WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 

«ГЕОЛОГИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ РУДОНОСНЫХ БАЗИТОВЫХ ИНТРУЗИЙ ПОДУЖЕМСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ (Карелия, Западное Беломорье) ...»

На правах рукописи

Березин Алексей Васильевич

ГЕОЛОГИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ РУДОНОСНЫХ БАЗИТОВЫХ ИНТРУЗИЙ

ПОДУЖЕМСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ

(Карелия, Западное Беломорье)

Специальность 25.00.04 – петрология, вулканология

Автореферат диссертации

на соискание учёной степени

кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург

Работа выполнена в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Скублов Сергей Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук Турченко Станислав Иванович кандидат геолого-минералогических наук, доцент Полеховский Юрий Степанович

Ведущая организация: Институт геологии КарНЦ РАН (г. Петрозаводск)

Защита состоится « 10 » марта 2011 г. в 14 часов на заседании Диссертационного совета

Д 002.047.01 при Институте геологии и геохронологии докембрия РАН по адресу:

199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2.

Электронная почта: berezin-geo@yandex.ru, berezin_geo@yahoo.com Факс: (812) 328-48-01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГГД РАН Автореферат разослан « 9 » февраля 2011г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д.



002.047.01 кандидат геолого-минералогических наук Т.П. Щеглова Актуальность темы Дифференцированные ультрабазит-базитовые интрузивные комплексы развиты во всех докембрийских щитах мира: на Канадском щите (провинция Сьюпериор), в Гренландии (комплексы Скаергаард, Фисскансент), на Балтийском, Алданском и Анабарском щитах. С большинством этих интрузий связаны магматогенные месторождения железа, титана, хрома, меди, никеля и сопутствующих им элементов платиновой группы (ЭПГ), а также золота.

Исследование интрузивных комплексов этого типа, помимо практического значения, представляет большой научный интерес. Это обусловлено тем, что проявления докембрийского интрузивного основного-ультраосновного магматизма охватывают огромный временной интервал

- от раннего архея по рифей включительно, что позволяет на основе геолого-петрологических реконструкций проследить эволюцию состава мантии, начиная с первых этапов геологической истории Земли. Изучение расслоенных комплексов основного состава помогает раскрыть сущность процессов магматической дифференциации вещества и оценить их роль в рудообразовании. Важно также и то обстоятельство, что интрузивные базитовые комплексы являются реперными образованиями при разделении разновозрастных и разнотипных тектономагматических циклов, в связи с чем результаты их петролого-геохимической типизации используются при геологическом картировании и выборе направления поисков оруденения.

Цель работы Реконструкция геологического строения, условий образования и генетических особенностей базит-ультрабазитов Подужемской структурной зоны (ПСЗ) и связанного с ними оруденения.

Задачи работы

– изучение геологического строения и структурной позиции базитовых интрузий ПСЗ;

– анализ условий метаморфизма и его роли в преобразовании пород и руд;

– определение главных петролого-геохимических параметров и формационной принадлежности базитовых интрузий ПСЗ;





– определение возрастного интервала формирования интрузий;

– изучение титано-магнетитового и сопутствующего оруденения, создание модели образования и преобразования руд.

Фактический материал В основу работы положен материал, собранный автором в ходе полевых работ 2002-2008гг.

в пределах ПСЗ Беломорского подвижного пояса (БПП). Полевые исследования включали детальное геологическое картирование и геохимическое опробование участков с телами интрузий базитов ПСЗ. В процессе камеральных исследований изучено более 300 шлифов и 30 аншлифов, выполнено более 150 микрозондовых анализов породообразующих и рудных минералов.

Использованы 103 оригинальных силикатных анализа, 140 определений (в т.ч. REE) методами РФА и ICP-MS, 11 определений серы (в рудных образцах), 20 определений благородных металлов (Au, Pt, Pd) методом ICP-AES, 25 определений главных и редких элементов методом LA-ICP-MS в рудных минералах. Проведено датирование: шести проб Sm-Nd методом по валу породы и плагиоклазу, в десяти точках локальным U-Pb методом по цирконам из метабазитов ПСЗ (SHRIMP-II). Определены содержания REE и редких элементов в цирконах на ионном микрозонде Cameca IMS-4f (ЯФ ФТИАН). Аналитические исследования проводились в лабораториях ВСЕГЕИ и ИГ КарНЦ РАН. Кроме оригинальных аналитических данных, в работе были использованы материалы и данные сотрудников ИГ КарНЦ РАН - В.С. Степанова, А.В. Степановой, А.И. Слабунова, а также литературные данные из отечественных и зарубежных источников.

Научная новизна

1. По отдельным фрагментам произведена реконструкция строения ранее неизученного Кемского дифференцированного массива габбро-анортозитов.

2. Установлен архейский возраст образования Кемского массива (КМ) и протерозойский возраст его метаморфических преобразований.

3. Обоснован формационный тип массива как аналога расслоенных интрузивных архейских комплексов докембрийских щитов.

4. Определен возможный состав изначального расплава, тип магмы и термодинамические условия формирования КМ.

5. Выявлено и изучено Fe-Ti-V оруденение массива, а также сопровождающее его повышенное содержание Au и намечены критерии рудоносности.

