Минералого-геохимические особенности и природа расслоенных ультрабазит-базитов юго-восточного обрамления Сибирской платформы: На примере Веселкинского массива

Проблема формирования расслоенных интрузивов издавна привлекает внимание исследователей. Это объясняется в первую очередь тем, что они являются весьма благоприятными объектами для изучения процессов дифференциации магматических расплавов, с ними связаны месторождения медно-никелевых, хромитовых или титано-магнетитовых руд. Результаты исследований расслоенных интрузивов используются при разработке многих петрогенетических проблем, таких как формирование внутреннего строения интрузивных тел, текстур и структур магматических горных пород, дифференциации магматического расплава в интрузивных камерах, выявление закономерностей распределения рудных компонентов в интрузивных телах и др. [Магматические., 1985,1987].

В пределах южной окраины Сибирской платформы, так же как и в других структурах докембрийской консолидации широко развиты массивы основных и ультраосновных пород, что делает этот регион благоприятным для исследования расслоенных интрузивов различной формационной принадлежности [Медь-никеленосные., 1990; Конников, 1993; Щека, 1969; Балыкин и др., 1986 и др.]. Наиболее исследованными на сегодняшний день являются Йоко-Довыренский (Северное Прибайкалье), Чинейский (Алданский щит) расположенные в Олокитском и Удоканском прогибах, а также Лу-киндинский, Лучанский и другие ультрабазит-базитовые массивы Становой складчато-блоковой системы южной окраины Сибирской платформы. В Йоко-Довыренском, Чи-нейском, Лукиндинском массивах выявлено медно-никелевое, титановое и малосульфидное платинометальное оруденения [Конников и др., 1997]. Массивы юго-восточного обрамления Сибирской платформы, расположенные в Могочинском, Дам-букинском, Урканском (Амазаро-Гилюйском), Джелтулакском блоках, несмотря на их широкое распространение, изучены недостаточно. В то же время, фрагментарные сведения, содержащиеся й фондовой, в меньшей степени — в опубликованной литературе, а также результаты исследований автора свидетельствуют о наличии в этих структурах нескольких типов (по преобладающим видам пород) расслоенных интрузивов: дунит-троктолит-пироксенит-габбрового, габбро-анортозитового, оливинит-габбрового и др. Типичным примером первого типа является Веселкинский массив детально рассмотренный в настоящей работе.

Актуальность исследований. Данное исследование существенно расширило представления о строении, условиях формирования расслоенного массива Урканского блока юго-восточного обрамления Сибирской платформы. Всесторонний подход к строению интрузива, результаты петролого-геохимических исследований в совокупности с данными опробования пород позволяют обоснованно подойти к проблеме потенциальной рудоносности интрузива в отношении платинометального, медно-никелевого, хромитового и титано-магнетитового оруденения. На основании исследований Весел-кинского массива выделена Верхне-Урканская платинометальная зона [Лобов, 1996] и подсчитаны ресурсы категории Р[.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследования является разработка петролого-геохимической модели формирования интрузива, а также оценка перспектив рудоносности массива. В связи с этим решался следующий комплекс задач:

— анализ положения массива в структурах региона;

— исследование геологического строения массива;

— детальное петрографическое изучение вещественного состава пород;

— исследование химического состава пород и слагающих их породообразующих, рудных минералов;

— выяснение состава исходной магмы, а также процессов ее дифференциации при формировании интрузива;

— выявление генетических типов рудной минерализации, форм ее проявления и размещения в разрезе массива.

Защищаемые положения.

1. Веселкинский массив представляет собой расслоенный интрузив дунит-пироксенит-габбровой формации. Он сформирован в результате ликвации и последующей кристаллизационной дифференциации магмы близкой к коматиит-базальтовому составу, что привело к образованию как явной, так и скрытой расслоенности, выразившейся в закономерной смене высокотемпературных парагенезисов минералов более низкотемпературными.

2. В результате кристаллизационной дифференциации расплава в окисно-сульфидной составляющей образовалась скрытая расслоенность, наблюдаемая в распределении рудных минералов и проявленная в повышении железистости и титанисто-сти более поздних хромшпинелей, ильменитов и магнетитов. Это привело к наблюдаемой смене феррихромпикотитов, хроммагнетитами, ильменитами, титаномагнетитами и магнетитами, а также к смене рассеянной вкрапленности пирротин-пентландитхалькопйрйт-кубанитового состава существенно пирит-халькопиритовыми и пирите выми ассоциациями.

3. В породах массива установлено два типа распределения элементов платино вой группы палладиевый и платиновый. С первым типом распределения ЭПГ можн" ожидать появление платинометального оруденения, связанного с хромитами (хромито носный тип) в ортои клинопироксенитах, тогда как платиновый тип перспективен нобнаружение малосульфидного платинометального оруденения (сульфидоносный тип).

