Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Метаморфизм хромитоносных гипербазитов полярного Урала

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Метаморфизм хромитоносных гипербазитов полярного Урала"

РГБ ОД

о г * ■

О , : -

На правах рукописи УДК 551.251.(470.5)

Вахрушева Надежда Владимировна

МЕТАМОРФИЗМ ХРОМИТОНОСНЫХ ГИПЕРБАЗИТОВ ПОЛЯРНОГО УРАЛА

Специальность: 04.00.08.-петрография, вулканология.

04.00.11.-геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений; металлогения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург 1996

Работа выполнена в Уральской государственной горно-геолог ческой академии.

Научный руководитель: доктор геол.-мин. наук Г.Н.Савельева

Официальные оппоненты:

доктор геол.-мин. наук, профессор И.А.Малахов

доктор геол.-мин. наук, профессор В.А.Прокин

Ведущая организация: Уралгеолком.

Защита состоится 7 июня 1996 года в 10.00 на заседании диссе тационного совета Д.063.03.02 Уральской государственной горно-геол гической академии по адресу: ул.Хохрякова, 85, УГГГА, III уч.здаш ауд.3210.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УГГГА.

Автореферат разослан 6 мая 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ю.Б.Давыдов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Ультраосновные породы чрезвычайно широ-о представлены в офиолитовых комплексах Полярного Урала. Прекра-ная обнаженность и полнота разреза дают возможность детального кар-ирования и наблюдения петрографических соотношений различных ча-тей разреза. Гипербазитовые массивы уникальны по разнообразию :редставленных в них метаморфических ассоциаций. Войкаро-Сыныга-кий и Рай-Изский гипербазитовые массивы вмещают наиболее крупные России месторождения хромитов. Хромитовые руды, разнообразные го химическому составу, приурочены к гипербазитам, сильно отличающимся по степени и характеру метаморфических изменений. Актуаль-юсть постановки темы исследований определяется сравнительно слабой гзученностью последовательности метаморфических процессов, гтроте-гавших в гипербазитах, и необходимостью выяснения влияния метаморфизма на хромитовое оруденение, локализованное в этих комплексах.

Цель работы - реконструкция возможно полной последовательно-:ти условий, в которых происходили метаморфические преобразования чшербазитов и оценка влияния этих процессов на хромитовое орудене-ше массивов.

Задачи исследования:

- выделение для гипербазитов Войкаро-Сыньинского массива ос-товных метаморфических ассоциаций и установление закономерностей IX пространственного положения в массиве;

- сопоставление метаморфических ассоциаций гипербазитов Войкаро-Сыньинского и Рай-Изского массивов;

- определение условий и последовательности метаморфических процессов в гипербазитах;

- выяснение влияния метаморфизма на хромитовое оруденение.

Фактический материал. Основой диссертации является фактический материал, полученный в результате полевых работ, проводившихся на Войкаро-Сыньинском и Рай-Изском массивах с 1981 по 1991гг. автором в рамках хоздоговорных тем Института геологии и геохимии УрО РАН с ПГО "Полярноуралгеология". В 1981 г. работы проводились под руководством ст.науч.сотр., канд. геол-мин.наук Е.П. Царицына. В 1982-84 гг. работы велись совместно с И.С.Чащухиным, в 1981-91 гг. -совместно с В.Ю.Алимовым.

Кроме оригинального фактического материала в работе использовались материалы Е.П.Царицына по массиву Рай-Из, вошедшие в

Отчет (Царицын, Чащухнн, 1981). Изучено около 4,5 тыс. шлифов, со ставляющих коллекцию В.Ю.Алимова и Н.В.Вахрушевой, а также кол лекция шлифов Е.П.Царицына и И.С.Чащухина. В работе использованс 430 химических силикатных анализов гипербазитов, 380 микрозондовьи анализов минералов, 210 химических анализов рудных и акцессорные хромшпинелидов.

Научная новизна проведенных исследований состоит в следую

щем:

- выделены и охарактеризизованы метаморфические минеральные ассоциации в гипербазитах Войкаро-Сыньинского массива;

- показано линзовидно-блоковое строение гипербазитовых тел, обусловленное сохранностью наименее измененных пород в ядрах, и последовательной сменой их метаморфическими ассоциациями в краевых частях блоков;

- установлена метаморфическая зональность для гипербазитов Войкаро-Сыньинского массива, проявленная в смене с запада на восток высокотемпературных метаморфических ассоциаций более низкотемпературными;

- составлена схематическая карта метаморфизма Войкаро-Сыньин-ского массива и уточнена карта метаморфизма массива Рай-Из;

- установлено закономерное положение в метаморфической зональности хромитовых руд различного химического типа;

- выяснено поведение основных петрогенных компонентов при метаморфизме гипербазитов; установлены петрохимические особенности околорудного пространства;

- оценены параметры метаморфизма и рассмотрены вероятные геодинамические обстановки, сопровождающие метаморфизм гипербазитов.

Защищаемые положения.

1. Метаморфические ассоциации, развитые по гарцбургитам, образуют температурный ряд, подразделяющийся на группу равновесных метаморфитов и гипербазитов с неравновесными метаморфическими парагенезисами.

В первую группу входят (от более высокотемпературных к низкотемпературным) амфибол-(хлорит)-энстатит-оливиновые, амфибол-оли-виновые и оливин-антигоритовые породы. Ко второй группе относятся гарцбургиты, испытавшие низкотемпературную амфиболизацию, оталь-кование и петельчатую серпентинизацию. Температурный ряд проявляется в смене водосодержащих минералов от высокотемпературных к

шзкотемпературным: паргасит - эденит - (клинохлор+тремолит) - антикор ит - тремолит+тальк - петельчатый серпентпн.

Обоснование защищаемого положения приведено в гл.2, с.5-12 и в :л.5, с. 18-20 Автореферата.

2. Установлена метаморфическая зональность в гипербазитах Вой-харо-Сыньинского массива, проявленная в смене высокотемпературных метаморфических ассоциаций более низкотемпературными с запада на восток.

На массиве Рай-Из высокотемпературные метаморфические пара-генезисы (энстатит-оливиновые породы) слагают две зоны субширотного простирания, закономерно сменяющиеся более низкотемпературными минеральными ассоциациями.