Практическая значимость

1. Впервые обоснован архейский возраст КМ, что может быть использовано при региональных работах.

2. Полученные данные целесообразно применять при определении поисковых перспектив на Fe-Ti-V и Au-ЭПГ оруденение базит-ультрабазитовых комплексов БПП, при построении модели эволюции БПП на ранних этапах развития, формационной типизации базит-ультрабазитовых интрузий.

3. Новые изотопно-геохимические данные являются реперными для геологии региона и позволяют уточнить некоторые аспекты архейской эволюции БПП.

Объем и структура работы Работа состоит из 6 глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 221 стр., включая 41 рис., 16 табл., список литературы из 154 наименований.

Защищаемые положения Тела пород ультрабазит-базитового состава Подужемской структурной зоны 1.

(ПСЗ) Западного Беломорья являются тектонически разобщенными фрагментами крупной архейской первично расслоенной интрузии (Кемского массива - КМ).

По петролого-геохимическим особенностям фрагменты массива относятся к 2.

формации габбро-анортозитов (ГА) и являются аналогами архейских ГА Кольско-Норвежской провинции Балтийского щита.

Ведущая роль при становлении массива принадлежала кристаллизационной 3.

дифференциации, а внутреннее строение было обусловлено гравитационной дифференциацией. Средневзвешенный состав КМ был близок высокожелезистому базальту.

Установленное в породах массива магнетит-ильменитовое оруденение связано 4.

с ликвацией, сопровождавшей кристаллизационную стадию формирования интрузива..

Золото, первично сосредоточенное в ильмените, перераспределялось в рудах массива при метаморфических преобразованиях.

Апробация работы и публикации Результаты исследований представлялись автором на международных конференциях «Геодинамика, магматизм, седиментогенез и минерагения Северо-Запада России» (2007 г.), «Беломорский подвижный пояс: геология, геодинамика, геохронология» (2005 г.), молодежных конференциях, посвященных памяти К.О. Кратца (2005, 2006, 2007 гг.), и ряде других совещаний. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, включая 3 статьи в журналах из списка ВАК.

Содержание работы Во Введении кратко охарактеризовано состояние проблемы, определены цели и задачи исследования.

В главе «Главные периоды геологического изучения и современные представления о геологии Западного Беломорья» кратко рассмотрена история исследования БПП, приводятся данные о докембрийских тектоно-магматических циклах и обсуждаются вопросы геологии базитов ПСЗ.

Глава «Геологическое строение Подужемской структурной зоны и Кемского массива». В ней подробно рассмотрены морфология, строение и петрографические особенности тел основных пород ПСЗ, их взаимоотношения между собой и с вмещающими породами рамы.

В главе «Изотопно-геохронологическое датирование пород Кемского массива» приводятся результаты определения возраста становления массива и его метаморфических преобразований на основании Sm-Nd и локального U-Pb (SHRIMP-II) методов.

Глава «Петрогеохимические особенности пород Кемского массива и его аналогов» содержит петрогеохимические характеристики пород комплекса габбро-анортозитов ПСЗ, относимых к Кемскому массиву и их сравнение с аналогичными комплексами БПП и мира.

В главе «Моделирование петрологических условий формирования Кемского массива» приведены результаты исследования термодинамических условий петрогенезиса и петрологического моделирования (с применением программного комплекса «Комагмат-3.59»).

В главе «Рудоносность и металлогенические особенности Кемского массива» приведены минераграфические и геохимические характеристики установленного окисного и благороднометалльного оруденения массива, а также данные по составу ассоциаций рудных минералов и предложена модель формирования и преобразования руд.

В Заключении обобщены результаты исследований и сформулированы главные выводы.

Благодарности Настоящее исследование проводилось под руководством Сергея Геннадьевича Скублова в Лаборатории геологии и геодинамики (ИГГД РАН). Всестороннюю поддержку на всех этапах автору оказал директор ИГГД РАН А.Б. Вревский, а также сотрудники В.А. и А.В. Матреничевы и Н.А. Алфимова. Значительный вклад внесло плодотворное обсуждение работы с В.Е. Руденко (ВСЕГЕИ). Вопросы геологии и петрологии базитовых магматических комплексов БПП неоднократно обсуждались с В.С. и А.В. Степановыми, В.В. Травиным (ИГ КарНЦ РАН), А.В. Мокрушиным (ГИ КолНЦ РАН) и Д.И. Корпечковым (ИГЕМ РАН). Автор благодарен за консультации Г.М. Беляеву, Л.И. Лукьяновой и Ю.Ю. Юрченко (ВСЕГЕИ). Существенная помощь была оказана сотрудниками геологического факультета СПбГУ А.К. Худолеем, И.А. Алексеевым, Ю.С. Шелухиной и А.П. Бороздиным.

Автор глубоко признателен А.М. Ахмедову, под руководством которого была выполнена часть исследования.

Обоснование защищаемых положений:

1. Тела пород ультрабазит-базитового состава Подужемской структурной зоны (ПСЗ) Западного Беломорья являются тектонически разобщенными фрагментами крупной архейской первично расслоенной интрузии (Кемского массива - КМ).

