Южный Берег Крыма по своему положению весьма близок к структурам Западного Кавказа. В этой части Горного Крыма, как и на Большом Кавказе, известны проявления эффузивного и интрузивного магматизма юрского возраста. Однако изучение магматических пород Крыма проводилось в 30–60-е годы прошлого века. Наиболее свежие данные относятся к началу 90-х годов прошлого века [3, 4]. Новых аналитических данных по большей части магматических образований нет, что сказывается на устаревших представлениях по многим проблемам магматизма. Цель настоящей статьи – охарактеризовать свежими аналитическими данными проявления основного магматизма Аюдагского ареала Южного Берега Крыма среднеюрского возраста и составить современные представления на его петрогенезис и рудоносность.
Результаты исследований и их обсуждение
Аюдагский ареал основного интрузивного магматизма включает в себя массив Аюдаг, небольшие выходы пород на мысе Партенит, Чамлы-Бурун, также мелкие дайкообразные тела в близи указанных массивов.
Аюдагский интрузивный массив, его сателлит – массив мыса Партенит и Чамлы-Бурун сложены породами 5 фаз внедрения: меланогаббро, двупироксеновыми долеритами, габбро-долеритами, диоритами и гранофировыми гранитами. Породы массивов несут черты расслоенности. Наиболее ранние и меланократовые фазы располагаются, как правило, по вертикали на низких отметках и к ним тяготеют участки и линзы обогащения титаномагнетитом и хромшпинелидами (до 25 % по объёму). По составу титано-магнетит из обогащённых титаномагнетиом линз относится к глинозёмистой разности (масс. %): FeO – 39,0–40,9 , Fe2O3 – 33,1–33,8, TiO2 – 16,0–16,8, Al2O3 – 5,6–6,8, MgO – 3,3–3,9, MnO – 0,2–0,6. Петрографические описания пород приведены у [3]. Кратко охарактеризуем лишь ранее не описанные меланогаббро, обнаруженные в береговой и подводной части мыса Партенит. Это массивные, местами полосчатые породы. Структура пород средне-крупнозернистая, офитовая. Плагиоклаз по химизму и оптическим показателям относится к битовниту-анортиту (№ 95-83) в ядрах, а по периферии – лабрадору (№ 51-56). Пироксен и оливин ксеноморфны по отношению к плагиоклазу. Ильменит и титаномагнетит резко ксеноморфны и приурочены к интерстициям зёрен плагиоклаза, оливина и пироксена. В титаномагнетите присутствует значительное количество вростков ильменита и шпинели (герцинита). В некоторых меланогаббро с высоким содержанием титаномагнетита концентрации TiO2 достигают 16–18 %. Из акцессориев в них обнаружены циркон, апатит, пирротин, пентландит, кобальтин, бравоит, халькопирт, пирит. В них также присутствуют акцессорные самородные минералы, представленные оловом (0,01 г/т), ферритом, свинцом, висмутом, графитом, что указывает на сильно восстановительную среду при кристаллизации меланогаббро.
Химический состав пород приведен в таблице.
Отношения U/Th во всех породных типах менее 1, что указывает на неизменённый вторичными наложенными процессами состав пород. Разности первых двух фаз относятся к высоко-титанистой серии, а все остальные породы – к низко-титанистой. Если породы ранних фаз внедрения характеризуются признаками нормальной известково-щелочной серии и преобладанием натрия над калием, то заключительные гранофировые граниты – к умеренно-щелочной ветви и преобладанием калия над натрием.
