Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Альпинотипные гипербазиты Центрального Салаира

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Альпинотипные гипербазиты Центрального Салаира"

и»

„ .лрч

о ц ^

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ, ГЕОФИЗИКИ И МИНЕРАЛОГИИ

На правах рукописи

ЛОШТОВ Илья Юрьевич

АЛЬ ПИНОТИПНЫЕ ГИПЕРБАЗИТЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО САЛАИРА

04.00.08—петрография, вулканология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Новосибирск 1993

Работа выполнена в Институте геологии Объединенного института геологии, геофизики и минералогии Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Е & Вэлинский

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук, профессор А. И. Гончаренко доктор геолого-минералогических наук В. А. Симонов

Оппонирующая организация: Тувинский комплексный отдел

седании специализированного совета Д 002.5а 05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии РАН, в конфереяц заде.

Адрес: 630090, Новосибирск, 90, Университетский прося. ,3.

С диссертацией мшо ознакомиться в библиотеке ОИГГиИ РАЕ

Автореферат разослан " ^ " 1993 г.

/юный секретарь специализированного

совета д. г. -и. а. Ф. Е Леонов

час. на га-

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теш. Проблема альшшотипных гипербаэитов считается одной из наиболее важных и сжитых в магматической петрологии. Ш мнению большинства исследователей данные породы являются продуктами мантии или производными ее субстрата Однако ряд аспектов генезиса альпинотипных гипербазятов, главным образом касавдкхся механизма их внедрения в литосферу,являются остро дискуссионными, что свидетельствует о сложности и недостаточной изученности этих геологических объектов. Поэтому получение новых данных по гшгербазитовыи поясам разных регионов позволяет судить о правомерности различных концепций генезиса данных пород и выявлять закономерности размещгния связанных с ними месторождений хромитов, платиноидов, асбеста и ряда других полезных ископаемых, что в полной мере относится и к региону Салаирского кряжа, являющегося составной частью Алтае-Саянской складчзтой области.

Ре пение указанных выше вопросов имеет важное практическое значение, так как способствует расширению сырьевой базы изученного района, имеющего весью благоприятную экономическую обстановку, располагаясь вблизи крупных промышленных центров Кузбасса, Западной Сибири и Алтая. Наличие крупных транспортных магистралей на Салаирском кряяе позволяет эффективно использовать разведанные и вновь обнаруживаемые месторождения полезных ископаемых этого обширногр и ещэ недостаточно изученного региона

Дели и задачи исследования. Работа выполнена в рамках темы НИР лаборатории петрологии магматических пород "Альяинотипные гкпербазиты в офюлитовом петрогенезисе" и по договору с ПГО "Запсибгеология". Ее целью является изучение вещественного состава ультрзосновных массивов Центрального Салаира, условий формирования и оценка их рудоносности. Для этого решались следующие задачи: 1. Изучение геологического положения:ультраосновных_ тел Салаира. 2. Исследование внутреннего строения гипербазито-вых массивов на основе детального изучения петрографии, геохимии и минералогии слагающих их пород. 3. Разработка количественных критериев прогноза потенциальной хромитоносности массивов альпинотипных гипербаэитов по петрохимнческш данным на базе

метода линейных диекриминантных функций. 4-Оценка перспектив на хромитовое и асбестовое оруденение массивов Центрального Салаи-ра.

Фактический материал и методы исследования, В основу работы положен материал, полученный автором во время нолевых исследований на Салаирсгеом кряяе в 1986-1989гг., в составе Аламбайс-кого отряда Салаирской геолого-поисковой партии (СГПП), и в отряде лаборатории петрологии магматических пород ОГГиЫ СО РАН. Изучены ультраосновные и вме25аящие их яороды Центрального Сала-, ира как по обяалениям, так и по материалам скважин (77) и горных выработок (70 шурфов, 10 канав), пройденным на Тогул-Сун-гайском гипербазитовом массиве в 1987-1989гг, При обработке каменного материала просмотрено около 1000 прозрачных шлифов. В работе использованы: около 500 химических анализов пород Центрального Салаира, в том числе 200 оригинальных, выполненных методом мокрой химии и рентгенофлюоресцентным методом;. 200 анализов малых элементов, выполненных методом атомной абсорбции; около 1500 спектральных полуиоличествеяных анализов; 110 рент-геноспектральных анализов породообразующих и акцессорных минералов гипербазитов и ассоциирующих с ними пород; анализы элементов группы платины и золота в 7 пробах хромититов, выполненных атомно-абсорбционныы и нейтронно-активационным методами.

В работе также использованы 879 силикатных анализов гипербазитов Уральской и. Алтае-Саянской складчатой области разных авторов.

Статистическая обработка данных и построение геохимических карт изолиний проводилось на ЭВИ ЕС-1045,ЕС-1055,ЕС-1066 на ВЦ ОИГГиЙ с использованием стандартного программного обеспечения, пакета прикладных программ Мда-2 и оригинальных программ, составленных автором.

Основные защищаемые положения. 1. Ультраосновные породы Центрального Салаира по особенностям вещэственяого состава и геолого-структурному положению их тел относятся к дунит-гарц-бургитовой формации альпинотипных гипербазитов. 2. Массивы гипербазитов региона, представленные соскладчатыми телами, залега-

шиш среди вулканогенно-терригеяных комплексов венд-кембрийского возраста я пространственно ассоциирующие с габброидами, составляет совместно с ними офиолитовую серию Центрального Са-лаира. 3. Пэтро-геохимические отличия в составе гипербазитов являются критерием для оценки рудоносяости массивов, что позволяет использовать в прогнозных целях многомерные статистические методы и, в частности, метод линейных дискриминантных функций. •4. Разработанный на базе современных вычислительных методов способ построения карт изолиний обобщенного петрохимического параметра дает возможность по комплексу признаков оценивать потенциальную хромитоносность серпентинитов,' проводить разбраковку нерудных и рудных объектов, а внутри последних выделять локальные участки для детальных поисково-разведочных работ.

