30.12.2020

Геохимические вариации и критерии рудоносности трапповых формаций северо-запада сибирской платформы


He будем останавливаться на характеристике геологического строения региона, поскольку она имеется в многочисленных сводках, из которых последней является работа. Укажем лишь, что оруденение связано с комплексом дифференцированных трапповых интрузий. Наиболее типичные горизонты интрузий сверху вниз (без учета эндоконтактовых разностей): 1 — безоливиновые и кварцсодержащие долернты, габбро-диориты, 2 — офитовые оливинсодержащие долериты, 3 — оливиновые долернты, 4 — пикритовые и троктолитовые долернты, троктолиты, плагиоклазовые оливиниты, 5 — такситовые долериты. В виде разрозненных тел в разных горизонтах встречаются габбро. Вмещающими породами для дифференцированных интрузий являются мстаморфизованные песчано-глинистые осадочные породы, углистые сланцы и базальты разного состава и структуры. С интрузивными телами тесно связан сложный комплекс метасоматических образований. Устанавливается следующая возрастная последовательность формирования этих образований от ранних стадий к более поздним: контактовые роговики и микроскарны, магнезиальные скарны, альбититы, известковые скарны, околорудные кварц-полевошпатовые и пироксеновые метасоматиты, руды, серпентиниты.

Для исследования общих вариаций химического состава магматических метасоматических образований, включая и руды, была использована выборка объемом около 1000 химических анализов на 16 элементов: 10 петрогенных, а также Р, S, Cu, Ni, Co, Cr (материалы рудной группы Норильской экспедиции НПО «Севморгео»), Окончательные результаты обработки этой выборки но предлагаемой методике с использованием корреляционной матрицы приведены на общей компонентной диаграмме (рис. 13), на которой отражено более 50 % суммарных вариаций выборки (B1 + B2 = 53). Проанализированные разности пород указаны в условных обозначениях к рисунку.

На рис. 13 отчетливо выражены два направления ориентировки главных осей эллипсов вариаций рассмотренных групп пород. Первое направление (тренд 1), объединяющее и внутригрупповой тренд и совпадающий с ним межгрупповой, соединяет центры группы 1—4, т. с. заведомо магматических образований. Оно характеризуется антагонизмом Ca, Fe2, Mg и Mn по отношению к Na, К, Si, Ti, Al, P (обработка ковариационной матрицы с использованием только петрогенных элементов показала, что главную роль в вариациях при этом играют, с одной стороны, Mg и Ca, а с другой, — Si, Na и Al). Увеличение содержаний двухвалентных оснований сопровождается постепенным изменением состава пород от кварцевых диоритов до пикритовых долеритов и плагиоклазовых оливинитов. Следовательно, направление (1) характеризует кислотно-основный тренд, типичный для дифференцированных магматических комплексов.

Второе направление, почти перпендикулярное к первому (тренд 2), отражает увеличение степени оруденелости пород (на диаграмме проведены общая граница оруденения и граница богатой рудной вкрапленности). «Рудный» тренд (2) характеризуются, как следует из диаграммы, совместным увеличением концентраций S, Ni, Co, Cu, и Fe3 при уменьшении концентраций остальных элементов. При раздельной обработке оруденслых пород выявилось, что при этом происходит обогащение пород также и Fe2.

Кроме двух указанных трендов наблюдается еще и третий (3), присущий части наиболее основных разностей пикритовых и троктолитовых долеритов (группа 7) и характеризующийся возрастанием содержания Mg и главным образом Cr при уменьшении содержаний остальных элементов по мере увеличения основности составов (смещение точек вверх).

Первые два тренда отражают главные направления вариаций составов рассматриваемых образований, они связаны с кислотно-основной дифференциацией и наложением рудообразующего процесса. Поля типично магматических пород групп 1—4 (см. условные обозначения) практически ориентированы вдоль оси (1), располагаясь левее границы оруденения (сплошная линия). Следовательно, «рудный» тренд в них практически не проявлен. Непосредственно правее этих полей, не пересекаясь с ними, почти целиком в пределах области вкрапленных руд расположены все метасоматиты. При этом в альбититах, а также роговиках и микроскарнах группы 11 и 8 преобладает еще кислотно-основный тренд (I), а в скарнах и серпентинитах группы 9 и 10 — уже «рудный» тренд (2). Соответственно, в последних максимальная степень оруденелости больше, и наблюдается тенденция перехода к сплошным рудам.

