ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2009, том 51, № 2, с. 125-139
УДК 548.4:549.731.15
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАСПЛАВОВ, ПРИНИМАВШИХ УЧАСТИЕ В ФОРМИРОВАНИИ ХРОМИТОВЫХ РУД КЛЮЧЕВСКОГО УЛЬТРАОСНОВНОГО МАССИВА (СРЕДНИЙ УРАЛ, РОССИЯ)
© 2009 г. В. А. Симонов*, К. С. Иванов**, В. Н. Смирнов**, С. В. Ковязин*
*Институт геологии и минералогии СО РАН
630090, Новосибирск, просп. Коптюга, 3 **Институт геологии и геохимии УрО РАН 620075, Екатеринбург, Почтовый пер., 7 Поступила в редакцию 16.07.2008 г.
Приводятся результаты изучения расплавных включений из хромитов Ключевского ультраосновного массива, который является наиболее представительным из всех уральских ультраосновных массивов, не принадлежащих к зоне Главного Уральского глубинного разлома. В строении массива принимают участие два отчетливо обособляющихся комплекса пород: дунит-гарцбургитовый (тектонизированные мантийные перидотиты) и дунит-верлит-клинопироксенит-габбровый (расслоенная часть офиолитово-го разреза). Изученное Козловское месторождение хромитов расположено в юго-восточной части Ключевского массива среди серпентинизированных дунитов и представляет собой серию линзовидных тел и полос мощностью до 7-8 м, сложенных преимущественно вкрапленными рудами с участками массивных руд. В результате проведенных исследований были найдены расплавные включения в хромитах из вкрапленной и богатой сливной руды. Прогретые и закаленные в стекло расплавные включения и минерал-хозяин проанализированы на микроанализаторе "Camebax-Micro". Стекла расплавных включений в хромитах Ключевского массива содержат незначительное количество щелочей + K2O до 1.06 мас. %) и отражают составы расплавов нормальной щелочности. По содержанию SiO2 (49-56 мас. %) расплавные включения соответствуют базальтам и андезито-базальтам. Проведено сопоставление с расплавными включениями из хромитов Нуралинского (Южный Урал) и Карашатского (Южная Тува) ультраосновных массивов. Установлены отличия физико-химических параметров магматических систем, принимавших участие в формировании вкрапленных и сливных хромитовых руд Ключевского массива. Для первых характерен более широкий температурный интервал (1185-1120°С) по сравнению с данными по сливным хромитовым рудам (1160-1140°С).
ВВЕДЕНИЕ
Хромиты являются одним из наиболее важных видов сырья, необходимых для развития металлургической, а также огнеупорной и химической промышленности России. Реальная производительность российских заводов по переработке хромитовых руд составляет 1.4-1.5 млн. т руды в год. После утраты Россией уникальных месторождений хромитов группы Хромтау Кемпирсайского массива на Южном Урале, где было сосредоточено примерно 95% добычи, хромиты в России стали остродефицитным сырьем, актуальность всестороннего исследования которого не вызывает сомнения.
Ключевской массив принадлежит к наиболее известным ультраосновным офиолитовым комплексам восточного (палеостроводужного) сектора Урала. В последние годы получено много новых данных по геологии, изотопии и возрасту ультраосновных
Адрес для переписки: В.А. Симонов. E-mail: simonov@ uiggm.nsc.ru
массивов зоны Главного Уральского глубинного разлома (Bea вг а1., 2003; Гурская и др., 2004; Ефимов и др., 2005; Попов, 2006; Савельева и др., 2006; Симонов и др., 20062; Шмелев, 2005; Волченко и др., 2007 и др.). На Урале, кроме Главного Уральского глубинного разлома, выделяется еще не менее восьми крупных субмеридиональных тектонических швов, к которым приурочены пояса и тела ультрамафи-тов. Большая часть их обнажена в пределах Южного и Среднего Урала, севернее они постепенно погружаются под рыхлые мезокайнозойские осадки Западно-Сибирского нефтегазоносного мегабас-сейна, образуя шовные зоны в его фундаменте. Ключевской массив был выбран нами для исследований как наиболее представительный (Булыкин и др., 1995; Иванов и др., 2000 и др.) из всех уральских ультраосновных массивов, не принадлежащих к зоне Главного Уральского глубинного разлома. Ключевской массив расположен в 80 км юго-восточнее г. Екатеринбурга в окружении девонских вулкано-
генно-терригенных и силурийских терригенно-кар-бонатных толщ.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КЛЮЧЕВСКОГО МАССИВА
На современном эрозионном срезе Ключевской массив имеет близкую к каплевидной форму (фиг. 1). В меридиональном направлении он протягивается на 25 км, максимальной ширины 7.5 км достигает в южной части, общая площадь составляет 85 км2. По геофизическим данным, мощность массива резко возрастает от 0.8 км в северной части до 5-6 км на юге. Все контакты с вмещающими породами тектонические. Падение контактов крутое (50°-80°). Направление падения восточного и южного контактов - под массив, северного и западного - в сторону от массива. В строении массива принимает участие два отчетливо обособляющихся комплекса пород: дунит-гарцбургитовый (тектонизированные мантийные перидотиты) и дунит-верлит-клинопи-роксенит-габбровый (расслоенная часть офиолито-вого разреза). Дунит-гарцбургитовый комплекс пользуется преобладающим развитием, практически целиком слагая северную и центральную части массива (фиг. 1). Контакт с породами дунит-верлит-клинопироксенит-габбрового комплекса тектонический. По геофизическим данным, он полого (под углом 30°-40°) погружается под дуниты и гарцбур-гиты, которые образуют покровную пластину, перекрывающую породы дунит-верлит-клинопирок-сенитового комплекса.
