CC BY
17
7. Соболев Н.В. Глубинные включения в кимберлитах и проблема состава верхней мантии // Тр. ИГиГ СО АН СССР. Вып. 183. Новосибирск: Наука, 1974. 264 с.
8. Чайковский И.И. Петрология и минералогия интрузивных алмазоносных пирокластитов Вишерского Урала. Пермь: Изд-во Пермского ун-та. 2001. 323 с.
УДК 38.49.15 (470.5)
ПЛ. Бурмако
СОСТАВ ХРОМШПИНЕЛИДОВ АЛЫ1ИНОТШШЫХ МАССИВОВ УРАЛА И ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССОВ МЕТАМОРФИЗМА НА ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ
В пределах Уральского региона насчитывается более 300 альпииотипных гипербазитовых массивов, примерно десятая часть из которых традиционно считается хромитоносной. Среди них наиболее крупные и известные во всем мире месторождения Ксмпирсайского массива на Южном Урале и введенное в эксплуатацию в самое последнее время месторождение Рай-Изского массива в Полярноуральском регионе.
В связи с тем, что Ксмпирсайскос месторождение сейчас находится за фаницей, на территории Казахстана, а на месторождении Райизского массива возможна лишь сезонная добыча хромитовых руд, ставится задача перспективной оценки известных хромитоносных массивов на этот вид минерального сырья. Альпинотнпные массивы Челябинской области играют в этом немаловажную роль.
По давно уже устоявшимся представлениям, в альпииотипных массивах выделяется два типа хромитового орудснсния: высокохромнстое - связанное с дунитами либо с полосчатым дунит-гарцбургитовым комплексом, причем приуроченное также только к дунитовым полосам различной мощности, и, по данным И.А. Малахова (1], располагающееся структурно выше дунитовой части разреза. Второй тип - высокоглнноземистый, приурочен к области, сложенной исключительно гарцбургитами, которые перекрывают дунит-гарцбургитовый полосчатый комплекс. Этот тип является наиболее распространенным на Урале и в той или иной степени присутствует практически во всех альпииотипных массивах. Отмечаемый в настоящее время третий тип хромитового оруденения, связанный с дуни--клинопироксенитовым комплексом, возникновение которого обуславливается воздействием на гинербазиты перекрывающих их габброидов, особого промышленного значения не имеет и отмечается на Хабарнинском, Алапаевском и еще целом ряде альпииотипных массивов Среднего и Южного Урала.
В результате изучения строения четырех альпииотипных массивов Челябинской области, относящихся к западному обрам;»ению Восточно-Уральского поднятия - Куликовского, Уйского, Успеновского и Татищевского, установлено, что расположенное в них хромитовос орудснение принадлежит к двум из пяти выделенных И.А. Малаховым [1] формационных типов хромитовых месторождений - Кракинскому и Верблюжегорскому.
К Кракинскому типу, представляющему самые верхние части рудоносного дунит-гарцбургитового полосчатого комплекса, относятся хромитовые месторождения Успеновского массива, сложенные сплошными рудами. Все эти месторождения приурочены к маломощным полосам дунитов, но всей видимости, вторичного происхождения, с которыми связано большое количество мелких хромитовых тел и ссгрегаций, сложенных высокохромистыми хромитовыми рудами. Некоторые типичные составы хромшпинслидов из подобных хромитовых обособлений Успеновского массива приведены в габл. 1.
Состав хромшпинелидов из этих ссгрегаций характеризуется отчосительно повышенным содержанием оксида хрома - около 50 %. небольшим количеством АЬО.ч, не превышающим 20 %, и незначительным присутствием в составе хромита трехвалентного железа. Последнее может свидетельствовать, с одной стороны, об относительно высокой глубине формирования данных хромшпинслидов, где парциальное давление кислорода было пониженным [2], а с другой, - что представляется более реальным, о наложении на сформированные ранее высокоглиноземистые хромитовые руды процессов вторичного высокотемпературного метаморфизма в глубинных условиях, приведшего к повышению их качества.