Особое положение на диаграмме занимают, с одной стороны, такситовые долернты группы 5, а с другой, — плагиоклазовые оливиниты и троктолиты группы 6 и обогащенные хромом пикритовые и троктолитовые долернты группы 7. Их фигуративные поля частично перекрывают поля магматических пород, частично — метасоматитов. Кроме того, эти группы характеризуются максимальной дисперсностью составов. Для групп 5 и 6 при этом характерна относительная изометричность полей, свидетельствующая о наличии обоих трендов (1) и (2), а в группе 7 четко выражен указанный выше тренд (3), не проявленный в других породах. Все эти признаки заставляют выделять эти группы в самостоятельный геохимический тип сложного генезиса,

Поля пород с вкрапленным оруденением располагаются на диаграмме правее полей нормальных магматических пород вдоль оси тренда (1), однако наибольшее число точек приурочено к крайним верхней и нижней областям. Это означает, что оруденение захватывает породы всех составов, но наиболее сильно проявляется в крайних по основности разностях: наиболее кислых (диориты и метасоматиты кислого состава), с одной стороны, и наиболее основных (пикритовые долериты и связанные с ними метасоматиты), с другой.

Вкрапленные руды обоих типов постепенно переходят в сплошные, занимающие крайнюю правую область на диаграмме. Они характеризуются сравнительно однородным составом. В сплошных рудах четко проявлен лишь тренд, отражающий обогащение или обеднение всеми рудными компонентами.

Таким образом, на диаграмме без пересечений локализуются поля собственно магматических пород, метасоматитов разного состава, пикритовых долеритов со специализацией на хром. Поля такситовых долеритов, оливинитов и троктолитов сложного генезиса частично пересекаются с указанными. Поля этих пород и метасоматитов смещены вправо вдоль оси тренда (2) относительно главной оси вариаций магматических пород. Обнаружение точек составов троктолитов, оливинитов, пикритовых долеритов группы 7, такситовых долеритов, метасоматитов любого состава и, вообще, попадание фигуративной точки анализа правее линии вкрапленного оруденения и выше поля пикритов группы 4 является общим критерием рудоносности опробованного массива. Этот критерий известен, важно лишь подчеркнуть, что в данном случае он следует как очевидный вывод из анализа диаграммы.

Как видно на диаграмме, выше поля нормальных пикритовых долеритов происходит разделение тренда (1) на тип (2) и тип (3). Таким образом, если фигуративная точка анализа попадает выше и левее крайней точки нормальных пикритов, то порода неперспективна на медно-никелевое оруденение, но становится перспективной на хромовую руду и в тем большей степени, чем выше располагается эта точка. При попадании точки выше и правее поля пикритов картина обратная. Такое согласованное поведение Cr, с одной стороны, и Cu, Ni, с другой, позволяет предполагать, что накопление Cr в процессе преобразования пикритов происходило одновременно с формированием медно-никелевого оруденения в сопряженных зонах.

В ряду: оливиновые и пикритовые долериты — роговики и микроскарны — известково-магнезиальные и магнезиальные скарны — серпентиниты — руды, — центры соответствующих

групп на диаграмме смещаются вправо с одновременным разворотом главных осей вариаций от кислотно-основного тренда (1) (роговики и микроскарны) до рудного тренда (2) (скарны и серпентиниты). Это говорит о последовательном обогащении пород рудными элементами. Указанная закономерность смещения полей метасоматических пород в целом совпадает с приведенной в начале раздела возрастной последовательностью их образования и свидетельствует в пользу возникновения всех этих пород и руд в едином процессе метасоматического преобразования оливиновых и пикритовых долеритов с усилением степени оруденелости пород к поздним этапам и образованием сплошных руд на конечной стадии. Образование серпентинитов на поздних стадиях процесса свидетельствует об его общем регрессивном характере.