Геологического строение ПСЗ определяется тем, что в ее составе принимают участие разнообразные докембрийские комплексы пород, отличающиеся структурно-вещественными и возрастными характеристиками. Согласно современным представлениям [Ранний Докембрий…, 2005] тектоническая структура всего БПП имеет складчато-покровное строение. В пределах площади исследований выделяются 2 тектонических покрова: Керетьский и Хетоламбинский.

Керетьский покров представлен преимущественно лейко- и мезократовыми гранито-гнейсами при практически полном отсутствии пород основного состава. Особенностью Хетоламбинского покрова, напротив, является широкое развитие метабазитов и биотит-амфиболовых гранитогнейсов. Интрузивные метабазиты, локализованные в этом покрове, являются главным объектом наших исследований. Они представляют собой небольшие тела линзообразной формы (до 0.5 км. в крест простирания) и имеют основной и реже – ультраосновной состав. Ультраосновные разновидности являются метапироксенитами и горнблендитами (вероятно, апопироксенитовыми);

и те и другие слагают небольшие фрагменты (до 0.2 км). Метабазиты представлены амфиболитами и габбро-анортозитами. Амфиболиты, как правило, являются пластовыми по форме телами, в некоторых случаях они тесно ассоциируют с ультрабазитами, слагая краевые части тел.

Помимо вышеупомянутых пород базит-гипербазитового комплекса, были закартированы более поздние секущие их габбро и габбро-нориты раннепротерозойского комплекса лерцолитовгаббро-норитов [Степанов, 1981]. Эти породы (друзиты) хорошо изученные и описанные в многочисленных публикациях, начиная с работ Е.С. Фёдорова [1893], не являются предметом нашего исследования.

Рис. 1. Схема геологического строения базитовых тел Пуэта (A) и Сумашевское (B) Кемского массива При изучении геологического строения отдельных фрагментов комплекса древних базитовгипербазитов было установлено, что для них характерна ритмичная расслоенность с общей тенденцией смены прослоев метапироксенитов, габбро-амфиболитовыми, которые, в свою очередь, сменяются анортозитовыми. Для всего комплекса этих пород характерно присутствие железо-титанового окисного оруденения. Перечисленные признаки указывают на принадлежность изученных фрагментов к типу расслоенных интрузий. При изучении отдельных фрагментов и сопоставлении их между собой выяснилось, что они представляют собой части некогда единого массива, разобщенного в результате тектонического разлинзования и гранитизации, который по географической принадлежности был назван нами Кемским массивом (КМ).

Всего на рассматриваемой территории было выявлено более 10 фрагментов предполагаемого дифференцированного массива, метаморфизованного и тектонически разобщенного. Размер выявленных фрагментов от 50 – до более чем 300 м в крест и от 100 – до 2000 м по простиранию. Как правило, фрагменты представлены субвертикально залегающими телами интенсивно амфиболизированного меланократового габбро и плагиоамфиболитами (апоанортозитами), переходящими в гранатовые амфиболиты. Породы рамы, вмещающие фрагменты КМ, представлены, главным образом, метаморфизованными разностями гранитов и гранито-гнейсов тоналит-трондьемитовой ассоциации.

Наибольшей обнаженностью характеризуются два тела – фрагмента единого Кемского массива: юго-западный (Пуэта) и центральный (Сумашевское).

Юго-западное тело (Пуэта), находится вблизи р. Пуэта (к С-З от г. Кемь). Это наиболее протяженное по простиранию тело прослеживается в СВ направлении на 1-1.5 км, при мощности до 400 м. Породы представлены метамеланогаббро, габбро-амфиболитами, метаанортозитами, гранатовыми и плагиоамфиболитами (рис.1a). Габбро и габбро-анортозиты подвержены интенсивной линейной мигматизации по сланцеватости с образованием плагиоклаз-кварцевых прожилков. В северо-восточном обрамлении фрагмента вмещающие гнейсы и плагиогнейсы подвергаются интенсивной гранитизации и рассланцеванию, вплоть до образования гранитогнейсов. Наиболее меланократовые разности в массиве представлены меланогаббро (иногда гранатовым), черным, иногда с зеленым оттенком, массивным, крупнозернистым. Мощность этой пачки более 230 м. На границе меланогаббро с мезократовой пачкой наблюдаются прослои вкрапленных магнетит-ильменитовых руд. Выше обнажается мезократовая часть разреза мощностью до 200 м, граница с меланогаббро нечёткая в интервале 2-3 м. Пачка представлена темно-серыми и серыми габбро-амфиболитами, нередко с гранатом. Породы массивные, среднекрупнозернистые, амфибол-плагиоклазового состава. В них встречаются линзовидные обособления более меланократовых пород, до 2-3 м по простиранию и до 20 см по мощности.

Границы с матриксом резкие. Меланократовые минералы, присутствующие в породе образуют слойки, трассирующие сланцеватость. В пределах фрагмента «Пуэта» наблюдаются секущие контакты габбро-анортозитов с лерцолит-габбро-норитовым и дайковым коронитовым комплексами, а также с пегматитовыми жилами. Эти геологические соотношения свидетельствуют о том, что комплекс габбро-анортозитов (КМ) имеет более древний возраст.

