CC BY
13
УДК 551.243.8:553.677.2(571.53)
О НЕКОТОРЫХ КРИТЕРИЯХ ГЛУБИННОСТИ СЛЮДОНОСНЫХ ПОЛЕЙ И УЗЛОВ МАМСКОЙ МУСКОВИТОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ
А.П. Кочнев1
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проведен анализ глубины распространения ослюденения в пределах некоторых слюдоносных полей и узлов Мамской мусковитоносной провинции. Показано, что она определяется структурной позицией слюдоносных узлов, их внутренним строением и эрозионным срезом в современном рельефе. Сформулированы основные критерии глубинности ослюденения: литологические, структурные, зональность, уровень эрозионного среза. Библиогр. 17 назв. Рис. 5.
Ключевые слова: мусковитовые пегматиты; мусковитоносные провинции; слюдоносные узлы; слюдоносные поля; зональность; критерии глубинности.
ON SOME DEPTH CRITERIA OF MICA-BEARING FIELDS AND KNOTS OF MAMA MUSCOVITE-BEARING PROVINCE
A.P. Kochnev
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The analysis of the depth of mica ore continuity within some mica-bearing fields and knots of Mama muscovite province is carried out. It is shown that it is determined by the structural position of mica-bearing knots, their internal structure and erosional truncation in modern relief. The basic criteria of mica ore depth -lithological, structural, zoning, level of erosional truncation - are formulated
17 sources. 5 figures
Key words: muscovite pegmatites; muscovite provinces; mica-bearing knots; mica-bearing fields; zoning; depth criteria.
Установление критериев глубинности слюдоносных узлов и полей является наиболее важным и сложным вопросом прогнозной оценки месторождений мусковита. До последнего времени этот вопрос разработан весьма слабо, он затрагивался лишь фрагментарно для отдельных жил и узлов при обосновании глубины поискового и разведочного бурения, а специальные работы и даже попытки обобщения опыта обоснования глубинности ослюденения практически отсутствуют.
Главной трудностью при этом является отсутствие методов изучения глубоких горизонтов (кроме дорогостоящего и малоэффективного бурения), методов выявления изменения геологической обстановки, закартированной на
поверхности, с глубиной. В принципе изучение глубинной структуры узлов является задачей геофизических исследований, но пока и в этом направлении нет положительных результатов.
Возможность встречи слюдоносных пегматитов на глубине вытекает из общих представлений о глубинности формирования их в интервале глубин 68 км [4, 13].
Двухкилометровый интервал глубины размещения пегматитов подтверждается данными о фактическом распределении промышленных слюдоносных жил Мамской мусковитоносной провинции на разных гипсометрических отметках (рис. 1) современного рельефа - от +1200 м до 200 м [1, 2, 9, 10, 17].
:Кочнев Анатолий Петрович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, тел.: (3952) 4051-14, e-mail: kochnev@istu.irk.ru
Kochnev Anatoly, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Professor, tel.: (3952) 40-51-14 (office), e-mail: kochnev@istu.irk.ru
Рис. 1. Характер распределения в рельефе слюдоносных пегматитовых жил Мамской провинции (I), Слюдянского (II) и Луговского (III) месторождений (по данным В.Н. Чеснокова и А.П. Кочнева)
По аналогии с поверхностью можно предполагать, что и на глубину слюдоносные пегматиты распределены также неравномерно, т.е. вскрытые на поверхности узлы на глубине затухают, а в других участках толщи существуют «слепые» узлы, выявление и разведка которых является задачей будущего.
При современном состоянии изученности Мамской слюдоносной провинции, когда детально не закартиро-ваны многие слюдоносные узлы, а на глубину с помощью буровых скважин и подземных горных выработок изучены лишь единичные узлы, окончательное решение вопроса о критериях глубинности ослюденения практически невозможно. В настоящей статье этот вопрос рассматривается в качестве постановочного и только для некоторых детально изученных узлов.