Анализ диаграммы, полученной по результатам обработки объединенной выборки, позволяет составить лишь общее представление о вариациях состава рассматриваемых образований и взаимоотношениях магматических пород с метасоматитами и рудами. Особенности вариаций состава собственно магматических пород в этом случае замаскированы поперечным трендом, связанным с интенсивным воздействием рудно-метасоматического процесса. Для выявления характерных особенностей магматических пород следовало максимально уменьшить влияние этого тренда. Поэтому магматические породы с ведущим кислотно-основным трендом, поля которых расположены на рис. 13 левее линии вкрапленного оруденения, были обработаны отдельно. При этом по типу главного тренда были выделены две группы: а) породы среднего и основного состава от кварцевых диоритов до оливиновых долеритов, б) породы ультраосновного состава, от пикритов до оливинитов. В обогащенных оливином породах выявилась ведущая роль тренда, характеризующегося антагонизмом Mg, Fe3 и всех рудных элементов по отношению к Ca, Na и Al. Следовательно, в этих породах, в отличие от остальных, увеличение основности (фиксируемое главным образом по поведению Mg) и степень оруденелости пород (обогащение Fe3, Fe2 и рудными компонентами) согласованы друг с другом, что свидетельствует о наличии минеральных преобразований, одновременных по крайней мере с начальными этапами рудообразования.

В породах среднего — основного состава тренд характеризуется полярной ассоциацией Si, К, Na-Mg, Ca, Al, Fe2, Cr, Ni, Cu, т. е. отличается от тренда, присущего ультраосновным породам, положительной связью Ca и Al с Mg и участием К. На компонентной диаграмме, построенной для пород основного ряда, подтвердилось заметное и на общей диаграмме (см. рис. 13) расположение центров полей на одной прямой, что свидетельствует в пользу единства исходного субстрата изучаемых дифференциатов. Однако если на общей диаграмме главные оси вариаций в отдельных группах совпадали с общей осью тренда (1), то на отдельной диаграмме для основных пород выявилось несовпадение указанного выше межгруппового и внутригрупповых трендов, которое ранее было замаскировано резким влиянием «рудного» тренда. Внутригрупповые тренды оказались одинаковыми для всех разностей пород, они характеризуются антагонизмом Fe3, Fe2, К, Р, Mn, S, Cu, Ni, Co, Ca и Al. Этот тренд аналогичен тренду (2) общей диаграммы, отражающему влияние рудно-метасоматических преобразований. При этом удается уточнить, что элементами, выносимыми в процессе рудоотложения, являются, в первую очередь, Ca и Al. Несовпадение тренда, отражающего метасоматические преобразования, с межгрупповым кислотно-основным в пределах основного ряда, в отличие от ультраосновных пород, указывает на наложенный характер этих преобразований в первом случае.

Установленное с помощью общего анализа вариаций наличие в основных породах тренда, отражающего рудно-метасоматические преобразования, и несоответствие его нормальному тренду кислотно-основной дифференциации позволяет осуществлять разбраковку конкретных массивов по степени их потенциальной рудоносности. Критерием рудоносности является отчетливая выраженность «рудного» тренда. Особое практическое значение имеет решение этой задачи для наиболее широко распространенных в районе оливинсодержащих и оливиновых долеритов.

