УДК 552.11
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АССИМИЛЯЦИИ БАЗАЛЬТОВЫМИ РАСПЛАВАМИ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД ПРИ ОБРАЗОВАНИИ НОРИЛЬСКИХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД
© 2014 г. Н. А. Криволуцкая*, А. А. Плечова*, Ю. А. Костицын*, Б. В. Беляцкий**, И. А. Рощина*, Н. М. Свирская*, Н. Н. Кононкова*
*Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН ул. Косыгина, 19, Москва, 119991, Россия; e-mail: nakriv@mail.ru **Институт геологии и геохронологии докембрия РАН наб. Макарова, 2, Санкт-Петербург, 199034, Россия Поступила в редакцию 20.07.2013 г.
Получена после доработки 19.09.2013 г.
В моделях образования Норильских платино-медно-никелевых месторождений важная роль отводится процессам ассимиляции вмещающих пород базитовыми расплавами. Эта идея базируется на необычном соотношении силикатной и сульфидной составляющих для данного типа месторождений, а также тяжелом изотопном составе серы сульфидов руд, который, как предполагается, обусловлен ассимиляцией ангидрита из вмещающих пород. Анализ других факторов, влияющих на этот процесс, в литературе не рассматривается. Нами впервые детально проанализировано строение контактовых зон интрузивов, локализованных в различных вмещающих породах: Масловского в раннетриасовых базальтах ивакинской-надеждинской свит и Талнахского в девонских карбонатно-терригенных породах с ангидритом. На примере распределения редких элементов и соотношения изотопов 87Sr/86Sr и Sm-Nd показано, что ассимиляция вмещающих пород либо отсутствовала, либо была проявлена в очень локальной зоне (1 м) в восточной апофизе юга Масловского интрузива. Продемонстрировано, что по изотопному составу стронция, неодима, и особенно свинца, ангидрит не мог быть источником тяжелой серы для сульфидов норильских месторождений. Руды Масловского и Талнахского интрузивов близки по изотопному составу таковым слагающих их сульфидов (максимальные значения 834S в которых достигают 10.8 и 14.2%е соответственно), несмотря на существенную разницу в составе вмещающих их пород. На основании проведенных исследований сделан вывод о незначительности проявления ассимиляционных процессов и отсутствии их влияния на образование руд.
DOI: 10.7868/S0869590314020058
ВВЕДЕНИЕ
Процессы взаимодействия расплавов с вмещающими породами обычно рассматриваются на примере гранитных магм. Значительно реже они анализируются для базальтовых расплавов. На протяжении многих лет особое значение придается роли ассимиляции базальтовыми магмами осадочных пород в различных моделях образования медно-никелевых и железо-титан-ванадиевых руд, связанных с ультрабазит-базитовыми комплексами (Конников, 1986; Конников и др., 2005; Naldrett, 1992; 2005; 2009; Arndt et al., 2003; Li et al., 2009). В связи с этим оценка масштабов возможной ассимиляции вмещающих пород расплавами основного состава имеет важное значение как для петрологии, так и для теории магматического рудообразования.
Наиболее интересными объектами, с точки зрения решения данного вопроса, являются уникальные Pt-Cu-Ni месторождения Норильского района, представленные гигантскими сульфид-
ными телами (шириной 2 км, протяженностью 4 км и мощностью до 50 м), связанными с маломощными (150—200 м) интрузивами габбро-доле-ритов. Такое необычное соотношение сульфидного и силикатного расплавов в системе поставило перед исследователями норильских месторождений вопрос об источнике серы, объем которой невозможно получить при кристаллизации гомогенного базальтового расплава in situ из-за низкой растворимости серы в нем. Казалось, что ответ на него находится на поверхности — среди терриген-но-осадочных пород, в которых локализованы рудоносные массивы, значительный объем составляют ангидритсодержащие породы, вплоть до образования отдельных слоев чистого ангидрита. Последний стал рассматриваться в качестве важного источника серы при образовании руд на уровне современных интрузивных камер. Эта идея утвердилась при изучении сульфидных руд, изотопный состав серы в которых оказался очень тяжелым по сравнению с другими медно-никеле-выми месторождениями мира. Эти исследования
были начаты по инициативе М.Н. Годлевского, их результаты нашли отражение во многочисленных работах Л.Н. Гриненко (Годлевский, Гриненко, 1963; Гриненко, 1967, 1984; Grinenko, 1985) и других геологов (Горбачев, Гриненко, 1973; Ковален-кер и др., 1974). Л.Н. Гриненко качественно была установлена прямая корреляционная зависимость между содержаниями серы в интрузивах и ее изотопным составом, что послужило одним из предположений об образовании сульфидов in situ. Эти данные легли в основу доказательства ассимиляции расплавом вмещающих пород, особенно содержащих в своем составе ангидрит.
В последнее время эта идея была заимствована иностранными геологами (Naldrett, 1992, 1995; Arndt et al., 2003; Li et al., 2003), которые провели исследование ряда интрузивов и получили те же самые данные. Принципиально новые результаты были получены только для эффузивных пород (Ripley et al., 2003; 2010), изотопный состав серы в которых до этого не изучался в силу технических ограничений.