По имеющимся данным (В.Н. Че-сноков, Г.В. Иванов, А.П. Кочнев, Е.В. Тарасов, Г.А. Галкин, А.В. Спиридонов и др.) геологическая позиция
узлов определяется сочетанием слюдо-контролирующих структурных элементов и «продуктивных» комплексов метаморфических пород. Отсюда вопрос о глубине распространения промышленных жил в пределах слюдоносных узлов естественно сводится к оценке возможности сохранения и тенденций изменения слюдоконтролирующих геологических факторов на глубине, установленных при изучении поверхности. Наиболее информативны в этом отношении тектонические и литологические критерии, а также зональность узлов с учетом эрозионного среза.
При этом для разных структурно-геологических типов узлов определяющими могут быть критерии глубинности различного рода. Рассмотрим в этом аспекте разные слюдоконтролирующие элементы.
Литологические критерии глубинности слюдоносных узлов базируются на закономерной связи промышленных жил и слюдоносных узлов с определенными комплексами пород на поверхности. Такая связь позволяет предполагать, что эти комплексы пород останутся «продуктивными» и на глубине (при сохранении благоприятной структурной обстановки).
Следовательно, критериями глубинности слюдоносных узлов могут служить мощность продуктивных пачек и пластов, а также ритмично-циклическое повторение таких пород в разрезе.
Мощность «продуктивного» горизонта или пласта является прямым указателем на глубинность слюдоносного узла. Так, промышленные жилы слюдоносного узла гольца Третьего [9, 12] в основном залегают в пределах пачки переслаивания дистен-двуслюдяных сланцев и биотитовых гнейсов горизонта Б^в (рис. 2). В выше- и нижележащих породах (горизонты БЬа и БЬс) жилы практически отсутствуют как по данным поверхностных поисков, так и по буровым работам, т.е. глубина слюдоносного узла гольца Третьего опреде-
7 8 9 10
13 | 14 15 16
11
17
12
Рис. 2. Мусковитоносное пегматитовое поле гольца Третьего (Слюдянское месторождение ММП):
1-3 - пегматитовые тела бесслюдные (1), калишпатовые (2) и плагиоклазовые (3) жилы с промышленным ослюденением и их номера; 4 - контуры слюдоносных кустов и жильных зон; 4 - гранат-биотитовые гнейсы; 5 - дистен-биотитовые гнейсы и сланцы; 7 - биотит-амфи-боловые гнейсы; 8 - дистен-двуслюдяные сланцы; 9 - мраморы, известковисто-силикатные породы; 10 - постпегматитовые сбросы; 11-12 - зоны рассланцевания: 11 - позднесинпегма-титовые, 12 - раннесинпегматитовые; 13-14 - оси складок: 13 - линейных допегматитовых, 14 - наложенных синпегматитовых; 15-17 - элементы залегания: 15 - контактов пегматитовых тел, 16-17 - слоистости: 16 - нормальное, 17 - опрокинутое залегание
ляется мощностью горизонта Б11в и не превышает 150 м.
В силу ритмично-циклического строения мамской толщи [6, 16] продуктивные комплексы пород неоднократно повторяются в разрезе в пределах благоприятной структуры узла. В таких случаях глубина слюдоносного узла не ограничивается мощностью продуктивного горизонта, она определяется мощностью того интервала стратиграфического разреза, в пределах которого благоприятные комплексы пород повторяются, т.е. узел на глубину имеет мно-
гоярусное строение. Такие примеры характерны для Согдиондонского месторождения (рис. 3), где они с успехом использовались в практической деятельности (Г.А. Галкин). Створы жил, расположенных в пачке переслаивания благоприятных пород с неблагоприятными, фиксируют скрытые разрывные нарушения - тектонически ослабленные зоны или зоны повышенной трещиноватости.
Особое значение для определения глубинности слюдоносных узлов имеет характер залегания благоприятных комплексов пород в пределах узла. При вы-
держанном пологом залегании пород глубина узла равна мощности продуктивного горизонта. При крутом залегании пород глубина слюдоносного узла больше мощности горизонта и в разных участках различна. В этом случае предельная глубина узла определяется уже не литологическим, а структурным фактором: например, амплитудой слюдо-контролирующей складки и др.
