Формационные ряды древнейших метаморфических толщ срединных массивов Урала и их минерагения

В современном структурном плане Уральской складчатой системы древнейшие толщи развиты в основном в пределах трех срединных массивов Урала. Раннедокембрийские толщи приурочены к ядерным частям антиклинальных структур (Салдинская, Мурзинско-Адуйская, Сысертско-Ильменогорская и др.). Докембрийские массивы Урала (Мугоджарский, Тараташско-Красногвардейский, Харбейский) характеризуются близкими парагенезами пород, типом и особенностями полиметаморфизма, куполовидным типом структурного плана, а также свойственными им комплексами полезных ископаемых метаморфогенного генезиса. Древнейшие толщи Урала вмещают месторождения в основном метаморфогенного генезиса (графит, асбест, слюды, апатит, корунд, глиноземистое сырье, тальк, кварциты и т.д.).

В составе раннедокембрийских комплексов Урала выделяются (снизу вверх) (см. таблицу): формация гиперстеновых гнейсов, амфиболитов и двупироксеновых кристаллических сланцев (к ней относятся нижние толщи салдинской серии и тараташского комплекса); формация биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов (нижние толщи разреза мурзинской серии, средняя часть разреза салдинской серии, шумихинская серия); формация гнейсово-амфиболитовая, состоящая из амфиболитов и биотит-амфиболовых гнейсов (черновская серия, верхняя часть разреза салдинской серии, ханмейхойская свита, улыталдыкский и кандыкаринский комплексы). Формацией графитовых кварцитов и высокоглиноземистых пород завершается формационный ряд древнейших метаморфических комплексов дорифея (верхняя часть разреза мурзинской серии, верхняя часть разреза николайшорской серии, париквасьшорская свита, кандыкаринский комплекс).

В составе самой крупной в структурном отношении и важной по значению полезных ископаемых Тараташско-Красногвардейской минерагенической области выделяются Тараташский, Уфалейский, Сысертско-Ильменогорский, Салдинский, Мурзинский, Адуйский и Красногвардейский минерагенические районы. В восточной части этой области с замыканием варисцид связано становление преобладающих масс орогенных гранитов "Главной гранитной оси Урала". В пределах развития и влияния этой зоны и размещены наиболее важные месторождения крупночешуйчатого графита, глиноземистого сырья и пегматитов, приуроченные к древнейшим метаморфическим комплексам докембрия Урала.

Наиболее перспективная минерагеническая площадь Тараташско-Красногвардейской области, включающей промышленные концентрации графита, антофиллит-асбеста, вермикулита, талька и других, — Сысертско-Ильменогорская. Здесь с формацией биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов связаны наиболее богатые по содержанию месторождения крупночешуйчатого графита, так называемого тайгинского (Тайгинское месторождение со средним содержанием графита 3%). В Сысертско-Кыштымском графитоносном районе известно более 10 месторождений "тайгинскоготипа" (Кыштымское, Касаглинское, Каслинское, Синарское, Топкое, Гора Моховая и ряд других), характеризующихся значительными запасами графитовых руд, успешно обогащающихся методом флотации. Однако площади развития формации биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов еще недостаточно глубоко изучены для окончательной оценки их на графитоносность.

Следующий, наиболее ценный вид полезного ископаемого — антофиллит-асбест, развитый в Сысертско-Ильменогорском выступе. Здесь сосредоточены месторождения антофиллит-асбеста сысертского и бугетысайского подтипа. Все известные месторождения антофиллит-асбеста приурочены к регионально-метамсрфизованным, регенерированным гипербазитовым телам аподунит-гарцбургитовой формации. Последние парагенетически связаны с формацией биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов нижнего докембрия, широко развитых в пределах срединных массивов Урала. На площади развития этой формации известно более 60 месторождений антофиллит-асбеста (например, Сысерть, Калмацкое, Кампанское и др.). Размещение этих месторождений в измененных гипербазитах, обычно залегающих среди формации биотитовых, биотит-амфиболовых гнейсов или в зонах сочленения гнейсового и сланцевого комплексов, указывает на древний возраст (вероятно, дорифейский) самих гипербазитов.

