Минерагения Малкинского ультрабазитового массива

Актуальность работы определяется тем, что в последние годы при минерагенических исследованиях все большее внимание уделяется проблемам научного-прогноза новых типов полезных ископаемых (особенно руд цветных и благородных металлов) в различных геологических комплексах. Это стало возможным с появлением и развитием ГИС-методов обработки пространственных данных, с развитием и массовым применением в поисковых и геологоразведочных работах новых химико-аналитических методов, с возможностью создания на основе получаемых данных петрохимических и пространственных моделей. Особой проблемой является разработка научных основ целевого минерагенического прогнозирования ультрабазитовых комплексов. Ультрабазиты встречаются на поверхности Земли значительно реже, чем другие группы пород, составляя менее 1% объема всех изверженных образований. Вместе с тем практически все они содержат многие виды полезных ископаемых (платина и платиноиды, руды хрома, кобальта, никеля, железа, огнеупорное и кислотоупорное сырье, а также строительные материалы). На Северном Кавказе такие потенциально-рудоносные ультраосновные породы известны в форме отдельных массивов в пределах узкой полосы его горной части от Черного до Каспийского моря и составляют часть альпийско-гималайского протерозойско-палеозойского северокавказского офиолитового пояса. Самым крупным из них является*.

Малкинский массив, в пределах обнаженной части которого известны руды 1 железа, никеля, кобальта, хрома, а также асбест, магнезит и др. Однако фундаментальные вопросы его минерагении еще не исследованы. До сих пор этот массив считается однородным, сложенным в основном серпентинитами, месторождения черных и цветных металлов изучались как продукты юрской коры выветривания вне связи с более древней геологической историей массива, не изучались петрохимические характеристики, характер дифференциации ультраосновной магмы, предопределяющие минерагенические особенности подобных массивов. Не оценивалась возможность изучения минерагенического потенциала основной области распространения Малкинского массива, перекрытой юрскими отложениями, площадь которой в 5 раз больше обнаженной его части.

Цель исследования. Установить минерагенические особенности Малкинского массива на основе специальной обработки и анализа геолого-геофизических, петрографических и химико-аналитических данных с использованием современных ГИС-технологий и сравнительного петрохимического моделирования.

Основные задачи.

1. Собрать, обобщить и проанализировать все существующие сведения о геологическом строении и полезных ископаемых Малкинского ультрабазитового массива;

2. Выявить структурно-вещественные неоднородности1 Малкинского массива на основе оцифровки и специальной ГИС-обработки существующих геолого-геофизических данных, анализа современных данных ДЗЗ и проведения петрографических исследований;

3. Установить закономерности распределения полезных ископаемых Малкинского массива в пространстве и времени в связи с распространением базит-ультрабазитовых anoи эпипород;

4. Разработать петрохимическую модель Малкинского массива на основе новых химико-аналитических данных и современных представлений о природе ультрабазитов, провести ее сравнительный анализ с петрохимическими моделями известных ультрабазитовых комплексов Мира;

5. Определить новые, геолого-геофизические, минералого-петрографические и петрохимические предпосылкирудоносности Малкинского массива, выявить прямые признаьси платиноносности.

Фактический материал и методы исследования;

Фактический материал был получен в ходе проведения экспедиционных и лабораторных работ в рамках базовой темы отдела геологии Института аридных зон ЮНЦ РАН «Изучение структурно-вещественных неоднородностей геологических формаций, разработка научно-методических основ моделирования, прогнозирования и технологий освоения месторождений полезных ископаемых юга. России» и проектам Программы Президиума РАН в период с 2007 по 2010 г. г. Все названные работы и тема диссертации соответствуют разделу 58 Программы основных направлений фундаментальных исследований РАН «Геология месторождений полезных ископаемых, научные основы формирования минерально-сырьевой базы».

Соискателем лично изучены опорные разрезы Малкинского массива по коренным обнажениям вдоль долины р.. Малки и по бортам долины руч. Гедмыш, Большой Лахран, Лахран, Орта-Лахран, Гитче-Лахран, Таза-Кол, Уллу-Таза-Кол, Кызыл-Кол, Ран-Кол, Гедмыш и Мозекей (всего 56 027 пог. м.), передокументировано 254 пог. м. горных выработок и 370 пог. м. керна: скважин, и произведена полевая заверка результатов, переинтерпретации аэромагнитной съемки и данных дистанционного зондирования Земли ДЗЗ (см. рис. 1). Отобрано 80 штуфов руд и вмещающих пород на производство химических анализовшлифов и аншлифов, а также 62 пробы донных осадков для определения содержаний благородных металлов.

Автором проработаны все имеющиеся фондовые материалы и опубликованные работы по геологии, геофизике и рудоносности Малкинского массива (35 отчетов, записок и т. п.), произведена оцифровка данных аналоговой аэромагнитной съемки 1971 года масштаба 1:25 000 на л площади 181,6 км, в результате чего получено 5540 значений магнитной восприимчивости пород массива, изучено 65 шлифов и 15 аншлифов руд и вмещающих пород. Кроме того, соискателем использованы результаты 431 химических анализа проб магматических пород Малкинского массива, полученных из разных отчетоввсе они сведены в единую базу данных и обработаны для использования в петрохимической модели.