Научная новизна работы. Впервые детально исследован вещественный состав гипербазитов Центрального Салаира, выявлены закономерности внутреннего строения массивов с использованием современных статистических и численных методов обработки геохимических данных.

Практическая ценность работы. Разработана методика прогноза потенциальной хромитоносности массивов альпинотипных гипербазитов по петрохимическим данным. На ее основании и с использованием "способа поиска асбестоносных алогарцбургитовых сер-пентинитов'Ч Белинский, Вартанова, Банников,1982) дан общий прогноз на эти полезные ископаемые по Центральному Салаиру, а такаэ . детальная оценка Тогул-Сунгайекого массива, крупнейпего из исследованных. Эти. материалы использованы Салаирской геолого -поисковой партией при постановке поискового бурения на хромиты.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на X сессии Всесоюзного Онтологического совещания (Ереван, 1988), на XIV Всесоюзном Совещании по глинам и глинистым минералам (Новосибирск, 1988) , на Всесоюзном петрологическом симпозиуме "Оценка перспектив рудоносности геологических формаций при крупномасштабном геологическом картировании и поисках минералого-геохиш-ческими методами" (Ленинград, 1988), на совещании "Структура

лениаментных зон стресс-метаморфизма" (Новосибирск, 1988), на. XXII Европейском кристаллографическом совещании (Москва, 1988), на конференции молоды? ученых ИГиГ(Новосибирск, 1988), на семинаре молодых ученых "Шшералого -геохимические критерии поисков и моделирование процессов формирования месторождений полезных ископаемых" (Львов, 1989). По теш диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из 7 глав, введения, заключения и содержит 218 страниц машинописного текста, 36 рисунков, 32 таблицы и список литературы, включающий 236 наименований.

Работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Е В. Белинского, которому автор выражает глубокую благодарность.

Постоянную поддержку и практическую помощь в - проведении исследований оказывали сотрудники ОИГГиМ РАН Л. & Агафонов, О. Л Банников, 11И Гора, & Е Лапин, Ф. П. Ленов, С. Я. Ступаков; Сала-ирской геолого-поисковой партии (ПГО "Залсибгеология") Н. И. Овсянников, И. Ф. Терентьев, £. М. Ярославцева, Е С. Васильев, И. Е Тузников, которым автор выражает искреннюю признательность и благодарность.

Автор благодарен К. К. Золоеву, М.Я Шаиной, I. Е Шдведевой, 3. Е Бахтияровой (ПГО "Уралгеология"), Н.С. Чашухину, Д.С. ¡йгейн-бергу (ИГиГ УНЦ) за любезно предоставленные аналитические данные по гипербазитовым массивам'Урала, а такяе И. А. Малахову за содействие, оказанное на подготовительных этапах работы.

Глава 1. ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИПЕРБАЗИГОВ САЛАИРА

В главе приведен обзор обширного материала, касающегося изучения ультраосновных пород Салаирского кряжа с начала XX века и по сегодняшний день. На основе этих данных в истории исследований гипербазитов региона выделяются два периода: начало XX а - 50 гг., и с 50 гг. - по настоящее время. Нз первом этапе исследований информация по ультраосновным телам накапливалась попутно при геологической съемке территории и носила раз-

розненный характер. В 50-60 гг. в пределах Центрального Салаира проводилось целенаправленное изучение гипербазитовых тел, в ходе которого определены контуры крупнейших массивов, дана петрографическая характеристика пород, слагающих их, оценена перспективность тел'на хромиты и силикатный никель. С того времени и до последних лет специальных исследований гипербазитов, в отличие от других регионов Алтае-Саянской складчатой области, не проводилось.

В 1986-1990 гг. Салаирской геолого-поисковой партией при участии автора получены новые данные по минералогии, петрографии и рудоносности гипербазитов района, послужившие основой для написания данной работа

Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Салаирский кряя, расположенный на западе Алтае-Саянской складчатой области, представяет собой складчатую область каледонского возраста с субмеридиояальныы простиранием структур и харэкте риаушуюся блоковым строением. В стратиграфическом разрезе кряжа присутствуют отлоления практически всех возрастов, начиная с протерозоя. В Центральном Салаире наибольшим распространением пользуются венд-нижнекембрийские вулканогенно-оса-дочные отложения аламбайской свиты, к полям развития которой приурочены практически все известные тела гипербазитов района. Основными разновидностями пород, слагающими свиту являются: метаморфические сланцы как по осадочным, так и по эффузивным породам; песчаники, алевролиты, туфопесчангаси, туфы, туфобрекчии, андезитобазальтовые и базальтовые порфириты, вариолиты, в различной степени доломитизированные известняки. Для пород свиты характерна напрягеиная тектоника и аеленокаменный метаморфизм. Стратиграфическое положение свиты среди протерозойских и ниете-паяеозойских отлояэний в разрезе региона, ее объем являются самыми проблематичными.