В пределах развития формации биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов сосредоточено также и высокоглиноземистое сырье, которое локализовано в виде пластов и прослоев кианитовых, силлиманитовых, кордиеритовых, гранатовых гнейсов и кварцитов (дистен-силлиманитовый тип метаморфизма, по А. Миясиро). В Сысертско-Ильменогорском выступе гранат-кианитовые гнейсы, развитые севернее оз. Окунь-куль, известны в шумихинском гнейсовом комплексе и залегают преимущественно среди слюдяных гнейсов. Высокоглиноземистые породы имеются и составе селянкинской и вишневогорской свит, где отмечаются прослои силлиманит-гранат-биотитовых гнейсов среди формации биотит-амфиболовых гнейсов. Прослои гранатовых и силлиманитовых гнейсов установлены в разрезах гнейсовых комплексов Мурзинско-Адуйского, Гаевского и Салдинского выступов. Высокоглиноземистое сырье в сланцево-кварцитовых толщах редко дает крупные месторождения, представленные в основном кианитсодержащими сланцами и кварцитами, обычно сопровождаемыми альмандин-ставролитовой минерализацией. Эталоном такого типа месторождения можно считать Малокаслинское, расположенное на востоке Сысертско-Ильменогорского выступа. Кроме того, подобные образования развиты в пределах Мурзинского и Сысертско-Ильменогорского выступов (Косулинское, Сало-Брусянское, Абрамовское и другие месторождения). Содержание кианита здесь 2—3% при мощности продуктивтых горизонтов 4—50 м. В Качкарском районе кианитовые сланцы и кварциты слагают прослои мощностью 80—100 м с содержанием кианита 4,5—25%, иногда до 60% (Михайловское, Светлинское, Борисовское месторождения). Почти все месторождения кианита размещаются вблизи контакта с гнейсовым комплексом или же в зоне глубинных разломов (Кумыс-Тюбе в Адамовском выступе и др.).

К формации биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов апьмандин-силлиманитовой субфации приурочены хорошо известные месторождения слюды, а также вермикулита. Последние приурочены к корам выветривания и являются продуктом гидратации биотита в гипергенных условиях (Булдымское, Потанинское, Семь Ключей и др.). Наиболее богатые рудные тела находятся в зонах вторичного рассланцевания гипербазитов или же связаны с зонами смятий. С этой же формацией связаны проявления апатита. Выходы пород биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов наблюдаются на южном берегу оз. Иткуль на площади Сысертского поднятия. Нашими исследованиями установлено, что в прослойках до 5 см карбонатизированных кварцитовых пород среди гранат-биотитовых и графитистых гнейсов содержание P2O5 достигает до 2%. На повышенное содержание апатита в составе формации указывается в работах Г.А. Кейльмана и В.Н. Лукошкова. В составе пород графитистых гнейсов Тайгинского месторождения графита установлено содержание апатита до 1,2%.

В составе докембрийских комплексов Мурзинско-Адуйского выступа известны проявления фосфатов (в виде апатитов), расположенных в пределах развития формации биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов. Местами графитистые гнейсы Мурзинско-Адуйского выступа содержат значительное количество апатита, который участками составляет до 40% всей массы пород. Среднее содержание его 3—4%.

На площади развития формации биотитовых гнейсов Мурзинско-Адуйского выступа, развитых с западной части экзоконтактовой зоны одноименной позднекаледонской интрузии, находится известный Мурзинский графитоносный район (месторождения Мурзинское, Алабашское и др.). Графитоносные гнейсы залегают в центральных частях антиклинальных структур. Содержание графита в руде колеблется от 0,5 до 5,8%, в среднем — 2,7%. Район представляет большой интерес для создания крупной сырьевой базы по выработке крупночешуйчатого графита на Урале.

С формацией биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов здесь также связаны прослои силлиманитовых и гранатовых гнейсов.

В Салдинском выступе в составе формации двупироксеновых сланцев и пироксен-амфиболовых гнейсов расположены рудопроявления графита, кианита и талька. Однако рудопроявления чешуйчатого графита в составе этой формации здесь изучены еще недостаточно. Для окончательной оценки качества графита в графитизированных гнейсах требуются дополнительные поисково-оценочные работы.

В гипербазитовых интрузиях Салдинского выступа широко развиты зоны тальк-карбонатных пород, перспективные на обнаружение талькового сырья Для постановки специальных работ здесь также необходимы дополнительные поисковые работы.

В гнейсовом и сланцево-кварцитовом комлпексах Салдинского выступа содержится высокоглиноземистое сырье, представленное пластами и прослоями силлиманитовых, кианитовых и гранатовых гнейсов.

С древнейшими толщами Тараташского выступа связаны небольшие проявления графита и высокоглиноземистого сырья. Здесь к формации биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов приурочены небольшие проявления графита, а с формацией глиноземистых гнейсов связаны прослои силлиманит-кордиерит-гранат-биотитовых гнейсов Однако промышленного скоплении высокоглиноземистого сырья здесь пока не выявлено.

На площадях развития формации древнейших комплексов Уфалейского и Красногвардейского выступов проявлений с промышленным скоплением нерудных полезных ископаемых пока нет. Формации кварцито-гнейсов и гранито-гнейсов, слагающие Красногвардейский выступ, полностью покрыты чехлом осадочных отложений мощностью до 50 м и более. Перспективы на рассматриваемые нерудные полезные ископаемые еще не ясны.

Древнейшие толщи Мугоджарской минерагенической области характеризуются месторождениями графита, кианита, антофиллит-асбеста, а также небольших месторождений талька и магнезита.