Рис. 1 Карта фактического материала по Малкинскому гипербазитовому массиву 1 — временные полевые базы (а — 2008 г., б — 2009 и 2010 г.) — 2 — контур Малкинского ультрабазитового массивагеологические маршруты: 3-е замерами магнитной восприимчивости пород, 4-е отбором каменного материала- 5-е отбором проб донных отложений- 6 — точки оцифрованных значений ДТа- 7 — участки геологоразведочных работ предшественников на железные руды (1-Орта-Лахран, 2-Таза-кол, 3.

Мозекей, 4-Кызыл-Кол, Хабаз- 5-Гедмыш, 6-Крокодил, 7-Дюрбеджи-Дорбун).

Для решения поставленных задач были проведены геологические маршруты с описанием точек наблюдения, документацией и зарисовкой коренных выходов пород, отбором каменного материала и донных отложения с их привязкой ОРЭ-навигатором.

А также проводились замеры магнитной восприимчивости пород прибором ПИМВ-2. Обработка и анализ полученных материалов осуществлен в среде геоинформационной системы АгсОК 9.1.

Научная новизна.

1. Обоснован новый концептуальный подход к целевому минерагеническому прогнозированию рудоносности Малкинского массива на* основе анализа и специальной обработки существующих геолого-геофизических и новых химико-аналитических данных с использованием современных ГИС-технологий и сравнительного петрохимического. анализа-.

2. Выявлена неизвестная ранее разноуровневая структурно-вещественная неоднородность Малкинского массива, выраженная наличием четырех петрографических разностей ультрабазитов закономерно сменяющих друг друга с юга на север, — лерцолитов, апогарцбургитов, аподунитов, железистых апогарцбургитов, и габброидов, прорывающих апогарцбургиты, а также различным характером и степенью эпигенетических изменений эпипород;

3. Установлено, что распределение различных типов полезных ископаемых Малкинского массива в пространстве предопределено размещением апопород, а проявление во времени связано с характером и степенью их эпигенетических преобразований;

4. Построена карта вещественно-структурных неоднородностей с отображением неизвестных ранее апопород, и. закономерностей распределения связанных с ними полезных ископаемых;

5. Разработана петрохимическая модель Малкинского массива, проведен сравнительный анализ ее с петрохимическими моделями эталонных ультрабазитовых объектов Мира, установлено ее сходство с петрохимической моделью Бушвельдского комплекса.

Практическая значимость.

1. На основе полученных данных установлены новые геолого-геофизические, минералого-петрографические и петрохимические предпосылки и критерииоценки рудоносности Малкинского массива, позволяющие более надежно прогнозировать типы" ожидаемых полезных ископаемых и, в связи с этим более целенаправленно планировать поисковые и геологоразведочные работы;

2. Выявленные нами прямые признаки платиноносности в геохимических потоках рассеяния и их приуроченность к штокам аподунитов, позволяют. локализовать площади для постановки поисковых работ на Mill". е.

На защиту выносятся:

1. Обоснование структурно-вещественной неоднородности. Малкинского • ультрабазитового массива.

2. Выявленные закономерности размещения полезных ископаемых Малкинского массива.

3. Разработанная соискателем петрохимическая модель Малкинского массива.

4. Геологические и петрохимические предпосылки* и прямые признаки платиноносности Малкинского массива.

Формулировка основных защищаемых положений.

1. Малкинский ультрабазитовый массив в структурно-вещественном отношении является неоднородным, что выражается наличием четырех петрографических разностей апопород, — лерцолитов, аподунитов, апогарцбургитов и железистых апогарцбургитов, закономерно сменяющих друг-друга с юга на север, а также более поздних габброидов, прорывающих апогарцбургиты.

2. Размещение различных типов полезных ископаемых Малкинского массива в пространстве предопределено распределением апопород, а их проявление во времени — характером и степенью эпигенетических преобразований.

3. Разработана петрохимическая модель Малкинского массива, в соответствии с которой вариации химизма пород и руд укладываются в шесть трендов, два из которых характеризуют процессы ликвации, а четыре — процессы кристаллизационной дифференциации, в совокупности закономерно приводящих к формированию различных ультраосновных пород и связанных с ними различных сульфидных, магнетиовых и хромитовых руд.

4. Наличие потенциальноплатиноносных аподунитовых штоков в составе исследованного массива, а также установленные в результате t петрохимического моделирования оливин-пироксеновыйгранофир-габбро-гарцбургиттитаномагнетитовый и ликвационный тренд отщепления рудных магм хромитового состава, сходные с таковыми Бушвельдского плутона,. являются основными предпосылками платиноносности Малкинского массива. Обнаруженные ранее МПГ в аллювии р. Малки и установленные нами геохимические аномалии платины в потоках рассеяния являются прямыми признаками его металлоносности.

Апробация работы и публикации. Всего по теме диссертационной работы опубликовано 11 научных работ в т. ч. 2 статьи в журналах из перечня ' ВАК. Основные положения диссертационной работы, были представлены на VII, VIII и IX Международной научно-практической конференции «Проблемы геологии, экологии и рационального природопользования» (г.Новочеркасск, 2009, 2010 и 2011), на Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, памяти академика А. П. Карпинского (г. С.-Петербург, 2011), на Международном минералогическом семинаре «Минералогическая интервенция в микрои наномир» (г. Сыктывкар, 2009), на Всероссийской конференции «Чтения памяти академика К.В. Симакова» (г. Магадан, 2009).

Объем1 и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения общим объемом 152 машинописные страницы, без литературы. Включает 38 рисунков и 6 таблиц. Список.

Выводы.

Проведенный анализ современного состояния проблемы геологического строения и минерагении ультрабазитов и истории изучения Малкинского массива позволяет сформулировать следующие выводы, на основе которых поставлено и выполнено настоящее диссертационное исследование.