Рис. 3. Этажное расположение слюдоносных пегматитовых жил 186 и
187 (г. Незаметный, Согдиондон) брусковидной формы, контролируемых трещинами отрыва в хрупких породах (по В.В. Савину, 1971): 1 - пегматоидная зона ослюденения; 2 - апографический пегматит; 3 - неясно-графический пегматит; 4 - мелкозернистый гранитовидный пегматит; 5 - гра-фит-гранат-биотитовые гнейсы; 6 - гра-нат-дистен-двуслюдяные сланцы и гнейсы; 7 - кристаллические известняки и извест-ковисто-силикатные породы
Тектонические критерии глубинности слюдоносных узлов вытекают из слюдоконтролирующей роли складок и разрывных нарушений различной формы, направления, возраста и генезиса и зависят от характера их поведения на глубину [12].
К тектоническим критериям могут быть отнесены тип слюдоконтролирую-щей складки, ее амплитуда, радиус из-
гиба, глубина затухания, погружение шарнира складки, угол падения пород, кинематический тип разрывных нарушений, элементы залегания их смести-телей, мощность зоны оперяющей тре-щиноватости и др.
Из складчатых структур 1 типа слюдоконтролирующими являются асимметричные опрокинутые и открытые складки 2-3 порядков. Они по данным буровых (до глубины 200 м) и сей-сморазведочных (до глубины 2-2,5 км) работ, а также в соответствии с известными представлениями об их генезисе [12] имеют большую амплитуду (сотни метров - первые км) и сравнительно выдержанную форму, невыдержанное (от пологого до крутого и даже опрокинутого) залегание крыльев и пологое (5-100) погружение шарниров на северо-восток. Следовательно, о затухании на глубину складок 1 типа и в этой связи об ограничении глубинности узла говорить не приходится.
Изменчивость углов падения крыльев и погружения шарниров этих складок с глубиной обычно связано с наложением на них складчатых структур 2 типа.
Более изменчивой является форма этих складок. Увеличение степени их асимметричности и деформированности с переходом в форму неперспективных изоклинальных складок наблюдается в средней части разреза (верхняя под-свита слюдянкинской свиты и нижняя подсвита согдиондонской свиты), что определяется литологическими особенностями пород этой части разреза: тонким переслаиванием, высокой пластичностью и анизотропией пород. Этот момент надо учитывать при анализе глубины узлов, залегающих вблизи границ 1-Б12 и 8§1-Б§2.
Складчатые структуры 2 типа, контролирующие положение большинства узлов и полей, отличаются невыдержанностью формы, направления, радиуса изгиба [8, 9] и соответственно величины (амплитуды, размаха крыль-
ев, длины), в связи с чем их влияние на глубинность узлов должно быть более существенным, но практически оно совершенно не изучено. Предположительно, исходя из современных представлений о способе образования структур 2 типа [11, 12], можно определить основные тенденции изменения их на глубину, а отсюда и влияние их на глубинность узлов.
Изменчивость структур 2 типа на глубину, обусловленная генетическими причинами, по-видимому, имеет такой же характер, как и на поверхности. Наиболее интенсивно они развиты вблизи генерирующих их разломов глубокого заложения, с удалением от последних уменьшается амплитуда и размах крыльев наложенных складок и увеличивается радиус их изгиба.
Значение этих параметров для размещения слюдоносных пегматитов кратко выражается в следующем [11, 12]: положение слюдоносных узлов определяется структурами 3-4 порядков, т.е. с амплитудой в десятки и первые сотни метров и размахом крыльев в сотни метров, а наиболее благоприятными структурными элементами являются призамковые части синклинальных и антиклинальных изгибов с радиусом изгиба менее 1700 м [8, 9], т.е. с углом между сопряженными крыльями 90-1400, а также субмеридиональные крылья с азимутом простиранию в пределах 330-300. Изменение этих элементов происходит в направлении, субперпендикулярном к простиранию пород, а область проявления имеет форму вытянутого в этом же направлении овала. Отсюда глубина узла зависит от его положения в структуре, от среза его рельефом. Максимальную глубину имеют узлы, залегающие в структурах с углом между крыльями 90-1000 и на-правленем сопрягающего крыла 34010°, она составляет для структур 3 порядка около 400 м, а для структур 4 порядка около 100-150 м (г. Осиновый).
