ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2014, том 56, № 6, с. 509-538
УДК 553.48(100)
РОЛЬ МАГМАТИЧЕСКОГО И ФЛЮИДНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПЛАТИНОВОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ НИЖНЕЙ ЗОНЫ И ПЛАТРИФА ПО ДАННЫМ СОСТАВОВ ФЛОГОПИТА, КУМУЛУСНЫХ СИЛИКАТОВ И СУЛЬФИДНОГО РАСПЛАВА (СЕВЕРНЫЙ ЛИМБ КОМПЛЕКСА БУШВЕЛЬД)
© 2014 г. М. А. Юдовская***, Д. А. Киннэйрд**, Л. В. Удачина*, В. В. Дистлер*, Д. В. Кузьмин***, ****
*Институт геологии рудных месторождений, минералогии, петрографии и геохимии РАН 119017, Москва, Старомонетный пер., 35 **Школа Геонаук, Университет Витватерсранд 2050 Витс, Иоганнесбург, Южная Африка ***Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН 630090, Новосибирск, пр. ак. Коптюга, 3 ****Новосибирский государственный университет 630090, Новосибирск, Пирогова, 2 Поступила в редакцию 04.03.2014 г.
По данным новых разведочных работ установлено, что мощный разрез химически примитивных ку-мулатов Нижней зоны подстилает Платриф в отдельных магматических депрессиях в северном лимбе комплекса Бушвельд. На площади Туфспрэйт Нижняя зона отделена от перекрывающего ее Платрифа интервалом контактово-метаморфизованных осадочных пород, включающим силлы тонкозернистых норитов и плагиоклазовых ортопироксенитов Краевой зоны. Магматическая стратиграфия Платрифа в Туфспрэйте в его западном погружении, где он слабо контаминирован осадочными породами, близка к разрезу Критической зоны Бушвельда. Нижняя зона и Платриф по всему разрезу содержат сульфидную минерализацию, которая обогащена элементами платиновой группы (ЭПГ) в отдельных горизонтах — рифах. Основной из них может быть сопоставлен с рифом Меренского. Целью работы было определить соотношения флюидного и магматического концентрирования ЭПГ в рифовых горизонтах, которые локализованы в верхах разреза Платрифа вблизи его несогласного контакта с Главной зоной. Показано, что распределение Ni между кумулусными оливином и ортопироксеном и сосуществующей сульфидной жидкостью, состав которой пересчитывался как тенор сульфидов по данным валовых содержаний Ni, Cu и S в породе, указывает на их равновесную кристаллизацию в Нижней зоне и Платрифе при близких окислительно-восстановительных условиях. Напротив, распределение Ni между флогопитом и сульфидным расплавом не свидетельствует в пользу их равновесной кристаллизации, хотя магнезиальность флогопита из интеркумулусной ассоциации коррелирует с магнезиальностью кумулусных минералов во всем разрезе. Данные микро-рентгеноспектральных анализов флогопита через весь разрез показывают, что наиболее высокие содержания галогенов (F и Cl) характерны для наиболее высоко дифференцированных пород разреза, включая как платиноносные плагиоклазовые пироксениты из рифовых горизонтов, так и безрудные нориты Краевой зоны. Это позволяет сделать вывод, что обогащение летучими является сопутствующим, а не необходимым условием развития ЭПГ-минерализации в рифовых горизонтах, тогда как основным контролирующим фактором было фракционирование металлов между силикатным и сульфидным расплавами.
DOI: 10.7868/S0016777014060082
ВВЕДЕНИЕ
Комплекс Бушвельд вмещает больше трех четвертей мировых запасов элементов платиновой группы (ЭПГ) и больше половины мировых запасов хрома (Schurmann et al., 1998; Naldrett, 2011) наряду с гигантскими запасами сопутствующих
Адрес для переписки: М.А. Юдовская. E-mail: maiya@igem.ru
N1, Си, Аи, А§ и других халькофильных металлов, месторождениями ванадиеносных титаномагне-титов, 8п и флюорита. Комплекс включает наиболее древнюю вулканическую группу Руйберг, которая рассматривается как вулканический предшественник ультраосновной интрузии и формирует крышу комплекса, а также три основные интрузивные серии: расслоенную серию Растенбург, се-
Фиг. 1. Схема геологического строения комплекса Бушвельд (по Са^Иогп etа1., 2006).
1 — группа Ватерберг; 2 — щелочные интрузии; 3 — серия гранитов Лебова; 4 — серия гранофиров Рашуп; 5 — расслоенная серия Растенбург; 6 — группа риолитов Руйберг; 7 — супергруппа Трансвааль; 8 — разлом.
И 1
ш 2
EZ3 3
□ 4
О 5
IV V V f *1 [у V4VI [у vvvi 6
□ 7
8
Рис. 2
Восточный лимб
tt 24° 15' S
Юго-восточный лимб
100 км
-I 27° W
_I_
29° W
_I_
рию гранитов Лебова и серию гранофиров Рашуп (SACS, 1980; Cawthorn et al., 2006). Базит-гипер-базитовые породы серии Растенбург проявлены в пяти отдельных магматических бассейнах или лимбах (фиг. 1). Эти интрузии внедрились 2.05 млрд лет назад (Scoates, Friedman, 2008) в основном в нижнеархейские-верхнепротерозойские осадочные породы супергруппы Трансвааль на различных стратиграфических уровнях и к настоящему времени эродированы в различной степени (фиг. 1). Серия Растенбург подразделяется на ультраосновную Нижнюю зону, базит-гипербазито-вую Критическую зону, норит-габброноритовую Главную зону и феррогабброидную Верхнюю зону, а также включает норитовые и пироксенитовые силлы Краевой зоны (Eales, Cawthorn, 1996).