Центральный фрагмент (Сумашевское) обнажается в виде мелких, изолированных выходов, в 5 км севернее г. Кеми. Наиболее меланократовые разности представлены амфиболизированными пироксенитами. Эти тела имеют облик «будин», располагающихся в гранито-гнейсовом матриксе.

Наблюдаются постепенные переходы габбро-анортозитов в амфиболиты, плагиогнейсы, и в случаях наиболее интенсивных проявлений гранитизации - в гранито-гнейсы (рис. 1b). Это свидетельствует о значительной переработке габбро-анортозитовых комплексов вследствие наложенных тектоно-метаморфических и метасоматических преобразований. Неоднократные проявления процессов метаморфизма, гранитизации и метасоматоза в пределах БПП были установлены и отражены в многочисленных трудах исследователей [Володичев, 1990, Миллер и др., 1997]. Эти преобразования происходили в течение трёх крупных докембрийских деформационных циклов: добеломорского (2800 Ма), беломорского (2800-1800 Ма) и свекофеннского (1800-1700 Ма). Каждый из этих циклов нашел отражение в особенностях ориентировки элементов складчатых структур, покровов и зон разломов.

Общий структурный план характеризуется обычным для второго цикла деформаций субмеридиональным простиранием пород Хетоламбинского покрова и наложенной на него более молодой системой разломов СВ простирания (свекофеннская Подужемская зона разломов).

Фрагменты выделены как в зонах развития структур свекофеннского цикла (ПЗР), так и в зонах более раннего Беломорского цикла.

Структуры добеломорского этапа отсутствуют на данной территории. Кроме того, складчатостью и формированием покровных структур этого цикла определяется размещение тел протерозойских интрузий лерцолитов-габбро-норитов. Наложение позднего, свекофеннского этапа F3 было проявлено преимущественно в Подужемской зоне разломов и характеризуется частичным дроблением фрагментов КМ с наложением процессов гранитизации. Таким образом, разобщение (будинаж) КМ произошел на ранних этапах беломорского цикла.

–  –  –

Эти отличия архейских и протерозойских габбро анортозитов проявляются также при обработке данных методом факторного анализа в пространстве I-II факторов по породообразующим и редким элементам. На факторной диаграмме фигуративные точки пород Кемского массива перекрываются полями расслоенных комплексов архейских зеленокаменных поясов Кольского полуострова, Сибири и Гренландии.

Об этом же свидетельствует сравнительный анализ характера распределения спектров REE (рис. 3). Сохранение общей формы спектра при изменении уровня накопления REE в породах Кемского массива типично для расслоенных комплексов. Похожий характер распределения имеют архейские габбро-анортозиты БПП (Нигрозерский [Корпечков, 2008], Котозерский массивы) - по положительной величине Eu-аномалии (Eu/Eu*=1.2-2.7) и сопоставимым уровнем обогащения REE, отличаясь этим от протерозойских габбро-анортозитов БПП (Боярский, Пежостровский массивы), спектр распределения REE которых характеризуется отсутствием положительной Euаномалии (Eu/Eu*=0.2-0.9) при более высоком уровне обогащения REE. Спектры пород Кемского массива с «плоским» характером распределения REE могут сопоставляться с породами Центрально-Беломорского зеленокаменного пояса (ЦБЗП) [Слабунов, 2005] и, в целом, базальтами архейских зеленокаменных поясов. Таким образом, характер распределения REE в породах Кемского массива позволяет достаточно уверенно сопоставлять их с архейскими габброанортозитами БПП и некоторыми базитами зеленокаменных поясов. Об этом же свидетельствуют полиметаморфические преобразования пород и изотопно-геохронологические данные.

Для оценок P-T параметров метаморфизма были использованы программные продукты «PetroExplorer 1.2» (Е. Корниевский, ИМ УрО РАН) и "PTMAFIC" [Soto, 1995] с гранатроговообманковым, амфибол-плагиоклаз-гранатовым, гранат-биотитовым геотермометрами и роговообманковым, гранат-амфиболовым геобарометрами. Совокупностьь температур, рассчитанных Hbt-Grt [Ravna, 2000., Graham, 1984] и двуполевошпатовым [Stormer, 1975] термометром и методом TWQ [Berman, 1992] распадается на 2 дискретные группы: 730-860°С, 710-500°С. С этими температурными группами коррелируются 2 интервала установленных значений давления метаморфизма: 8.5кбар и 3.5-8 кбар, соответственно.

Скорее всего, установленные Р-T параметры соответствуют двум этапам метаморфизма с различными режимами давлений.