1. Ультрабазиты встречаются на поверхности Земли значительно реже, чем другие группы пород, составляя менее 1% объема всех изверженных образований. Вместе с тем практически все они содержат многие виды важных полезных ископаемых (платина и платиноиды, руды хрома, кобальта, никеля, железа, огнеупорное и кислотоупорное сырье, а также строительные материалы). Ультрабазиты формируются в ходе ликвации и кристаллизационной дифференциации перидотитовой магмы-(расплава или так называемого рестита). Специфика исходных расплавов сказывается на составе ультрамафитовых кумулатов, так как она влечет за собой совершенно разные. тренды фракционирования^ и, как следствие, ведет к формированию разных петрохимических типов ультраосновных пород и соответствующих руд. При этом совершенно отчетливо устанавливается связь определенных типов I полезных ископаемых с определенными петрографическими типами ультрабазитов, в частности месторождения-платины связаны только сдунитами,-: а месторождения железа с железистыми гарцбургитами и косьвитами, сильно различающимися по петрографическому и химическому составу и физическим свойствам. Все это дает возможность проведения металлогенического анализа на петрохимической основе выявления' особенностей ликвации и кристаллизационной дифференциации конкретных массивов ультраосновных пород и определения их пространственного положения по геофизическим данным.

2. Интерес к ультраосновным массивам в России возродился в связи с ФЦП Платина России, проведенной в 90-х годах, по результатам которой были установлены новые типы платиновых руд, расширены перспективы известных объектов и открыты месторождения платины в пределах Федоро-Панского массива на Кольском полуострове, Гальмоэнамского в Корякин, Кондерского на.

Дальнем Востоке и др.). Северный Кавказ не вошел в число исследуемых на платиноносность регионов по упомянутой Программе. Вместе с тем, на Северном Кавказе потенциально рудоносные ультраосновные породы известны в форме отдельных массивов в пределах узкой полосы его горной части от Черного до Каспийского моря.

3. Самым крупным из них является Малкинский массиву который изучается с 1915* г., в связи с обнаружением природнолегированных железных руд, которые периодически изучались до 1994 г. После этого он попал в поле зрения геологов лишь при проведении ГДП 200 в начале 2000 годов. Известные проявления никель-кобальтовых, медно-свинцово-цинковых, хромитовых руд и камнесамоцветного сырья не оценивались вообще.

4. Малкинский массив остается практически не изученным в геологическом и минерагеническом отношении. До сих пор он считается однородным, сложенным исключительно серпенитнитами, что отображено на всех геологических картах (в т.ч. и на последней 2004 года). Минерагенических исследований не проводилось. Особенности дифференциации ультраосновной магмы, предопределяющие минерагенические особенности подобных массивов, не. исследовались. Месторождения железных руд и рудопроявления цветных металлов, минеральных пигментов, камнесамоцветногосырья* и дрЬ изучались как продукты юрской коры выветривания вне связи с более древней геологической историей массива. Никогда не рассматривалась возможность обнаружения минералов платиновой группы (Mill), связанных с ультрабазитами массива и поисковые работы на Mill не проводились.

5. Малкинский массив с одной стороны является удобным объектом для, решения" некоторых фундаментальных вопросов геологии* и минерагении альпинотипных ультрабазитов комплексов, с другой стороны он может представлять интерес как источник важных полезных ископаемых федерального (Mill', минеральные пигменты и др.) и местного (строительные материалы, мелиоранты и др.) значения. Однако сложившиеся стереотипы в отношении ограниченного ассортимента полезных ископаемых массива и их бесперспективности на сегодняшний день не позволяли вернуться к его геологическому изучению и постановке поисковых работ на новые типы минерального сырья. Изложенные выше данные свидетельствуют о значительно более широком минерагеническ’ом потенциале Малкинского массива, включая МПГ.

6. Широкому исследованию платиноносности ультрабазитов Северного Кавказа, как, впрочем, и других регионов России, препятствовало отсутствие высокочувствительных, достаточно надежныхи относительно дешевых массовых методов определения элементов платиновой группы в горных породах и рудах. Лишь только сейчас такие методы появляются. Они. основаны на анализе растворенного в «царской водке» королька пробирной плавки на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой, за счет чего чувствительность определения Р1 и Рс1 возрастает до 0,02 г/т. Современные ГИС-технологии позволяют сопоставить современные химико-аналитические данные с существующими результатами геолого-геофизических исследований прошлых лет после предварительной их оцифровки и создания пространственных ГИС-моделей.

7. Разработанный для данного исследования комплекс методов представляет собой новый концептуальный подход к целевому металлогеническому прогнозированию рудоносности Малкинского ультрабазитового массива. Суть его в цифровой обработке фондовых геологических, геофизических, минерагенических и химико-аналитических материалов и их анализе вместе с современными данными на основе ГИС-технологий создания пространственных моделей и петрохимического моделирования.

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИИ МАЛКИНСКОГО УЛЬТРАБАЗИТОВОГО МАССИВА И ЕГО ПОЛОЖЕНИЕ В СТРУКТУРАХ.

СЕВЕРНОГО КАВКАЗА.