Результаты отдельной обработки этих пород приведены на рис. 14. Отметим, что все пробы со следами видимого оруденения были исключены из рассмотрения,

Межгрупповой тренд, отражающий кислотно-основную дифференциацию, почти совпадает с осью х и характеризуется полярной ассоциацией Si, Na, Ti, Fe3, Fc2-Mg, Cr, Ni, Co. Линии аа' и бб' на диаграмме, параллельные главной оси межгруппового тренда, ограничивают заштрихованную область, полуширина которой составляет 10% от длины главного тренда. В эту область должны попасть все точки при условии, что вариации составов связаны только с кислотно-основной дифференциацией, а отклонения от главной оси вызваны лишь аналитическими погрешностями. Большинство точек действительно попадает в эту область, но тем не менее значительное число их выходит за ее пределы и колеблется в среднем вдоль второго перпендикулярного направления, характеризуемого полярной ассоциацией Fe2, Mn, Mg, Р, К, Ni, Cu, Co, S-Ca, Al, Si. Этот тренд с точностью до перестановки элементов в левой части и участия Mg совпадает с отражающим рудно-метасоматические преобразования. Отметим, что в данном тренде увеличение концентраций рудных элементов сопровождается уменьшением количества Ca и Al, и наоборот. Следовательно, одновременно с наличием обогащенных рудными элементами участков (зоны привноса) можно ожидать в других частях метасоматически преобразованных массивов появление зон, обогащенных Ca и Al (зоны выноса), что и подтверждается фактическим материалом (такситовый горизонт).

Выход точек за пределы заштрихованной области означает наличие в оливинсодержащих долеритах опробованного массива следов рудно-метасоматических преобразований и является, следовательно, критерием его рудоносности. Причем из-за указанного выше обстоятельства положительным признаком является попадание точек не только выше прямой аа', но и ниже линии бб', хотя концентрации рудных компонентов при этом ниже средних по оливинсодержащим долеритам.

Рассматриваемая диаграмма позволяет осуществить типизацию оливинсодержащих долеритов различных массивов по их потенциальной рудоносности и определить возможный тип оруденения. На диаграмму были нанесены фигуративные поля 20 конкретных массивов, по каждому из которых имелось не менее 5—6 анализов оливинсодержащих долеритов. С учетом ориентировки главных осей фигуративных полей отдельных массивов и расположения центров полей относительно оси межгруппового тренда кислотно-основной дифференциации было выделено пять типов долеритов рассматриваемого состава. Массивы одного типа обведены на диаграмме одним контуром с указанием ведущего внутригруппового тренда.

Тип I характеризуется наиболее магнезиальным составом и ведущим трендом Fe2, Mn, Р, К, Ni, Co, S, Cu-Mg, Al, Cr. Это, несомненно, наиболее перспективный тип. Его особенность заключается в преимущественной специализации наиболее железистых разновидностей на Ni и Co, а наиболее магнезиальных — на хром.

Тип II имеет меньшую среднюю основность по сравнению с типом I, но большую, чем в остальных типах. Главный внутригрупповой тренд почти параллелен оси у, длина его значительно больше вытянутости поля вдоль межгруппового тренда. Таким образом, влияние рудно-метасоматических преобразований в этом типе значительно сильнее, чем кислотно-основной дифференциации. Специализация этого типа почти такая же, как и у типа I. Различия заключаются в том, что в данном случае содержание Mg увеличивается вместе с Fe2, Mn, Р, К и рудными элементами, а противоположная тенденция выражается в обогащении пород Ca и Al. Эта тенденция в данном типе проявлена наиболее резко (многие точки расположены значительно ниже линии бб'). Указанные особенности данного типа с учетом известных геологических сведений о ряде входящих в него массивов позволяют считать его перспективным на промышленное Ni-Co-Cu оруденение, но вряд ли здесь следует ожидать таких же запасов и содержаний руд, как в типе I.

Тип III характеризуется относительно изометричной формой фигуративного поля с несколько большей вытянутостью вдоль субвертикальной оси (примерно равная роль трендов кислотноосновной дифференциации и рудно-метасоматического). Средняя основность пород ниже, чем в двух предыдущих случаях. Внутригрупповой тренд качественно тот же, что и в типе II, но количественные пропорции между вариациями элементов меняются. Понижается роль Mg в ассоциации с рудными элементами, возрастает роль Mn, а рудная ассоциация представлена Ni и Cu. Co не входит значимо в эту ассоциацию. Общая дисперсность поля (длина главной оси) ниже, чем в типах I и II. Перечисленные особенности позволяют оценивать тип III как перспективный в целом, хотя и в меньшей степени, чем типы I и И. Скорее всего, он является перспективным на непромышленное оруденение, причем в рудах следует предполагать пониженные по сравнению с типами I и II содержания Ni и, особенно Co и повышенные Cu.

