08.03.2021

Некоторые особенности рудной минерализации Октябрьского щелочного массива (Восточное Приазовье)


Представления о происхождении пород и рудной минерализации Октябрьского массива довольно различны.

Уже из данных ранних исследований массива складывается впечатление о сложных метасоматически-реакционных взаимоотношениях различных пород и рудных образований.

В свое время В.И. Лучицкий главными условиями образования щелочных пород считал разломную тектонику и миграцию летучих и щелочных элементов вдоль зон дробления.

Оригинальная точка зрения на происхождение щелочных пород посредством палингенеза суперкрустальных соленосных толщ изложена в работе М.К. Пильтенко.

Метасоматическое происхождение щелочных пегматитов и пегматоидных нефелиновых сиенитов массива обосновывают в своих работах С.А. Руденко, С.А. Кашин и А.А. Стороженко.

За метасоматическое происхождение мариуполитов, одного из важных членов семейства нефелиновых сиенитов массива, в последнее время высказываются и исследователи, ранее приписывавшие этим породам магматический генезис.

Щелочные породы Октябрьского массива (щелочные и нефелиновые сиениты) обнажаются в верховьях р. Кальчик и его правого притока Валитарама на площади около 40 км2. Co всех сторон массив окружен щелочными гранитами, выходы которых превышают площадь массива в 2—3 раза, имеет неровные контакты с гранитоидами и несколько вытянут в субмеридиональном направлении.

Вмещающие породы представлены ориентированными в северо-западном направлении амфиболовыми, биотитовыми, графитовыми гнейсами и мигматитами с линзами амфиболитов, также ориентированными в северо-западном направлении.

Многочисленные останцы гнейсов и амфиболитов отмечаются как среди щелочных гранитов, так и среди щелочных и нефелиновых сиенитов. Отчетливо прослеживается гнейсовидность и полосчатость по юго-западной и северо-восточной окраинам массива щелочных пород, где последние хорошо обнажаются по балкам и речкам. В скважинах и других выработках гнейсовидность щелочных пород также хорошо заметна. Имеющиеся данные о направлении гнейсовидности и полосчатости щелочных пород показывают, что эти структуры наследуют первичную полосчатость северо-западного направления вмещающих метаморфических толщ (рис. 1).

В северо-восточной части массива обнажается довольно мощная толща гнейсов и амфиболитов, ориентированных в северо-западном направлении. По простиранию она прослеживается на протяжении нескольких сотен метров, мощность ее 50—70 м.

По направлению гнейсовидности и полосчатости пород этой толщи на юго-востоке, в бортах р. Кальчика, выходят биотитовые и амфиболовые гнейсы с таким же северо-западным направлением полосчатости, а в левом притоке реки против этого выхода гнейсов наблюдаются реликты амфиболитов, частично биотитизированных и ориентированных также в северо-западном направлении.

Среди пород массива отмечаются выходы основных и ультраосновных пород в виде пластообразных субгоризонтальных или почти вертикальных тел довольно значительных размеров (мощностью в десятки и реже первые сотни метров и протяжением на многие их сотни).

На одном из окраинных участков массива (балка Мазурова) горизонты щелочных и нефелиновых сиенитов мощностью до 15—20 м перемежаются с телами пластообразной формы основных пород такой или несколько большей мощности. Среди горизонтов щелочных пород отмечаются останцы гнейсов и амфиболитов.

В результате геофизических исследований партии ЦНИГРИ получены данные, позволившие построить вытянутые в меридиональном, широтном и северо-западном направлениях аномалии магнитного поля сравнительно небольшой ширины (десятки метров). Положение этих аномалий часто не полностью совпадает с выходящими на дневную поверхность или со встреченными скважинами горизонтальными телами габбро. Форма, положение и величина этих аномалий дает возможность предполагать, что причиной их являются вертикальные, глубоко уходящие, видимо вдоль глубинных разломов, дайкообразные тела основных пород.

Отмечается правильное расположение этих предполагаемых вертикальных тел габбро по сторонам несколько вытянутого в меридиональном направлении прямоугольника, оконтуривающего площадь распространения щелочных и нефелиновых сиенитов. Аномалии северо-западного направления, отмечающиеся в северо-восточном углу этого прямоугольника, видимо, соответствуют телам ультраосновных пород северо-западного простирания.

Участки развития нефелиновых сиенитов тяготеют к этим аномалиям и повторяют форму того же прямоугольника со «скошенным» северо-восточным углом.

Форма залегания щелочных пород напоминает крупные жилы и пластообразные тела, иногда — небольшие штокообразные, трубообразные и дайковые тела.