Химический состав пород горы Аюдаг
|
|
1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
SiO2 |
42,55 |
45,91 |
46,11 |
47,85 |
47,65 |
48,1 |
56,0 |
72,93 |
|
TiO2 |
4,01 |
3,84 |
3,76 |
3,56 |
0,7 |
0,65 |
0.73 |
0,07 |
|
Al2O3 |
17,07 |
13,93 |
13,89 |
14,12 |
16,7 |
16,8 |
16,77 |
13,86 |
|
Fe2O3 |
8,15 |
1,4 |
1,35 |
1,4 |
2,3 |
2,2 |
2,4 |
0,35 |
|
FeO |
6,23 |
10,52 |
10,45 |
10,56 |
10.34 |
9,56 |
7,11 |
1,96 |
|
MnO |
0,15 |
0,16 |
0,15 |
0,14 |
0,2 |
0,21 |
0,24 |
0,03 |
|
MgO |
4,65 |
7,6 |
7,65 |
7,54 |
4,4 |
4,3 |
2,1 |
0,17 |
|
CaO |
10,8 |
9,7 |
9,8 |
9,6 |
10,3 |
10,4 |
7,45 |
0,8 |
|
Na2O |
2,75 |
2,84 |
2,85 |
2,78 |
2,4 |
2,34 |
3,51 |
3,83 |
|
K2O |
0,20 |
0,4 |
0,35 |
0,28 |
0,92 |
0,95 |
0,84 |
5,27 |
|
P2O5 |
0,4 |
0,35 |
0,34 |
0,32 |
0,16 |
0,14 |
0,15 |
0,02 |
|
Be |
1,0 |
1,01 |
1 |
2,1 |
0,39 |
1,05 |
1,02 |
3,8 |
|
Sc |
76,7 |
24,03 |
25 |
33 |
36,3 |
51 |
36 |
7,4 |
|
V |
345,4 |
232,5 |
283 |
283 |
194,5 |
298 |
245 |
31 |
|
Cr |
485 |
14,8 |
56 |
250 |
262,6 |
403 |
255 |
28 |
|
Co |
65,5 |
36,8 |
50 |
47 |
36,6 |
54 |
43 |
5,1 |
|
Ni |
135 |
5,8 |
74 |
122 |
103,3 |
73 |
94 |
5,6 |
|
Ga |
19,8 |
21,4 |
24 |
21 |
23,3 |
15 |
15,8 |
19,4 |
|
Rb |
19,8 |
24,6 |
3,5 |
1,55 |
3,7 |
7,5 |
22 |
225 |
|
Sr |
455 |
459,6 |
357 |
406 |
184,8 |
116 |
158 |
180 |
|
Y |
25,8 |
29,05 |
27,1 |
36 |
18,2 |
31 |
33 |
33 |
|
Zr |
167 |
183,2 |
168,2 |
203 |
58,8 |
76 |
122 |
183 |
|
Nb |
31,3 |
26,2 |
28,3 |
22 |
3,80 |
1,37 |
6,6 |
26 |
|
Cs |
1,1 |
1,94 |
0,36 |
0,22 |
0,14 |
0,37 |
1,46 |
13,8 |
|
Ba |
256 |
293,1 |
175,3 |
87 |
51,6 |
46 |
147 |
437 |
|
La |
34,5 |
19,9 |
25,4 |
19 |
4,07 |
2,9 |
8,1 |
64 |
|
Ce |
72,0 |
42,3 |
56,3 |
43 |
9,8 |
9 |
22 |
110 |
|
Pr |
0,24 |
6,2 |
7,8 |
5,9 |
1,47 |
1,46 |
2,8 |
13,3 |
|
Nd |
36,0 |
25,08 |
34 |
26 |
7,3 |
8,5 |
14,1 |
49 |
|
Sm |
8,3 |
5,6 |
7,7 |
6,4 |
2,1 |
2,9 |
4 |
8,6 |
|
Eu |
1,75 |
1,89 |
2,8 |
2,4 |
0,87 |
0,91 |
1,26 |
1,34 |
|
Gd |
5,5 |
5,50 |
7,8 |
7,1 |
2,80 |
4,2 |
5,2 |
7,3 |
|
Tb |
1,35 |
0,93 |
1,11 |
1,2 |
0,52 |
0,81 |
0,93 |
1,13 |
|
Dy |
8,7 |
5,5 |
5,6 |
6,9 |
3,3 |
5,2 |
5,7 |
5,6 |
|
Ho |
0,46 |
0,99 |
1,03 |
1,34 |
0,66 |
1,1 |
1,21 |
1,08 |
|
Er |
0,33 |
2,9 |
2,6 |
4 |
1,88 |
3,2 |
3,5 |
3 |
|
Tm |
0,70 |
0,42 |
0,34 |
0,57 |
0,29 |
0,5 |
0,54 |
0,43 |
|
Yb |
7,7 |
2,5 |
2,1 |
3,8 |
1,8 |
3,2 |
3,3 |
2,6 |
|
Lu |
0,70 |
0,38 |
0,3 |
0,54 |
0,27 |
0,46 |
0,49 |
0,4 |
|
Hf |
4,9 |
4,5 |