Процесс ассимиляции серы из вмещающих пород является одним из основополагающих моментов новой модели формирования Норильских месторождений в условиях открытой магматической системы, предложенной В.А. Радько (Радь-ко, 1991) и развитой в работах А. Налдретта с соавторами (Naldrett, 1992; 2005; Li et al., 2009), выдвинутой в качестве альтернативной гипотезы образования норильских руд в закрытой системе (Годлевский, 1959; Дюжиков и др., 1988; Дистлер и др., 1988). Согласно этой концепции интрузивы рассматриваются в качестве подводящих каналов для лав на поверхность. Одним из доказательств существования этого процесса рассматривается обнаружение ангидрита в интрузивных породах (Li et al., 2009).
Несмотря на кажущуюся очевидность вопроса, базирующегося только на изотопном составе серы, вопрос об ассимиляции вмещающих пород исходными магмами в Норильском районе практически не анализировался с других позиций. Если процесс ассимиляции действительно имел место, то он должен был отразиться как на изменении петрографического и геохимического состава пород, особенно в приконтактовых зонах интрузивов, так среднем составе интрузивов, залегающих в различных по составу вмещающих породах. Немаловажным является и вопрос о механизме ассимиляции ангидрита расплавом, который имеет значительно более низкую температуру (1200°С, Ворцепнев, 1978; Криволуцкая, Соболев, 2001; Криволуцкая и др., 2001) по сравнению с температурой плавления минерала (1430°С, Годовиков, 1983).
В настоящей работе перед авторами стояла конкретная задача — изучить строение и состав
контактовых зон интрузивов с вмещающими породами и определить степень контаминации при кристаллизации расплавов на уровне современных интрузивных камер. Ранее такая работа была проделана нами (Криволуцкая, Рудакова, 2009; КтоО^кауа й а1., 2012) для Масловского массива с богатым оруденением, залегающего в базальтах; при этом была продемонстрирована локальность проявления ассимиляционных процессов. Однако, несомненно, наибольший интерес представляет случай залегания массивов в осадочных породах с ангидритом. Примером такого расположения является Талнахский интрузив с уникальными рудами, на примере которого был проведен анализ изменения составов пород от экзо- к эндоконтакту и далее к его внутренней части. Результаты этих исследований и их обсуждение легли в основу настоящей статьи.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ РАЙОНА И ТАЛНАХСКОГО ИНТРУЗИВА
Норильский район расположен на севере Сибирской платформы в пределах крупнейшей Сибирской трапповой провинции. На современной эрозионной поверхности обнажаются терриген-но-осадочные отложения кембрия — перми, перекрытые вулканитами раннего триаса (рис. 1). Интрузивные образования, представленные хоноли-тами, силлами, дайками и телами неправильной формы, имеют основной состав и локализованы преимущественно в верхней части осадочного комплекса или, что значительно реже, в нижней части туфо-лавовой толщи. Они подразделяются на комплексы соответственно их внутреннему строению (Геологическая карта..., 1994; Государственная геологическая..., 2000; Рябов и др., 2000). К рудоносному норильскому комплексу отнесены наиболее дифференцированные тела (ЫкИаоИсу, 1994; Лихачев, 2006) повышенной магнезиальности (10—12 мас. % по сравнению с вулкантами — 6—7 мас. % М§0). Вкрапленные и массивные сульфидные руды сосредоточены в области нижнего контакта интрузивов с вмещающими породами, относительно которого выделяются эндо- и экзоконтактовые разновидности. Уникальными по запасам платиноидов, никеля и меди являются три разрабатываемых месторождения: Норильск 1, Талнахское и Октябрьское (рис. 1).
Талнахское месторождение, связанное с одноименным массивом, а также Хараелахский интрузив детально описаны в литературе (Ваулин, Суханова, 1970; Додин, Батуев, 1971; Лихачев, 19961, 19962, 2006; Генкин и др., 1981; Днепровская и др., 1987; Днепровская, 1987; Дюжиков и др., 1988; Дистлер и др., 1988; Рябов и др., 2000; Криволуцкая и др., 2001; Туровцев, 2002). Талнахское хоно-
Рис. 1. Проекция Октябрьского и Талнахского месторождений на горизонтальную плоскость.
1 — интрузивные породы, 2 — тела сплошных сульфидных руд, 3 — Главный Норильско-Хараелахский разлом, 4 — скважины и их номера.
На врезке показано положение месторождений на геологической схеме Норильского района.
литообразное интрузивное тело, расположенное в пределах Хараелахской мульды и приуроченное к крупному Норильско-Хараелахскому разлому, вытянуто на 20 км с севера на юг, его ширина достигает 2 км, а мощность — 220 м. Выделяются северо-восточная, центральная и юго-западная части единого интрузивного тела, разделенные упомянутым выше разломом. Вкрапленная минерализация присутствует практически повсеместно в нижней части массива, в то время как жильные тела сульфидов сосредоточены в области экзоконтакта и тяготеют к мульдообразным прогибам в подошве интрузива и значительно реже встречаются в верхнем экзоконтакте. Хара-елахский интрузив изометричной формы расположен к западу от Норильск
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.