Для определения времени проявления этапов метаморфизма было применено датирование Sm-Nd методом по валу породы (+ плагиоклаз [Ashwal et al., 1985], Изохрона, построенная по валовым пробам пород КМ, соответствует изотопному Рис. 3. Спектры распределения REE для пород КМ возрасту 2728±46 Ма, что, по-видимому, указывает на возраст раннего высокотемпературного и высокобарического этапа метаморфизма. Этот возрастной этап метаморфизма отмечается в различных частях БПП [Володичев, 1990; и др.]. Возраст 2-го этапа метаморфизма устанавливается по Sm-Nd изохроне «плагиоклаз-вал» и соответствует 1703±83 Ма. По метаморфогенным каймам обрастания цирконов из габбро-анортозитов КМ получен изотопный возраст 1815±67 Ма. Такие значения соответствуют возрасту свекофеннского метаморфизма, изотопные метки которого распространены в пределах БПП и Балтийского щита в целом [Ранний докембрий..., 2005].

Для того, чтобы приблизиться к оценке возраста становления КМ, для наименее изменённых разновидностей пород Sm-Nd методом была построена эрохрона с T = 3092±140 Ma.

Этот возраст, возможно, соответствует времени кристаллизации массива. Однако по магматическим ядрам цирконов из габбро-анортозитов локальным U-Pb методом SHRIMP-II было получено значение 2817±17 Ма.. Несмотря на большую разницу полученных значений изотопного возраста, все они свидетельствуют об архейском возрасте КМ. Близкие значения возрастов аналогичными методами (для протолита и метаморфического события), а так же характеристик REE в цирконах были получены и для других базит–ультрабазитовых комплексов в пределах БПП

– эклогитизированных базитов Салмы [Скублов и др., 2010а,б]. Можно предположить наличие в БПП ранних базитов со схожими изотопными метками, обусловленное, субсинхронным этапом магматической активности.

3. Ведущая роль при становлении массива принадлежала кристаллизационной дифференциации, а внутреннее строение было обусловлено гравитационной дифференциацией. Средневзвешенный состав КМ был близок высокожелезистому базальту.

Для определения термодинамических параметров (P, T, fO2) формирования Кемского массива было выбрано несколько образцов главных его разновидностей.

При петрографическом изучении были выявлены реликтовые магматические ассоциации минералов – клинопироксен, титаномагнетит и плагиоклаз, отличающиеся от метаморфических по морфологии и составу. Валовые химические составы пород были пересчитаны (оптимизированный МНК) на модальный с использованием составов реликтовых минералов, что позволило оценить первичный минеральный состав пород КМ. Расчеты так же свидетельствуют о том, что ассоциация минералов должна была включать оливин в количестве не более 10%.

Температуры кристаллизации пород Таблица 1. Температура и фугитивность оценивались по вкрапленникам кислорода для магматического титаномагнетита титаномагнетита и реликтам Кемского массива клинопироксена.. Титаномагнетит представлен каплевидными вкрапленниками T, °C Окситермометр Log fO2 до 200 мкм с проявленными структурами Stormer, Lindsley, 1981 1380±80 -7.3±0.8 распада твердого раствора магнетитильменит. Для определения температуры и Ghiorso, 2008 1210±40 -8.8±0.6 фугитивности кислорода были применены 2 окситермометра, основанных на Fe-Ti равновесии пары ильменит-магнетит [Stormer, Lindsley, 1981 ] и [Ghiorso, 2008]. Использованные окситермометеры позволили получить оценки температур и фугитивности кислорода, отражённые в табл. 1.

Клинопироксен представлен реликтовыми зернами до 1-2 мм. По оптическим и определениям и составу он соответствует ряду диопсид-авгит. Термометрия с использованием клинопироксена [Перчук, 1977] дает интервал значений T=1200-1300°C.

Другой независимый метод определения P-T условий кристаллизации главных петрохимических разновидностей пород массива основан на составлении уравнений регрессии по экспериментальным данным. Автором были использованы как опубликованные в литературе уравнения, так и оригинальные уравнения, выведенные с учётом новых экспериментальных данных. Для построения моделей использовались данные по плавлению Fe-толеитов нормального ряда, лунных ферробазальтов и расслоенных комплексов [Thy et al., 2006, Putirka et al., 1996, Longhi et al., 1999, 2005].

Таким образом, расчёты по различным минералогическим термометрам и уравнениям регрессии показывают удовлетворительную сходимость результатов в интервале от 1200 до 1300°С. На основании этих данных величины в пределах данного интервала можно принять в качестве оценки диапазона температур начальных стадий кристаллизации расплава КМ. Давление при кристаллизации было рассчитано по регрессионным уравнениям, методика построения которых аналогична регрессиям для температуры. Значения, давления, полученные для средневзвешенного состава Кемского массива, соответствуют ~9 кбар, что не противоречит литературным данным по кристаллизации габбро-анортозитов, аналогичных по составу породам КМ [Шарков, 1984].

Рассчитанный средневзвешенный состав КМ соответствует высокожелезистому базальту, аналоги которых известны на Луне [Lunar sample…, 1977., Meyer, 2006] и в зонах СОХ [Coogan, 2001, Iyer еt al, 1999]. Данные Sm-Nd систематики для разностей пород КМ свидетельствует об отсутствии коровой контаминации (Nd2800=+3.6). В современной литературе отсутствуют результаты экспериментальных работ с высожелезистыми базальтами, поэтому было применено численное моделирование в программе «КОМАГМАТ 3.59» [Арискин, Бармина, 2000], которое позволило построить PT- диаграмму «ликвидус-солидус» для соотношения расплава и сосуществующих минералов. Как видно из рис. 4, смоделированная диаграмма хорошо согласуется с P-T параметрами, полученными по реликтовым ассоциациям минералов.