6,8 |
5,3 |
1,67 |
2,4 |
3,6 |
5,7 |
|
Ta |
1,35 |
1,53 |
1,85 |
1,45 |
0,23 |
0,099 |
0,45 |
2,8 |
|
W |
0,35 |
0,41 |
1,4 |
2,7 |
0,42 |
0,21 |
0,23 |
0,48 |
|
Th |
0,9 |
2,3 |
2,2 |
1,85 |
0,43 |
0,44 |
2,4 |
19,8 |
|
U |
0,5 |
0,59 |
0,71 |
0,57 |
0,11 |
0,071 |
0,49 |
2,7 |
|
(La/Yb)N |
2,96 |
5,3 |
7,98 |
3,3 |
1,49 |
0,6 |
1,62 |
16,25 |
|
La/Nb |
1,1 |
0,76 |
0,89 |
0,86 |
0,28 |
2,11 |
1,23 |
2,46 |
|
La/Sm |
4,16 |
3,55 |
3,29 |
2,97 |
1,94 |
1,0 |
2,03 |
7,44 |
|
Sr/Y |
17,6 |
15,8 |
13,2 |
11,3 |
10,2 |
3,74 |
4,79 |
5,45 |
|
Zr/Nb |
5,3 |
7,0 |
5,94 |
9,23 |
15,47 |
55,5 |
18,48 |
7,04 |
|
Zr/Y |
6,5 |
6,3 |
6,2 |
5,6 |
3,2 |
2,45 |
3,7 |
5,5 |
|
U/Th |
0,55 |
0,25 |
0,32 |
0,308 |
0,26 |
0,16 |
0,204 |
0,14 |
|
Ba/Nb |
8,17 |
11,2 |
6,2 |
3,95 |
13,58 |
33,6 |
22,3 |
16,8 |
|
LaUCN |
1,15 |
0,66 |
0,85 |
0,63 |
0,14 |
0,1 |
0,27 |
2,1 |
|
SmUCN |
1,84 |
1,24 |
1,71 |
1,42 |
0,47 |
0,64 |
0,89 |
1,91 |
|
Eu/Eu* |
0,90 |
0,085 |
0,064 |
0,073 |
0,205 |
0,103 |
0,084 |
0,029 |
Примечание. 1 – меланогаббро, 2–4 – двупироксеновые долериты; 5–6 габбро-долериты; 7 – диорит, 8 – умеренно-щелочной гранофировый гранит. LaUCN и SmUCN содержания La и Sm, нормированные к концентрациям в верхней коре по [15]; cодержания La, Yb нормированы по [5]. Eu* = (SmN·GdN)/2.
Нормированные к хондриту отношения (La/Yb)N в породах сильно варьируют от 0,6 в габбро-долеритах до 16,25 в умеренно-щелочных гранофировых гранитах, указывая на различную степень дифференциации РЗЭ в породах.
На диаграмме Al2O3/(Na2O+K2O) – Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) все фигуративные точки составов располагаются в поле перлюминиевых пород (рис. 1, а). Соотношение SiO2 – Fe2O3 /(Fe2O3+MgO) указывает на различную принадлежность пород к железистым и магнезиальным разностям (рис. 1, б), что, вероятно, связано с процессами дифференциации в камере по сценарию расслоения.
Рис. 1. а- диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [8] и б –диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) для пород кастельского комплекса. Породы Аюдагского ареала: 1 – меланогаббро, 2 – двупироксеновые долериты, 3 – габбро-долериты, 4 – диорит, 5 – умеренно-щелочной гранофировый гранит
Cоотношение Zr/Nb – Zr/Y показывает, что фигуративные точки составов пород попадают на линию смешения щелочных океанических базальтов плюмовой природы и нормального океанического базальта срединно-океанических хребтов (СОХ).