Обоснование защищаемого положения приведено в гл.З, с. 12-15 Автореферата.

3. Хромитовое оруденение хромистого типа, как на Войкаро-Сыньинском, так и на Рай-Изском массиве, парагенетически связано с высокотемпературными метаморфитами, развитыми по породам дунит-гарцбургитового комплекса; оруденение глиноземистого типа локализовано в гарцбургитах и формируется на более ранних стадиях развития гипербазитов.

Обоснование защищаемого положения приведено в гл.4, с. 15-18 Автореферата.

Практическое использование результатов работы. Результаты работ вошли в 3 отчета по хоздоговорным темам (Чащухин, Алимов, Вахрушева,1984; Алимов, Вахрушева,1990; 1992) и в 2 Информационные записки (Алимов, Вахрушева, 1987; 1988). Материалы автора вошли в геологическую карту северной части Войкаро-Сыньинского массива масштаба 1:50000 ПГО "Полярноуралгеология", 1992 г. Совместно с В.Ю.Алимовым получен патент на изобретение № 2018888 "Способ поиска хромитоносных зон в альпинотипных гипербазитах", 1994 г.

Апробация работы. Результаты работ неоднократно докладывались на совещаниях и конференциях: "История и методология минералогии", Ин-т геологии Коми НЦ, Сыктывкар, 1985,1992; "Геохимия магматических пород", ГЕОХИ, Москва, 1986,1988; "Чтения памяти акад.А.Н. Заварццкого", ИГиГ УрО АН РАН, 1989 и др.

По теме диссертации опубликовано 16 работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа объемом 203 стр. состоит из "Введения", 5-ти глав, "Заключения" и "Приложений", включает 80 иллюстраций. В "Приложения", состоящие из 90 машино-

писных страниц входит 18 таблиц. Список литературы состоит из 92 наименований.

Силикатные химические анализы гипербазитов и химические анализы монофракций хромшпинелидов сделаны в Полевской лаборатории и Центральной комплексной лаборатории ПГО "Уралгеология". Выделение монофракций акцессорных и рудообразующих хромшпинелидов проводилось автором. Микрозондовые анализы минералов выполнены в Институте геологии и геохимии УрО РАН на микроанализаторе ^А-5, аналитики В.Г.Гмыра и Л.Н.Воронина.

Обработка аналитических данных проведена на РС 1ВМ-386 с использованием пакетов программ ГОХР1Ю-2,0; 8ТАТО!1АР1Х; ЫЕ\\ФЕТ и др. Для пересчета химических анализов пород и минералов, а также для расчета Р-Т-параметров использовались программы, написанные автором в среде РОХР1Ю-2,0.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы доктору геол.-мин. наук Г.Н.Савельевой за советы и постоянную поддержку в работе; зав. кафедрой минералогии, петрографии и геохимии, проф. Э.Ф.Емлину и проф.О.К.Иванову за их терпение и настойчивость, благодаря которым работа оказалась завершена; научным сотрудникам Института геологии и геохимии УрО РАН В.Ю.Алимову, Л.А. Карстен, В.Р.Шмелеву, Е.В.Пушкареву за помощь в выполнении работы и обсуждение результатов исследований. Г.Б.Васильченко и О.Г.Кецко за предоставление возможности компьютерной обработки текста и аналитических данных, Ю.В.Ерохину и С.Ю.Кропанцеву за большую помощь в оформлении работы.

Глава 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАССИВОВ

Войкаро-Сыньинский и Рай-Изский массивы входят в состав Вой-каро-Сыньинского офиолитового пояса, фиксирующего структурно-фор-мационную зону Главного Уральского глубинного разлома (ГУГР) (Молдаванцев, Перфильев, 1962; Петрология..., 1977, Пучков,1979). Офиолитовый пояс представляет собой систему огромных тектонических пластин, перемещенных по системе надвигов на структуры палеоконти-нентального сектора Урала. Зона надвигов проходит вдоль северозападного края Хараматалоусской структуры, расположенной юго-западнее массива Рай-Из и отделяющей его от Войкаро-Сыньинского массива. Северная часть Войкаро-Сыньинского массива перекрывает разрезы Центрально-Уральского поднятия и далеко надвинута на толщи

континентального склона, тогда как южный фланг аллохтонной пластины располагается в пределах Войкарской зоны, сложенной океаническими и островодужными комплексами (Савельева, 1987).

Гипербазиты Войкаро-Сыньинского массива слагают цепь крупных тел линзовндно-угловатой формы, имеющих северо-восточное простирание, общей площадью около 2000 км2. Строение массива осложнено тектоническими нарушениями, сопровождавшими перемещение офи-олктового аллохтона в северо-западном направлении.

В гарцбургитах проявлены полосчатость и линейность. Картированием этих структурных элементов в пределах массива установлены крупные желобовидные структуры северо-восточного простирания, представляющие собой гигантские складки течения (Савельев A.A., Савельева Г.Н.,1980).

Как с запада, так и с востока, гипербазиты окаймляются габброи-дами. К западу от гипербазитового массива расположена Западно-Вой-карская зона высокобарических метабазитов (Потапова, 1990). Габброиды, расположенные к востоку от гипербазитового массива представляют собой член офиолитового разреза. На контакте гипербазитов и габброидов развит переходный дунит-верлит-клинопироксенитовый комплекс.

Массив Рай-Из, расположенный непосредственно севернее Войкаро-Сыньинского массива, имеет форму, близкую к треугольной. Площадь выхода гипербазитов составляет около 400 км2.

Наиболее полно геологическое строение массива Рай-Из освещено Б.В.Перевозчиковым (1986, Строение..., 1990). Гипербазиты массива Рай-Из, также как и для Войкаро-Сыньинского массива, подразделяются на дунит-гарцбургитовый и краевой дунит-верлит-клинопироксенит-габбровый комплекс.

В.Р.Шмелевым, А.И.Гончаренко и др. (Строение...,1990) на массиве Рай-Из выделены и закартированы крупные складчатые структуры, выделены и охарактеризованы пять этапов деформаций, которым были подвержены гипербазиты, слагающие массив.

Глава 2. ВЕЩЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИПЕРБАЗИТОВ И ПРОДУКТОВ ИХ МЕТАМОРФИЗМА.