Фактический материал. Предлагаемая работа выполнена на основе фактиче ского материала, собранного автором за время работы в Амурском комплексном НЮ ДВО РАН (г.Благовещенск) с 1988 по 1996 гг., Отделении региональной геологии * гидрогеологии ДВО РАН с 1997 по 1999 гг. В этот период автор непосредственно принимал участие в полевых исследованиях и занимался обработкой полученных материалов, в процессе которой использована коллекция шлифов (более 200 шт), выполнены более 100 определений содержаний породообразующих компонентов силикатным методом, а также определения Шэ, Бг, Ва, N1, Со, Сг, V, Си атомно-абсорбционным и рент-гено-флуоресцентным методами в основных петрографических разновидностях пород, проведено около 160 микрозондовых анализов состава породообразующих и рудных минералов. Более 1500 проб проанализированы спектральным и спектрально-сцинтилляционным методами на элементы примеси и платиноиды. Маршрутные наблюдения сопровождались магнитометрическими измерениями. Научная новизна.

— впервые для Веселкинского массива детально исследованы вещественный состав основных разновидностей пород, породообразующих и рудных минералов;

— установлено проявление нескольких типов магматической дифференциации при становлении интрузива;

— разработана модель формирования расслоенного Веселкинского массива;

— выявлены два различных типа распределения ЭПГ в породах интрузива и оценены перспективы его рудоносности;

— охарактеризовано влияние более поздних наложенных процессов на породы массива.

Практическое значение. Установленные закономерности в распределении рудных минералов Веселкинского массива могут использоваться при региональных метал-логенических исследованиях для аналогичных формационных комплексов. Предложенная модель расслоеного интрузива в процессе магматической дифференциации позволила обоснованно подойти к решению вопроса о потенциальной рудоносности ультрабазит-базитов Становой СБС. По петрологическим данным породы массива являются перспективными в отношении обнаружения медно-никелевого оруденения, связанного с пироксенитами нижней части разреза. Анализ распределения ЭПГ в породах массива, а также наличие участков повышенных концентраций платиноидов позволяют предполагать наличие нескольких типов платинометального оруденения (малосульфидного — свойственного дунитам-оливинитам и связанного с хромитами в ортои кли-нопироксенитах). Данные исследований использовались для выделения Верхне-Урканской платинометальной зоны [Лобов, 1996] с подсчетом ресурсов Веселкинского массива (25 т).

Апробация работы и публикации: Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научной конференции в АмурКНИИ г. Благовещенск (1996). Материалы исследований автора нашли отражение в 2 статьях, 7 тезисах докладов. Автор принимал участие в монографии «Платиноносность ультрабазит-базитовых комплексов Юга Сибири» г. Новосибирск, 1995. Статья и 3 тезисов по теме диссертации находятся в печати.

Объем работы. Работа состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем 157 стр., 17 таблиц, 56 рисунков.

Благодарности. Настоящая работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук С. С. Зимина и кандидата геолого-минералогических наук А. А. Сорокина, которым автор выражает глубокую признательность. Постоянную помощь и поддержку оказывали к.г.-м.н. Р. А. Октябрьский, к.г.-м.н. В. П. Молчанов, а при полевых работах — к.г.-м.н. Р. Н. Ахметов, к.г.-м.н. А. И. Глотов, к.г.-м.н. А. Э. Изох, М. Ю. Подлипский, А. И. Лобов. Полезные советы и консультации к.г.-м.н. В. Е. Стрихи помогли в завершении работы. Финансовой поддержкой способствовали академик РАН В. Г. Моисеенко и член-корреспондент РАН А. П. Сорокин. Значительный объем работ провели сотрудники аналитических лабораторий ДВГИ, АмурКНИИ. Всем указанным товарищам автор выражает искреннюю благодарность.

Выводы:. ¦.. ¦. .'•'.

По ассоциации основных и ультраосновных пород Веселкинский массив отнесен автором к пироксенит-перидотит-габбровой-формации (Михайлов, 1984), для которой свойственна приуроченность хромитового оруденения к ортопироксеновой (бронзито-вой) группе пород. К ней относятся такие известные расслоенные массивы как Буш-вельд, Стиллуотер и др., Она перспективна на следующие элементы:

1 — Си, N1, Р^ связанных с оливпнитами и дунитами.

2 — Р^ Си, №, Сг — в ортопироксенитах и коррелирующихся с ортопироксеном (бронзитом).

ЭПГ нормализованные по хондриту С| образуют два типа распределения платиноидов. Первый тип, А (палладиевый) совпадает с породами массивов Лак де Илес, Бушвельд и Стиллуотер. Второй тип Б (платиновый) характеризуется преобладанием платины над палладием и свойственен изучаемому массиву.