Фактическая глубина узла в структурах 2 типа будет определяться в зависимости от сочетания благоприятной области этой структуры с другими сдю-доконтролирующими элементами: «продуктивными» горизонтами и пластами и зонами разрывных нарушений. В последнем случае узлы перспективны до макисмальной глубины влияния структуры 2 типа, а в случае сочетания с «продуктивными» породами - до глубины залегания этих пород.
Большая глубинность наложенных складчатых структур и их приразлом-ный характер наглядно подтверждаются на сейсмическом и схематическом геологическом разрезе Слюдянского месторождения по профилю через слюдоносные узлы гольцов Третьего, Второго и Первого Беспаловских (рис. 4). Отражающие слоистость границы по данным сейсмометрии, имеющие выдержанное падение на участках отсутствия наложенных структур, резко изменяют свой рисунок в зоне их развития. Участки нарушения корреляции сейсмических границ имеют цепочечное расположение, а зоны их развития отражают предполагаемые разрывные нарушения, генерирующие наложенные складки.
При пологом залегании разрывных нарушений глубина узлов в большей степени зависит от мощности зоны развития оперяющих трещин в пределах благоприятных пород.
Склонение узлов на глубину определяется также характером залегания продуктивных пластов в складчатой структуре. Особенно отчетливо это проявляется в замковых частях антиклинальных складок, где благоприятные комплексы пород погружаются параллельно шарнирам складок и могут содержать слепые слюдоносные жилы и даже узлы. В общем случае склонение узлов определяются линией пересечения плоскости разрывных нарушений и усредненных осевых поверхностей складчатых структур 1 и 2 типов с пластами продуктивных пород.
а
I
Рис. 4. Сейсмический и схематический геологический разрезы Слюдянского месторождения по профилю через слюдоносные узлы гольцов Третьего (I), Второго Беспаловского (II) и Первого Беспаловского (III) по материалам П.А. Петрова и А.П. Кочнева (1967):
1 - промышленные слюдоносные жилы и их номера; 2 - контуры слюдоносных узлов; 3 -маркирующий горизонт дистен-биотитовых гнейсов; 4 - отражающие границы по данным сейсмометрии; 5 - участки нарушения корреляции сейсмических границ; 6-7 - предполагаемые зоны разрывных нарушений по данным сейсмометрии: 6 - главные, 7 - второстепенные
Внутреннее строение слюдоносных узлов и уровень их эрозионного среза изучены значительно меньше, чем их структурно-литологическая позиция.
В какой-то мере эти моменты могут быть оценены путем анализа распределения на разных глубинных уровнях некоторых косвенных показателей строения слюдоносного узла [5, 9, 12]:
-концентрации пегматитов разных генетических типов,
-изменения их состава и типа ослю-денения,
-морфологических особенностей и зональности пегматитовых тел,
-интенсивности развития продуктов регрессивного метаморфизма, синхронного с процессом формирования промышленного ослюденения в пегматитах (мусковитизации, окварцевания и скар-нирования вмещающих пород, обилия кварцевых жил).
Анализ материалов в указанном направлении позволяет в определенной мере установить вертикальную зональность слюдоносного узла, а также направление его погружения и правильно оценить его перспективы на глубине.
Вертикальная зональность, отражающая минерально-парагенетические связи слюдоносных жил с определенными генетическими и морфологическими типами пегматитовых тел, характерна для слюдоносных узлов Колотов-ского рудничного поля, приуроченных к наложенным складчатым структурам.