Исследования вещественного состава гипербазитов Полярного Урала проводились В.Ф.Морковкиной (1971), Г.Н.Савельевой (1973, 1987, 1995), И.С.Чащухиным (1986, Строение..., 1990), А.Б. Макеевым

(1985,1988), Н.И.Брянчаниновой (1987), Лазько Е.Е. (1984) и др Петрохимический анализ гипербазитов Урала проведен И.А.Малаховыл (1983).

Наиболее ранними породами из изученных среди гипербазито! Войкаро-Сыньинского и Рай-Изского массивов являются иесерпентини зированные гарцбургиты, встреченные в виде реликтовых участков I полях развития метаморфитов. Основаниями для такого вывода служат протогранулярная структура этих пород и состав минералов.

В несерпентинизированных гарцбургитах г.Пайты по составу выделяются две группы клинопироксенов: к первой относятся клинопиро-ксены с содержаниями А120з=б,8-7,5%; Сг20з=1,5-2,0%; ко второй ■ диопсиды, содержащие около 2% А12О3; 0,4-0,5% СГ2О3. Клинопироксе-ны первой группы нами рассматриваются как наиболее ранние, аналогичные по составу хромдиопсидам из лерцолитовых ксенолитов (Мантийные ксенолиты..., 1987). Диопсиды, относящиеся ко второй группе, находятся в парагенезисе с паргаситом, то есть происходит перераспределение алюминия из раннего клинопироксена в амфибол и обеднение им клинопироксена второй генерации. Клинопироксен второй группы может быть также результатом распада раннего ортопироксена, обогащенного Са, А1, Сг.

Микрозондовые исследования состава оливина позволили обнаружить отдельные зерна этого минерала с повышенным содержанием О2О3 (до 0,48 вес.%). Кроме того, в оливине встречены микровключения хромшпинелида, морфологически идентичные ламеллям хромшпи-нелида в пироксене.

В несерпентинизированных гарцбургитах встречаются единичные зерна амфибола, ксеноморфные по отношению к оливину, имеющие размер до 1,5-2 мм, соответствующие по оптическим свойствам и химическому составу паргаситу.

Исследование акцессорного хромшпинелида позволило выявить зональность, проявленную в повышении к краю зерна хромшпинелида алюминия и снижении содержаний хрома. Внешняя, более глиноземистая часть зерна по составу идентична ламеллям хромшпинелида в эн-статите. Подобная зональность встречена в акцессорных хромшпинели-дах из гарцбургитов м-ва Рай-Из.

Изучение составов и взаимоотношений минералов в несерпентинизированных гарцбургитах позволяет предполагать существование следующих парагенезисов в этих породах:

I: OlI(Cr) + OpxI(Al,Ca,Cr) + CpxI(Al.Cr) + Crsp(Cr);

II: OUI + OpxII + CpxII + Crsp(Al) + Am(Al);

где Ol-оливин; Орх-ортопироксен; Срх-клинопироксен; Crsp-хромшпинелид; Am-амфибол.

Сопоставление химизма минералов, входящих в эти ассоциации, приводит к заключению об уменьшении содержания хрома во всех минералах более позднего парагенезиса.

Самым ранним водосодержащим минералом в гипербазитах является паргасит, который встречается в виде единичных зерен как в несер-пентинизированных, так и серпентинизированных гарцбургитах. Для этих амфиболов характерно повышенное содержание ТЮ2 и относительно невысокое содержание Na2Û.

На Войкаро-Сыньинском массиве впервые выделена минеральная ассоциация амфибол-энстатит-оливиновых пород. Основой выделения минеральной ассоциации являлись составы минералов: энстатита, хром-шпинелида и амфибола. Амфибол-энстатит-оливиновые породы содержат от 5 до 10 % амфибола.

Состав энстатитов (рис.1) из амфибол-энстатит-оливиновых пород отличается от энстатитов из гарцбургитов пониженными содержаниями примесей: Al, Са, Сг и заметно более высокой железистостью, варьирующей от 9,9 до 11,2%.

Акцессорный хромшпинелид в амфибол-энстатит-оливиновых породах более хромистый, чем хромшпинелид из гарцбургитов с таким же содержанием нормативного пироксена.

Амфиболы в амфибол-энстатит-оливиновых породах изменяются по составу от паргасита-эденита до тремолита. Для амфиболов из амфибол-энстатит-оливиновых пород характерно повышенное отношение Na20/Al203 и пониженное ТЮ2/А12О3.

Равновесные взаимоотношения амфибола, энстатита и хром-шпинелида устанавливаются как в гарцбургитах, так и в амфибол-энстатит-оливиновых породах Войкаро-Сыньинского массива. На диаграмме зависимости содержаний AI2O3 в амфиболах от содержания этого компонента в энстатитах устанавливается прямая корреляция, что свидетельствует о равновесности этих минералов. Несмотря на то, что в амфиболах из амфибол-энстатит-оливиновых пород содержание Al ниже, чем в паргаситах из гарцбургитов, в амфибол-энстатит-оливиновых породах происходит перераспределение А1 из энстатита и хромшпинели-да в амфибол. Если в гарцбургитах количество амфибола в породе со-

Рис.1. Зависимость содержаний А^Оз от СГ2О3 в ортопироксенах из гипербазитов Войкаро-Сыньинского массива: 1-гарцбургиты, 2-релик-ты гарцбургитов среди метаморфитов, 3-амфибол-энстатит-оливиновые породы.

ставляет не более 1-2%, то в амфибол-энстатит-оливиновых породах количество амфибола достигает 5-10%. В результате, количество А12О3, входящего в амфибол, для метаморфитов существенно увеличивается.

Существует хорошая корреляция между содержанием А1 в эн-статите и акцессорном хромшпинелиде. На вариационной диаграмме гарцбургиты и амфибол-энстатит-оливиновые породы образуют непрерывный ряд в этих координатах. Зависимость выдерживается не только для энстатитов и хромшпинелидов из метаморфических ассоциаций, состав которых задается параметрами метаморфизма, но также для энстатитов и хромшпинелидов из гарцбургитов, отличающихся степенью деплетировання и соответствующих одной метаморфической фации.