Состав некоторых типичных хромшпинелидов Успеновского и Уйского массивов
Челябинской области
Массив
Компоненты. %
ТЮ,
А!^
Сг20,
Успеновский
Уйский
036
19.09
51.08
0.38
0.33
15.51
14.28
55.80
55.73
0.34
0.37
13.46
13.26
57.68
54.53
12.93
53.01
11.34
50.06
11.71
53.46
2.08
0.80
2.41
0.26
4.60
5.66
10.56
7.87
КсО
12.06
13.39
13.18
16.10
12.98
16.67
17.50
14.04
МпО
М£0
0.12
0.10
0.16
0.23
15.06
13.88
13.83
11.78
0.33
13.61
11.73
10.61
12.92
N¡0
СоО
0.16
0.10
0.06
0.16
0.26
0.01
0.04
0.03
0.01
0.02
Сумма
100.02
100.00
100.01
100.02
99.96
100.00
100 00
100.00
Основные минеральные группировки. %
Ульвошпинсль 1.2 1.4 1 1.2 1.2 1.3 » »
Шпинель 34.5 28.9 26.5 25.4 24.8 248 22.0 22.3
Магнохромит 34.7 367 38.6 31.2 40.2 32.1 30.0 39.8
Хромит 27.2 32 9 30.8 41.9 28.2 36.2 34.9 28.3
Магнетит 2.4 1.0 1 2.9 0.3 5.5 6.9 13.1 1_ 9.6
Главные расчетные параметры
Железистость. Г % 31.0 35 1 34.8 ' 43.4 349 43.0 48.1 37.9
Хромистость. У % 64.2 70.7 72.4 74.2 73.4 73.3 74.8 75.4
Доля К205.% 2.4 1.0 2.9 0.3 5.6 6.9 13.1 9.6
Сг:0}/1с0сум 3.67 3.% 1 3.63 3.53 3.19 2.44 1.85 2.53
Примечание. Таблица составлена по литературным данным.
Таким образом, хромитовые руды данного формационного типа в Усненовском массиве гмеют повышенную хромнстость, практически во всех случаях превышающую 64 %, относительно невысокую железистость - порядка 30-34 % и минимальную долю Ре>Оз среди всех трехвалентных оксидов.
Относительно хромитовых месторождений и рудопроявлений Уйского массива следует отметить, что, несмотря на явно недостаточное количество анхпизов рудных хромшпинелидов (всего 5 анализа), имевшихся в нашем распоряжении, все они относятся к высокохромистому типу с содержанием Сг;Оз выше 50 %, а количество алюминия в них не превышает 13 %. Судя же по повышенному содержанию трехвалентного железа среди всех трехвалентных оксидов и высокой *елезистости (см. табл. 1), эти хромитовые обособления, скорсе всего, претерпели изменения в приповерхностных условиях, выразившиеся в увеличении их хромис гости и железистости за счет > меньшения содержания в них АЬОз.
Относительно хромшпинелидов из хромитовых месторождений и рудопроявлений Татишевского и Куликовского массивов следует отметить: несмотря на го, что эти массивы относятся к различным поясам ультраосновных массивов, первый принадлежит Полтаво-Брединской синклинальной зоне, а второй входит в состав Миасско-Кацбахского пояса гипербазитов. По составу хромитовых обособлений они очень сходны между собой (табл. 2).
Хромшпинелиды этих двух массивов характеризуются типично глиноземистым составом и отнесены к так называемому Верблюжегорскому типу месторождений хромитов в альпинотипных массивах {2]. При относительно невысоком содержании СпОз, обычно не превышающем 40-45 %, они содержат повышенное количество алюминия - практически всегда выше 25 %, а иногда достигающее величины 30 и даже более процентов. Соответственно и хромнстость подобных хромитовых обособлений невысока и лишь в метаморфизованных их разностях превышает 60 %, обычно же составляет величину порядка 40-49 %. Доля трехвалентного железа среди всех трехвалентных оксидов практически всегда незначительна и не превышает 1-4 %. Повышение хромистости выше 60 % в хромшпинелидах из хромитовых месторождений и рудопроявлений этих массивов связано с процессом вторнчюго высокотемпературного метаморфического их изменения в условиях повышенной глубинности.
