Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Дайки мамонского никеленосного комплекса Воронежского кристаллического массива

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Чернышова, Марина Николаевна, Воронеж

/

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДАЙКИ МАМОНСКОГО НИКЕЛЕНОСНОГО КОМПЛЕКСА

ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА (петролого-генетическая типизация, состав, соотношение с оруденением и поисковое значение)

Специальность -04.00.11 - геология, поиски и разведка рудных и

нерудных месторождений; металлогения

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, профессор Г.И.Горбунов

Воронеж 1999

На правах рукописи

ЧЕРНЫШОВА Марина Николаевна

ДИССЕРТАЦИЯ

Содержание

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... 4

1. ГЕОЛОГО-СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ МАГМАТИЗМА И МЕТАЛЛОГЕНИИ ВКМ.................................................. 8

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ, СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННАЯ ТИПИЗАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ СОСТАВА НИ-КЕЛЕНОСНЫХ ИНТРУЗИЙ И АССОЦИИРУЮЩИХ С НИМИ ДАЙ-КОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ..................................................................................... 12

2.1. Мамонский никеленосный комплекс (структурно-вещественные типы, закономерности размещения и особенности состава никеленос-

ных интрузий и ассоциирующих с ними байковых пород и руд)..................... 13

2.2. Еланский никеленосный комплекс (геолого-структурное положение, возраст и особенности состава никеленосных интрузий и ассоциирующих с ними дайковых пород и руд)................................................................ 22

3. ГЕОЛОГИЯ ДАЙКОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ....................................................... 27

3.1. Формационные и петролого-генетические типы дайковых пород никеленосных интрузий........................................................................................ 28

3.2. Распространенность дайковых образований в интрузивах мамон-ского комплекса...................................................................................................... 30

3.3. Структурно-морфологические типы даек никеленосных интрузий и

их пространственно-временные соотношения................................................. 32

4. ПЕТРОГРАФИЯ.................................................................................... 43

4.1. Дайковые породы основного состава..................................... 44

4.1.1. Семейство пироксенитов-горнблендитов (ультрамафиты ос-

новные)......................................................................................................................................................................................................45

4.1.2. Семейство габброидов......................................................................................................................................................50

4.2. Дайковые породы среднего состава..........................................................................................................................57

4.2.1.Семейство диоритов............................................................................................................................................................57

4.3. Дайковые породы кислого состава............................................................................................................................63

4.4. Семейство лампрофиров................................................................................................................................................................67

5. МИНЕРАЛОГИЯ..............................................................................................................................................................................................................72

5.1. Типоморфизм породообразующих минералов дайковых пород............ 72

5.1.1. Оливин.................................................................................................... 72

5.1.2. Пироксены............................................................................................. 75

5.1.3. Полевые шпаты................................................................................................................................................79

5.1.4. Амфиболы..............................................................................................................................................................................................85

5.1.5. Биотит......................................................................................................................................................................................................92

5.2. Состав и особенности распределения акцессорных минералов в дайковых породах мамонского комплекса..............................................................................................................96

5.2.1. Видовой состав и типы акцессорных минеральных ассоциаций дайковых пород....................................................................................... 97

5.2.2. Типоморфные особенности некоторых ведущих акцессорных минералов дайковых пород.................................................................... 99

6. ПЕТРОХИМИЯ.......................................................................................................... Ю2

6.1. Петрохимические особенности жильных пород мамонского никеле-носного комплекса......................................................................................................................................................................................ЮЗ

6.2. Петрохимия и петрогенез жильных гранитоидов бобровского комплекса, развитых среди интрузий мамонского комплекса..........................................112

6.3. Петрогеохимия лампрофиров..............................................................................................................................................215

7. ВЗАИМООТНОШЕНИЕ ДАЕК И ОРУДЕНЕНИЯ......................................... 119

7.1. Соотношение даек и оруденения в мамонском типе сульфидных

платиноидно-медно-никелевых месторождений....................................... 120

7.1.¡.Сульфидное медно-никелевое оруденение в жильных пироксени-

тахи горнблендитах............................................................................ 121

7.1.2. Рудопроявления, ассоциирующие с жильными титанисторого-

вообманковыми пироксенитами ширяевского типа........................ 124

7.2. Сульфидные медно-никелевые и никель-кобальтовые руды, параге-нетически связанные с жильными породами мамонского и грани-тоидами бобровского комплексов................................................................ 127

7.3. Особенности состава рудной минерализации в лампрофирах и пла-гиоклазитах....................................................................................................... 131

8. РОЛЬ ДАЕК В ОЦЕНКЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ НИКЕЛЕНОСНОСТИ ИНТРУЗИЙ МАМОНСКОГО КОМПЛЕКСА............................................... 132

8.1. Оценка потенциальной никеленосности интрузий мамонского комплекса по структурно-вещественным признакам жильных пород....... 132

8.2. Акцессорные минералы дайковых пород как индикаторы оценки потенциальной рудоносности интрузий..................................................... 133