В энстатит-оливиновых породах массива Рай-Из в ассоциации участвует клинохлор. Алюминий из пироксена и хромшпинелида перераспределяется в основном в клинохлор. Амфибол этой ассоциации в ги-пербазитах Рай-Иза содержит существенно меньше алюминия, соответствуя по составу алюминийсодержащему тремолиту, с относительно высокими содержаниями Ыа. Энстатиты из амфибол-энстатит-оливиновых пород Войкаро-Сыньинского массива, по сравнению с энстатитами аналогичных пород Рай-Иза, содержат больше А1,Ре, Са и Сг.

Амфибол-оливиновые породы представляют собой переходную минеральную ассоциацию между амфибол-энстатит-оливиновыми и оли-вин-антигоритовыми породами. Это средне-крупнозернистые породы, с идиоморфным амфиболом. Содержание амфибола в породе варьирует от 10 до 25%.

Амфибол в амфибол-оливиновых породах Войкаро-Сыньинского массива по составу соответствует эдениту-тремолиту; в амфибол-оливиновых породах Рай-Иза амфибол представлен алюминийсодержащим тремолитом, ассоциирующим с клинохлором.

Оливнн-антигоритовые породы завершают ряд равновесных метаморфических ассоциаций. Образование оливин-антигоритовых пород (войкаритов) происходит также по несерпентинизированным гарцбур-гитам и более высокотемпературным метаморфитам.

Устанавливается прямая зависимость содержания БеО в оливине и сосуществующем антигорите пластинчатой морфологии, подтверждая равновесность ассоциации массивных оливин-антигоритовых пород.

Изучен химизм переходной зоны гарцбургит - оливин-антигорито-вая порода. Анализировались образцы по разрезу через контакт гарцбургит - оливин-антигоритовая порода. Переходная зона представлена

амфиболизированными гарцбургитами и амфибол-оливин-антигоритовы-ми породами. Происходит постепенное снижение содержаний А1 и Са от гарцбургитов к оливин-антнгоритовой породе. Содержание суммарного Бе повышается в амфибол-оливин-антигоритовых и оливин-антигорито-вых породах. Этот тип распределения компонентов характерен для безрудных разрезов и свидетельствует о неизохимическом характере процесса образования оливин-антигоритовых пород и амфиболизированных гарцбургитов.

Анализ гистограмм распределения в породах СГ2О3 позволяет сделать вывод о снижении модального значения содержания СГ2О3 в амфи-бол-оливиновых породах I типа (см.гл.З), по сравнению с гарцбургитами и амфибол-энстатит-оливиновыми породами (рис.2), тогда как в оливин-антигоритовых породах отмечается бимодальное распределение Сг203.

Между зоной оливин-антигоритовых пород и гарцбургитами располагается полоса амфиболизированных гарцбургитов. Эта ассоциация характеризуется образованием псевдоморфоз амфибола и талька по эн-статиту. Состав первичных минералов: энстатита и акцессорного хром-шпинелида, не изменяется по сравнению с гарцбургитами. Амфибол в этих породах по составу соответствует малоглиноземистому тремолиту, без примесей натрия и титана.

Петельчатая серпентинизация - наиболее поздний процесс гидратации, проявленный в гипербазитах. Петельчатый серпентин сечет все более ранние безводные и водосодержащие минералы - оливин, пироксен, амфиболы любого состава, антигорит.

Исследование зависимости степени серпентинизации гипербазитов от содержания в породах БЮ2 подтвердило данные И.С.Чащухина и Д.С.Штейнберга (1981): в петельчатосерпентинизированных породах наблюдается обратная зависимость степени серпентинизации (потери при прокаливании) от содержания в породах 5102-

Для оливин-антигоритовых пород и ассоциирующих с ними дуни-тов получен "прямой" тренд гидратации, при котором дуниты отличаются наименьшим по разрезу количеством антигорита. "Прямой" тренд гидратации возникает в условиях избытка воды, когда количество водосо-держащего минерала определяется составом породы. Степень близости вариационной линии к линии, соединяющей фигуративные точки, соответствующие оливину и антигориту, может служить мерой равновесное-

Рис.2. Распределение СГ2О3 в различных ассоциациях гипербазитов Войкаро-Сыньинского массива. 1-гарцбургиты, 2-амфиболизированные гарцбургиты, 3-амфибол-оли-вин-антигоритовые породы II типа (см.гл.З), 4-оливин-антигоритовые породы, 5-амфибол-оливиновые и амфибол-оливин-антигоритовые породы 1типа, 6-амфибол-энстатит-оливино-вые породы.

ти оливин-антигорнтовой минеральной ассоциации в альпинотипных гипербазитах (Вахрушева, Алимов,1988).

Таким образом, можно сделать следующий вывод: - метаморфические ассоциации образуют температурный ряд, подразделяющийся на группу равновесных метаморфитов и гипербазитов с неравновесными метаморфическими парагенезисами. В первую группу входят (от более высокотемпературных к низкотемпературным) амфи-бол-энстатит-оливиновые, амфибол-оливиновые и оливин-антигоритовые породы. Ко второй группе относятся гарцбургиты, испытавшие низкотемпературную амфиболизацию, оталькование и петельчатую серпенти-низацию. Температурный ряд проявляется в смене водосодержащих минералов от высокотемпературных к низкотемпературным: паргасит - эде-нит (клинохлор +тремолит) - антигорит - тремолит+тальк - петельчатый серпентин.

Глава 3. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ЗОН. При выяснении пространственного расположения основных метаморфических ассоциаций в гипербазитах Войкаро-Сыньинского массива установлена закономерная смена высокотемпературных метаморфических парагенезисов более низкотемпературными с запада на восток.