Как показывают данные глубокого бурения, в самом центре массива с глубиной щелочные сиениты переходят в фойяиты и их пегматоидные разности.

Альбититы, залегающие в виде более мелких тел жильной и пластообразной формы, еще теснее ассоциируют в пространстве с телами габбро, чем нефелиновые сиениты. Так, по данным М.И. Гутова, альбититы сосредоточены вдоль зон северо-западного и субширотного направлений, в которых отмечается наибольшее количество тел габбро.

Обработка замеров элементов залегания различных горных пород массива, проведенных автором совместно с М.И. Тутовым, указывает на полную самостоятельность плана разломных дислокаций, контролирующих размещение каждой отдельной группы пород.

Контакты щелочных гранитов, являющихся наиболее древними породами района, в общем согласуются с гнейсовидностью вмещающих метаморфических пород. Особенно хорошо это видно по «отрицательным» формам — реликтам гнейсовой толщи и амфиболитов среди гранитов.

Часть северо-западных тел основных и ультраосновных пород «повернута» по часовой стрелке относительно направления гнейсовидности метаморфических пород на 20—30°. Другая часть тел габбро и пироксенитов, а также тела сиенит-пегматитов, нефелиновых сиенитов и альбититов размещены в основном в широтной и меридиональной, а также в северо-западной и северо-восточной системах разломов, ориентированных под углом 45° к первым двум.

У альбититов намечаются также два других направления: север-северо-западное, аналогичное первой группе основных и ультраосновных пород, и запад-северо-западное, накладывающееся на все предыдущие.

Опубликованные данные определения абсолютного возраста различных пород массива в основном хорошо согласуются с геологическими материалами и свидетельствуют о существовании больших интервалов времени между моментами формирования отдельных разностей пород массива (табл. 1).

Цирконы из альбититов по свинцово-изотопному методу имеют возраст 1900—2200 и 1500—1800 млн. лет, отмечается несколько анализов, показавших еще более молодой возраст некоторых цирконов.

Несмотря на такое многообразие процессов, приведших к формированию пестрого в петрохимическом отношении ряда пород, металлогеническая характеристика (циркониево-ниобиевое оруденение) остается ведущей на протяжении нескольких миллиардов лет.

Как известно, вся северо-восточная окраина Украинского щита характеризуется широким распространением циркониевой и оловянной минерализации. В пределах юго-западной окраины щита рудопроявле-ния такого типа отсутствуют.

По данным М.Н. Ивантишина, гранитоиды северо-восточной окраины щита содержат в десятки раз больше олова, чем гранитоиды юго-западной части.

Повышенные концентрации акцессорного циркона обнаруживаются в метаморфизованных терригенных толщах протерозоя у Павлограда и Кременчуга, россыпи касситерита, циркона в третично-четвертичных песках сосредоточены вдоль северо-восточной окраины щита.

Нами был проведен анализ среднего содержания ряда элементов в типичных геологических образованиях юго-западной и северо-восточной зон Украинского щита. Из сопоставления результатов свыше ста анализов, приведенных в работах М.Н. Ивантишина и других исследователей, видно, что габбро и граниты юго-западной зоны обеднены кремнием и калием, но обогащены железом, магнием, кальцием по сравнению с аналогичными породами северо-восточной зоны (табл. 2).

По характеру расположения изолиний среднего содержания кремнезема в гранитоидах различных зон Украинского щита (рис. 2) видно, что независимо от возрастных взаимоотношений гранитоидов общее увеличение среднего содержания кремнезема отмечается от юго-западных к северо-восточным окраинам щита.


Такие петрохимические особенности северо-западных зон Украинского щита, видимо, отражают геохимический фон архейских осадков. Действительно, если обогащенность северо-восточной зоны кремнеземом, цирконом, ниобий-танталатами и касситеритом может быть объяснена накоплением кремния, циркония, ниобия, олова в виде наиболее устойчивых минералов терригенных комплексов (кварц, циркон, касситерит и т. п.), то обогащение юго-западной зоны железом, магнием, кальцием, соединениями фосфора легко объяснить привносом этих элементов с северо-востока экзогенными агентами и отложением их в хемогенных осадках юго-западной зоны. Именно в этой зоне наиболее широко развиты мраморы, доломиты, графитовые гнейсы и т. п. (тетерево-бугская серия).

По данным В.В. Ляховича и Е.К. Лазаренко, в гранитоидах Украинского щита примерно 45% кристаллов акцессорного циркона представлено окатанными зернами. Эти данные свидетельствуют о том, что цирконы и материал, за счет которого образовались гранитоиды, по крайней мере однажды прошли седиментационный цикл.