Тип IV характеризуется преобладающей вытянутостью фигуративного поля вдоль оси межгруппового тренда, т. е. пониженной ролью рудо-метасоматических процессов и значительными колебаниями основности пород, которая в среднем ниже, чем в вышеуказанных типах. Колебания точек вдоль поперечного направления возрастают с понижением основности составов (смещение точек влево вдоль оси межгруппового тренда). Дисперсия этих колебаний ниже, чем в предыдущих типах, хотя все же значительное число точек попадает выше линии аа'. Внутригрупповой тренд характеризуется антагонизмом Ti, Mn, Fe2, Fe3, P и Cu к Ca и Al. Эти особенности заставляют считать тип IV неперспективным на Ni и Co, но следует предполагать наличие в массивах этого типа медного и титан-магнетитового оруденения.

Фигуративное поле типа V резко вытянуто вдоль оси межгруппового тренда. Средняя основность долеритов соответствует средней для рассматриваемых разностей в целом. Поперечный тренд проявлен слабо, точки не выходят за пределы заштрихованной области. Указанные особенности не позволяют положительно оценивать перспективы рудоносности массивов, в которых оливинсодержащие долериты принадлежат данному типу.

На рис. 14 можно наносить фигуративные точки анализов оливинсодержащих долеритов вновь исследованных массивов (см. раздел 5). В случае попадания точек в заштрихованную область о перспективах соответствующего массива ничего определенного сказать нельзя. В этой области расположены долериты, не подвергавшиеся воздействию рудно-метасоматических преобразований и, естественно, имеющие очень близкий состав. Поэтому в этой области поля всех типов в значительной мере пересекаются. Только в случае попадания точек выше линии аа' или ниже линии бб' можно определять принадлежность массива к тому или иному типу, а следовательно, судить о степени его перспективности и рудной специализации. Одиночные анализы легко диагностируются только тогда, когда они располагаются вне областей перекрытия фигуративных полей (области А, В, С на диаграмме). При наличии 4—5 анализов диагностику типа можно осуществлять и при попадании в область перекрытия по ориентировке главной оси фигуративного поля точек.

Авторы оценивали степень перспективности интрузивных массивов только по составу оливинсодержащих и оливиновых долеритов. Если массив недифференцирован, то эта оценка касается и всего массива. Ho если он дифференцирован, то отсутствие признаков рудоносности в одивинсодержащих долеритах еще не означает неперспективности массива в целом. В этом случае следует проанализировать по аналогичной методике другие разности массива и только после этого давать оценку.

Анализ вариаций состава трапповых интрузий и метасоматитов северо-запада Сибирской платформы позволили получить следующие основные результаты.

1. Установлено наличие трех главных трендов: двух, связанных с кислотно-основной дифференциацией пород среднего — основного (ассоциация Si, Na, К "Mg, Ca, Al, Fe2, Cr, Ni, Cu) и ультраосновного (ассоциация Ca, Na, Al —Mg, Fe3, Cr, Ni, Cu, Co) состава, и третьего, отражающего рудно-метасоматические преобразования, индикатором которых является согласованное перераспределение Fe3, Fe2, Mn, P и рудных элементов в одном направлении, а Ca и Al в другом.

2. Получена более детальная геохимическая классификация магматических образований, учитывающая не только их состав, но и тип ведущего тренда. Расположение средних составов отдельных дифференциатов на одной прямой при наличии перекрытия полей свидетельствует о единстве исходного субстрата продуктов дифференциации.

3. Путем выделения на компонентных диаграммах тренда, связанного с рудно-метасоматическими преобразованиями, получены дополнительные критерии оценки рудоносности массивов в их рудной специализации. По степени и характеру рудоносности оливинсодержащих долеритов выделено пять типов интрузивных массивов.





Яндекс.Метрика