Вдоль западного эндоконтакта (рис.3) массива почти на всем его протяжении, прослеживается полоса амфибол-энстатит-оливиновых пород ("рекристаллизованных гарцбургитов"). Амфибол-энстатит-оливино-вые породы содержат реликты несерпентинизированных гарцбургитов, по которым они и образовались. К востоку амфибол-энстатит-оливи-новые породы сменяются амфибол-оливиновыми или амфибол-оли-вин-антигоритовыми породами. Амфибол-оливиновые породы на Войка-ро-Сыньинском массиве прослежены в виде прерывистой полосы, имеющей максимальную мощность в районе хромитоносного участка Кеч пельский-1 (верховья руч.Лев.Кечпель). Амфибол-оливиновые породь сменяются постепенно оливин-антигоритовыми. Область переход: представлена амфибол-оливин-антигоритовыми породами (I тип). Kai амфибол-оливиновые, так и оливин-антигоритовые породы вмещаю: реликтовые участки несерпентинизированных гарцбургитов. Амфибол оливин-антигоритовые и оливин-антигоритовые породы слагают ли нейные зоны, субсогласные с простиранием гипербазитового массив; (рис.3).

Далее к востоку оливин-антигоритовые породы сменяются посте-1енно амфиболизировапнымн гарцбургитамн. Амфибол-оливин-антиго-эитовые породы (II тип), расположенные на контакте оливин-антигори-говых пород и амфиболизированных гарцбургитов отличаются от пород аналогичного минерального состава (амфибол-оливин-антигоритовые породы I типа), расположенных на контакте амфибол-энстатит-оливино-вых и оливин-антигоритовых пород неравновесностью структурных взаимоотношений минералов. В породах II типа отмечается несколько генераций зерен оливина: 1 - реликтовые зерна, с ровными извилистыми границами, без спайности; 2 - зерна оливина с совершенной спайностью, слагающие участки полигональнозернистой структуры и преобладающие в породах I типа; 3 - зонки микрозернистого агрегата оливина и амфибола. Антигорит в породах II типа встречается не только пластинчатой морфологии, располагающийся по спайности в оливине, но также гребенчатый и микрочешуйчатый. Амфибол часто образует агрегат мелких зерен, иногда совместно с тальком, и гораздо реже встречается в виде идиоморфных крупных (1-3 мм) зерен, характерных для пород I типа. Все эти структурные особенности указывают на то, что равновесие при образовании амфибол-оливин-антигоритовых пород II типа достигнуто не было.

Согласно с восточным контактом массива прослеживается полоса в разной степени амфиболизированных серпентинизированных гарцбургитов. Для серпентинизированных гарцбургитов характерны порфиро-кластические структуры. Амфиболизация проявлена в образовании псевдоморфоз мелкозернистого агрегата амфибола и талька по энстатиту. Параллельно по оливину развивается гребенчатый антигорит.

На контакте с габброндами отмечается развитие краевого дунит-верлит-клинопироксенитового, реже дунит-троктолитового комплекса.

Для массива Ран-Из наиболее высокотемпературные метаморфические парагенезисы - энстатит-оливиновые породы, клинохлор- и амфи-болсодержащие, прослежены в виде двух субширотных полос - северной и центральной. Центральная имеет большую мощность и закартирована ранее многими исследователями (Строение...,1990). Смена парагенези-сов аналогична описанной для Войкаро-Сыныгаского массива: энстатит-оливиновые породы, как к северу так и к югу, сменяются амфибол-оли-виновыми, а затем амфибол-оливин-антигоритовыми породами. Особенностью массива является весьма незначительное развитие серпентинизированных гарцбургитов с реликтовыми составами пироксенов и хром-шпине лидов.

Рис.3. Схема расположения метаморфических ассоциаций и основных проявлений хромито-вых руд северной части Войкаро-Сыньинского массива. Условные обозначения: 1-рудопроявления хромистого типа; П-рудопроявления глиноземистого типа; Ш-рудопроявления "переходного", средне-хромистого типа. 1-гарцбургиты, 2-амфиболизированные гарцбургиты, 3-амфибол-энстатит-оливино-вые породы, 4-оливин-антигоритовые породы, 5-амфибол-оливиновые и амфибол-оливин-антигорито-вые породы.

Для энстатит-оливиновых пород Рай-Иза характерны порфиро-¡ластовые структуры, встреченные на Войкаро-Сыньинском массиве олько в двух небольших гипербазитовых телах, "разобщенных" с »сновным массивом (пересечения по руч.Косшор - северо-восточное (ыклинивание массива и по руч. Шер-Шор - тело гипербазитов в (ерховьях р.Большая Лагорта). Порфиробластовые энстатит-оливино-1ьге породы наиболее широко развиты на массиве Рай-Из в пределах Зсевой Зоны метаморфизма (долина р.Левая Макар-Рузь) и ранее [менно они картировались как энстатит-оливиновые породы, тогда как :реднезернистые разности, макроскопичеси близкие к гарцбургитам, но 1меющие состав минералов, типичный для энстатит-оливиновых пород, :артировались как гарцбургиты. Основываясь в первую очередь на со-:таве минералов, фиксирующих условия метаморфических процессов, га массиве Рай-Из выделена северная полоса развития энстатит->ливиновых пород, субсогласная с Осевой Зоной метаморфизма.

В результате изучения распределения в пространстве метаморфи-геских ассоциаций в гипербазитах Войкаро-Сыньинского массива остановлена метаморфическая зональность, проявленная в смене высо-сотемпературных метаморфических ассоциаций более низкотемпературными с запада на восток. Залегание метаморфических зон субсогласно фостиранию гипербазитового массива и конформно с пакетом тектони-[еских пластин, слагающих массив. На массиве Рай-Из высокотемпера-урные метаморфические парагенезисы наследуют зоны ранних текто-шческих деформаций (Строение..., 1990), слагая две зоны субширотного фостирания, и закономерно сменяются более низкотемпературными ми-геральными ассоциациями.

Войкаро-Сыньинский гипербазитовый массив имеет линзовидно-шоковое строение. Наименее измененные гарцбургиты сохранились в гдрах блоков, которые окаймляются зонами последовательно сменяю-цихся метаморфических ассоциаций. Реликты линзовидно-блокового ¡троения прослеживаются и на массиве Рай-Из.

Глава 4. ХРОМИТОВОЕ ОРУДЕНЕНИЕ И МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ

При изучении пространственного распределения рудопроявлений -сромитовых руд для Войкаро-Сыньинского массива была установлена :ледующая закономерность: большая часть рудопроявлений глиноземи-:тых руд пространственно тяготеют к блокам гарцбургитов, расположен-1ых в восточной части массива. К таким рудопроявлениям относятся

Лагортинское, Кер-Шорское, Малолагортинское, Погурейское и т./ Проявления глиноземистых руд слагают полосу, протягивающуюся су£ согласно восточному эндоконтакту Войкаро-Сыньинского массив (рис.3).