Наиболее четко она проявляется в Большеаратском слюдоносном узле (рис. 5), в пределах которого в больших объемах проведена буровая и штольне-вая разведка «слепых» слюдоносных жил до глубины около 200 м. В приповерхностной части узла с отметками рельефа 1000-1200 м сосредоточены секущие изолированные тела калишпато-
Рис. 5. Схематический продольный разрез по оси Араратской антиклинальной
структуры (Колотовка) и положение в нем слюдоносных пегматитовых жил и кустов жил в зависимости от зональности и эрозионного среза:
1 - слюдоносные жилы и их номера; 2-4 - области низкой (2), средней (3) и высокой (4) концентрации слюдоносных жил; 5 - условные границы зон развития преимущественно секущих жильных (А), сложных пластообразных (Б) тел дифференцированных калишпатовых пегматитов и существенно плагиоклазовых гнейсо-пегматитов (В); 6 - молодые постпегматитовые сбросы; 7 - горизонты штольневой разведки и их отметки
твых пегматитов, несущих богатое промышленное ослюденение (зона А), а на горизонтах штолен 962 м и 1058 м залегают сложные пластообразные и пластово-секущие массивы дифференцированных калишпатовых пегматитов с согласными зонами ослюденения (зона Б).
Условная граница между зонами А и Б полого наклонена в северо-восточном направлении параллельно погружению шарнира Большеараратской складки, т.е. узел склоняется в этом же направлении. Следовательно, на гольце Каменном к северо-востоку от Больше-араратского узла вскрывается скорее всего верхняя часть этого узла. Она характеризуется развитием мелких согласных пегматитовых жил с гнездовым ослюденением в дистенсодержащих гнейсах и сланцах.
Если справедливо предположение о северо-восточном погружении Боль-шеараратского слюдоносного узла, то логично считать, что на гольце Скалистый к юго-западу от него, т.е. в направлении воздымания шарнира слюдо-контролирующей складчатой структуры, вскрыта нижняя часть узла (зона В). Здесь выходит на поверхность крупный массив автохтонных гнейсо-пег-
матитов плагиоклазового состава с редкими зонами сегрегационных пегматитов и мелкими жилами магматических пегматитов.
Отдельные элементы такой вертикальной зональности наблюдаются и в других слюдоносных узлах Колотов-ского рудничного поля.
Так, в нижних частях узлов гольцов Старательского и Противоруднич-ного залегают поля автохтонных недифференцированных калишпатовых пегматитов с ксенолитами гнейсо-пегма-титов, выше картируется зона аллохтон-ных дифференцированных пегматитов с согласными зонами ослюденения, еще выше - зоны изолированных тел алло-хтонных калишпатовых пегматитов, несущих основное промышленное ослю-денение. Ниже можно предполагать наличие зоны неизмененных автохтонных гнейсо-пегматитов по аналогии с Боль-шеараратским слюдоносным узлом.
По-видимому, не во всех узлах такая зональность сохраняется полностью: в зависимости от конкретных геологических условий не все зоны проявляются одинаково четко. Прежде всего, это зависит от интенсивности расплавления гнейсо-пегматитовых массивов, от величины очага расплавления
и структуры, определивших положение этого узла. При полном расплавлении может не сохраниться нижняя зона гнейсо-пегматитов. При интенсивных тектонических подвижках в рудный этап вся магма может быть выжата вверх, тогда не сохранятся промежуточные зоны. При маломощном экране расплавы-растворы рассеиваются в окружающем пространстве, не образуя крупных промышленных объектов.
Для слюдоносных узлов, связанных с разрывными нарушениями, четкой вертикальной зональности ослюде-нения не устанавливается. Они требуют дополнительного изучения после проведения поискового бурения на одном из известных узлов.
Таким образом, критерии глубинности изучены весьма слабо, конкретные выводы возможны лишь при всестороннем комплексном анализе геологической позиции слюдоносных узлов и их внутреннего строения с учетом эрозионного среза. В процессе анализа необходимо учитывать также данные геофизических и геохимических исследований.
Изложенные выше материалы показывают, что глубинность узлов определяется тремя группами факторов: ли-тологическими особенностями вмещающих пачек пород, тектоническими условиями залегания пород в пределах узла, минерально-петрографическими и морфологическими особенностями слагающих их пегматитов. Причем структурно-тектонические факторы лишь определяют условия залегания продуктивных горизонтов и пластов, которые фактически и дают истинную глубину распространения слюдоносных пегматитов в пределах узла.