Основные экономические запасы ЭПГ связаны с двумя магматическими горизонтами, или рифами, — рифом Меренского и UG2-хромити-тами, которые прослеживаются в пределах двух лимбов — восточного и западного (фиг. 1). Термин "риф" традиционно используется для обозначения выдержанных слоев с экономической или субэкономической минерализацией вне зависимости от типа минерального сырья и происхож-
дения расслоенности. Этот термин используется для обозначения золотоносных пластов бассейна Витватерсранд, стратиформных тел богатых руд в медистых песчаниках, а также магматических горизонтов с ЭПГ-минерализацией в расслоенных интрузиях. Выдержанное положение рифов в расслоенном разрезе Бушвельда нарушается в местах синмагматических депрессий-потолов, в результате эрозии при магматических несогласиях, при подъеме кровли нижележащих осадочных пород в виде куполов-диапиров, при нарушениях, связанных с внедрениями более поздних интрузий (таких как Пиланесберг), а также при формировании секущих и послойных тел железистых ультраосновных пегматоидов. Северный лимб Бушвель-да на большей части его протяженности содержит Платриф, который занимает стратиграфическую позицию Критической зоны (фиг. 2). Платриф, несмотря на свое наименование, не является рифовым горизонтом, а представляет собой многофазовый силлообразный неравномерно минерализованный интрузив, сложенный породами преимущественно пироксенит-гарцбургитового состава и включающий мощные ксенолиты метаморфизо-ванных осадочных пород (Юппакё а1, 2005;
(а) (б)
Сандслут ^
Фиг. 2. Геологическое строение северного лимба комплекса Бушвельд.
а — геологическая карта северного лимба (по van der Merwe, 1978). Показаны сателлитные ультраосновные тела и местонахождение скважин; б — схема и наименования лицензионных разведочных и эксплуатационных площадей и проектов. Закрашенная площадь — проект Моголаквена.
1 — группа Ватерберг; 2 — супергруппа Кару; 3 — протерозойские долериты; 4—9 — комплекс Бушвельд: 4 — граниты, гранофиры и кислые вулканиты; 5 — габбро и габбродиориты Верхней зоны; 6 — габбро и габбронориты Главной зоны; 7 — Платриф; 8 — анортозит-норит-пироксенитовые циклы Критической зоны; 9 — перидотиты и пироксениты Нижней зоны; 10 — доломиты, известняки, туфы, кварциты и сланцы супергруппы Трансвааль; 11 — архейские гранит-гнейсы; 12 — разломы; 13 — скважины.
McDonald, Holwell, 2011). В работе обсуждаются новые данные по строению Платрифа и его взаимоотношениям с подстилающими породами на глубине по погружению интрузива, позволяющие скорректировать модель формирования платинового оруденения в рифовых горизонтах. Статья не ставит цели провести всесторонний анализ современного состояния знаний по комплексу Бу-швельд, так как детальные описания можно найти в классических работах (Eales, Cawthorn, 1996; Cawthorn et al., 2006) и в недавних обширных обзорах (McDonald, Holwell, 2011; Naldrett et al., 2011; Eales, Costin, 2012; Maier et al., 2013).
В настоящее время признано, что формирование платиноносных рифов Бушвельда, как и рифов в других расслоенных интрузиях, связано с фракционированием ЭПГ в сульфидную жидкость при достижении сульфидного насыщения (Campbell et al., 1983; Naldrett, 2011). Это подтверждается выдержанностью позиции рифов в магматической стратиграфии, четкой корреляцией между ЭПГ и сульфидами, приуроченностью рифов к основаниям циклических пачек, которые также маркируются накоплением хромититов. Вместе с тем, нельзя отрицать широкое развитие флюидных процессов, схожие проявления которых характерны также и для других расслоенных интрузивов. Развитие пегматоидных текстур и тел в ультраосновных разрезах, ассоциация сульфидов с галоген-содержащими минералами интеркуму-луса (Boudreau et al., 1986; Sluzhenikin, Mokhov, 2014), проявления Cl-содержащих сульфидов (Генкин и др., 1969), обилие газовых и солевых включений в кварце в рифовых горизонтах (Ballhaus, Stumpfl, 1986; Hanley et al., 2008) и широкое развитие гидротермальных и скарновых ассоциаций с платиновыми минералами (Hutchinson, Kinnaird, 2005; Holwell, McDonald, 2006 и многие другие) ставят вопрос о роли флюида при концентрировании ЭПГ (Willmore et al., 2000; Boudreau, 2009).
На основе новых анализов составов минералов, содержащих летучие, и корреляции их распределения с распределением минерализации в разрезе Нижней зоны и перекрывающего ее Пла-трифа в северном лимбе мы рассматриваем возможности флюидного концентрирования ЭПГ как альтернативы концентрированию в сульфидной жидкости. Фракционирование Ni между силикатным и сульфидным веществом в разрезе Платрифа, включающем богатые платиноносные горизонты, и в разрезе подстилающей его Нижней зоны обсуждается с целью установить процесс, контролирующий накопление халькофиль-ных элементов.
ГЕОЛОГИЯ СЕВЕРНОГО ЛИМБА КОМПЛЕКСА БУШВЕЛЬД
Стратиграфия северного лимба не коррелирует в деталях со стратиграфией других лимбов, хотя она включает все зоны комплекса. Северный лимб отделен от восточного лимба региональным разломом Зибидиела, который является ветвью трансконтинентального долгоживущего линеамента Та-базимби-Мурчисона, активного на протяжении последних 2.7 млрд лет (фиг. 1). Другой опер
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.