Данные по (Р, Т, fO2) были использованы при выяснении особенностей кристаллизации изначального расплава рассчитанных в пакете «КОМАГМАТ 3.59», в котором реализованы термометры минерал-расплав и метод геохимической термометрии, позволяющий уточнить состав исходной магмы, а также Т начала кристаллизации и соотношения минеральных фаз в расплаве.

Так как одним из определяющих факторов кристаллизации является фугитивность кислорода, полученные значения фугитивности кислорода по минеральным окситермометрам (табл. 1) использовались при моделировании и составляли 7-9 единиц, что соответствовало при данной температуре условиям буфера кварц-фаялит-магнетит (QFM).

С учётом установленных термодинамических параметров для пробы средневзвешенного состава КМ были рассчитаны температуры появления первых и конечных ликвидусных фаз. По этим данным для средневзвешенного состава были рассчитаны интервалы температур кристаллизации породообразующих минералов КМ. Как видно из рис. 5, плагиоклаз является первой ликвидусной фазой и сквозным минералом магматической стадии, обособлявшейся в результате гравитационной дифференциации в верхней части магматического резервуара, что находит подтверждение в широком развитии плагиоклазсодержащих пород на верхних уровнях псевдостратифицированного КМ. В дальнейшем по ходу эволюции магматического резервуара в его придонной части в результате ликвации обособляются глобули титаномагнетита, о чём свидетельствуют данные по морфологии и температуре кристаллизации первой генерации этого минерала. Примерно в это же время в процессе кристаллизации в придонной части обособились оруденелые пироксениты. а на заключительной стадии консолидации массива кристаллизовались относительно безрудные габбро и габбро-анортозиты. В рамках моделирования были рассчитаны вариации плотности кристаллизующегося расплава (3.0-2.8 г/см3), которые так же свидетельствуют (Cpx=3.25-3.55 г/см3, Pl=2.60-2.70 г/см3) о том, что одним из механизмов формирования интрузива являлась гравитационная дифференциация.

–  –  –

4. Установленное в породах массива магнетит-ильменитовое оруденение связано с ликвацией, сопровождавшей кристаллизационную стадию формирования интрузива. Золото, первично сосредоточенное в ильмените, перераспределялось в рудах массива при метаморфических преобразованиях.

В нескольких фрагментах (рудопроявление Сумашевское и др.) выявленное Fe-Ti-V оруденение приурочено преимущественно к меланократовым дифференциатам комплекса.

Вкрапленные руды характерны для метапироксенитов и реже - метагаббро, сплошные руды встречаются, как правило, на границах слоев и иногда в метаанортозитах Рудная минерализация представлена первичным каплевидным титаномагнетитом, ильменитом, магнетитом, пиритом и редкими зернами халькопирита. Каплевидный титаномагнетит, как правило, включен в зерна пироксена. Он сохраняется редко, так как при перекристаллизации распадается на ильменит и магнетит. Ильменит присутствует в двух генерациях: мелковкрапленный (100-200 мкм) со структурами распада в пироксене и амфиболе; в срастаниях с магнетитом (до 2-3 мм). Магнетит присутствует также в двух генерациях: в виде первичных обособлений при распаде титаномагнетита и в виде вторичных зёрен с включениями нерудных метаморфических минералов. Эти генерации отличаются по составу: для вторичного магнетита характерна более высокая железистость и сравнительно низкая титанистость.

Все титаномагнетитовые руды КМ были пререкристаллизованы при метаморфических процессах с образованием ильменит-магнетитовых агрегатов. Методами окситермометрии (сосуществующие ильменит-магнетит) фиксируются 2 интервала температур: 900-700°С для первой генерации титаномагнетита и 500-370°С – для второй. Процессы вторичной перекристаллизации сопровождались «очищением» руд от примесей и повышением их качества (V до 1%). Так, по данным микрозондового и LA-ICP анализа в первичных титаномагнетитах содержится 300-600 ppm Co, Ni, Cu, Zn; при перекристаллизации эти концентрации снижаются в 3раз. На этой стадии в породах и рудах формируется рассеянная сульфидная минерализация (до 0.3% от общего объёма пород - пирит с содержаниями Co и Ni до 1%, а также пирротин и халькопирит). Сульфиды встречаются в виде единичных зерен (200-700 мкм), на пиритах развиваются каемки замещения, представленные гематитом.

В нескольких пробах пород КМ было обнаружено золото до 0.02 ppm. Непосредственно в породах Кемского массива пока не установлено собственных минеральных фаз золота и ЭПГ, что, скорее всего, связано с мелкодисперсным характером их нахождения в породах. [Смагунов, Таусон, 2003]. При изучении железистых разностей Котозерского массива и массива губы Травяной, аналогичных КМ, установлены благороднометалльные фазы в окисных рудах, представленные изомертьеитом, арсенопалладинитом, палладоарсенидом. ([Кулешевич, 2007] и данные автора).

