Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Введение

Габбро-пироксенитовые комплексы играют важную роль в строении многих мобильных поясов, таких как Урал, Кавказ, Тянь-Шань и других. Они формировались в определённые стадии развития океанически-островодужных систем и несут с собой специфический комплекс полезных ископаемых [2]. В Салаире габбро-пироксенитовые интрузии не многочисленны и ограничиваются бехтемирским габбро-клинопироксенитовым комплексом. Цель исследования – осветить новые данные по петрологии и рудоносности габбро-ультрабазитовых интрузий бехтемирского комплекса Салаира.

Результаты исследований

Бехтемирский габбро-клинопироксенитовый комплекс (ν О2b) ранее объединял габброиды, пространственно ассоциированные с гипербазитами и пироксенитами верхнеаламбайского комплекса. В составе бехтемирского комплекса в настоящее время серийной легендой [3] рассматриваются только Бехтемирский, Верхнеяминский и Отножинский массивы Южного Салаира, локализованные в пределах Кивдинской структурно-формационной зоны (СФЗ) (Бехтемирский ареал) и Мартыновского блока Аламбайско-Каимской СФЗ (Верхне-Яминский ареал). Наиболее крупным является петротипический Бехтемирский массив, представляющий собой группу сближенных штокообразных тел, расположенных в левом борту р.Бехтемир и практически полностью перекрытых чехлом рыхлых отложений. Массив прорывает амфиболиты ангурепского метаморфического комплекса и сложен габброидами и габбропироксенитами, нередко с повышенным содержанием магнетита. В составе массива развиты амфиболовые габбро, характеризующиеся умеренной титанистостью (TiO₂ = 1,28-1,58 %) и глиноземистостью (al` = 0,92) при нормальной щелочности и слабоповышенной калиевости (Na₂O = 2,63-2,7 %, K₂O = 0,77-1,48 % при SiО₂ = 49,41 %). Массив сложен, в основном, низкокалиевыми (Na₂O = 2,49-4,33%, K₂O = 0,15-0,33 % при SiО₂ = 48,93-49,89), долеритовыми порфиритами и диоритами с умеренной и пониженной титанистостью (TiО₂ = 0,71-1,15 %), умеренной глиноземистостью и достаточно высокой железистостью. Химический состав породных типов представлен в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав пород Бехтемирского массива (масс.%)

Примечание. 1-2 – габбро амфиболовое, 3-4 – долеритовые порфириты; 5-6 – диориты.

Более изучен Верхне-Яминский массив, расположенный в 2-х км северо-восточнее одноименного села в южной части Мартыновского блока и аламбайской меланжевой зоны, где прорывает амфиболиты и сланцы аламбайской свиты, по данным В.Н.Токарева, принадлежащие ангурепскому комплексу и тектоническому отторженцу Бехтемирского блока. В СВ контакте массива скважиной вскрыты дайки спессартитов. Массив представлен штокообразным телом овальной слегка вытянутой в СВ направлении формы. Площадь его около 2.5км2, перекрыт чехлом рыхлых образований мощностью 110-150м и вскрыт на глубину до 85 м от погребенной поверхности. По данным количественной интерпретации гравиметровой аномалии корни массива «срезаны» тектоникой на глубине не более 3х км.

Приповерхностная часть массива имеет зональное строение Внешняя зона шириной 200-250м представлена клинопироксенитами и габбро, внутренняя – магнетитовыми клинопироксенитами (косьвитами) и магнетитовыми габбро. Соотношение клинопироксенитов и габбро во внешней зоне составляет соответственно 5:1, а во внутренней – 3:2. Судить о внутреннем строении массива на глубину по имеющемуся материалу не представляется возможным. Контакты указанных разновидностей пород довольно резкие неровные крутые, директивно-полосчатые текстуры наблюдались редко, углы их падения составляют 70-80о. Очень редко в виде жил наблюдаются анортозиты, мощность их составляет первые десятки см., границы – постепенные. В виде редких шлирообразных выделений отмечены мелкозернистые амфиболиты.

Породы краевых частей массива интенсивно катаклазированы, здесь развита сеть прожилков кварцевого и кварц-карбонатного состава толщиной от нитевидных до 15-20см. Породы массива по петрографическому составу имеют сравнительно выдержанный минералогический состав, специфической особенностью которого является наличие магнетита, количество которого в косьвитах и «рудных» габбро достигает 10-17%.

Клинопироксениты преобладают над габброидами более во внешней и менее – во внутренней зоне массива. Редко, в виде жилообразных обособлений с постепенными переходами к вмещающим пироксенитам и габброидам мошностью до первых десятков сантиметров развиты анортозиты, в редких шлировых скоплениях присутствуют мелкозернистые амфиболиты. Породы краевых частей массива интенсивно катаклазированы с развитием сети кварцевых и кварц-карбонатных прожилков. Для габброидов в целом типична низкая щелочность, низкая до умеренной глиоземистость и низкая кремнекислотность. Как и для базитов Отножинского массива (TiO2 = 1,24-1,93 %), для них характерна повышенная титанистость (TiО2 до 2 %) и принадлежность толеитовой серии позднеостроводужных и активно-окраинно-континентальных магматических образований.