Претерпевая последующие метаморфические изменения, этот материал свою первоначальную металлогеническую характеристику как бы передает образующимся горным породам и циркулирующим в них гидротермальным растворам.

He касаясь деталей петрохимической характеристики, которые можно почерпнуть у прежних исследователей, укажем лишь на общую направленность процесса изменения состава последовательно накладывающихся друг на друга геологических образований массива.

Общая тенденция выражается в том, что от щелочных гранитов к щелочным и затем к нефелиновым сиенитам (фойяитам) увеличивается содержание низковалентных элементов по сравнению с высоковалентными: алюминия в сравнении с кремнием, щелочей в сравнении с щелочноземельными элементами и т. д. Вместе с тем уменьшается содержание рудных элементов, в большинстве своем являющихся высоковалентными элементами (например, цирконий, ниобий и др.). В мариуполитах же, наоборот, отмечается увеличение содержания высоковалентных, в том числе и рудных элементов (рис. 3).

Для компенсации суммы валентностей более низковалентных катионов в фойяитах требуется меньше кислорода. Действительно, отношение суммы катионов к кислороду у главных породообразующих минералов фойяитов и их пегматоидных разностей (у нефелина 0,75, у биотита 0,73) больше, чем у минералов щелочных гранитоидов и сиенитов (у пироксенов и роговых обманок 0,67, у полевых шпатов 0,63) и у минералов мариуполитов (у альбита 0,63, у эгирина 0,67, у лепидомелана 0,63—0,70).

Происходит как бы перераспределение, перенос главных породообразующих элементов — кислорода и кремния — от зон нефелинизации и биотитизации к зонам альбитизации и эгиринизации.

Такой режим кислорода и кремния обеспечивает вынос рудных элементов, для которых устойчивыми соединениями являются окислы или силикаты, из первых зон (нефелиновых) и отложения их в последних (альбититовых).

Эти процессы протекают на фоне повышающейся общей суммы щелочей и глинозема под влиянием катионов основных пород, с которыми тесно в пространстве ассоциируют щелочные породы.

По нашим подсчетам (табл. 3), циркония, вынесенного в процессе метасоматической переработки вмещающих метаморфических пород, щелочных гранитов и сиенитов, вполне достаточно для формирования рудных тел.

Как показывают специальные исследования, цирконий, титан, железо, возможно, ниобий и тантал переносятся наиболее легко в виде карбонатных комплексов.

Анализы извлеченного из некоторых минералов щелочных пегматитов газа (табл. 4) показали, что ведущим из углеродистых газов в нефелине является метан, в микроклине двуокись углерода.

По данным И.А. Петерсилье, исследовавшего газовую составляющую многих щелочных комплексов России, газово-жидкие включения углекислотного состава характерны исключительно для вмещающих щелочные массивы пород и альбититов; участки с высоким содержанием нефелина и сам нефелин содержат во включениях лишь метан, иногда более тяжелые гомологи его.

Сопоставление этих данных говорит о том, что углеводороды и углекислота являются теми буферными соединениями, которыми регулируется режим кислорода и процесс перераспределения петрогенных и рудных элементов при формировании щелочных пород и связанных с ними рудопроявлений.
Некоторые особенности рудной минерализации Октябрьского щелочного массива (Восточное Приазовье)

С этой точки зрения большое теоретическое значение приобретает выяснение роли органики первичноосадочных толщ, за счет углерода которой, возможно, образовался графит в гнейсах, щелочных породах и рудных прожилках, битумы в пегматитах и карбонаты в основных породах Октябрьского щелочного массива.

В свете изложенного механизм щелочного метасоматоза и связанного с ним процесса рудообразования можно представить следующим образом.

Выделившиеся в процессе метаморфизма захороненной в осадочных толщах органики транспортабельные углеводороды (главным образом метан и другие легкие газы) в растворенном в воде состоянии мигрируют вдоль ослабленных зон сквозь мощные толщи различных горных пород, характеризующихся своими петрохимическими и металлогеническими особенностями. У контактов с габброидами, основные элементы которых резко повышают активность щелочей в растворе, углеводороды реагируют с кислородом окислов и силикатов, окисляясь при этом до углекислоты. Тем самым все высоковалентные катионы (кремний, титан, цирконий, ниобий, кальций и др.) переходят в подвижное состояние, а на их место осаждаются соответствующие им низковалентные катионы (алюминий, натрий, калий). Попадая в зоны неизмененных пород, характеризующихся повышенным потенциалом кислорода, такие растворы разгружаются от приобретенных рудных компонентов, формируя промышленные концентрации последних.





Яндекс.Метрика