Рудопроявления хромитов хромистого типа локализованы в поре дах, соответствующих по первичному составу дунит-гарцбургитовом комплексу, измененным до амфибол-оливиновых и амфибол-оливин-аг тигоритовых пород I типа, и пространственно связанным с ними д) нитам, приуроченных к западной части гипербазитового массива. К эте му типу на Войкаро-Сыньинском массиве относятся рудопроявлени г.Пайты, Хойлинское, Кечпельские-1,2 и др.

Для массива Рай-Из характерна аналогичная ситуация - самы крупные месторождения и рудопроявления - Западное, Юго-Западные Центральное, Центральное-2, Рыбий Хвост, Енгайские и другие руде проявления, являющиеся по составу хромистыми, слагают две пол ось соответствующие области развития энстатит-оливиновых и амфибол-олг виновых пород.

Третий, переходный тип объединяет ряд рудопроявлений, харав теризующихся вариациями составов рудообразующих хромшпинелидо и пространственно тяготеющих к областям совмещения двух типов ра; резов: амфибол-оливин-антигоритовые породы I типа сменяют аналоги1 ные по минеральному составу породы II типа. К этому типу относятс Аркашорское, Лекхойлинское и Лево-Пайерское рудопроявления Войкг ро-Сыньинского массива.

Петрохимические исследования позволили установить особенност околорудных амфибол-оливин-антигоритовых пород, вмещающих руде проявления III типа (Аркашорское, Лево-Пайерское). Околорудные пс роды существенно обогащены Са, А1 и Сг, по сравнению с гарцбурпш ми, амфиболизированными гарцбургитами, фоновыми амфибол-оливш антигоритовыми и оливин-антигоритовыми породами.

В амфибол-оливиновых и амфибол-оливин-антигоритовых поре дах I типа, вмещающих хромитовое оруденение хромистого типа, отм( чается пониженное модальное значение СГ2О3, по сравнению со всем другими минеральными ассоциациями (рис.2).

В несерпентинизированных гарцбургитах, встречающихся в вил реликтовых тел среди метаморфитов, установлена ранняя ассоциаци минералов, заметно обогащенных хромом, по сравнению с типичным составами минералов для гарцбургитов (см.гл.2). Этот факт свидетел!

у?

У /

у • /

у:/ /. ■ /

Л / —ч

/ - / /

У

/

<7

Т1О2

10

' / '

/.% / / : /

• / /с ■ У '/

•'/6 у-

/р^-

у,(у

у

• -1 о- г

А1,03

001

®

Уа

о / )

/ " у у

о оо / /У • /

У У* '

/ У У' * / - У А У

У У ' - /

Л12Оз

Рис.4. Зависимости содержаний Иа20 и ТЮ2 от А1203 в амфиболах из гииербазитов Войкаро-Сыньинского массива: 1-из гииербазитов, вмещающих оруденение хромистого типа, 2-из гипербазитов, вмещающих оруденение глиноземистого типа и безрудных, 3-из цемента хроми-товых руд.

ствует о существовании раннего парагенезиса, существенно обогащен ного хромом

Амфибол является индикатором состава хромитового оруденения i разрезе. Для амфиболов из околорудных гипербазитов хромистых рудо проявлений характерно повышенное отношение Na2Û/ AI2O3 и пони женное ТЮ2/А12О3, тогда как для безрудных гипербазитов и вмещаю щих оруденение глиноземистого типа характерна обратная картин; (рис.4).

Пространственная приуроченность хромитового оруденения i определенным метаморфическими ассоциациями, закономерное положе ние хромитового оруденения в метаморфической зональности гипербази товых массивов, зависимость состава амфибола от типа оруденения i разрезе свидетельствует о присутствии водного флюида на стадиях хро митообразования в гипербазитах Полярного Урала и парагенетическо1 связи оруденения хромистого типа с высокотемпературными метаморфи тами.

Глава 5. ПАРАМЕТРЫ МЕТАМОРФИЗМА ГИПЕРБАЗИТОВ.

Количественно Р-Т параметры образования минеральных ассоциа ций оценивались с использованием пироксеновой термобарометрш (Mercier, 1981). На диаграмме Р-Т гарцбургит1)1 восточной части Бойка ро-Сыньинского массива занимают наиболее высокотемпературную i относительно низкобарическую область (Т=900-1100°С : Р=4-15 кбар)

Точки, соответствующие гарцбургитам центральной части массива, сдвинуты на диаграмме в чуть более высокобарическую область. Наиболее высокобарическими образованиями являются гарцбургиты западной части Войкаро-Сыньинского массива, образующие общий тренд с амфибол-энстатит-оливиновыми породами, среди которых они залегают. Гарцбургиты массива Рай-Из попадают в поле гарцбургитов центральной части Войкаро-Сыньинского массива. Энстатит-оливиновые породы массива Рай-Из являются более низкотемпературными (Т~800°С), чем гарцбургиты, и амфибол-энстатит-оливиновые породы Войкаро-Сыньинского массива.

На диаграмме Р-Т параметров показаны кривые, разделяющие поля устойчивости паргасита, эденита и тремолита по Jenkins D.M. (1983) и клинохлора и амфибола по Obata M., Thompson A.B. (1981). Все пироксенсодержащие ассоциации Войкаро-Сыньинского массива, за исключением энстатит-оливиновых пород, обнажающихся в долине руч.

Косшор, попадают в область устойчивости паргасита, тогда как энста-шт-оливиновые породы Рай-Иза и руч. Косшор располагаются в области устойчивости клинохлора. Петрографические наблюдения соответствуют расчетным результатам.

Амфиболы из гипербазитов Войкаро-Сыньинского массива можно разделить на три группы: 1)встречающиеся в виде единичных зерен в гарцбургитах; 2)из равновесных метаморфических ассоциаций - амфи-бол-энстатит-оливиновых и амфибол-оливиновых пород; 3)образующие псевдоморфозы совместно с тальком по энстатиту в гарцбургитах.