Перспективность слюдоносных узлов на глубину в основном определяется уровнем их эрозионного среза: при слабом эродировании верхних зон перспективы разведки узла максимальны, при вскрытии нижних зон они весьма незначительны.
Библиографический список
1. Вайнерман П.Б. Глубина распространения слюдяных пегматитов Мам-ского района и перспективы увеличения запасов мусковита. - М.: ОНТИ, НИИАсбестцемент, 1958. - С.12-19.
2. Васильева В.П. Вертикальная метасоматическая зональность СевероБайкальской мусковитовой провинции и ее геолого-петрологические признаки. //Мусковитовые пегматиты СССР. - Л.: Наука, 1975. - С. 197-200.
3. Верхозин Л.И., Кочнев А.П. Роль сдвиговых нарушений при формировании слюдоносного узла гольца Скалистого Луговского пегматитового поля // Геол. и геоф. - 1979. - N.11. - С. 128133.
4. Гинзбург А.И., Родионов Г.Г. О глубинах образования гранитных пегматитов // Геол. рудн. месторожд. -1960. - Т.2, N.1. - С. 45-54.
5. Другое Г.М., Карпов И.К. Основные факторы локализации месторождений мусковитовых пегматитов (на примере Мамского слюдоносного района). // Геол. и геофиз., 1979. - N 3. - С. 98107.
6. Завалишин М.А., Львова Н.А. Стратиграфия и геологическое строение северо-восточной части Мамского района // Тр. Гипронисслюда.- М.: Пром-стройиздат, 1954. - Вып. 1(3). - С. 4-72.
7. Королев А.В., Шехтман П.А. Структурные условия размещения послемагматических руд. - М.: Недра,
1965. - 507 с.
8. Кочнев А.П. О некоторых факторах локализации слюдоносных пегматитов на Луговском месторождении мусковита // Геол. и полезн. ископ. Бай-кало-Патомского нагорья. - Иркутск,
1966. - С. 205-213.
9. Кочнев А.П. Структурные условия размещения слюдоносных пегматитов Мамской мусковитоносной провинции. // автореф. дис. канд. геол. -минералог. Наук. - Иркутск: ИПИ, 1975. - 24 с.
10. Кочнев А.П., Леви К.Г. О возможности использования геоморфологичес-
ких признаков при поисках слюдоносных пегматитов. // Разведка и охрана недр, 1975. - N 8. - С. 15-19.
11. Кочнев А.П. Наложенные складчатые деформации в мамской толще и их роль в размещении слюдоносных пегматитов // Геол. рудн. месторожд. -М., 1976. - N°.3. - С.53-62.
12. Кочнев А.П. Структурные типы мусковитоносных пегматитовых полей и месторождений. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. - 168 с.
13. Лукашев А.Н. Глубины образования пегматитов. - М.: Недра, 1976. - 152 с.
14. Пейве А.В. Общая характеристика, классификация и пространственное расположение глубинных разломов //
Изв. АН СССР. Сер. геол. - 1956. - № 4.
- С. 90-105.
15. Пейве А.В. Связь осадконакопле-ния, складчатости, магматизма и минеральных месторождений с глубинными разломами. // Изв. АН СССР. Сер. геол.
- 1956. - № 3. - С. 57-71.
16. Савин В.В. Распределение и пространственное положение пегматитов в зависимости от механических свойств пород и стратиграфических единиц мамской толщи. // Вопросы геол., поисков и разв. мусковитоносных пегматитов. - М.: Недра, 1971. - С. 33-44.
17. Чесноков В.Н. и др. Геологические и прогнозные запасы мусковита Мамско-Чуйского слюдоносного района. - Иркутск: ТГФ ПГО Иркутск-геология, 1967. - 117 с.
Рецензент доктор геолого-минералогических наук профессор Иркутского государственного технического университета В.А. Филонюк