По составу платиновых металлов и по их распределению в породах Веселкин-ского интрузива можно ожидать нахождение двух типов платинометального оруденения хромитового (Рс1-Р1 — палладиевого тип А), характеризующего клинопироксениты ритма I типа и малосульфидного (Р1:-Рс1 — платинового тип Б), связанного с оливинитами и габброидами, относящимися к ритму II типа.: 7.

Пироксениты и часть габброидов (ритм типа I) Веселкинского массива перспективны на обнаружение никелевого оруденения. Нахождение в пределах интрузива хромового и титано-магнетитового рудопроявлений.

6.4. Сравнительная характеристика расслоенных интрузивов.

Сравнение с типичными расслоенными плутонами по геологическим, петроло-химическим особенностям, проведенные выше (см. главу 4, 5) привели к выводу о том, что Вёселкинский массив наиболее близок к позднеархейскому расслоенному интрузиву Лак де Илес (Онтарио, Северная Америка). Кроме этого наблюдаются некоторые черты сходства и с другими известными расслоенными интрузиями. По составу пород оливиниты и дуниты интрузива принадлежат перидотит-габбровому тренду (кумулятивные образования) и вместе с пироксенитами «Южного» и частью габброидов «Северного» блока образуют тренд близкий к породам Стиллуотерского расслоенного плутона. Пироксениты «Северного» и габброиды обоих блоков принадлежат клинопирок-сенит-габбровому тренду, и близки по составу пород к массивам Лак де Илес, Йоко-Довырен, Лукинда, практически повторяя их тренды дифференциации.

В пределах Становой СБС юго-восточного обрамления Сибирской платформы широко распространены расслоенные ультрабазит-базитовые плутоны Лукиндинский, Лучанский, Каларский, Кенгурак-Сергачинский и ряд других менее изученных. Первые два из них отнесены С. А. Щекой [Щека, 1969] к дунито-троктолитовой формации, а последние два к габбро-анортозитовой [Магматические., 1985; Бучко, 1996]. В дунито-троктолитовых интрузивах обнаружена титановая, хромовая и сульфидная медно-никелевая минерализация, из которых промышленный интерес представляет только медно-никелевая [Щека, 1969]. В габбро-анортозитовых массивах выявлено титано-магнетитовое (рудопроявления Бол. Сэйим, Колоктикан и др.) и медно-никелевое (рудопроявление Баюкит и др.) оруденения.

Длительное время считалось, что титаноносные ультрабазит-базитовые интрузивы малоперспективны в отношении платиноидов. Однако исследованиями В. И. Богнибова и А. Л. Павлова [Богнибов, 1995] установлены повышенные содержания ЭПГ (малосульфидный тип платинометального оруденения) в некоторых титаноносных интрузивах (Чинейский (Забайкалье), Качканарский (Урал) и др.). В связи с этим необходимо пересмотреть имеющиеся материалы по расслоенным габбро-анортозитовым—массивам, расположенным—на—территории Амурской области и" вмещающим титано-магнетитовое оруденение относительно их возможной платиноносности.

Самыми перспективными на обнаружение малосульфидного типа платинометального оруденения можно считать Лукиндинский, Лучанский, Кенгурак-Сергачинский [Бучко, 1996], Веселкинский [Ахметов, 1992], Каларский расслоенные плутоны, а на медно-никелевое — первые два из них [Щека, 1969]. Одним из главным рудообразующих параметров при оценки их перспективности на выявление промышленной рудоносности является размер дифференцированных интрузивов. * *.

Подводя итог исследованию условий формирования Веселкинского массива, можно заключить следующее:

— субстрат Веселкинского расслоенного интрузива отвечал шпинелевому перидотиту;

— состав магматического расплава соответствовал коматиит-базальтам и кристаллизовался на небольшой глубине 3−4 км, давлении 2 кбар, температура кристаллизации около 1200 °C. Он внедрился в горизонтально залегающую толщу, а более поздними тектоническими процессами приведен в наклонное положение. Все процессы магматической дифференциации, вероятнее всего происходили в камере интрузива. Окисно-сульфидно-силикатная ликвация привела к образованию рудных минералов;

— температура кристаллизации расплава снижалась. Максимальные ее параметры свойственны (ликвационным образованиям) дунитам, а минимальные — габброидам;

— фугитивность кислорода в магматической камере в процессе становления Веселкинского интрузива снижалась, а серы увеличивалась. Для ультраосновных пород Къ составляет 10″ 7 09 -10'8 бар, а is2Л О" 2 -10″ 3 бар;

— изучаемый массив был прорван интрузией позднеархейского древнестанового ИК, под влиянием которой дуниты преобразовались в оливиниты, а клинопироксениты в био-тит-плаги&клазовые пироксенйты. Массив претерпел региональный метаморфизм амфиболитовой фации, выразившийся в образовании зеленых роговых обманок и антофиллита. Более поздние диафторические изменения пород зеленосланцевой фации метаморфизма привели к образованию тремолита и хлорита. Далее в интрузиве широко проявились процессы серпентинизации, для которых свойственно усиление восстановительной обстановки минералообразования, что привело к формированию серпентинитов и образованию в них самородного железа.