Малкинский массив расположен в краевой части Скифской плиты в составе фундамента Карачаево-Черкесского горст-антиклинория СевероКавказского краевого массивавыходящего на поверхность в пределах Лабйно-Малкинской зоны. Малкинский массив является частью Хасаутской впадины, Бечасынского поднятияКарачаево-Черкесского горст-антиклинория. Ультрабазиты входят в состав складчатого герцинского фундамента названнойструктуры, перекрытого плитнымчехломсложенным полого моноклинально падающими на север карбонатно-терригенными отложениями средней юрыпалеогена.

По данным Е. В. Хаина (1984) породы Малкинского массива входят в состав Средиземноморского офиолитового пояса, состоящего из серии тектонических пластин — фрагментов тектонических покровов, сформированных в период проявленияпозднепалеозойской" коллизии южной (в современных координатах) пассивной окраины Восточно-Европейской^ платформы и палеомикроконтинента Центрального Кавказа (современныш горст-антиклинорий Главного хребта).

Малкинский массив — это комплекс измененных порода предствленных ультрабазитамиа также основными породами в виде габбро. Основная часть массива сложена гарцбургитамш Подчиненное развитие имеют лерцолиты (?) и дуниты (?). В левом, боргу р. Малки отмечаются жилы (0,3−2 м) гибридных пород сложенных хлорито-карбонатными или? близкими к соссюритизированному габбро породами с ксенолитами плотных серпентинитовОтмечаются жилы габбро-пегматитов, отвечающих по составу габбронориту.

На площади Малкинского массива выявлено несколько десятков более или менее равномерно распределенных участков осветленных ультрабазитов.

Рис. 2.1 Общий вид Малкинского массива (среднее течение руч. Таза-кол).

Они резко выделяются на темном фоне пород своей зеленовато-белой окраской, образуя характерные пятна в массиве, видимые издалека (рис. 2.1). Участки осветленных пород на поверхности имеют в плане форму эллипса или круга диаметром в несколько метров или десятков метров. По периферии таких осветленных участков нет резких границ с неизменными серпентинитами. Здесь в осветленных ультрабазитах появляются зерна бастита, утратившие свой характерный стеклянный блеск на плоскостях спайности. Бастит имеет более низкую твердость, чем серпентин, и сравнительно легко рассыпается в порошковатую массу. По краям зерна бастита не имеют резких границ и постепенно сливаются с массой осветленного серпентинита.

Кора выветривания серпентинитов имеет широкое развитее и достигает на отдельных участках мощности 50−70 м. Здесь, как и на Южном Урале (Халилово, Кемпирсай), профиль коры выветривания состоит из нескольких различных зон, отличающихся как по минералогическому и химическому составу, так и по внешним физическим признакам, в зависимости от особенностей тех гипергенных процессов, при которых шло образование той или иной зоны коры выветривания.

Полный профиль коры слагается следующими зонами (сверху вниз): охристая зона, зона силицифицированных ультраосновных пород, зона карбонатизированных пород и зона выщелоченных пород.

Охристая зона — верхняя часть коры выветривания — имеет большое распространение (рис. 2.2). Мощность ее колеблется от 0,1 до 3 м.

Она представлена красными гидрогематитовыми и бурыми гидро-гетиговыми охрами с повышенным количеством железа с примесью хрома и никеля и откосится к высокосортным железным рудам. В некоторых случаях вместо охристых руд встречаются плотные корковые бурые железняки.

Рис. 2.2 Охристая зона коры выветривания серпентинтов Малкинского массива верховье ручья Лахран) Основными минералами охристых руд являются гидрогетит, гидрогематит, отчасти нонтронитиз второстепенных минералов присутствуют сидерит, кальцит, магнезит, кварц, халцедон, опал, хризотил, антигорит и хромит.

Силифицированные (окремнелые) серпентиниты развиты на некоторых участках в виде отдельных небольших залежей. В этом случае порода только частично теряет свое первичное строение, тогда как общий облик ее сохраняется. Кроме того, в этой зоне местами можно встретить отдельные участки породы, слабо разбитые трещинами, в которых серпентиниты подверглись незначительному изменению и являются почти свежими. Это объясняется тем, что поверхностные воды проникают в серпентинизированный массив по многочисленным трещинам и интенсивная инфильтрация этих вод по трещинам приводит к постепенному разложению породы, которое начинается от краевых частей отдельных монолитов (от стенок трещин) и постепенно идет к центральным частям последних. Процессы химического разложения серпентинитов на их составные угасти, сопровождаются выделением кремнезема и образованием гидрооксидов железа, которые являются мало подвижными и отлагаютсятут же в этой зоне, а магний выносится циркулирующими растворами в нижние горизонты, за пределы этой зоны.

В одних случаях здесь происходит образованиеплотных, сливных и кварцитоподобных, частично ожелезненных пород, а в других — ноздревато-пористых кремнисто-железистых пород, не редко с жеодами, стенки которых покрыты мелкими кристаллами кварца и натечными образованиями аморфного кремнезема (опалом). Отложение кремнезема иногда с примесью гидроокислов железа, происходит также по вертикальным и горизонтальным — трещинам отдельностей с образованием своеобразных полосчатых или петельчатые текстур (Крокодил и Кзыл-Кол).

Зона окремнения иногда протягивается на многие десятки метров по горизонтальным: направлениям, приблизительно параллельно поверхности массива и как правило приурочена к повышенным участкам древнего микрорельефа последнего. Минералогический состав этой зоны-представлен-в следующем видекварц, опал, халцедон, гидроокислы железа, реликтовые зерна хрошпинелидав и магнетита. В более нижних горизонтах этой зоны появляются прожилки* карбонатов: преимущественно кальцит, доломит, магнезит. Мощность этих пород колеблется от долей до 3 — 5 м.