Породы гипербазитовой формации являются наиболее древними из магматических образований. Возраст их определяется как ния-некембрийский (Казаков, 1371; Пинус, Кузнецов, Волохов, 1958 и ДР. )•

Существующее представления о магматизме, стратиграфии и

тектонике региона изложены в работах Е Ф. Агеенко, Л А. Алексеевой, а А. Апалькова, А. Ф..Быча, А. И. Батырева, Е А. Введенского, Я. JL Волохова, А. Е Гинцингера, А. Григодиса, а Г. Жеро, Е Е. Казакова, О. Е Казанцева, а Г. Коноваловой, А. Е Панаевой, Е Л Овсянникова, Л А. Роаенфарба, И. П. Старченко, ЕС. Суркова, Д.Ф, Уманцева, Е Д. Фомичева, Е. ¡L ЯросЛаацевой я др.

Глава 3. СШИРСШ ГИЕРБАЗИОБШ ГОШ И УЛЬТРАОСВОВШБ ШССИВЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО САЛАИРА

Многочисленные выхода массивов гипербазитов региона объединяется в единый Салаирский гипербазитовый пояс (Кузнецов, 1948) протяженностью около 250 км и состоящий из более чем 85 ультраосновных тел суммарной площадью 90-180 км (Болохов, 1958; Казаков, 1971; Шнус, Колесник, 1966).

В составе пояса выделяются две ветви массивов ультрабази-тов: западная и восточная. Западная ветвь включает в себя Тогул -Сунгайскую группу тел на севере, массивы Еландинского горста в центральной части и ряд тел в предгорьях Горного Алтая. Восточная ветвь, параллельная западной, начинается на севере Уксу-найской группой массивов, «инее - это тела Шртыново-Шлаяснэго района, далее на юг прослеживается в пределах Еийско-Еарнауль-ской впадины и заканчивается рядом массивов Северного Алтая. Наибольшее количество .. ультраосновных тел сконцентрировано в центральной и северной частях пояса.

В Центральном Салаире расположены гипербазитовые массивы самой северной части западной ветви Салаирского пояса Всего в этом районе насчитывается более 30 тел, средний размер которых 200 х 1000-3000 м. Наиболее крупными из них являются: 70-гул-Сунгайский, Верх-Аламбайский, Тягувский, Старо-Тягунский, Тягун-Таловский, Успенский, Уакарихинский, Глааыринский и Рос-сыпнинский, для которых характерны следующие закономерности геологического строения.

Пространственно практически всё массивы приурочены к алам-байской эффузивно-осадочной толще, сформировавшейся в конце протерозоя - начале кембрия, и залегают согласно с вмещающими их породами в виде тел линзообразной (пластообразной) формы с крутыми тектоническими контактами. То, что деформация ультраос-

новша тел шла совместно о породами обрамления, подтверждается и петроструктурными исследованиями ряда массивов А. И. Гончареяко с соавторами: Размеры большинства из них небольшие. - до первых километров в длину при мощности около 100.м (самый крупный -Тогул-Суигайакий 12 х 0,3-1,5 км).

Гипербазйты тесно пространственно ассоциируют с более поздней интрузией габбро, вызваваей вторичные изменения ярикоя-тактовых частей массивов (антигоритизация, амфиболизация, оталькование). В пределах массивов часто присутствуют зоны лиственитизации, с мэтасоматической зональностью, а также лайковый комплекс габброядов, подвергшихся практически полной ро-дингитизации.

Основной разновидностью пород, слагающих массивы, являются серпентиниты, . с преобладанием антигорятовых разностей в зядо-контактах.

С большинством массивов связаны незначительные по размерам рудояроявления хромититов, наибольшее количество которых приурочено к Тогул-Сунгайскоыу и Успенскому массивам, характерно для региона широкое развитие кор выветривания серпентинитов. Встречающиеся проявления хризотил-асбестовой минерализации, как правило, незначительны и имеют минералогическое значение.

Глава 4. 1 ШНЕРМОГО-ПБТРОГР^ФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИПЕРБАЗЙГОВ И АССОЦИИРУЩЙХ С НИМИ ПОРОД

Серпентиниты составляют основной объем ультраосновяых пород массивов Центрального Салаира. Главными минералами, слагающая их, являются различные разновидности серпентинов, а такие акцессорные магиетиты я хромшпинелиды, в количествах обычно ш-нее 5% общего объема породы.

Серпеятиниты клас сифяцированы по преобладанию того или иного типа серпентина (антигорит, лизардит, хризотил), и относятся либо к апопервдотятовым, либо к аподунитовш по наличию пластинок бастита. В. массивах преобладают антигорит-лизардито-вш апоперидотитовые разности. Антигоритовыэ серпентиниты приурочены к эндокоятактаа шссивов и к краевым частям зон лиственитизации. Существенно лязаддитовые аяодунатовые серпентиниты занимают подчиненное, пологкние по отношению к апоцерйдотитовым.

разновидностям. Серпентиниты с преобладанием хризотила встречены в единичных случаях.

Дуниты и серпенгин-оливиновые породы встречается среди существенно лизардитовых в основном аподунитовых, реже апоперядо-титовых серпентинитов в виде небольших линзообразных обособлений размерами до 10 -12 см.

Для этих пород характерно наличие мелких агрегатных скоплений и единичных зерен оливина, количество которого в олифах варьирует от единичных кристаллов до мономинеральных оливиновых пород; Пзреходы между оливинсодераашда® и Сезоливиновыми серпентинитами, судя по шлифам, могут быть как резкими, так и постепенными. фактически во всех оливинеодержащих породах присутствуют микрожилки бруеята, отдельные кристаллы хромипинели и довольно равномерно распределенный дисперсный магнетит. По сильно магнетитизированным и местами нацело раздробленным зернам хромшпинелидов можно сделать вывод о том, что замещению хромшпинелидов магнетитом. весьма активно способствовало механическое разрушение первых. Оливинсодержащие серпентиниты и дуниты тяготеют к контактам с габброидами и к тектоническим зонам, насшрнным дайками.