Таблица 2
I кпичные составы хромшпинелидов Куликовского и Татищевского массивов Челябинской области
Массив Куликовский Тагишевский
Кол-во анализов 4 3 1 з 4 з 1 1 !_I_ 8
Компоненты.% 1 2 3 4 5 6 7
ПО; н/опр. н/опр. н/опр. н/опр. 0.18 н/опр. - 0.35
АЬОг 21.86 31.34 33.55 29.55 30.06 25.62 19.43 23.97
Сг,0, 46.19 36.72 34.97 38.62 37.92 42.55 50.25 45.93
2.62 2.27 1.68 2.41 2.36 3.21 2.32 0.21
Тс О 16.68 14.94 14.21 15.30 14.92 13.32 13.70 15.92
МпО 0.37 0.22 0.25 0.26 -- —
мко 11.98 14.20 14.67 13.62 14 35 14.75 14.31 13.59
N40 н/опр. н/опр. 0.34 0.34 н/опр. н/опр. -
Сумма 99.69 99.69 99.67 100.10 99.79 99.45 100.01 99.97
Основные минеральные группировки. %
Ульвошпинель — — — I 0.6 - - 1.2
Шпинель 40.1 54.6 57.8 51.9 ! 52.4 45.6 35.6 43.2
Магнохромит 15.5 8.0 6.9 9.4 10.9 20.8 30.7 18.7
Хромит 41.3 34.9 33.5 36.0 33.5 30.0 31.0 36.7
Магнетит 3.1 2.5 1.8 2.7 | 2.6 3.6 2.7 0.2 |
Главные расчетные параметры
Жслезистость. Г % 43.9 1 37.1 35.2 | 38.7 | 36.8 33.6 1 33.7 38.4
Хромистость,У % 58.6 44.0 41.1 1 46.7 1 45.8 52.7 63.4 56.2
Доля Ре'*в 1^0,. % 3.1 2.5 18 2.7 2.6 3.6 2.7 0.2
Сг20}/Ре0сум 2.43 | 2.16 2.22 2.21 1 2.22 2.63 | 3 18 | 2.85
Примечание. Таблица составлена по литературным данным.
Влияние процессов метаморфизма на изменение состава хрс.мшгшнелидов прекрасно иллюстрируется авторскими данными по содержанию основных компонентов, полученными при микрозондовом изучении хромитов из двух новых месторождений Татищевского массива: "Иванушкино" и "Слава" (табл. 3).
Как видно из представленных в табл. 3 данных типичных составов хромшпинелидов изученных месторождений Татищевского массива, все они имеют явно зональное строение. Центральная часть зерен всех типов руд: от убоговкрапленных до сплошных, сложена высокоглинозсмистыми разностями с содержанием оксида хрома около 45 %, при этом количество А120з всегда больше 20 %. Доля трехвалентного железа же обычно не превышает 5,5 %. В краевой части зерен хромшпинелидов наблюдается резкий рост содержания Сг20з на 10-15, а иногда до 20 % за счет количества алюминия, снижающегося с 25 до 7-10, а в некоторых случаях даже до 4 %. Это явно свидетельствует об интенсивном метаморфическом преобразовании руд уже после становления массива и образования самих хремитовых месторождений. Снижение доли трехвалентного железа среди всех трехвалентных оксидов в краевой части некоторых хромитовых зерен однозначно говорит о том, что изменение этих хромшпинелидов происходило в явно восстановительных условиях, на повышенной глубине и при низких значениях величины парциального давления кислорода.
Очень плохая полирусмость краевой части практически всех зерен хромшпинелидов из этих хромитовых месторождений, наблюдаемая нами при изготовлении полированных препаратов для микрозондового анализа, выражается в резком повышении пористости по периферии зерна и свидетельствует о том, что удаляемый из кристаллической решетки хромита алюминий здесь же кристаллизуется в виде многочисленных мелких выделений пластинчатой формы. В результате предыдущих исследований [2] установлено, что по своему составу этот пластинчатый минерал соответствует высокоглиноземистому амезиту, относящемуся к группе хлорита.
Кроме этого в некоторых зернах хромшпинелидов наблюдается образование типичной каймы обрастания, сложенной магнетитом с незначительной примесью хрома и магния (см. табл. 3, анализ 9). Образование ее связано, в первую очередь, с низкотемпературным водным метаморфизмом в приповерхностных условиях.