Карбонатизированные серпентиниты представляют осветленную и сильно пропитанную карбонатами породу. Иногда серпентиниты почти нацело замещены сидеритом, магнезитом и кальцитом, чаще же карбонаты замещают породу по многочисленным трещинам и образуют прожилки или небольшие жилы среди нее. Мощность зоны карбонатизированных серпентинитов колеблется от 1 до 10 м. Как карбонатизированные, так и силицифицированные серпентиниты нередко при дальнейшем выветривании переходят в охристые железные руды.

Карбонатизированные серпентиниты представляют собой светло-зеленую или серовато-зеленую породу, обогащенную карбонатами, преимущественно' кальцитом, магнезитом и реже доломитом и сидеритом. Некоторые участки г серпентинитов в этой зоне почти нацело бывают заменены карбонатами, но по большей части ониобразуют многочисленные мелкие прожилки и гнезда. Трещины отдельностей серпентинитов в этой-зоне обычно-бывают выполнены, карбонатами^ причем здесь не редко наблюдаются жеодистые образования.

В некоторых местах сама порода около трещин, по которым циркулировали растворы, оказывается, частично выщелочной и ноздревато-пористой, а стенки пустот покрыты корками, натечными почковидными" г образованиями и кристаллами кальцита. Мощность зоны карбонатизированных серпентинитов колеблется от 1 до 10 м.

Нашли свое отражение' современные процессы' карбонатизации, заключающиеся в привносе в эти зоны, карбонатного вещества, растворами поступающими сюда с размывающихся ныне известняков верхней юры и нижнего мела, покрывающих кору выветривания. Эти породы в настоящее время подвергаются интенсивному размыву. Выщелачивание карбонатных веществ сопровождается образованием огромных карстовых пещер, которые наблюдаются в обнажениях, по склонам балок, особенно они многочисленны на Кызыл-Коле. Карбонатные растворы, поступающее с размывающихся-известняков, циркулируя по трещинам, отлагают прожилки карбонатов, а иногда, образуют жеоды, корки и натечные почковидные формы, которые вполне прослеживаются сверху вниз через рудные залежи, охристую и окремнелую зоны древней коры выветривания, до зоны карбонатизированных серпентинитов и свежих пород.

Зона выщелоченных серпентинитов пользуется наибольшим развитием на месторождении. Они встречаются почти на всем протяжении контакта серпентинитов с вышележащими юрскими осадочными образованиями и книзу переходят в свежие серпентиниты. Мощность зоны этих пород равна 25−30 м, но иногда достигает 50 м.

Макроскопически эти породы представляют светлозеленую или-зеленовато-светлосерую массу, которая отличается от обычных серпентинитов-своим пониженным весом и малой твердостью и легко, распадается при ударе молотком на мелкие куски. По минералогическому составу она также отличается от нормальных серпентинитов, так как в ней, наряду с оливином, пироксеном, серпентином, хромитом и магнетитом, в значительных количествах встречаются доломит, магнезит, кальцит, тальк, нонтронит, эпидот и каолинит. Эти обстоятельства указывают. на то,' что выщелоченные серпентиниты уже достаточно глубоко затронуты процессами поверхностного выветривания, которые обусловили обеднение одним компонентом (Si02) и обогащение другим (MgO) с соответствующим изменением их минералогического состава. Занимая в вертикальном разрезе промежуточное положение между нормальными серпентинитами и продуктами их разрушения, выщелоченные серпентиниты постепенно переходят, с одной стороны, в нормальные серпентиниты, а с другой — а карбонатизированные, силицифицированные и охристые.

Границы с вмещающими породами Лахранского покрова тектонические, то есть массив надвинут наотложения покрова. О наличии тектонических границ говорится в работах В. Е. Хаина (1987), Г. И. Лебедько (2008). На западе по р. Уллу-Лахран и, частично, на юге в верховьях р. Гедмыш массив тектонически граничит с отложениями* верхнего силура. Однако, по данным А. П. Соболева (1952) контакт массива и вмещающих пород Лахранского покрова интрузивный. Выше правых притоков р. Уллу-Лахран, в дорожной выемке, в основаниилевого склона речной долины, имеется обнажение, где сланцы «припаяны» к серпентиниту без всяких следов тектонического контакта.

Порода плотно примыкает к «спеченным» глинистым сланцам, в которых слабо различается сланцеватое строение. Этот сланец по внешнему виду графитизирован, что выражается в наличии черных с металлическим блеском пленок, близких к графититу. В сторону от контакта сланцы постепенно приобретают нормальный для них вид и резко выраженную сланцеватость. Мощность контактовой зоны составляет 20 см. Простирание плоскости контакта северо-восточное 35°, падение юго-восточное 65°- простирание сланцев северовосточное 65°, падение северо-западное 65°. В этом же районе, несколько ниже по р. Уллу-Лахран, на склоне ее левого берега обнаружено несколько жил серпентинита, залегающих в глинистых сланцах нижнего палеозоя. Сланцы в контакте сильно окварцованы. Выше по склону среди серпентинитов встречен прослой сланцев, зажатых в серпентинитах. Очевидно, он был захвачен во время интрузии, ультрабазитовой магмы. Описанные обнажения свидетельствуют о магматическом контакте ультрабазитовой магмы с осадочными породами и о внедрении ее в нижнепалеозойские, уже смятые до интрузии отложения, поскольку сланцы смяты, а контактовая зона с серпентинитами не нарушена.

