счет выносимых из них алюминия и магния. В зависимости oi степени завершенности пэоцсссов метаморфизма, при этом формируегся либо четкая зональность по составу как отдельных зерен, так и рудных тел хромитов в целом. При полном преобразовании их состава могли формироваться однородные по составу высокохромнстыс руды. При коптактово-термальном воздействии габброидов могло происходить существенное нарушение стехиометрии хромшпинелидов с преобладанием |рехваленгных окислов пал двухвалентными.
БИБЛИОГ РАФИЧPCКИЙ СПИСОК
1. Алексеев A.B. Условия формирования и метаморфизм хромитовых руд Халиловского массива // Изв. УГП'А. Вып. 15. Серия: Геология и геофизика. 2002. С. 118-122.
2. Бетехтнн А.Г., Кашин С.А. Хамиты СССР. М.: Изд-во АН СССР. V.l. 1937. 388 с Г.2. 1940.339 с.
3. Бурмако П.Л. Состав хромшпинелидов альпиногнпных массивов Урала и влияние процессов метаморфизма на ею изменение // Изв. УПТА. Вып. 15. Серия: Реология и геофизика. 2002. С. 46-49.
4. Малахов И.А., Алексеев A.B. Влияние процессов метаморфизма на состав рудообразуюших хромшпинелидов Халиловского альпинотипного массива на Южном Урале // Изв УП'ГА. Вып. 13. Серия: Геология и геофизика. 2001. С. 74-81.
5. Малахов И.А., Сапохнн И.В., Бурмако ПЛ., Кузнецов В.И. Влияние процессов метаморфизма и метасоматизма на состав хромшпинелидов в ультрамафнтах и хромитах Урала // Изв. УГГГА. Вып. 13. Серия: Геология и геофизика. 1001. С. 66-73.
6. Москалева C.B. Гипсрбазигы и их хромнгоносность. Л.: Недра, 1974. 279 с.
7. Перевозчиков Б.В., Ситчихин О.В. Среднетемпературный метаморфизм хромитовых руд глиноземистого магнезиального типа (на примере Войкаро-Сыньинского массива на Полярном Урале) И Проблемы минералогии, петрографии и металлогении: Сб. Вып. 5. Пермь, 2003. С. 170-180