Влияние процессов метаморфизма на состав хромшпинелидов из хромитовых руд Татишевского альпннотипного массива
Рулопрояатение "Иванушкино" "Слава"
Проба 6 I 6 19/2 | 19/2 16 | 16 23 | 23 | 23
Характеристика Убоговкрапленные Вкрапленные Густовкрап ленные Сплошные
Часть зерна центр край центр край центр край центр край кайма
Компонент ы. % 1 2 3 4 5 6 7 8 9
ТЮ, 0.23 0.22 0.12 0.12 0.23 0.28 0.20 0.32 0.03
AM). 25.02 7.71 \ 23.85 4.29 24.71 7.33 25.19 1 10.73 0.04
Сг20, 45.29 60 11 45.19 51.66 42.54 59.04 44.39 56.02 2.81
Fe?0, 5.17 1.88 7.43 20.30 5.78 3.71 1.68 7 68 6655
ГсО 10.18 21.53 6.82 8.81 9.09 17.34 12.35 11.20 28.66
МпО 0 21 0.54 0.19 0 31 0.19 0.30 021 0 19 003
MgO 17.6! 7.30 19.35 15 52 17.54 9.87 1530 14.97 1.49
Сумма 103.71 99.29 102.95 101.01 100.08 97.87 99.32 101.11 99.61
Кристаллохнмическая формула
ТГ 0.040 0.046 0.041 0.047 0.O4I 0.057 0.036 0.061 0.007
АГ 6.785 2.490 6.469 1.319 6.906 2.362 7.161 3.200 0.015
СУ* 8.239 13.027 8.222 10.642 7.978 12761 8.463 I 11.214 0.679
Fe" 0.896 0.389 1.258 3.981 1.028 0.762 0.304 I 1.463 15.293
Fe-' 1.959 4.936 1.340 1.920 1.803 3.964 2.491 2.371 7.320
Mn2* 0.041 0.125 0.037 0.069 0.038 0.069 0.043 0.041 0.007
Mg'* 6.040 2.983 6.637 6.029 6.201 4.023 5.501 1 5.649 0.679
Основные минеральные i эуипироькн, %
Ульвошпинель 0.7 0.9 0.4 I 0.4 0.8 1.1 0.7 1.1 0.1
Шпинель 42.3 155 40.4 1 8.2 43.1 14.7 44.7 19.9 0.1
Магнохромит 33.0 21.7 425 66 5 *> 35 4 23.9 50 5 4.2
Ма1Т4езиоферрнг — — 0.6 I - — ..
Хромит 18.4 59.5 8.9 ~ 15.5 44.1 28.8 19.4 4.2
Магнетит 5.6 2.4 7.8 24.3 6.4 ... 4-7 1 1.9 9.1 91.4
Главные расчетные параметры
Железист ость, f% 24.5 62.3 16.8 | 24.2 22.5 49.6 31.2 296 91.5
Хромистость.У % 54.8 84.0 560 890 53.6 84.4 542 77.8 97.9
Доли Fe"в 1<;0,.% 5.6 2.4 7.9 1 25.0 6.5 | 4.8 1.9 9.2 95.7
Cr3Ot/FeOcyM 3.05 2.59 3.35 | 1.91 2.98 2.86 3.20 3.09 0.03
Примечание. Анализы выполнены на рентгеновском микроспектральном анализаторе. Аналитик В.Н. Ослоповских.
В заключение необходимо подчеркнуть, что процессы высокотемпературного глубинного метаморфического изменения хромитовых руд не только не снижают содержания в них оксида хрома, как считалось ранее, а наоборот, его количество в хромитовых рудах резко повышается за счет выноса из кристаллической решетки алюминия. Отрицательно на качестве хромитовых руд сказываются процессы низкотемпературного водного метаморфизма, приводящие к резкому повышению содержания в их составе магнетита.
Исследования выполнены частично за счет средств по гранту Минвуза России PD02-1.5-44.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Малахов И.А. Особенности высокотемпературного метаморфизма хромитов альпинотипных массивов Урала, приводящего к повышению качества руд // Петрология магматических и метаморфических комплексов // Мат-лы 2-й ежегодной научной конференции. Томск, 2001. С. 306-311.
2. Малахов И.А., Савохин И.В., Бурмако ПЛ., Кулю но в В.И. Влияние процессов метаморфизма и метасоматизма на состав хромшпинелидов в ультрамафитах и хромитах Урала // Изв. УГГГА. Серия: Геология и геофизика. Вып. 13. Екатеринбург, 2001. С. 66-73.