Оливины. В ряде шлифов можно наблюдать два структурно различных типа оливинов: мутный, рассеченный прожилками серпентина я местами замеленный магнезитом, и прозрачный, представленный иестоватьаш и овальными кристаллами, оптически ориентированными в одном направлении и находящимися внутри пластинок бастита. Данный факт можно толковать двояко: либо ш наблюдаем развитие оливина по баститу, либо бастит замещает одно крупное зерно оливина

Исследования составов оливинов из протолочек таких пород показало, что они значительно различается между собой и по составу. Так, оливины "в бастите" является более магнезиальными и, соответственно, менее железистыми по сравнению с оливинами основной массы одного и того же образца. В некоторых оливинах установлены повышенные содержания окиси марганца (до 1,49 мае. X), что и ранее отмечалось в некоторых массивах Алтае-Саянской складчатой области (Белинский, Банников, 1986).

Общим же для большинства проанализированных оливинов являются: низкие содержания оксида железа (2,3-4,6 мае.г), оксида

никеля (0,07-0,24 чсас.Х), оксида кальция (0-0,015 мае. X), и. высокие - оксида марганца (0,16-1,49 мае. Т) и оксида магния (50,6 -55,2 мае. %).

Согласно формам выделения оливинов и их составу, геологическому положению, занимаемому оливинсодёряащими породами, предполагается, что их образование связано с процессами дегидратации серпентинитов. Сходные проявления вторичной оливиниза-ции в гипербазитах неоднократно описывались в литературе (Агафонов и др., 1978; Белинский и др., 1983; Гончаренко, 1989; Леонов, 1972; Ступаков, 1990 и др.).

Хромдпинелиды. Содержание акцессорных хромшпинелидов в исследуемых породах не превышает 1-3 X объема породы. Для них характерны широкие вариации химического состава, согласно которому выделяются: хромпикотиты, алюыохромиты, субферриалюмохроми-ты, ' хромиты и субферрихромиты (Павлов и др., 1968). Сопоставление составов акцессорных и рудобразуквдх хромшпинелидов показало, что последние, за редким исключением, является более хромистыми и менее железистыми. Это шжт указывать на перспективность обнаружения высококачественных хромитовых руд в пределах исследуемой площади (Макеев, Перевозчиков, Афанасьев, 1985).

Глава 5. ГЕОХИМИЯ ГИЕРБАЗЙТОВ

Средний химический состав гипербазитов Центрального Салаи-ра (табл. 1) характеризуется стабильны« содержанием суммарного железа( 7.5-8.5 X), умеренной магнезиальностью, низкзд! содержаниями глинозема и исчезагщэ малыми концентрациями Т102 и £?эло-чей. По этим компонентам серпентиниты Салаира отвечают среднему мировому стандарту и не отличаются от него такие по таким элементам как N1, Со, Си, 7п, V, Зг. Наряду с этим они имеют и свои специфические особенности, которые отражаются в составе пород по содержаниям фосфора, хрома, бария и лития.

Принадлежность изученных пород к гипербаэитовой формации (1!узнецов, 1964), наряду с геологическими фактами подтверждается и многочисленными петрохимическими данными пересчета анализов по различным методикам (Соболев, 1959; Сутурин, 1978; йуто-лин, Волохов, Каратаева, 1966).

Тайдвд 1

Средний химический состав(масХ) гипербазитов Центрального Салаира( п-281)

X э У(Х) А Е закон распр.

БЮ2 38,56 3,01 8 -0,3 -0,4 н

Т102 0,012 0,037 315 9,9 121.7

А1203 0,84" 0,66 78 3,0 10,1 -

Ре203 6,94 1,77 29. -0,2 0,0 н

ГеО 2,26 1,21 54 1.3 1.6

ШО 0,108 0,044 40 1.6 5,7 -

($0 37,60 2,36 6 0 0,7 н

СаО 0,47 1,00 213 3,0 8,6 -

Ыа20 0,020 0,040 . 197 2,8 9,2 -

К20 0,007 0,014 193 3,2 12,0

Р205 0,012 о.озз 268 8,9 91,0 -

ППП 12,98 1,62 13 1.2 1.8 -

Сг203 0,64 0,71 110 7,0 61.6 -

N10 0,23 0,07 31 -0.4 1.0 -

СоО 0,012 0,003 21 1.5 4.8 -

С02 0,99 1,40 141 1.9 2.6

Си_ 0,0014 ^,0031 216 5.4 32,6 - .

1п ■ 0,0041 0,0028 70 4.4 26,1

V 0,0009 0,0019 218 3,2 11,9 - .

Бг 0,0013 0,0021 164 4.6 24,8 - .

Ва 0,0119 0,0472 398 4.7 21,7

И(г/т) 6,7 7.5 131 1.7 2,5 -

Примечание. Содержания Ш) даны по 232 анализам, С02 - до 142,' CoO.Cu.Zn, У,5г,Ва,1л - по 120. Х-среднее, и-стандартное отклонение, У-козффициент вариации, А.Е-ешарнные оценки коэффициентов асимметрии я эксцесса соответственно, п-число анализов. Запои распределения определялся по асиимзтрии и эксцессу (Бондаренко, 1370): и - нормальное, прочерк - отличное от нормального.