8.3. Геохимические признаки жильных пород, выступающие в качестве критериев оценки потенциальной никеленосности интрузий............... 137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................ 141

Литература...................................................................................................................... 145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Дайковые образования, являющиеся важным структурно-вещественным компонентом вулканических, вулкано-интрузивных и интрузивных породных ассоциаций, представляют исключительный интерес для решения ряда вопросов геологии, возрастного расчленения и условий формирования разнотипных по составу и формационно-генетической принадлежности магматических комплексов, оценки их металлогенической специализации и потенциальной рудоносности. Большинство известных научных публикаций касаются даек - производных преимущественно основных и в большей мере средних и кислых магм, взаимосвязи жильных пород и гидротермального рудообразования. Сведения о дайках ультрамафит-мафитовых интрузивных комплексов, с которыми ассоциируют уникальные и крупные магматогенные по своей природе месторождения сульфидных платино-идно-медно-никелевых руд, крайне ограничены и посвящены в основном краткой петрографической характеристике и отчасти пространственно-временным соотношениям с орудене-нием.

В повсеместно перекрытом мощным (до 500 м) чехлом платформенных отложений до-кембрийском фундаменте Воронежского кристаллического массива (ВКМ) выявлено 5 месторождений и свыше 30 разномасштабных проявлений сульфидных платиноидно-медно-никелевых руд, ассоциирующих с интрузивами дунит-перидотит-пироксенит-габброноритовой (мамонский тип месторождений) и ортопироксенит-норит-диоритовой (еланский тип) формациями зон рассеянного спрединга и реактивизированных структур. Исключительно широкое развитие в регионе различных по возрасту и формационной принадлежности ультрамафит-мафитовых и мафит-мезомафитовых интрузий создает значительные предпосылки для дальнейшего наращивания минерально-сырьевого потенциала цветных и благородных металлов в Центральной России. В решении этой фундаментальной проблемы особое значение приобретают дайковые породы, которые, являясь важнейшим структурно-вещественным компонентом никеленосных комплексов и ассоциирующих с ними рудномаг-матических систем (РМС), сопровождаясь нередко разномасштабным сульфидным медно-никелевым оруденением, несут ряд индикаторных минералого-петрографических и геохимических признаков, характеризующих потенциальную рудоносность вмещающих их интрузивных тел.

Цель работы - установить пространственно-временные и структурно-вещественные признаки генетической связи даек с интрузивными дифференциатами мамонского никеле-носного комплекса, выявить место жильных образований в многофазной длительно формирующейся сульфидной медно-никелевой РМС мамонского типа и роль даек в качестве возможного дополнительного критерия оценки потенциальной никеленосности интрузий. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих методологически и методически взаимосвязанных задач, включая: 1) разработку петрографической и формационно-генетической систематики жильных пород, развитых среди интрузий многофазного по своей природе мамонского никеленосного комплекса; 2) количественную оценку степени распространенности (насыщенности) жильных пород в различных по составу, степени дифферен-цированности и потенциальной рудоносности группах (структурно-вещественных типах) интрузий; 3)детальные исследования минерадого-петрографического и химического состава жильных пород и слагающих Pix минералов и сопоставление полученных данных с известными петролого-геохимическими характеристиками интрузивных дифференциатов с целью определения их генетического родства; 4) изучение пространственно-временных соотношений даек и оруденения, исследование состава сульфидной медно-никелевой минерализации, ассоциирующей с жильными образованиями, и сопоставление полученных результатов с рудно-геохимическими параметрами, присущими сульфидным медно-никелевым рудам мамонского типа месторождений; 5) установление граничных структурно-вещественных и reo-

химических признаков жильных пород, наиболее полно отражающих потенциальную рудо-носность интрузий.

Научная новизна. Впервые в составе мамонского никеленосного комплекса ВКМ в качестве важного структурно-вещественного и рудонесущего компонента выделены главнейшие ассоциации жильных пород, проведено целенаправленное и детальное их изучение. Новыми являются практически все полученные данные по геологии, петрографии, минералогии, геохимии и рудоносности жильных пород, их роли в оценке потенциальной никеленос-ности вмещающих интрузий. Впервые: а) разработана формационно-генетическая систематика жильных пород и модель их возрастных взаимоотношений, подтверждающая общую последовательность развития магматизма (мамонский ультрамафит-мафитовый—»еланский ортопироксенит-норит-диоритовый->бобровский гранитоидный комплексы) в Воронцовской структуре ВКМ; б) установлена отчетливая взаимосвязь количественной распространенности и петрографического разнообразия жильных пород от принадлежности их к интрузивам, различным по условиям проявления процессов глубинной (фазной) и внутрикамерной дифференциации; доказана высокая степень минералого-петрографической и геохимической комплементарности интрузивных и жильных образований; в) определены место, время и роль жильных пород в длительном, многостадийном процессе формирования разнотипных сульфидной медно-никелевой РМС мамонского типа.