По данным поисковых и поисково-оценочных работ (1994), в северозападной части массива (верховья ручья Гедмыш) есть ксенолиты вмещающих, пород, а также небольшие апофизы, что в свою очередь говорит о наличие интрузивного контакта. В работах по геологическому доизучениюплощадей г масштаба 1:200 000 (Письменный и др., 2001), пишется об интрузивном контакте с силурийскими отложениями ультрабазитовых пород Малкинского массива.

Массив! ультрабазитов" разбитмногочисленнымитрещинами отдельностями, зонами дробления, брекчирования и развальцевания. Для всего серпентинитового массива^ весьма характерно наличие нескольких систем трещин отдельности, вызывающих образование параллелепипедальных блоков размером до нескольких кубических метров. По всему массиву более или менее равномерно проведены замеры систем трещин отдельности. По простиранию намечаются следующие группы трещин: 1) близкого к широтному направления, 2) северо-восточного направления и 3) северо-северо-западногопо падению: 1) близкие к вертикальным, 2) наклонные (от 40 до 70°) и 3) близкие к горизонтальным (от 10 до 25°).

Северо-Западный Кавказ относится к Кавказской складчатой области. Это один из сегментов Средиземноморского подвижного пояса. Большая часть выходов на дневную поверхность офиолитов в пределах Северо-Западного Кавказа находится в пределах Лабино-Малкинской зоны, или ступени, активизированной в позднем кайнозое южной частью эпигерцинской Скифской платформы и ограниченной с юга Пшекиш-Тырныаузским разломом. Офиолиты входят в состав складчатого герцинского фундамента названной структуры, перекрытого плитным чехлом, сложенным полого моноклинально падающими на север. карбонатно-терригенными отложениями средней юры — палеогена.

Характерной особенностью ультрабазитов массивов земного шара,-установленной^В.Н. Лодочниковым (1936) и Г. Г. Хессом* (1938), являются их линзовидные формы, вытянутые в определенном направлении, совпадающем с направлением данного горного сооружения (Урал — меридиональное, Саян — широтное и т. д.). Учитывая структуру Кавказа, с этой' точки зрения следует ожидать, что Мапкинский массив, вероятнее всего, вытянут в широтном направлении (точнее — с востока-юго-востока на запад-северо-запад). Если г исходить из того, что преобладающее направление трещин, отдельности отражает внешнюю форму массива, то это предположение подтверждается, поскольку преобладающие трещины отдельности имеют направление с востока-юго-востока на запад-северо-запад. В большинстве случаев плоскость трещин с ровными и гладкими поверхностями и сами трещины не заполнены посторонним материалом. Но встречаются трещины выполненные серпофитом и карбонатом кальция. Расстояние между видимыми трещинами колеблется от 0,20 до 1,20 м. Следует отметить, что во всем массиве не обнаружено мощных тектонических нарушений, зон милонитизации, брекчирования и т. п., если не считать местных подвижек отдельных блоков друг относительно друга, что хорошо фиксируется зеркалами скольжения по трещинам отдельности.

Стратифицированные образования на площади работ развиты довольно широко. Мезозойская группа пород образует осадочный чехол, сложный породами юрской и меловой систем, которые трансгрессивно и с угловым несогласием перекрывают массив. Юрская система широко распространена на площади. Отложения нижнего и среднего отделов образуют Лабино-Малкинскую структурно-тектоническую зону и относятся к Лабино-Малкинской структурно-формационной зоне (СФЗ). В пределах района исследования выделяется Восточная подзона в состав которой входят отложения хумаринской (угленосная) и джигиатской (конкреции сидеритов) свит. Средний-верхний отделы представлены терригенно-карбонатными отложениями. По особенностям состава и условиям формирования образования данных отделоввыделены в две структурно-формационные зоны. Основная часть выходов пород отнесена* в Малкинскинскую зону, а южная в Баксан-Чегемскую подзону Кабардино-Дагестанской зоны. Малкинская зона представлена отложениями герпегемской, мезмайской и матламской свит. Баксан-Чегемская подзона представлена иронской и гандалбосской свитами. Меловые отложения распространены в северной и юго-восточной части территории и представлены нижним отделом и отнесены к Центральной СФЗ, в пределах которой выделяются’следующие свиты: кобанская свита, баксанская< свита, жанхотекская, джамбашская, лашкутинская и гунделенская свиты. Они представлены преимущественно, песчано-глинистой фацией, основании которой присутствуют карбонатные осадки. Железорудные объекты представлены Малкинским железорудным бассейном Лабино-Малкинской зоны. Железорудные осадочные образования* относятся к нижнеюрскому возрасту (тоарский ярус) и трансгрессивно залегают на размытой поверхности измененных серпентинитов, заполняя^ них отрицательные формы древнего, по-видимому, до юрского рельефа. По форме залегания железорудные отложения I представляют собой пласты и неправильные залежи, размеры и конфигурация которых зависят от формы и размеров, тех дорудных впадин и углублений, в которых они отлагались, и от степени эрозионного размыва, которому они позднее подвергались. Мощность этих образований варьирует в широких пределах: от 0.5−1 до 15−20 и даже до 50 м и болеечаще всего они имеют мощность в 1−3 м. Железорудная толща состоит, из руд различных типов, представляющих собой различные фации осадков вижнеюрского мелководного бассейна и отличающихся друг от друга как по внешним текстурным и физическим признакам, так и по минералогическому и химическому составу. г.