При изучении аншлифов из рудной зоны КМ выяснилось, что Au и ЭПГ концентрируются в магнетите и ильмените, в метаморфогенных сульфидах концентрации благородных металлов не установлены (ниже 0.01 ppm – метод LA-ICP-MS). Максимальные концентрации золота до 1.6 ppm приурочены к зернам ильменита, частично замещенного титанитом. Вероятнее всего, золото присутствует в виде субмикроскопических фаз в ильмените, не устанавливаемых при микрозондовом исследовании.

Металлы платиновой группы (Pt+Pd+Ru+Ir), имеют концентрации до 1.5 ppm в симплектитовых срастаниях ильменит-титанит, однако максимальные концентрации до 3 ppm приурочены к ильменит-магнетитовым агрегатам, сформировавшимся в результате распада титаномагнетита. Положительные корреляции с Te (r=0.77) и Se (r=0.64) позволяют предположить, что ЭПГ, высвобождаясь из оксидных минералов при метаморфических процессах, образуют собственные фазы в виде теллуридов и селенидов.

Серебро, установленное в пробах рудных пород КМ, достигает концентраций от 0.3 ppm в породе до 94 ppm, но локально. При изучении аншлифов была обнаружена минеральная фаза, представленная гесситом (Ag2Te), в многочисленных агрегатах не превышающих размера 10 мкм и развитых по трещинам в амфиболе. Положительные корреляции с Rb, Pb, Sr, Ba, Bi (r0.8) находят свое подтверждение в минеральной ассоциации гессита с кальцитом, галенитом, баритом и самородным висмутом (данные микрозондового анализа). Этот наиболее низкотемпературной минеральный парагенезис образовался на заключительной стадии диафторических преобразований пород при Т 110-270°С.

Таким образом, формирование пород КМ и рудной минерализации в них проходило в несколько этапов:

1. Образование оливинсодержащих пироксенитов и анортозитов в следующей последовательности: кристаллизация ранней фазы с каплеобразным мелковкрапленным титаномагнетитом со структурами распада; кристаллизация обогащённого Fe-Ti-V расплава образование вкрапленных ильменит-магнетитовых руд; кристаллизация основной силикатной фазы с остаточными порциями рудного вещества.

2. Метаморфизм на границе амфиболитовой и гранулитовой фаций – перекристаллизация основной массы руд с распадом титаномагнетита на магнетит и ильменит (~810-860°C); появление пирита как результат гидротермально-метасоматических преобразований пород и руд.

3. Разобщение Кемского массива на обособленные фрагменты в результате тектонометаморфических и ультраметаморфических процессов. Преобразование руд в условиях гранитизации. Свекофеннский метаморфизм (до ~1.7 Ga) на границе амфиболитовой и зеленосланцевой фации: распад второй генерации титаномагнетита, хлоритизация амфибола, образование гессита в ассоциации с галенитом и баритом.

Заключение

На основании проведённых исследований можно сделать следующие выводы:

1. Фрагменты базит-ультрабазитов Подужемской структурной зоны относятся к единому расслоенному массиву (КМ), разобщенному в результате тектоно-метаморфических преобразований. Возраст становления массива древнее 2820 Ма. Время раннего высокотемпературного и высокобарического метаморфизма пород массива 2728 ± 46 Ма. Поздний метаморфизм с относительно низкими Т-Р параметрами проявился около 1815 Ma назад.

2. По петрохимическим особенностям породы КМ относятся к габбро-анортозитам расслоенных интрузий, и аналогичны Травяногубскому и Котозерскому массивам БПП. Такие геохимические показатели как высокие содержания Fe и Ti, наличие Eu-аномалии и др. отличают их от протерозойских габбро-анортозитов БПП.

Главными процессами, обусловившими расслоенность КМ, являлись 3.

кристаллизационная и гравитационная дифференциация минералов с явлениями ликвации на ранних стадиях. Рассчитанный средневзвешенный состав КМ соответствует высокожелезистому базальту. Данные Sm-Nd систематики для пород КМ свидетельствует об отсутствии коровой контаминации (Nd2800=+3.6).

4. Окисное ильменит-магнетитовое оруденение КМ связано с ликвационным (до 1200-1300°С), кристаллизационным и метаморфическим (до 400°С) этапами эволюции. Большая часть руд имеет раннемагматическую природу и была перекристаллизована при наложенном метаморфизме. Доля руд, образовавшихся на метаморфическом этапе, не превышает 10-15%. Основная часть богатых руд приурочена к меланократовым разностям пород –метаклинопироксенитам и метагаббро.

Повышенные концентрации золота в породах КМ связаны с его перераспределением из ильменита, замещаемого титанитом при метаморфизме. Наиболее низкотемпературные рудные минералы (110-270°С) представлены гесситом (Ag2Te).

Установленные петрогеохимические тенденции формирования массива и его оруденения указывают на перспективность поисков новых расслоенных массивов габбро-анортозитовой формации и их фрагментов, продуктивных на Ti-Fe-V и благороднометалльное оруденение [Кулешевич, 2007] в Западном Беломорье.

Список работ по теме диссертации Березин А.В. Новые перспективы минерагенического районирования 1.