В древнейших толщах Талдыкского выступа сосредоточены крупные месторождения антофиллит-асбеста бугетысайского подтипа (Бугетысай, Китарсай, Геофизическое и др.). Все они локализованы в Талдыкской и Кайрактинской асбестоносных зонах, располагающихся в ядерной части Восточно-Мугоджарского выступа. Промышленные скопления антофиллит-асбеста в гипербазитах приурочены к полям развития биотит-амфиболовых и гнейсово-амфиболовых формаций высокотемпературного диафтореза (дистен-силлиманитовый тип метаморфизма) .

Для западной части Текельдытауского выступа характерна насыщенность телами гипербазитов, превращенных в антофиллит-тальковые породы и содержащих месторождения Бугетысайского подтипа. В восточной его части широко развита формация высоко глиноземистых гнейсов.

В пределах Восточно-Мугоджарского выступа с формацией высокоглиноземистых пород связано повышенное содержание кианита. Месторождение кианита "Бригадное", расположенное восточнее пос. Борлы, представляет значительный интерес. Среднее содержание кианита в пачке моноклинально залегающих биотитовых и двуслюдяных гнейсов составляет 8—9%. Это подтверждает возможно большие перспективы древнейших толщ на обнаружение новых крупных промышленных скоплений кианит-силлиманитового сырья.

На площади развития формации биотитовых гнейсов Мугоджар известно два месторождения графита: Актастинское с содержанием графита 0,2—36% и Бугеткольское — 1,5—20%. Среднее содержание графита в рудах — до 8%. Мощность графитоносных пластов достигает 60 м. Актастинское месторождение графита может стать базой крупного горнорудного предприятия по выработке графита в Мугоджарах.

В гнейсовом комплексе Мариновского докембрийского выступа нижняя часть разреза представлена гнейсово-амфиболитовой формацией и формацией биотитовых гнейсов, коррелирующихся с кандыкаринским и шумихинским комплексами, а верхи разреза соответствуют высокоглиноземистой части кандыкаринского комплекса. Однако на сегодня разрезы древнейших толщ Мариновского выступа недостаточно изучены для окончательной оценки их графитоносности, асбестоносности и т.д.

В Адамовском докембрийском комплексе с формацией высокоглиноземистых пород связана повышенная концентрация кианита (проявление Кумыс-Тюбе). Кроме того, гнейсово-амфиболитовая и кварцито-гнейсово-сланцевая формации включают будинированные тела метагипербазитов и считаются перспективными на выявление антофиллит-асбеста бугетысайского подтипа.

Древнейшие комплексы Харбейского срединного массива характеризуются двухъярусным строением. В низах разреза развиты амфибол-биотитовые гнейсы и амфиболиты ханмейхойской свиты, а в верхах — дистеновые и гранат-ставролитовые с телами амфиболитов образования париквасьшорской свиты. Древние толщи Харбейского массива сопоставляются с формациями докембрия Мугоджарского массива: высокоглиноземистой и гнейсово-амфиболитовой. В древних офиолитовых комплексах Харбейского массива установлены дорифейские метагипербазиты и амфиболизированное габбро. В последнее время этот массив также считается перспективным на выявление место рождений ряда нерудных полезных ископаемых (кианит, асбест и др.). Однако существенных проявлений в изученном районе пока не обнаружено.

Из анализа рассмотренных выше материалов можно сделать заключение о том, что нерудные полезные ископаемые (дистен, силлиманит, антофиллит-асбест, графит и др.) — автохтонные по своей природе. Формирование их контролируется вещественным составом вмещающих пород, характером и типом метаморфизма. Дальнейшая промышленная концентрация и локализация их, как правило, связаны с кислотной стадией метаморфизма амфиболитовой фации.

Немаловажный критерий промышленного скопления антофиллит-асбеста - химический состав пород, вмещающих гипербазитовые тела. Так, наиболее продуктивны гипербазиты, расположенные в пределах развития формации биотитовых и биотит-амфиболовых гнейсов и особенно на контакте с лейкократовыми глиноземистыми гнейсами и сланцами. Исходя из ранее выявленной закономерности широкого развития процессов метаморфической дифференциации пород основного состава на контакте с лейкократовыми образованиями становится очевидным, что метасоматические зоны (тальковая, антофиллитовая) также представляют дифференциации гипербазитов, возникших в результате реакций дегидратации. Последние обусловлены воздействием флюидов с высоким градиентом химических потенциалов в отношении кремнезема, воды и других компонентов. Асбест в этих метасоматических зонах выделяется как тугоплавкий остаток-рестит.

При рассмотрении выделенных формационных рядов дорифейских комплексов Восточного Урала намечается их определенная минерагеническая специализация. Так, формации низов нижнего докембрия характеризуются в основном рудопроявлениями антофиллит-асбеста, графита с подчиненным значением дистена и силлиманита, тогда как формации высокоглиноземистых пород и кварцитов обогащены месторождениями дистена, силлиманита и других полезных ископаемых. Следовательно, формационный подход к исследованию древнейших метаморфических толщ в комплексе с изучением характера метаморфизма, его термодинамического и флюидного режима дает большие возможности для прогнозирования метаморфогенных полезных ископаемых.