Анализ петрогеохимических особенностей исследованных пород и минералов, слагающих их, позволил, выявить следующие закономерности.

1. Сравнение составов различных петрографических типов серпентинитов,- выделенных по преобладаищгму типу серпентина, показало, что антигоритовые серпентиниты характеризуются наибольшими содержаниями кремния, лития, скандия, и наименьшими -окисного железа й потерь при прокаливании по сравнению с прочими серпентинитами, а также большими концентрациями молибдена по сравнению с хризотиловыми серпентинитами; для лизардитовых серпентинитов свойственны максимальные концентрации Ре203, НЮ и минимальные - ТеО. Зризоткловые серпентиниты обеднены кремнеземом и обогащены медыа

Сравнение наших данных с исследованиями серпентинитов другими авторами (Шгейнберг, Чащухян, 1977) показало, что различия по содержанию Ре203 а породах соответствует, таковым на минеральном уровне, ■ где по степени окисленности гклеза (Ре203/ (Ре203+Ре0), РеЯОЗ/РеО, РеЗ+/Ре2+) четко ввделяется ряд: анти-горит - хризотил - лизардит, что в нашем случае соответствует выделенным группам серпентинитов. .

Z. Дуни+ы и оливинсодержашие серпентиниты характеризуются максимальной- магнезиальностью, при повышенных концентрациях ШЗ, Сг203, СоО и покиданных - 5102.

3. Особенность аподунитовых серпентинитов - повышенные средние значения РеО, Ь^О, Р205, ппп, Сг203, СоО и пониженные -3102, N10 по сравнению с апоперидотитовыми.

4. При выветривании серпентинитов (в начальной стадии), верхние части разреза обогащаются 3102, Ре203, N10, 1п, а РеО, МдО, ппп. Сг203 содержат меныэз, тем на глубине. Уменьшение содержания лития вниз по разрезу, . предположительно, вызвано преобладанием на малых глубинах антягоритовых серпентинитов, для которых присущи максимальные концентрации этого - элемента среди серпентинитов.

5. Постоянными элементами примесями гипербазитов Салаира, как и в других регионах, являются Т1, Сг, V, N1, Со, Си, 2п (частота встречаемости 90-100 X), а Аз, ЭЬ, В1, Ве, Ьа отсутс-вуют или встречены в единичных образцах серпентинитов.

6. Отличительной особенностью серпентинитов Салаира явля-

ется повышенное содержащие Си, 8а, Мэ, в и-пошаешгае - Яг, У, УЬ по сравнению с кларком.

7. В серпентинитах хромшинелид является основным минералом-концентратором ванадия и хрома ( частично титана и кобальта), серпентин - концентратором титана, частично никеля, хрома и, возможно, кобальта, магнетит - никеля. В несерпентинизиро-ванных породах основным минералом-концентратором для марганца и никеля является оливин.

8. Установлено, что абсолютные значения содержаний 5г, V, II, Си, полученные спектральным полуколичествеяным анализом, совпадают (сравнение средних) с более точным определением этих элементов (атомно-абсорбцибвный и химический методы).

Глава 6. ЖГАДЗОГЕНЙЯ ГШЕРЕАЗЮОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО САЛАИРА

- Основными полезными ископаемыми, связанными с альпинотип-ными гипербазитами являются хромититы, хризотил-асбест, тальк, нефриты, магнезиты, силикатный никель и платиноиды. В Салаирс-ком гипербазитовом поясе установлены рудопроявления всех из вышеуказанных разновидностей минерального сырья, за исключением, пожалуй, нефрита(Агеенко, 1984;- Казаков, 1971; Во лохов, 1958).

Хромититы и их поисковые критерии. Разнообразие точек зрения на генезис и условия концентрации хромитового орудеяення (Вглинский, 1979; Макеев, 1992; Москалева, 1974; Павлов, 1971; Швлов, Григорьева^Чупрьиына, 1973; Колман, 1974' и .др.) в аль-пинотипных гипербазитах, с которыми связаны наиболее крупные концентрации руд, не позволяет однозначно решать вопрос о перспективности того или иного гипербазитового массива, а также конкретных площадей внутри них. В связи с этим важное значение приобретает изучение эмпирических закономерностей локализации оруденения, среди которых, на наш взгляд, наиболее важным является выявление особенностей химизма рудовмещаюцих горизонтов.

Анализ обширного литературного материала показал, что большинство рекомендаций по поискам хромититов носят лишь качественный характер, не давая однозначного ответа о перспективности того или иного ультраосновного массива, а выделение локальных участков внутри конкретного тела ещэ проблематичнее. Пээтому, наиболее удобными и экспрессными, а также наименее

субъективными, не зависящими от конкретного исследователя (различные точки зрения на генезис руд и т. п.) является "количественные" критерии прогноза, позволяющие строить карты перспектив орудеяения в виде изолиний какого-либо параметра (например.-Накеев, Перевозчиков, Афанасьев, 1985; Брянчанинова, 1987), или, что наиболее, информативно - изолиний комплексного критерия . прогноза, учитывающего изменения целого ряда параметров (Белинский, Вартанова, Банников, 1982; Белинский, Лоскутов, 1991).

Данный показатель, учитывающий одновременно изменение ряда параметров объекта, может быть получен методом линейных дискри-минаятных функций (Anderson, Bahadur, 1962; Кутолин, Во лохов, Каратаева, 1966), близким по своему содержанию к построению функции комплексного переменного (Вахромеев, Давыденко, 1976) при генерализации множества геохимических параметров и позволяющий также учитывать определенный "вес" каадого признака в суммарном коэффициент^.