Источником накопления этих железистых осадков являлись рыхлые и ожелезненные продукты коры выветривания серпентинитов, которые в виде обломочного кварцево-слюдистых и кварцевых песчаников пестрой окраски с большим количеством обуглившихся растительных остатков. В некоторых случаях среди этих осадков встречаются прослои углистых сланцев и бурых углей, мощностью от нескольких сантиметров до 0.4 м. В этих прослойках часто встречаются прожилки и линзы марказита. Брекчиевидные известняки перекрываются известково-доломитовой толщей верхнего мела (валанжинский ярус), самой молодой осадочной толщей в районе массива. Нижнепалеозойский возраст Малкинского массива определяется с некоторой долей-условности, на I основании корреляции с аналогичными образованиями5 прилегающих районов. Наличие активного магматического контакта м отложениями^ верхнего силура определяет нижний возрастной предел — не древнее верхнего силура. На Большом Кавказе выходы гипербазитов расположены цепочками, вытянутыми в субширотном северо-западномнаправлении (рис. 2.3). Обычноэто, либо согласно, залегающие линзообразные тела, вытянутые в общекавказском направлении, либо тектонические клинья' и блоки неправильной формы, ограниченные системой разломов различных направлений. Примером могут служить крупный Кизильчукский массив линзообразной формы и серия крутопадающих тел альлинотипных гипербазитов этого же района, (бассейн р. Зеленчук). Выходы гипербазитов в бассейнах рек Кубань, Теберда, Большая Лаба на1 Северном Кавказе имеют преимущественно линзообразнуюлибо пластообразную выклинивающуюся форму, реже они представлены крутопадащими телами неправильной формы (штокоили клинообразной) (таблица^ 2.1). Во всех структурно-формационнах зонах Большого Кавказа.

— а алышнотипные гипербазиты приурочены преимущественно к участкам, которые сложены горными породами, обычно составляющие офиолитовые ассоциации (глинисто-карбонатные и терригенно-вулканогенные образования). В пределах Северо-Западного Кавказа ультрабазитов есть и позднепротерозойские, однако, очевидно, преобладают ранне-среднепалеозойские образования.

Продолжение рисунка 2.3. 1 — речная сетьВыходы ультрабазитов: 2 — ксенолиты- 3 — линзы- 4 — массивыТектоническое районирование: 5 — Карачаево-Черкесский горст-антиклинорий- 6 — Хасаутская впадина- 7 — Армавиро-Невиномысская межблоковая зона- 8 — Шаукамнысыртская складчатая зона- 9 — грабен-синклинорий Передового хребта- 10 — г.

Предкавказский мегаблок- 11 — Кубанский тектонический блок- 12 — ось синкилинальной впадиныразрывные нарушения: 13 — прослеженные- 14 — предполагаемые по геофизическим и геологическим данным- 15 — границы структурно-формационных зон (I — зона Главного хребтаII — зона Передового хребтаIII — Бечасынская зона) — 16 — предполагаемые контуры продолжения Малкинского ультрабазитового массива по геофизическим даннымгеологические формации: 17 — слюдяные сланцы, амфиболовые гнейсы, амфиболиты, филлиты, мраморы, кварциты (рр. Лаба, Пшеха) — базальты, андезибазальтовые порфириты, туфы, филлиты, слюдяные сланцы, гнейсы, амфиболиты (рр. Кяфар, Зеленчук, Маруха, Теберда) — 18' - песчаникииногда алевролиты, конгломераты- 19 — слюдяные и амфиболовые сланцы, порфиробластовые плагиосланцы, амфиболиты, порфироиды, порфиритоиды, редко кварциты- 20 — речепсинская серия, слюдяные и амфиболовые сланцы, игнейсы, амфиболиты, графит-кремнистые сланцы, кремни- 21 — армовская свита, порфиробластовые слюдяные сланцы, плагиогнейсы, амфиболиты- 22 — балканская свита, амфиболиты, порфиробластовые гнейсы, плагиогнейсы, прослои слюдяных сланцев- 23 — макерская серия, слюдяные сланцы, гнейсы, амфиболиты- 24 — буульгенская серия, слюдяные и амфиболовые гнейсы и сланцы, амфиболиты- 25- - мигматит-гнейсовые комплексы, мигматиты, мигматизированные гнейсы, сланцы, амфиболиты- 26 — гранодиориты- 27 — гранодиорит-порфиры- 28 — диорит-порфиры- 29 — плагиопорфиры, диоритовые порфириты- 30 — диориты- 31 — габбро, габбродиориты, диориты- 32 — гипербазиты.

Карачаево-Черкесский горст-антиклинорий располагается в северной части рассматриваемой складчатой системы между Невинномысской зоной Прикумского синклинория и грабен-синклинорием Передового хребта.

Структурно-вещественные и петрологические комплексы Карачаево-Черкесского горст-антиклинория на значительных площадях перекрыты мезокайнозойским осадочным чехлом. Представления^ о тектоническом строении горст-антиклинория опираются на выходы толщ в глубоких врезах рек, а также на материалы бурения и на данные региональной геофизики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Основным итогом данной работы фактически является обоснование нового концептуального подхода к целевому металлогеническому прогнозированию рудоносности Малкинского ультраосновного массива на основе анализа и специальной обработки современных химико-аналитических данных, с использованием методов петрологического моделирования и сравнительного петрохимического анализа эталонных объектов, а также создания графических пространственных моделей' на основе ГИС-обработки и переинтерпретации существующих геолого-геофизических данных. е.