Дунит-гарцбургитовый комплекс характеризуется крайне неравномерным распределением орто-пироксена в породах от полного его отсутствия до 20-35% и выше, т.е. представлен чередованием ду-нитов и гарцбургитов с постепенными переходами между ними. Размеры участков, сложенных дунита-ми, колеблются от нескольких сантиметров до первых метров, иногда - до первых десятков метров. Форма дунитовых обособлений разнообразна: изо-метричные и линзовидные шлиры, полосы, быстро выклинивающиеся и кулисообразно перемежающиеся. По данным региональных геологических и поисковых работ (Олерский и др., 1984; Булыкин и др., 1995), количество дунитов довольно широко варьирует, составляя в среднем 24%. Участки гарцбургитов, разделяющие дунитовые тела, имеют ши-
рину от 1 до 15 м, обычно - 1-6 м. Для северной половины массива характерно присутствие линз, полос и участков, сложенных эпигенетическими ду-нитами. Эпигенетичность дунитов устанавливается по наличию резкого с многочисленными апофизами контакта с гарцбургитами. Количество таких дунитов меняется от 30 до 100%, в среднем составляя около 40% от всего объема пород. Мощность эпигенетических дунитовых тел от нескольких метров до нескольких сотен метров.
Все породы дунит-гарцбургитового комплекса имеют отчетливые следы интенсивной тектониза-ции. С.А. Щербаков (1990) выделил три этапа высокотемпературных пластических деформаций, протекавших, по его мнению, частично в мантийных, а частично в коровых условиях. Позднее они сменились хрупкими деформациями, развитыми в пределах маломощных локальных зон и происходившими уже после серпентинизации или одновременно с ней. Серпентинизация является наиболее широко проявившимся метаморфическим процессом. На начальном регрессивном этапе метаморфизма происходило образование железистого лизардита I и II генераций. С прогрессивным этапом была связана антигоритовая серпентинизация, сопровождавшаяся образованием вторичного магнетита. Дальнейшее повышение температуры приводило к дегидратации антигорита с образованием вторичного оливина, однако широкого распространения процессы оливинизации не получили. Хризотилизация развита локально в зонах разрывных нарушений в основном в виде реликтов среди антигоритовых и лизардит-ан-тигоритовых серпентинитов. Гидротермальные преобразования пород, выразившиеся в появлении талька, карбоната, реже хлорита, развиты незначительно в зонах разрывных нарушений. Главные петрохимические особенности пород дунит-гарцбургитового комплекса - высокая магнезиальность, низкое содержание СаО, А1203, ТЮ2 (табл. 1). Ду-нит-гарцбургитовый комплекс вмещает ряд небольших по запасам месторождений и рудопроявле-ний хромитов.
Дунит-верлит-клинопироксенит-габбровый комплекс слагает несколько тектонических блоков в южной и западной частях массива. Габброиды, входящие в состав этого комплекса, обычно рассматривались в качестве отдельной фазы внедрения. Однако рвущих интрузивных контактов габбро
Фиг. 1. Схема геологического строения Ключевского массива (по результатам региональных геологических работ с добавлением авторов).
1 - породы дунит-гарцбургитовой ассоциации; 2 - дуниты расслоенной части офиолитового разреза с линзами хромитов; 3 - верлиты и клинопироксениты расслоенной части офиолитового разреза; 4 - габбро; 5-8 - вмещающие породы: 5 - среднерифейские гнейсы и кристаллические сланцы алабашской серии, 6 - средне-позднеордовикские метаба-зальты новоберезовской толщи, 7 - породы колюткинской карбонатно-сланцевой толщи силурийского возраста, 8 -породы арамильской карбонатно-терригенной толщи раннекаменоугольного возраста; 9 - ненарушенные геологические границы; 10 - линии разрывных нарушений; 11 - точка отбора проб для изучения расплавных включений в хромитах.
1 А 1 111 111
г г
г г г г
ггптттч
шин
Ц-Шлл
т—I г
_|_I_I
Таблица 1. Xимичecкий cocraB пopoд Kлючавcкoгo мaccивa, мac. %
Koмпoнeнты 1 2 3 4 5 6 7
SiO2 39.10 41.48 35.78 34.18 34.07 50.08 42.15
TiO2 0.03 <0.01 0.02 0.01 0.01 0.05 0.03
Al2O3 0.52 1.22 0.45 0.41 0.40 1.70 0.64
Fe2O3 3.30 3.17 7.33 6.73 6.78 3.01 4.34
FeO 4.33 2.12 2.50 1.80 1.40 3.90 2.50
MnO 0.09 0.10 0.11 0.15 0.14 0.15 0.15
MgO 41.05 37.85 37.55 41.70 41.45 23.31 34.75
CaO 0.50 0.11 2.14 0.02 0.00 14.32 6.42
Na2O 0.17 <0.10 0.20 0.31 0.31 0.31 0.31
K2O 0.05 <0.10 He oöa He oöa He oбн. He oбн. He oбн.
P2O5 0.05 <0.05 » » » » »
П.п.п. 11.12 12.83 13.70 14.30 16.00 3.50 8.80
Cyммa 100.3 98.88 100.56 99.62 99.77 100.28 100.09
Koмпoнанты 8 9 10 11 12 13 14
SiO2 42.10 19.00 13.00 51.36 51.04 51.10 45.59
TiO2 0.04 0.12 0.20 0.06 0.06 0.08 0.07
Al2O3 0.66 5.00 8.40 2.04 1.85 3.57 17.76
Cr2O3 29.00 38.00
Fe2O3 4.06 11.00* 15.00* 3.39 2.37 2.87 1.50
FeO 2.10 1.80 2.50
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.