Рис. 2. Диаграмма Zr/Y – Zr/Nb по [13] для пород Аюдагского ареала
Звёздочками отмечены: Average alkaline ocean basalt (OIB) – средний состав щелочного океанического базальта (OIB); Average N-MORB – средний состав нормального океанического базальта (СОХ); OIB (plume) – N-MORB mixing line – линия смешения плюмовых (OIB) базальтов и нормальных базальтов СОХ. Остальные условные на рис. 1.
На диаграмме соотношений La и Sm, нормированных на верхнекоровый источник, составы пород разделяются на 2 группы: 1 – все ранние фазы тяготеют к источнику обогащённой мантии; 2 – умеренно-щелочные гранофировые граниты попадают на линию источника верней коры.
LaUCN и Sm UCN – значения концентраций лантана и самария, нормализованные на верхне-коровые значения по [9]. Остальные условные обозначения см. на рис. 1.
Приведенные данные показывают, что массивы Аюдагского ареала в той, или иной степени расслоены и формировались по сложному сценарию. Ранние фазы габброидов, особенно меланократовые габбро, тяготеющие к наиболее глубоким горизонтам массивов, содержат повышенные количества титаномагнетита и хромшпинелидов, и по сути своей могут быть отнесены к рудным меланогаббро, в которых содержание диоксида титана может достигать 16–18 %. Такие меланогаббро близки по содержанию диоксида титана к рудным пироксенитам и габброидам расслоенного Харловского массива на Алтае [1, 2]. Для меланогаббро характерны высокие концентрации типичных мантийных элементов скандия, хрома, ванадия, никеля (таблица).
Рис. 3. Диаграмма LaUCN – Sm UCN по [11, 12] для пород Аюдагского ареала
Ранние фазы Аюдагского ареала формировались из обогащённой мантии и показывают наличие плюмового источника. Ранее формирование этих пород связывалось с островодужной обстановкой. Правильнее нужно говорить о сложной геодинамической обстановкой формирования пород Аюдагского ареала, в которой островодужный механизм генерации, сочетался с функционированием мантийного плюма. На диаграмме соотношений K2O – MgO фигуративные точки составов ранних фаз массивов попадают на тренд плавления шпинелевого перидотита с небольшой степенью частичного плавления (не более 0,6 %) (рис. 4). Состав же заключительных умеренно-щелочных гранофировых гранитов тяготеют к тренду низкой степени частичного плавления (0,2 %) гранатового перидотита (рис. 4).
Рис. 4. Диаграмма K2O – MgO по [12] для пород Аюдагского ареала. Вертикальные линии частичного плавления перидотитов с использованием составов мантийных ксенолитов по [6]. Остальные условные обозначения см. на рис. 1
Положение фигуративных точек составов пород на диаграмме La/Nb – Ba/Nb показывает значительный разброс (рис. 5).
Рис. 5. Диаграмма Ba/Nb – La/Nb по [10] для пород Аюдагского ареала. Данные по примитивной мантии (PM) по Sun, McDonough [14]; средней континентальной коры (СС) по [7, 9]; данные по OIB, MORB, Dupal OIB по [14]; данные по составам вулканических дуг по [10, 11]. Остальные условные обозначения см. на рис. 1
Основная масса составов пород тяготеет к Дюпаль аномалии плюмовых щелочных базальтов СОХ, связанных с мантийной горячей точкой в Южной Атлантике. Один анализ двупироксеновых долеритов попал в область MORB.
Заключение
Таким образом, нашими исследованиями впервые установлены меланократовые габброиды и линзовидные рудные меланогаббро с высоким содержанием диоксида титана и повышенными концентрациями ванадия, скандия, хрома, никеля, кобальта. Это указывает на перспективы глубоких горизонтов массивов Аюдагского ареала на титановое оруденение.
Породы ареала относятся к пералюминиевому типу магматитов и формировались за счёт плавления субстрата обогащённой мантии по сложному сценарию, в котором прослеживается сочетание островодужной обстановки и плюмовой. Островодужная обстановка могла быть вызванной функционированием мантийного плюма. Отмечаются признаки близости к Дюпаль аномалии базальтов океанических островов. Генерация ранних фаз массивов происходила в результате небольшой степени частичного плавления шпинелевого перидотита.