ПЕТРОЛОГИЯ, 2007, том 15, № 5, с. 552-560
УДК 553.22 + 553.43(470.5)
КАЛЬЦИЕВЫЕ ГИДРОСИЛИКАТНЫЕ МЕТАСОМАТИТЫ ИЗ ГУМЕШЕВСКОГО СКАРНОВО-МЕДНО-ПОРФИРОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ, СРЕДНИЙ УРАЛ
© 2007 г. А. И. Грабежев*, Н. Н. Перцев**, А. Е. Задов***, С. В. Прибавкин*, В. В. Мурзин*
*Институт геологии и геохимии УрО РАН 620151 Екатеринбург, Почтовый пер., 7, Россия; e-mail: grabezhev@igg.uran.ru **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017 Москва, Старомонетный пер., 35, Россия; e-mail: pertsev@igem.ru
***НПО "Регенератор" 105187 Москва, Щербаковская ул., 53, Россия; e-mail: aezadov@yandex.ru Поступила в редакцию 15.09.2006 г.
На Гумешевском месторождении в скважине на глубине 530-534 м обнаружено тело гидроксилэл-лестадитового метасоматита, содержащего маломощный участок позднее сформировавшегося низкотемпературного тоберморит-пломбиеритового метасоматита (с подчиненным количеством Ca-Si геля, тахеренита, кубической извести и таумасита). Гидроксилэллестадит в низкотемпературных известковых скарнах установлен впервые. Гидроксилэллестадитовый метасоматит сечется прожилками гипса и фукалита, а тоберморит-пломбиеритовый метасоматит - прожилками таумасита. Первичной породой являлся мрамор, а непосредственным субстратом метасоматитов - андрадитсодер-жащий волластонитовый (с развивающимся по нему фошагитом) скарн. Рудные минералы (халькопирит, валлериит, сфалерит и др.) сформировались позже гидроксилэллестадитового метасоматита, но, скорее всего, ранее тоберморит-пломбиеритового метасоматита и прожилков кальциевых минералов. Образование метасоматической зоны происходило в условиях значительной вариации фугитивностей кислорода, серы и углекислоты. Состав гидроксилэллестадита согласно микрозондовому анализу следующий (мас. %): SiO2 - 17.10, TiO2 - 0.01, Al2O3 - 0.02, FeO - 0.20, MnO - 0.00, MgO - 0.04, CaO - 55.40, Na2O - 0.14, K2O - 0.09, P2O5 - 0.12, CO2 - 1.90 (химический анализ), SO3 - 21.60, F - 0.16, Cl - 0.14, сумма - 96.92. Пломбиерит (SiO2 - 43.8-44.1 мас. %, CaO - 30.531.1 мас. %) метасоматита заметно отличается от мало распространенного пломбиерита (SiO2 -48.18 мас. %, CaO - 39.19 мас. %) из прожилков таумасита (SiO2 - 12.70 мас. %, CaO - 30.69 мас. %, SO3 - 17.78 мас. %).
Гидроксилэллестадит (Ca10[SiO4]3[SO4]3(OH)2) и тоберморитовые кальциевые гидросиликаты (тоберморит, пломбиерит, тахеренит) встречаются достаточно редко, обычно в виде вкрапленности и микропрожилков. На Гумешевском месторождении обнаружено тело массивных метасоматитов мощностью более четырех метров, сложенное преимущественно гидроксилэллеста-дитом с участком тоберморит-пломбиеритового состава. Метасоматиты секутся прожилками, содержащими ряд редких минералов (фукалит, тау-масит и др.). По разнообразию минерального состава рассматриваемые метасоматиты сходны с постскарновыми образованиями таких известных объектов, как Крестмор в Калифорнии, Фука и Чичибу в Японии (Harada et я1., 1971; Henmi еt я1., 1977 и др.), Иоко-Довыренский массив в Прибайкалье (Перцев и др., 2003 и др.). Существенной особенностью этих месторождений является присутствие ранних магнезиальных скарнов, высокотемпературный характер последующего извест-
кового скарнообразования и ранних ретроградных процессов. На Гумешевском месторождении магнезиальные скарны отсутствуют, а известковые эндоскарны представлены преимущественно низкотемпературной фацией амфибол-эпидот-гроссулярового состава. В работе приводится детальное описание столь необычных метасоматитов, ранее в литературе не охарактеризованных.
КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Гумешевское месторождение раннесреднеде-вонского возраста находится на северной окраине г. Полевского в 60 км южнее г. Екатеринбурга. Месторождение известно с начала XVIII века высококачественным поделочным малахитом и богатыми медными рудами. Оно локализовано в пограничной зоне Тагило-Магнитогорской вулканогенной и Восточно-Уральской сиалической структур в пределах глубинного Серовско-Маук-
ского разлома (Грабежев и др., 2001). Метасома-титы и рудные тела приурочены к контактовой зоне субмеридиональной кварц-диоритовой дай-кообразной малой интрузии с мраморами. Полная генерализованная схема зональности бимета-соматической скарновой колонки имеет вид: про-пилитизированный гранитоид - амфиболовый эпидозит - амфиболовый эпидот-гранатовый эн-доскарн (часто с пироксеном) - актинолитовый гранатовый экзоскарн (иногда с пироксеном) -андрадитовый экзоскарн - мрамор (Грабежев, 2004). Такой состав скарнов свидетельствует об относительно низкотемпературном режиме их формирования (Коржинский, 1948; Жариков, 1968 и др.). В южной части месторождения изредка встречаются салитовые и андрадит-салитовые скарны.
На месторождении исключительно сильно выражен ретроградный метасоматизм. Почти повсеместно скарны и эпидозиты карбонатизирова-ны (5-15 мас. % кальцита). Часто наблюдаются магнетит-актинолит-кварц-кальцитовые метасо-матиты (до актинолититов), заместившие экзо-скарны. По мраморам развиваются разнообразные тонкополосчатые магнетит-кварц-анкерит-кальцитовые метасоматиты, обычно содержащие небольшое количество (2-10 мас. %) магнезиальных силикатов - талька, тремолита, хлорита и других минералов. Локально развито интенсивное кислотное выщелачивание в диоритах с формированием зон парагонит-серицит-кварцевых метасоматитов. Установлены и другие типы метасоматитов по серпентинитам и силикатным породам. На заключительном этапе все метасоматиты подтверглись сильной сульфидизации. Часто мрамора и другие породы замещаются телами массивных халькопирит-пиритовых или халькопирит-пирротиновых руд. Сильно сульфи-дизированные метасоматиты представляют рудные тела различной мощности с содержанием меди обычно 1-2 мас. %. Наиболее поздними являются безрудные кварц-карбонатные жилы. В восточной части рудного поля выявлена малая куполообразная интрузия кварцевых диоритов с объемной серицитизацией и сульфидной минерализацией.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЗРЕЗА МЕТАСОМАТИТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Рассматриваемые метасоматиты встречены на южном фланге месторождения в скв. 3871 в интервале глубин 530.4-534.5 м (ниже керн отсутствует). В верхней части метасоматиты имеют резкий контакт с аподиоритовыми альбит-кварцевыми эпидозитами мощностью около 1 м (рис. 1). Выше эпидозиты сменяются диоритовыми пор-фиритами, плагиоклаз которых частично заме-
м 528- X X X
529- X X
530- Ер X X Ер
531- Е Е Е
532- ••""Т...- •"т ..■•■ т
533 EF _ „ - EF
534- Е * Е
Ер X
EF
Е
Т
• • • •
10
Рис. 1. Строение метасоматической зоны (скв. 3871, южный фланг Гумешевского месторождения). 1 - диоритовые порфириты клиноцоизитизирован-ные; 2 - альбитовый эпидозит по диоритовому порфириту; 3 - гидроксилэллестадитовый метасоматит; 4 - тоберморит-пломбиеритовый метасоматит; 5 -фукалитсодержащие гипсовые и фукалитовые мета-соматические прожилки; 6 - метасоматические прожилки минерала группы таумасита; 7 - метасомати-ческие прожилки фукалитоподобного минерала; 8 -волластонит-фошагит-гидроксилэллестадитовый метасоматит; 9 - реликты везувиана и андрадита; 10 -густая вкрапленность сульфидов.