Беломорского подвижного пояса // В сб.: Беломорский подвижный пояс: геология, геохронология, минерагения (путеводитель и материалы конференции). Тезисы конференции.

Петрозаводск: ИГ Кар НЦ РАН, 2005. С.108-110.

Березин А.В. Титаноносность габбро-амфиболитов Кемской разломной зоны.

2.

(Карелия, Западное Беломорье) // Метаморфизм и геодинамика. Материалы международной научной конференции (II чтения памяти С.Н. Иванова). Екатеринбург: ИГ УрО РАН, 2006. С.

8-10.

Березин А.В. Базитовые комплексы Подужемской зоны разломов и их рудная 3.

специализация (Карелия, Западное Беломорье) // Геология, полезные ископаемые и геоэкология Северо-Запада России. Материалы XVII молодежной конференции, посвященной памяти К.О. Кратца, Петрозаводск: ИГ Кар НЦ РАН, 2006. С. 13-16.

Березин А.В. Геология и рудная минерализация габбро-анортозитового 4.

комплекса Подужемской зоны разломов (Западное Беломорье) // Ультрабазит-базитовые комплексы складчатых областей. Материалы международной конференции. Иркутск: ИркГТУ, 2007.

Березин А.В. Геология и рудоносность габбро-анортозитов Подужемской 5.

структурной зоны. (Карелия, Западное Беломорье) // Геодинамика, магматизм, седиментогенез и минерагения Северо-Запада России. Петрозаводск: ИГ Кар НЦ РАН, 2007. С. 43-46.

Березин А.В. Архейские габбро-анортозиты беломорского подвижного пояса 6.

(БПП): геология и металлогения // Региональная геология и металлогения. 2009. № 39. С. 100Березин А.В. Рудоносность габбро-анортозитов Подужемской структурной 7.

зоны (Карелия, Западное Беломорье) // Сборник трудов молодых ученых ИГДД РАН. СПб.:

ИГГД РАН, 2010. С. 83-100.

Скублов С.Г., Балашов Ю.А., Марин Ю.Б., Березин А.В., Мельник А.Е., 8.

Падерин И.П. U-Pb возраст и геохимия цирконов из салминских эклогитов (месторождение Куру-Ваара, Беломорский пояс) // Доклады АН. 2010. Т. 432. № 5. С. 668-675. Вклад А.В.

Березина 20%.

Скублов С.Г., Березин А.В., Марин Ю.Б., Ризванова Н.Г., Богомолов Е.С., 9.

Сергеева Н.А., Васильева И.М. Комплексное изотопно-геохимическое (Sm-Nd, U-Pb) исследование салминских эклогитов // Доклады АН. 2010. Т. 434. № 6. С. 802-806. Вклад А.В.

Березина 30%.



Похожие работы:

«Воробьева Алевтина Геннадиевна Социальный контроль как фактор повышения эффективности деятельности полиции (на примере Московской области) Специальность 22.00.08 – социология управления Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата социологическ...»

«БАРАНОВА Ольга Михайловна Социально-философский анализ феноменов любви и пола Специальность 09.00.11 социальная философия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата философских наук Уфа 1998 Работа выполнена на кафедре философии Башкирского государственного...»

«Устинова Наталья Вячеславовна ПОЛИТИЧЕСКАЯ РЕПУТАЦИЯ: СУЩНОСТЬ, ОСОБЕННОСТИ, ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ Специальность 23.00.02 – Политические институты, этнополитическая конфликтология, национальные и политические процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата полит...»

«ШАЛАГИНОВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСЕЕВНА СОЦИАЛЬНАЯ МАРГИНАЛЬНОСТЬ: ХАРАКТЕРОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ 09.00.11 – социальная философия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук Ростов на – Дону 2012 Работа выполнена...»

«КАЙТАМБА Майя Джемаловна ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВОСТОЧНОГО ПРИЧЕРНОМОРЬЯ В ПОЗДНЕМ НЕОПЛЕЙСТОЦЕНЕ И ГОЛОЦЕНЕ Специальность 25.00.25 – геоморфология и эволюционная география Автореферат диссертации на соискании ученой степени кандидата географических наук Москва 2005 Работа выполнена в лаборатории новейших отложений и палеогеографии плейстоцен...»

«ИШМУХАМЕТОВА Венера Тальгатовна ПРОГНОЗИРОВАНИЕ КОРЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АЛМАЗОВ НА СЕВЕРЕ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ НА ОСНОВЕ ДЕШИФРИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ Специальность – 25.00.11. Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералог...»

«ВЕТРЕНКО Инна Александровна ИГРОВЫЕ ПРАКТИКИ В ПОЛИТИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ 23.00.02 – политические институты, этнополитическая конфликтология, национальные и политические процессы и технологии (политические науки) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктор...»

«ЛУПЕНКОВА Екатерина Юрьевна ЦЕННОСТНЫЕ ОРИЕНТАЦИИ РОССИЙСКОГО ЭЛЕКТОРАТА: УПРАВЛЕНЧЕСКИЙ АНАЛИЗ (НА ПРИМЕРЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность 22.00.08 – социология управления (социологические науки) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Москва – 2013 Работа выполнена на кафедре с...»








 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.