Малкинский серпентинитовый массив является самым крупным из известных на Северном Кавказе подобных массивов. В отличие от большинства ультрабазитовых тел, приуроченных к зоне Передового хребта, он располагается далеко за его пределами, в бечасынской зоне. Еще одной его особенностью является то, что 80% его площади перекрыто меловыми отложениями сравнительно небольшой (около 100 м) мощности. И только 20% его площади доступно для непосредственного изучения. Именно в этой его части открыты месторождения природнолегированных железных руд, рудопроявления хрома, кобальта и никеля, асбеста, магнезита и др. полезные г ископаемые. Минерагенический потенциал перекрытой части не изучался.

Скопившиеся" за' многие десятилетия изучения полезных ископаемых Малкинского серпентинитового массива геологические, геофизические и минерагенические данные безусловно несут в себе важную первичную информацию. Поэтому, в ходе диссертационного исследования вся эта информация (в форме пожелтевших отчетов и поблекших графических приложений) была отсканирована и оцифрована, что позволило применить ГИС-методы обработки пространственных данных и получить новые знания о геологических и минерагенических особенностях этого массива.

Наиболее важным результатом такой обработки было выявление петрографической неоднородности Малкинского массива и ее отображение на геологической карте. Так, в ходе оцифровки и последующей компьютерной обработки результатов аэромагнитной съемки 1971 года, впервые удалось выделить и, главное откартировать в составе Малкинского массива четыре разности ультраосновных апопород, которые при заверке отдешифрированных контуров в полевых условиях и последующих петрографических исследований оказались лерцолитами, апогарцбургитами, железистыми апогарцбургитами и аподунитами. Более того, эти породы закономерно расположены в пространстве, образуя петрологическую > зональность. До" сих пор о наличии этих пород в составе Малкинского массива говорилось в предположительной форме и ни на одной карте они не были показаны.

Нанесение на петрографическую карту известных в пределах массива различных полезных ископаемых показало приуроченность их отдельных видов к определенным разностям ультраосновных апопород. Так железные и кобальт-никелевые руды приурочены к железистым^ апогарцбургитам, а хромитовые руды избирательно локализуются в дунитах. В целом оказалось, что распределение в пространстве различных полезных ископаемых определяется размещением ультраосновных апопород, а их проявление во времени связано' с проявлением разновозрастных эпигенетических изменений. Все это1 в совокупности с выявленнойпетрографической зональностью дает возможность прогнозировать наиболее ценные полезные ископаемые в перекрытой меловыми отложениями части массива.

Установлено, что лерцолиты и апогарцбугиты образуют обширные площади неправильной формы, а аподуниты представляют собой небольшие штоки столбообразной формы. Такие тела дунитов известны впределах Бушвельдского комплекса базит-ультрабазитовых пород под названием «дунитовых трубок» (Онвервахт, Мойхук и др.) и именно с ними связывают богатые платиновые руды. Уже только этот факт позволяет впервые обоснованно говорить о возможном наличии платинового оруденения, связанного с выявленными дунитовыми трубками изучаемого массива.

Такое предположение получило подтверждение при петрологическом моделировании на основе петрохимических данных. За основу была взята г треугольная диаграмма, разработанная Безменом (1995) для исследования базит-ультрабазитовых комплексов. Результаты такого петрологического моделирования на примере наиболее известных массивов’были неоднократно опубликованы (Платиносодержащие хромитовые и титаномагнетитовые месторождения., 2003; Программа «Платина России», 1995 и др.). Поэтому имело смысл разработать подобную петрологическую модель для Малкинского гипербазитового массива’и провести сравнительный анализ ее с опубликованными моделями других массивов:

В диссертации такая петрологическая модель представлена графически г в виде треугольньной диаграммы с нанесенными на нее фигуративными, точками всех известных результатов химических анализов пород и руд Малкинского массива. На этой модели выявляются все основные тренды магматической дифференциации, подтверждающие эмпирически установленный факт петрографической неоднородности массива и обосновывающие приуроченность железных и кобальт-никелевых руд к железистым апогарцбургитам, а хромитового и платинометального оруденения — к аподунитам.

Путем сравнительного анализа полученных трендов с эталонными объектами, выполненного способом последовательного совмещения модели Малкинского массива с моделями шести крупнейших базит-ультрабазитовых комплексов Мира, удалось установить ее сходство с платиноносным Бушвельдским комплексом, включающем месторождения платино-хромитового и платиноидно-титаномагнетитового типов. Таким образом, можно говорить о геологических и петрологических предпосылках платиноносности изученного массива.

В ходе исследования была предпринята попытка выявить прямые признаки платиноносности путем определения платины и палладия в пробах донных осадков, размывающих массив. Все отобранные пробы были проанализированны пробирным методом с последующим определением Р1 и Рс1 на спектрографе с индуктивно связанной плазмой. Статистическая обработка полученных результатов показала, что аномально высокие содержания (10−25 мг/т) приурочены к полям развития аподунитов.

Полученные данные могут служить основанием для постановки поисковых работ на металлы платиновой группы в пределах Малкинского серпентинитового массива, и локализовать площади для первоочередных геологоразведочных работ. Попутно следует переоценить перспективы массива на хромовые, железные и кобальт-никелевые руды, а также асбест, цветные камни, мелиоранты и строительные материалы, в том числе. Суммарная ценность всех видов полезных ископаемых Малкинского массива (или некоторых из них), как и перспективы прироста ресурсов в пределах перекрытой его части может оказаться решающим фактором в оценке перспектив промышленной значимости массива.