Исследования с целью получения комплексного критерия оценки потенциальной хромитоноености на основе петрохимических данных проводились и ранее (Белинский, 1979, Белинский, Шнус, 1972), однако они были выполнены для случая равных ковариационных матриц эталонных объектов, что упрощало сложные связи компонент.

Штодика оценки потенциальной хромитоносности по патронимическим признакам. Расчеты дискриминатора потенциальной хромитоносности проводились для неравных матриц ковариаций петрохи-мических признаков в исходных выборках. В основу анализа поло-, жены данные по составу ультраосновных пород из массивов альлинотипных гипербазитов Урала.

В выборку нехромитоносных были включены данные 157 химических анализов пород из следующих массивов: Восточно-Тагильского (Красноуральское месторождение хризотил - асбеста, (63), Бажеиовского (60), Остаяинского (35)).

Рудоносная группа первоначально была охарактеризована 279 полными силикатными анализами серпентинитов из Кемпирсайсиого месторождения, среди которых присутствовали данные как для пород непосредственно вмещающих" хромитовые руды (130), так и для безрудных (149).

В ходе различных статистических сравнений этих групп.

расчетов дискршинантных уравнений, было установлено, что наибольшие различия характеризуют группу нехромитоносных серпентинитов и серпентинитов рудовмедащих горизонтов Кемпирсайского массива. С использованием критерия принадлежности варианты к совокупности (Урбах, 1964) были сформированы две группы химических анализов пород: хромитовосных (116) и нехромитоносных (142), статистические параметры которых и результаты их сравнения приведены в табл. 2.

Как видно из таблицы, значимые различия между группами по средним содержаниям устанавливаются практически для всех летро-генных компонент (SiG2, Т102, А1103, Fe203, FeO, ШО, ifeO, ппп) и соответствующих коэффициентов (М, h, al, A, S). На основании этих данных и результатов сравнительного анализа компонент груш, пересчитанных на "сухое вещэетво", с учетом характера распределения компонентов в выборках для расчета дискриминант-ного уравнения были использованы значения содержаний S102, Ti02, Al203, Fe203, FeO, Mr>0, ifeO, Сг203 в породах и параметры М и h. Поскольку сильные корреляционные связи между последними и окислами, на основании которых эти отношения расчитываются, приводят в процессе вычисления коэффициентов дискриминантного уравнения к вырождению ковариационной матрицы, нами были выведены два уравнения: по окислам и величинам М и h. Уравнение 1 имеет вид Zl- - X1S102 - Х2Т1С2 + X3A1203 - X4Fe203 + XBFeO -ХбМпО +X?MgO +ХВСг203 - 1.35, где XI... Х8 - расчитанные коэффициенты для членов дискриминантного уравнения. Окислы даны в мае. % с пересчетом на сухое вещество. фи значениях Z1 > О объект оценивается как перспективный на локализацию хромитового оруденения, при Z1 < 0 - нет. Теоретическая ошибка данного уравнения составляет 9.4%, практическая (расчитанная по исходным выборкам) - 4.7%.*

Уравнение 2 расчитано исходя из поведения отношений содержаний окислов (М и h) и имеет вид Z2- Y1M -Y2h - 34.79 где У1 и Y2 - вычисленные коэффициенты для M-lfe0/Si02 (мае. %) и h- FeO 100/(Fe203 + FeO) (мас.%). При значениях Z2 > О оценка на хро-митовое оруденение рассматривается как положительная, при '22 < О - нет. Теоретическая ошибка данного уравнения - 11.4 %, а практическая - 5.4%. Второе уравнение, не требующее пересчета окислов на сухой остаток, включает всего два признака и может

Таблица 2

Сопоставление составов серпентинитов хромитоносных и нехромитоносных шссивов(мас.%)

т-—•-1-:—I-1--—--1

| Хрошггоносные | Вэхромитонос- ^ Критерии различия | | (п-116) | ные(п-142) | |

) I I I I 1 ^

I I Г I Фишера) Стыд-1 X . '