К первой группе относятся наиболее богатые А1 амфиболы -паргаситы с повышенным содержанием Т1 и невысоким отношением №/А1. Вторую группу по составу представляют эдениты. Для них характерно повышенное отношение №/ А1 и низкое содержание титана. К третьей группе относятся тремолиты, с низкими содержаниями натрия и титана.

Полученные результаты хорошо коррелируют с данными по составам амфиболов из перидотитов острова Забаргад (Agriшeг е1 а1, 1993). Условия образования обогащенных Т1 амфиболов о.Забаргад, по изотопии Н, О, 5г, соответствуют мантийным, и трактуются как продукты мантийного метасоматоза, проходившего при температурах 900-1000°С и при давлениях около 15 кб, что согласуется с нашими

данными по пироксеновой термобарометрии. Вторая группа амфиболов, обогащенных На и обедненных Т1, также аналогична по составу описанным для о.Забаргад. Данные по изотопии (А^пшег еЬ а1, 1993) также свидетельствуют о мантийном происхождении этой группы амфиболов, которые являются продуктом метасоматоза с участием флюида, обогащенного натрием, и протекавшем при несколько меньших температурах, соответствующих 800-850 С. Амфиболы аналогичного состава, также

ассоциирующие с хромистым акцессорным хромшпинелидом, описаны в перидотитах комплекса Миямори на северо-востоке Японии (Ога\уа, 1988). Эти перидотиты рассматриваются как пример водосодержащей верхней мантии, имеющей островодужные геохимические характеристики.

Условия формирования оливин-антигоритовых пород, завершающих ряд равновесных метаморфических ассоциаций, оценены по диаграмме Боуэна и Таттла (1949). Температура реакции соответствует 450-500 С. О таких же температурах образования оливин-антигорито-

вых пород свидетельствуют находки людвигита в метаморфизованных хромитовых рудах, залегающих в областях развития этой ассоциации.

Кроме того, людвигит свидетельствует о высокой щелочности среды i процессе образования оливин-антигоритовых пород (ph=9-ll) (Алексан дров, Барсуков, 1968).

Исходя из фазовой диаграммы реакций в системе CaO-MgO-SiC>2 СО2-Н2О (Trommsdorf,1983) ассоциация тремолит+тальк устойчива npi той же температуре, что и оливин+антигорит, равной 450-500°С Отличаются эти ассоциации давлением воды: для оливин-антигоритовы> пород PH20>4kb, для ассоциации тремолит +тальк - РН20<^кЬ.

Завершается история водного метаморфизма гипербазитов петель чатой серпентинизацией, которой подвергаются, за редким исключена ем, все гинербазиты. Температура петельчатой серпентинизации (Штей нберг, Чащухин, 1977) соответствует 200-300 С и менее при низких зна

чениях общего давления.

Таким образом, в результате анализа составов минералов, исполь зования данных пироксеновой термобарометрии и литературных данньп можно сделать следующие выводы:

- наиболее ранние метаморфические преобразования гипербазито! в присутствии водного флюида происходили в условиях верхней мантш под активными окраинами или островными дугами; в результате форми ровалась ассоциация гарцбургитов с единичными зернами амфибола обогащенного титаном;

- высокотемпературные метаморфические парагенезисы - амфибол-энстатит-оливиновые и амфибол-оливиновые породы, в ассоциации которых входит амфибол, обогащенный натрием, формировались ирг выведении гипербазитовой пластины из мантии в кору;

- оливин-антигоритовые породы завершают историю равновесных метаморфических ассоциаций, образуясь в окислительных условиях ирг высокой щелочности среды в коре океанического типа;

- амфиболизация, оталькование и петельчатая серпентинизацш завершают историю водного метаморфизма гипербазитов, протекая ирг температурах ниже 450°С и низких давлениях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В хромитоносных гипербазитах офиолитовых комплексов Полярного Урала широко проявлены процессы водного метаморфизма. Исследовались основные метаморфические ассоциации, развитые по гарцбур-гитам на Войкаро-Сыньинском и Рай-Изском массивах. Изучалось про странственное расположение и последовательность формирования основ-

ых метаморфических иарагеиезисов. Показано влияние метаморфичес-их процессов, протекавших в гипербазитах, на локализованное в них ромитовое орудеиение.

Наиболее ранними породами из изученных среди гипербазитов ойкаро-Сыньииского и Рай-Изского массивов являются несерпентини-трованные гарцбургиты, залегающие в виде реликтовых участков в ливин-антигоритовых и амфибол-аитигоритовых породах. Основаниями ля такого вывода служат протогранулярная структура этих пород и со-гав минералов. Впервые выявлены реликты наиболее ранних гипер-азитов, слабо истощенных базальтоидными компонентами, включающи-и высокоглиноземистый хромдиопсид.

В результате изучения метаморфических парагенезисов на Войка-э-Сыньинском массиве впервые выделена высокотемпературная мине-альная ассоциация амфибол-энстатит-оливиновых пород. Эта ассоциа-ия отличается от гарцбургитов низкими содержаниями примесей в эн-гатите - А1, Са, Сг; повышенной железистостью и хромистостью акцес-эрного хромшпинелида; постоянным присутствием в ассоциации значи-:льных количеств амфибола.

Метаморфические ассоциации образуют температурный ряд, под-азделяющийся на группу равновесных метаморфитов и гипербазитов с ^равновесными метаморфическими парагенезисами. В первую группу содят (от более высокотемпературных к низкотемпературным) амфи-)л-энстатит-оливиновые, амфибол-оливиновые и оливин-антигоритовые эроды. Ко второй группе относятся амфиболизированные и оталько-тные гарцбургиты и петельчатосерпентинизированные гарцбургиты. гмиературный ряд проявляется в смене водосодержащих минералов от >1сокотемпературных к низкотемпературным: паргасит - эденит - анти-|рит - тремолит+тальк - петельчатый серпентин.

Особенностью рай-изских метаморфитов является присутствие в :социации клинохлора, концентрирующего алюминий. Для войкарских этаморфитов минералом-концентратором алюминия является амфибол.

Исследование петрохимических особенностей метаморфических эоцессов в гипербазитах позволяет сделать вывод о неизохимическом фактере наиболее низкотемпературных процессов. Как при петельча-1Й серпентинизации, так и при образовании оливин-антигоритовых ио->д, происходит миграция в породах основных петрогенных компонен-

1В.