Породы массива и комплекса в целом характеризуются сравнительно выдержанным минералогическим составом с вариациями количества пироксена (от 15-60 % в габбро до 90-95 % в клинопироксенитах), роговой обманки (от 5 и менее % в клинопироксенитах до 65 % в габбро), основного плагиоклаза (от 5-7 % в клинопироксенитах до 15-45 % в габбро) и магнетита (от 1 % в клинопироксенитах до 10-17 % в косьвитах и магнетитовых габбро). В незначительных количествах часто присутствует биотит (до 5-7 % в габбро), акцессорные минералы представлены апатитом и сфеном, в клинопироксенитах встречаются пирит и пирротин. Структура пород варьирует от панидиоморфнозернистой в пироксенитах и гипидиоморфной в габбро до сидеронитовой в магнетитовых габбро и косьвитах. Пироксен клинопироксенитов относится к салитовому ряду, слабо амфиболизирован; по данным А.Э.Изоха и др. (1995), в габброидах развит и пироксен титан-авгитового состава.

Клинопироксениты сложены пироксеном салитового ряда (Ng’ 1.710-1.72, Np’- 1.682) – 90-95%, основным плагиоклазом – 5-7%,роговой обманкой до 5%, с незначительной примесью биотита и магнетита – до 1-3%. Акцессорные представлены апатитом и сфеном, из рудных, кроме магнетита, встречаются пирит и пирротин. Вторичные изменения выражены замещением плагиоклаза соссюритом и слабой амфиболизацией пироксена. Структура породы панидиоморфнозернистая, средне-,реже крупнозернистая.

Косьвиты отличаются от клинопироксенитов повышенным содержанием магнетита и характерной для этих пород сидеронитовой структурой.

Габбро состоят из клинопироксена – 15-60%, обыкновенной роговой обманки – 5-65%, основного плагиоклаза – 15-45%. Иногда отмечается биотит от 1 до 5-7%. В «рудных» габбро присутствует до 10-15% магнетита. Акцессорные также как и в клинопироксенитах представлены апатитом и сфеном. Структура пород гипидиоморфная и сидеронитовая среднезернистая, текстура часто пятнистая.

Породные группы массива характеризуются сравнительной однородностью химического состава. Косьвиты относятся к умеренно низкощелочным породам в координатах А-S они располагаются над статистическим полем верлитов, отличаясь от последних большей суммой щелочей. По соотношению щелочей косьвиты располагаются на границе высоко натриевых и калиево-натриевых, тяготея к высоконатриевым породам. По другим показателям они относятся к магно-железистым, умеренно высокотитанистым, умеренно высокоглиноземистым, умеренно низкоанортитовым разностям ультрамафитов.

Клинопироксениты периферии Верх-Яминского массива в отличие от косьвитов характеризуются более низкой истинной меланократовостью, низкой титанистостью и относятся к калиево-натриевым умеренно низкотитанистым высокомагниевым низкоглиноземистым весьма низкоанортитовым породам основной группы (по кремнезему).

«Рудные» габбро относятся к меланократовым разностям, располагаясь на границе умеренно низкощелочных и умереннощелочных пород. На диаграмме А-S благодаря высокому содержанию суммарного железа «рудные» габбро Верхне-Яминского массива сдвинуты в поле ультраосновных пород и относятся к высоконатриевым умеренно низкотитанистым магно-железистым низкоглиноземистым весьма высокоанортитовым разностям.

Габбро также относится к меланократовой подгруппе, умеренно щелочное калиево-натриевое, умеренно низкотитанистое, железомагниевое, низкоглиноземистое умеренно высокоанортитовое. Габброиды бехтемирского комплекса характеризуются повышенной меланократовостью, титанистостью и фосфористостью, и по специфике геохимического состава и спектрам распределения РЗЭ можно предполагать их происхождение из обогащенного мантийного источника [3]. Клинопироксениты, по данным В.Н.Токарева, относятся к калиево-натриевым, умеренно низкотитанистым, высокомагниевым, низкоглиноземистым породам основной группы, косьвиты имеют более высокую, чем клинопироксениты титанистость и умеренно высокую глиноземистость. По данным [2] по особенностям вещественного состава и характеру дифференциации Верхне-Яминский массив следует относить к клинопироксенит-габбровому формационному типу. По мнению данных авторов, родоначальный расплав соответствовал щелочному оливиновому базальту и его можно рассматривать в качестве интрузивного аналога щелочных базальтов вулканических островов Салаирского венд-раннепалеозойского океанического бассейна. С массивами рассматриваемого комплекса связаны геохимические аномалии платиноидов. Химический состав пород Верхне-Яминского массива представлен в табл. 2.