Практическая значимость работы:

1. Теоретически обоснованная и экспериментально (аналитически) подтвержденная концепция высокой степени комплементарности основных структурно-вещественных параметров жильных пород и различных по составу, характеру дифференцированности, типам и масштабам оруденения интрузивов является базовой в прогнозно-оценочном комплексе дополнительных критериев поисков месторождений сульфидных платиноидно-медно-никелевых руд в условиях закрытых регионов.

2. Выявлен новый комплекс граничных структурных, петрографических, минералогических и геохимических признаков жильных пород, надежно характеризующих принадлежность вмещающих их интрузивов к потенциально продуктивным на сульфидные медно-никелевые руды мамонского типа.

3. Обоснована возможность выявления разномасштабного и разнотипного сульфидного медно-никелевого оруденения в некоторых разновидностях интрамагматических жильных образований в пределах потенциально никеленосных массивов мамонского комплекса и новых проявлений богатых никель-кобальтовых руд мартовского типа в метасоматитах зон многоактного внедрения разноформационных жильных пород.

Фактический материал. В основу работы положен фактический материал по геологии, петрографии, минералогии, геохимии жильных пород, руд и слагающих их минералов, полученный в течении 1979-1998 гг в период обучения в аспирантуре и научно-производственной деятельности в составе тематической партии Придонской ГРЭ (ныне ГГП «Воронежгеология»). Он включает: а) полную и выборочную документацию керна более 120 буровых скважин общим объемом 35000 м; б) изучение свыше 570 шлифов и около 100 полированных шлифов, 180 определений оптических констант минералов, 34 минералогические пробы на определение акцессорных минералов, 210 полных химических анализов жильных пород и руд и 52 породообразующих минералов, свыше 200 количественных спектральных анализов; г) 88 микрозондовых рентгеноспектральных анализов породо-рудообразующих и акцессорных минералов и 5 проб для изотопно-геохронологических датировок (U-Pb метод по циркону).

Химические анализы пород, руд и минералов выполнялись в лабораториях ВГУ и Придонской ГРЭ, спектральные анализы - в ИГЕМ РАН и ИМГРЭ, микрозондовые рентгенос-пектральные анализы (приборы MS-46 «Камебакс» и MS «Cameca» - лаборатории ИГЕМ и ИЭМ РАН, Бурятского геологического института СО РАН, ИГМР HAH Украины, МГУ); изотопные и геохронологические исследования в ГЕОХИ РАН и ГИН Кольского НЦ РАН.

Для определения минералого-геохимической комплементарности использовались опубликованные данные химических составов интрузивных пород и их акцессорных минералов. Полученные результаты обрабатывались с привлечением ЭВМ.

Защищаемые положения.

1. Дайки являются существенным структурно-вещественным компонентом интрузий дунит-перидотит-габброноритовой формации (мамонский комплекс). Выделено три форма-ционно и генетически различные группы дайковых образований, количественная распространенность, состав, последовательность формирования и пространственно-временные соотношения которых определяются их принадлежностью к тому или иному магматическому комплексу. Модель формационно-генетической типизации дайковых пород и их возрастных соотношений подтверждается изотопно-геохронологическими датировками последовательности формирования многофазных мамонского (ультрамафитовые ультрамафит-мафитовые и мафит-мезомафитовые интрузии мамонского, елань-вязовского, ширяевского и каменского типов) и еланского (ортопироксениты —» нориты —> диориты) никеленосных комплексов и гранитоидов бобровского.

2. Многообразие семейств, видов и разновидностей жильных пород мамонского комплекса и последовательность их формирования определяются составом исходного магматического расплава и условиями проявления глубинной (фазной) дифференциации и внутрика-мерной кристаллизации в процессе становления интрузий. Ассоциации жильных пород образуют с интрузивными дифференциатами различных структурно-вещественных типов массивов единые генетически родственные ряды с общей гомодромной направленностью процесса их формирования. Генетическое родство жильных образований с определенными структурно-вещественными типами интрузий проявляется в высокой степени минералого-петрографической и петрогеохимической комплементарности.

3. Дайки выступают в качестве одного из ведущих критериев многофазной природы мамонского никеленосного комплекса и длительного, многостадийного процесса формирования сульфидных медно-никелевых РМС мамонского типа. Процесс сульфидного медно-никелевого рудообразования включает: а) близкоодновременное с сингенетическими рудами в ультрамафитах формирование жильных ортопироксенитов, сопровождающихся богатым эпигенетическим медно-никелевым оруденением (садовский тип); б) последующее внедрение жильных титанистороговообманковых пироксенитов с существенно пирротиновыми малоникелистыми рудами (ширяевский тип); в) значительно оторванное во времени от становления рудообразующей системы мамонского типа формирование богатых кобальт-никелевых руд (мартовский тип) в результате метасоматической переработки дайкообразных тел пироксенитов и горнблендитов мамонского типа диоритами каменского и гранитоидами бобровского комплексов.

4. Ведущими структурно-вещественными и геохимическими признаками жильных пород, характеризующими потенциальную никелен