Изучение расположения основных минеральных ассоциаций I пространстве позволило установить метаморфическую зональность I линзовидно-блоковое строение Войкаро-Сыньинского гипербазитовоп массива. Наименее измененные гарцбургиты сохранились в ядрах бло ков, которые окаймляются зонами последовательно сменяющихся мета морфических ассоциаций. Реликты линзовидно-блокового строения про слеживаются и на массиве Рай-Из. Залегание метаморфических зон суб согласно простиранию гипербазитовых массивов и конформно с пакето? тектонических пластин, слагающих массивы.

Наиболее высокотемпературные метаморфические парагенезисы амфибол-энстатит-оливиновые породы, тяготеют к западной части Вой каро-Сыньинского массива, последовательно сменяясь более низкотемпе ратурными минеральными ассоциациями в восточном направлении. Н массиве Рай-Из эти ассоциации слагают две зоны субширотного прости рания.

Рудопроявления глиноземистых хромитов залегают в гарцбурги тах, слагая полосу, протягивающуюся субсогласно восточному эндокон такту Войкаро-Сыньинского гипербазитового массива. Рудопроявлени. хромистого типа, как на Войкаро-Сыньинском, так и на Рай-Изско1 массиве, известны в области перехода от энстатит-оливиновых пород оливин-амфиболовым. На Войкаро-Сыньинском массиве хромистые р\ допроявления образуют полосу, субсогласную с западным эндоконтав том массива; на массиве Рай-Из рудопроявления хромистого типа слагг ют две полосы, соответственно двум зонам развития энстатит-оливинс вых пород.

В амфибол-оливиновых и амфибол-оливин-антигоритовых поре дах I типа, вмещающих хромитовое оруденение хромистых руд, отмечг ется пониженное модальное значение окиси хрома, по сравнению со вс< ми другими ассоциациями.

Амфибол является индикатором состава хромитового оруденения разрезе. Для амфиболов из околорудных гипербазитов хромистых руд( проявлений характерно повышенное отношение Ыа20/А120з и пош женное ТЮ2/А12О3, тогда как для безрудных гипербазитов и вмещак щих оруденение глиноземистого типа характерна обратная картина.

Пространственная приуроченность хромитового оруденения определенным метаморфическими ассоциациями, закономерное полож! ние хромитового оруденения в метаморфической зональности гипербаз! товых массивов Полярного Урала, зависимость состава амфибола от т] па оруденения в разрезе свидетельствует о парагенетической связи

ысокотемпературных метаморфических процессов в гипербазитах и :ромистого типа орудеиеиия.

Данные по пироксеновой термобарометрии, сотавы минералов, ге-логическое положение метаморфических зон в гипербазитовых масси-ах, сопоставление с литературными данными позволяют сделать вывод существовании водного флюида на мантийном уровне. В результате [антийного метасоматоза формировались гарцбургиты с высокоглинозе-[истым и титанистым паргаситом в парагенезисе. Преобразование гарц-ургитов в высокотемпературные амфибол-энстатит-оливиновые породы роисходило на границе мантия-кора в океаническую стадию развития омплексов. На фоне остывания гипербазитов, в условиях повышенных авлений, происходит формирование метаморфической зональности мас-ивов. Завершают историю водного метаморфизма неравновесные про-ессы амфиболизации и петельчатой серпентинизации гипербазитов.

Список основных работ автора по теме диссертации:

Алимов В.Ю., Вахрушева Н.В. О связи состава рудообразующих ромшпинелидов с петрохимическими характеристиками дунит-гарцбур-1Т01ЮГ0 комплекса.//Формационное расчленение, генезис и металло-зния гипербазитов. Хромтау, 1985. С.97-98.

Алимов В.Ю., Вахрушева Н.В. Генетическая интерпритация диа-эаммы составов акцессорных хромшпинелидов.//Теория и методолога минералогии: Сыктывкар, 1985. С. 150-151.

Алимов В.Ю., Вахрушева Н.В. О составе акцессорных хромшпи-елидов из оливин-антигоритовых пород.//Ежегодник-1985 Ин-та гео-огии и геохимии УНЦ АН СССР. Свердловск, 1986 С.89-91.

Алимов В.Ю., Вахрушева Н.В. О корреляционных взаимоотноше-иях главных катионов акцессорных хромшпинелидов Кемпирсайского шербазитового массива.//Минералогия, геохимия и генезис полезных жопаемых Южного Урала. Уфа, 1986. С. 137-143.

Алимов В.Ю., Вахрушева Н.В. Результаты минералого-геохими-;ского изучения рудообразующих хромшпинелидов Войкаро-Сыньин-сого гипербазитового массива.//Петрология и рудообразование. вердловск, 1986. С.63-66.

Вахрушева Н.В., Алимов В.Ю. О различных трендах гидратации гипербазитах Войкаро-Сыньинского массива.//Ежегодник-1987 Ин-I геологии и геохимии УрО АН СССР. Свердловск, 1988 С.36-38.

Вахрушева Н.В., Алимов В.Ю. Петрохимические особенности процесса образования оливин-антигоритовых пород.//Ежегодник-1988 Ин-та геологии и геохимии УрО АН СССР. Свердловск, 1989. С.61-62.

Вахрушева Н.В., Алимов В.Ю. Метаморфическая зональность северной части Войкаро-Сыньинского массива.//Ежегодник-1989 Ин-та геологии и геохимии УрО АН СССР. Свердловск, 1990. С.35-36.

Вахрушева Н.В., Алимов В.Ю., Гмыра В.Г. Состав амфиболов е хромитоносных гипербазитах Войкаро-Сыньинского массива. //Ежегодник-1990 Ин-та геологии и геохимии УрО АН СССР. Свердловск,

Вахрушева Н.В., Алимов В.Ю. Эволюция состава амфиболов г гипербазитах Войкаро-Сыньинского и Рай-Изского массивов.// Теория и методология минералогии. Сыктывкар, 1992.

Патент на изобретение № 2018888. "Способ поиска хромитонос ных зон в альпинотипных гипербазитах". / Алимов В.Ю., Вахрушева Н.В, (Россия). - 8 с. с ил.

1991. С.92-94.