X I. 8 | X | э |Ф -1,54|Ь -1(97|Х^15,5

. I__I_I_' >_I,

3102 37,20 1,37 39,29 1,69 1,52 10,77 88,2

Т102 0,011 0,007 0,034 0,028 16,09 8,68 97,3

А1203 0,55 0,25 0,79 0,49 3,77 4,61 21,8

Ре203 3,67 0,78 5,49 1,81 5,44 10,08 97,9

РеО 3,81 0,97 1,88 1,04 1.14 15,20 139,8

Ш) 0,097 0,013 0,114 0,053 15,39 3,33 59,9

Мго 40,98 0,98 38,65 1,66 2,89 13.30 115,7

СаО 0,48 0,24 0,42 0,48 3,91 1.24 . 40,7

Сг203 0,40 0,11 0,39 0,11 1,08 1.17 12,4

N10 0,25 0,03 0,26 0,06 5,25 . 1,15 38,7

1ШП 12,23" 2,03 12,65 1,43 1,57 1,98 33,8

И 1,103 0,048 0,986 0,069 2,03 15,44 135,5

РеО' 7,12 0,77 6,82 1,66 4,68 1,70 33,3

Ь 49,31 10,62 74,20 14,33 1,82 15,54 146,6

Р 15,41 1.41 15,96 3,65 6,68 1,52 ' 54,0

аГ 1,15 0,53 1,73 1,11 4,41 5,17 29,6

А 1,05 0,46 1,28 0,72 2,31 3,52 17,9

3 -11,35 1,68 -6,87 3,09 3,37 14,00 124,3

Примечание. Х-среднее, б . - стандартное отклонение, У -Мг0/15102 (мас.%), РеО' - РеО+0.9Ре203 (мас.Х), Ь - коэффициент окисленяости железа Ре203»100 /(Ре203+Ре0), Р - коэффициент т-лезистости (Ре203+Ре0) • 1ГОДРе203+РеОЦгО), аГ- коэффициент глиноземистости А1203'100/ (Ре2СЗ+РеО*МгО), А - А1203+Са0+На20+ К29 (мае.I), Б -3102-{Ре203+ РеО + №0+ М?0+ Т102) (мас.%), Ф^ ^ /05-- критические значения и уровень значимости соответственно для критериев вишера, Стьадента яХ .

быть рекомендовано для предварительных- оценок с помощью ручных пересчетов.

Для обработки данных с применением ЭВМ рекомендуется использовать уравнение 3, которое получается алгебраическим сложением уравнений 1 и 2. Оно позволяет включать при разбраковке объектов максимальное количество признаков. Практическая ошибка уравнения, определенная по исходным выборкам, составляет 5%.

Таким образом, проведенные исследования особенностей вещественного состава по]юд из массивов, содержащих месторождения хромитов и безрудных, показали, что петрохимические признаю! успешно могут быть использованы для перспективной оценки и локального прогноза объектов на хромиты. Разработанный критерий, конечно, необходимо сочетать и с другими методами поисков, и в первую очередь с петрографическими, геохимическими и тектоническими. .

Промышленного хромитового оруденения в Центральном Салаире в настоящэе время не установлено. Наиболее крупные рудопроявле-ния присутствует в Верх-Аламбайском, Тогул-Сунгайском и Успенском массивах в виде небольшое жид и линз густо-средневкраплен-ных хромитов мощностью первые десятки см, редко до метра с содержаниями трехокиси хрома до 45%, в среднем - 30 %.

Оценка перспектив хромитоносности Тогул-Сунгайского массива с использованием разработанной методики на основе построения карт изолиний позволило выделить локальные перспективные площади внутри массива для поисковых работ, где было обнаружено непромышленное хромитовое оруденение в виде небольших жил мощностью до 10 см.

Хризотил-асбестовая минерализация в районе исследований развита незначительно. В большинстве своем это мелкие прожилки поперечно-волокнистого хризотил-асбеста, реже - продольно волокнистого. Однако оценка Тогул-Сунгайского массива с использованием "способа поиска асбестоносных апогарцбургитовых серпентинитов", показала его перспективность на обнаружение данного вида сырья.

Анализ элементов платиновой группы в ряде образцов хроми-титов дал набор платиноидов, подобный таковому для хромититов месторождений альпинотипных гипербазитов, где наблюдается преобладание рутения и иридия над платиной и палладием (Кривцов, 1988).

Глава 7. ВОПРОСЫ ПЕТРОЛОГИИ АЛЫШШТИПЙЙ ГИПЕРЕАЗИТОВ

Шиболее общепринятым является выделение в офиолитовых ассоциациях двух типов ультрабазитов: метаморфических и кумулятивных (Колман, 1979), что соответствует гяпербазитовой и габб-ро-гофоксенит-дунитовой формации (Кузнецов, 1964). йэтаморфи-ческие перидотиты характеризуются присутствием дунитов, гарц-бургитов и лерцолитов, тектоническими контактами с вмещающими породами и в большинстве своем значительной серпентинизацией, что я наблюдается для пород Центрального Салаира.

Самой распространенной точкой зрения на происхождения данных образований является реститовая модель, согласно которой они рассматривается как тугоплавкий остаток, образующийся при частичном плавлении мантийного вещества, подвергшийся процессы вторичных изменений в земной коре. Результаты проведенных исследований в Центральном Салаяре не противоречат данной концепции.

В то яз время необходимо отметить и одну из альтернативных точек зрения на генезис альпинотипных гипербазитов, связывающую их образование с магниевым метасоматозом продуктов смектитовой фации преобразования осадочно-вулканогенных толщ. в норовых условиях (Белинский, 1992), которая хорошо объясняет отсутствие "горячих".контактов, согласное залегание ультраосновных массивов со структурами вмеирюпдах пород, линзо- и пластообразную форму тел, а также снимает проблему существования гарцбургито-вых магм и сложности, связанные с механизмом подьема ведества мантии в земную кору, в то яа время не' отрицая ультраосновного состава верхней мантии. Подтверждением этой концепции служит и то, что серпентин довольно легко образуется по различному субстрату при избытке магния в системе и температурах около 400 С. Эти выводы базируется как на природных наблюдениях, так и на эксперементальных работах, в которых принимал участие и автор (Велинский и др., 1989а; Белинский и др., 19896).

Особенности пород венд-кембрийского возраста Салаирского кряжа позволяет рассматривать их в качестве офиолитового пояса, несмотря на значительную тектоническую разобщенность ультраос-

новных и других членов данной серии. Это, во-первых, алышно-типные (мзтаморфогенные) гипербазиты, представленяыэ в настоящее время серпентинитовыми телами, во-вторых, породы Бехтемирс-кого верлит-клинопироксенит-габбрового комплекса, описанного на Южном Салаире (Казаков, 1969,197V, 1971), в-третьих, подушечные лавы базальтового состава аламбайской свиты (Белинский, Лапин, Лоскутов, 1989).