Таблица 2

Химический состав пород Верхне-Яминского массива (масс. %)

Примечание. 1-7 – косьвиты, 8-9 – клинопироксениты, 10-11 – вебстериты.

Абсолютный возраст Верхне-Яминского массива определен по самарий-неодимовому изохронному методу. Sm-Nd изотопное исследование проводилось в ИГЕМ РАН г.Москва (руководитель Д.З.Журавлев) по стандартной методике. Датирование производилось по наименее измененной разновидности габбро представленной парагенезисом плагиоклаз + клинопироксен + апатит + рудные минералы. Исследование проведено по валовой пробе, клинопироксену и апатиту. Экспериментальные точки дали изохронную зависимость с параметрами: Т=472.1+/-0.6млн лет, (Т)=4.485+/-2, СКВО=0.0004 (модель Йорка). Модельная оценка, основанная на жестко заданном значении СКВО=1, привела к тем же параметрам, но с более высокой ошибкой. В целом результаты Sm-Nd-изотопного датирования позволяют уверенно оценить возраст габброидов Верхне-Яминского массива как раннеордовикский.

Оруденение. С Верхне-Яминским массивом связано Верх-Яминское проявление магнетитовых руд магматического генезиса и связано с основными породами одноименной интрузии Бехтемирского габбро-клинопироксенитового гипабиссального комплекса, где внутренние части интрузии сложены рудными клинопироксенитами и рудными габбро с сидеронитовыми структурами (косьвиты). Оруденение представлено магнетитом с незначительной примесью пирротина и пирита. Содержание железа валового по результатам химического анализа штуфных проб колеблется от 16,15 до 22,06 %.

Точечная аномалия платиновидов выявлена в породах Бехтемирского габбро-клинопироксенитового комплекса в процессе проведения ГДП-200. Содержание платины здесь 0,03-0,05 г/т. Прогнозные ресурсы по категории Р3 для Бехтемирского массива составляют 0,7 т. Нами в рудных образцах Верхне-Яминского массива с магнетитом и сульфидами установлено комплексное никель-кобальтовое проявление с платиноидами. Из сульфидов присутствуют в виде вкрапленности пирит, пирротин, кобальтин, никелин, пентландит, халькопирит. Содержания элементов составляют (%): меди от 0,05 до 0,3, кобальта от 0,01 до 0,2, никеля от 0,02 до 0,1. Концентрации платины варьируют от 40 до 60 мг/т, палладия – от 60 до 80 мг/т.

Интерпретация результатов

Предшественники связывали формирование пород габбро-клинопироксенитового комплекса с родоначальным щелочным оливиновым базальтом. Нашими исследованиями установлено, что генерация пород комплекса происходила в результате плавлениия мантийного источника и последующего мантийно-корового взаимодействия [1].

На диаграмме K₂O – MgO все породы бехтемирского комплекса тяготеют к тренду частичного плавления мантийного шпинелевого перидотита при среднем уровне частичного плавления. Породы Бехтемирского массива имели меньшую степень частичного плавления шпинелевогого перидотита, чем Верхне-Яминского. Клинопироксениты Верхне-Яминского массива тяготеют к высокой степени частичного плавления (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма K₂O – MgO по [5] трендов плавления мантийных источников для пород бехтемирского комплекса Вертикальные линии частичного плавления перидотитов с использованием составов мантийных ксенолитов по [4]. Бехтемирский маасив: 1 – амфиболовые габбро, 2 – долеритовые порфириты, 3 – диориты: Верхне-Яминский массив: 4 – косьвиты, 5 – меланогаббро рудные, 6 – клинопироксениты.

Для клинопироксенитов Бехтемирского массива изучены соотношение изотопов стронция и неодима. Эпсилон неодима для клинопироксенитов составляет +6,5, а соотношение 87Sr/86Sr имеет мантийное значение (0,70467). На диаграмме соотношений εNd – 87Sr/86Sr фигуративная точка для клинопироксенита тяготеет к среднему значению мантийного перидотита и попадает на линию смешения верхнемантийного перидотита с нижне-среднекоровым материалом (рис. 2). Контаминация последнего была весьма низкой (менее 1 %).

Рис. 2. Диаграмма отношений εNd(t) – 87Sr/86Sr и смешений расплавов и коровых компонентов для клинопироксенитов Бехтемирского массива UM – верхнемантийные перидотиты, UCC – верхняя континентальная кора по [7 ]; MCC-LCC – средняя до верхней коры по [6]. Клинопироксениты Бехтемирского массива

Заключение

Породы бехтемирского комплекса формировались в результате плавления верхнематийного шпинелевого перидотита и последующего мантийно-корового взаимодействия с контаминацией небольшой степени нижне-среднекорового компонента. С Верхне-Яминским массивом связано гистеромагматическое оруденение железа и проявления платиноидов.