щен тонкозернистым клиноцоизитом (25-35 об. %) и деанортитизирован, что характерно для грани-тоидов месторождения. Преобразование диоритового порфирита в альбитовый эпидозит сопровождалось значительным привносом железа, кальция, натрия и небольшим выносом кремния (табл. 1, ан. 1, 2).
Интервал 530.4-531.9 м представлен преимущественно массивным гидроксилэллестадитовым метасоматитом с прожилками гипса (иногда с фу-калитом) и микропрожилками последнего. На глубине 531.9-532.8 м наблюдается светло-кремовый тоберморит-пломбиеритовый метасоматит. Заметную часть его объема слагает фаза состава близкого к стехиометрии СаО ■ 28Ю2 ■ ■ пН2О, размер "индивидуальных" обособлений этой фазы достигает нескольких сотен мкм. Однако на дифрактограммах образцов метасомати-та характеристические линии известных кальциевых гидросиликатов с такой стехиометрией отсутствовали. Поэтому описываемая фаза была изучена на просвечивающем электронном микроскопе методом микродифракции кристаллов в сочетании с полуколичественным химическим анализом. Оказалось, что эта фаза является не монолитным кристаллом, а тесным агрегатом частиц субмикронного размера. Подавляющее количе-
1
7
2
8
3
9
4
5
6
Таблица 1. Химические составы (мае. %) метасоматитов и минералов из них
Компоненты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
SiO2 57.73 52.24 18.47 17.10 17.30 28.41 29.09 31.05 43.96 48.18 12.70 49.51
TiO2 0.31 0.44 0.01 0.01 - - <0.01 - - - -
Al2O3 16.16 16.24 0.06 0.02 - - 0.55 0.18 0.08 - - 0.16
Fe2O3 2.22 7.10 1.35 - - - 2.27 - - - -
FeO 2.67 1.08 0.36 0.20 0.21 0.24 0.09 0.41 - - - -
MnO 0.11 0.09 0.04 0.00 0.04 - 0.04 - - - -
MgO 2.47 1.87 0.25 0.04 - - 0.14 0.89 - 0.59 - 0.36
CaO 8.73 10.99 53.28 55.40 54.51 54.90 54.40 34.27 30.76 39.19 30.69 24.25
Na2O 3.99 4.69 <0.05 0.14 0.34 - 0.17 <0.05 0.12 - - 0.53
K2O <0.05 <0.05 <0.05 0.09 0.07 - 0.01 <0.05 - - - 0.20
P2O5 0.15 0.13 0.06 0.12 0.66 0.17
CO2 2.09 0.92 2.50 1.90 1.65 10.32 6.17
SO3 21.60 21.56 0.26 - - 17.78 -
S, общ. 0.05 3.52 9.03 - 2.90
F 0.16 0.28 - - - - -
Cl 0.14 0.91 - - - - 0.60
H2O+ 2.13 1.20 2.04 17.31
H2O- 0.21 0.10 0.80 0.72 4.68
H2O 4.68
Cu <0.01 0.02 0.06 0.08
Сумма 99.02 100.63 86.27 96.92 99.93 83.81 99.66 100.42 74.92 87.96 61.18 75.61
Плотность 2.77 2.96 2.82 1.96
Примечание. 1, 2 - соответственно диоритовый порфирит сильно клиноцоитизированный (гл. 529 м) и альбитовый эпидозит по нему (гл. 530 м); 3 - гидроксилэллестадитовый метасоматит (присутствует небольшая примесь кальцита, фукалита, андра-дита, сульфидов, гипса), перерасчет большей части общей серы в реально присутствующую сульфатную серу с учетом теоретического содержания гидроксильной воды в гидроксилэллестадите дает близкую к 100 мас. % сумму анализа; 4 - микро-зондовый анализ гидроксилэллестадита, гл. 531 м; 5 - гидроксилэллестадит в ассоциации с диопсидом, волластонитом, вез
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.