Состав гипербазитовой части разреза (серпентиниты по дуни-там и гарцбургитам),. переходного слоя ( дунит-пироксенитовый), слабый метаморфизм, кальциевый метасоматоз и др., позволяют относить данную офиолитовую ассоцииацию к 1 типу, соответствуювдэ-му, вероятно, первичному фундаменту островных дуг или иных вулканических поднятий в окраинных морях и палеорифтах (Дэбрецов, 1980). Это подтверждается и петрохиыическими особенностями данных пород, согласно которым офиолитовая ассоциация Салаира может быть отнесена к неполно дифференцированной офиолитовой ассоциации со щелочной в начале и толеитовой в конечной стадии •эволюцией состава (Марков и др., 1977). Существенно гарцбурги-товый состав гипербазитов Центрального Салаира позволяет относить данную офиолитовую серию к НОТ подтипу офиолитов (Nicolas, 1989).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено, что ги-пербазитовые тела Центрального Салаира, сложенные преимупрст-венно серпентинитами, по особенностям вещественного состава и геологическому положению относятся к дунит-гарцбургитовой формации альпинотипных гипербазитов. По особенностям химического состава оливинов, геолого-структурному положению и морфологии тел дунитов и оливин-содержащих серпентинитов, встреченных в единичных случаях, предполагается вторичный характер их образования за счет серпентиновых минералов. Гипербазиты, совместно с вмещающими их вулканогенно-терригенными образованиями венд-ниж-непембрийского возраста и ассоциирующими с ними габброидами составляют офиолитовый комплекс Салаирского кряжа.

С использованием многомерных статистических методов доказано, что серпентиниты, вмещающие хромитовое оруденение, значи-

тельна отличаются по своему химическому составу от безрудных разностей. Данные различия позволили разработать метод оценки потенциальной хромитоносности серпентинитов, дающий возможность выделять локальные площади для поисковых работ. Эффективность методики подтверждена на ряде объектов, и, в частности, на крупнейшем массиве Центрального Салаира- Тогул-Сунгайском, где были обнаружены новые рудопроявления хромитов в пределах выделенных автором аномальных участков.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Банников О. Л., ГораМ. П., Лоскутов И, XI Минералого-петрографический особенности гипербазитового массива г. Бархатной (Кузнецкий Алатау) // Гипербазитовыэ ассоциации складчатых областей.- Новосибирск, 1989. Вып. 5. С. 23-41.

2. Взлинский К а , Банников О. Л., Гора Н. П,, Лоскутов И. ¡0, Петрохиыические исследования в оценке асбестоносности гиперба-зитовых массивов. //Тезисы докладов к Всесоюзному петрологическому симпозиуму "Оценка перспектив рудоносиости геологических формаций при крупномасштабном геологическом картировании и поисках минераяого-геохичическими методами*'. -Ленинград, 1988.

с. 7а

а Белинский Е а , Лапин а Н., Лоскутов И. Ю. Основные черты петрохимического состава кембрийских зффузивов Салаира //Ги-пербазитовые ассоциации складчатых областей, - Новосибирск,1989. Вып. 5. С. 3-23.

4. Белинский Еа. Лоскутов и.Ю Дискриминантный анализ петрохимических признаков - эффективный метод оценки рудонос-ности геологических объектов (на примере альпинотипных гиперба-зитов). // Гипербазитовые ассоциации складчатых облает ей. - Новосибирск, 1991. Вып. б. С. 28-32,

5. Белинский а а , Лоскутов И. Ю, Серпентиниты-индикаторы специфики гидротермальной деятельности офяолитовых зон. // Тезисы докладов к X Всесоюзному литологическому совещанию. - Ереван, 198а С.Б6,

6. Взлинский Е а , Лоскутов К й , Солотчина З.П., Хомякова Т. А. Гидротермальный синтез серпентина в системе каолинит -морская вода //Геология и геофизика. - 1989. - N а - С. 80-88.

7. Белинский Е Е , Лоскутов И. XI, Солотчина а Д . Хомякова

Т. А. Гидротермальный синтез серпентина в системе монтмориллонит - морская вода //Геология и геофизика. . - 1989. - N 6. -С. 68-75.

а Дэскутов И. Kl Особенности составов хромитов Тогул-Сун-гайского гипербазитового массива (Салаир). // Минералогические аспекты петро- и рудогенеза Новосибирск, АН СССР, ИГиГ, 1990. С. 51-57.

9. Лоскутов И. KL, Белинский Е & Дзтрохимические критерии оценки хромитоносности альпинотипных гипербааитов.//Геология и геофизика - 1983. - N 12. - С. 60-69.

10. Солотчина а П., Хомякова Т. А., Белинский ЕЕ, Лоскутов И. KL Структурно особенности синтезированных серпентиновых минералов.// Тезисы докладов к XIV Всесоюзному совещанию "Глинистые минералы и породы, их использование в народном хозяйстве". - Новосибирск, 198а а 34-35.

И. Solotchlna Е.Р., Velinsky V.V., Losfcutov I. IL Structural features synthesized serpentine minerals.// Twelfth European crystal 1 ographiс meeting, kfoscow, USSR. V-2, p. 156.

Технический редактор О.М.Вараксина

Подписано к печати 27.04.93. Бумага 60x84/16. Печ.л.1,25. Уч.-над.д. 1,20. Тирах 100. Заказ 98.

Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии СО РАН Новосибирск,90. Ротапринт.