Заключение

.

Веселкинский массив является типичным расслоенным массивом — одним из многочисленных в пределах юго-восточной окраины Сибирской платформы.

Установлено, что формирование массива имело сложную историю, в которой реставрируются различные типы магматической дифференциации (ликвация, кристаллизационная дифференциация) и более поздниеналоженные процессы. Становление интрузива происходило из коматиит-базальтового расплава (субстрат шпинелевый перидотит) на глубине 3−4 км, при давлении 2 кбар и температуре около 1200 °C. Из исходного расплава, поступившего в магматическую камеру, путем ликвации (в присутствии летучих) отделились дуниты. Фугитивность основных летучих компонентов составляла для Ог — 10″ 7 09 -10″ 8 бар, а .10″ 2 -10″ 3 бар (для дунитов). Оставшаяся после ликвации часть расплава прошла путь кристаллизационной дифференциации, выразившейся в формировании дунит-клинопироксенит-габбровой ассоциации, что подтверждается геологическими, петрологическими и геохимическими особенностями пород (явная расслоенность). Эволюция магматических процессов (ликвация и кристаллизационная диффренциация) нашла отражение в химическом составе основных породообразующих силикатных и рудных минералов. При становлении интрузива вверх по разрезу наблюдается закономерная смена более высокотемпературных разновидностей минералов низкотемпературными, увеличение железистости оливина, ортои клинопи-роксенов и содержания в них, алюминия и титана в более поздних диффренциатах (скрытая расслоенность).

Позднее в образованиях Веселкинского массива широко проявились наложенные процессы, что привело к изменению состава первичных минералов и возникновению новых пород и минералов. В породах интрузива возникли высокотемпературные чермакитовые, гастингситовые и паргаситовые роговые обманки, антофиллит И низкотемпературные амфиболы — тремолиты. Кроме них в образованиях Веселкинского массива широко распространены вторичные минералы — серпентины и хлориты.

Детальный анализ особенностей вещественного состава пород и минералов позволяет оценить потенциальную рудоносность интрузива.

Минералогические особенности сульфидной фазы (пирротин, пентландит, халькопирит и кубанит) и химический состав первых двух минералов из нее позволяют заключить, что формирование массива могло сопровождаться сульфидным медно-никелевым оруденением, тяготеющим к низам разреза. Состав рудных хромшпинели-дов свидетельствует, что Веселкинский массив мало перспективен на обнаружение хромитового оруденения.

В породах Веселкинского массива установлены участки с повышенным содержанием ЭПГ, в пределах которых выявлены два типа распределения платиноидовплатиновый и палладиевый. Первый характерен для горизонтов с малосульфидным оруденениемраспространенным в оливинитах и обусловлен преобладанием Рг над Рс1. Второй пространственно совпадает с горизонтами хроммагнетитов в ортои клинопи-роксенитах, для него свойственно превышение количеств палладия над платиной.

Анализ геолого-геофизических материалов [Лобов, 1996] показывает, что Веселкинский массив является одним из нескольких интрузивов, «оставляющих Верхне-Урканскую зону субширотного простирания протяженностью 90 км и шириной 10−15 км. Результаты проведенных с участием автора исследований позволили выделить эту зону в качестве платиноносной и подсчитать прогнозные ресурсы платины изучаемого интрузива в количестве 25 т [Лобов, 1996].

Несмотря на хорошие перспективы Веселкинского массива в отношении медно-никелевой и платинометальной минерализации, этот объект не может быть первоочередным для постановки детальных работ ввиду как незначительного размера, так и широко проявленных в нем более поздних наложенных процессов.

Самыми перспективными в отношении медно-никелевого оруденения в пределах Становой СБС являются наименее подверженные влиянию гранитоидов крупные (более 40 км) расслоенные массивы. В их числу можно отнести Лукиндинский и Лу-чанский интрузивы дунито-троктолитовой формации, а также формационные аналоги Веселкинского массива, распространенные в пределах Урканского и других блоков позднеархейской консолидации. Наиболее перспективными на обнаружение малосульфидного типа платинометального оруденения можно считать Лукиндинский, Лучанский, Кенгурак-Сергачинский [Бучко, 1996], Веселкинский [Ахметов, 1992], Каларский расслоенные плутоны.

В процессе геологосъемочных работ необходимо четко выделять ультраосновную и основную расслоенные серии по появлению в породах кумулятивного плагиоклаза, так как именно этот переход характеризуется в известных расслоенных интрузивах максимальными содержаниями платиноидов.