Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимические, петрологические особенности и рудоносность верхнепалеозойских вулканогенных формаций юго-западного Гиссара (Узбекистан)

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Дементеенко, Людмила Ивановна, Благовещенск

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ АМУРСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

Амурский комплексный

научно-исследовательский институт

На правах рукописи УДК 550.4:551.2+552.313

ДЕМЕНТЕЕНКО ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ, ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И РУДОНОСНОСТЬ ВЕРХНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ВУЛКАНОГЕННЫХ ФОРМАЦИЙ ЮГО-ЗАПАДНОГО ГИССАРА (УЗБЕКИСТАН)

Специальности: 04.00.02 геохимия;

04.00.08 петрография, вулканология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель - доктор геолого-минералогических наук В.А.Степанов

Благовещенск - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

Глава 1. История постановки проблемы 9

Глава 2. Ряды вулканогенных формаций 13

2.1. Структурное положение и строение вулканогенных и вулканогенно-осадочных формаций 13

2.1.1. Островодужные формации 17

2.1.2. Континентальные формации 31

2.2. Петрографические и петрохимические особенности формаций 46

2.2.1. Островодужные формации 46

2.2.2. Континентальные формации 60

Глава 3. Геохимические особенности вулканических формаций 87

3.1. Литофильные, редкие и тугоплавкие элементы 88

3.1.1. Островодужные формации 88

3.1.2. Континентальные формации 98

3.2. Рудные элементы 105

3.2.1. Островодужные формации 105

3.2.2. Континентальные формации 107

110

Глава 4. Рудоносность вулканогенных формаций Юго-Западного Гиссара

4.1. Хандизинское рудное поле 111

4.2. Чакчарское рудное поле 133

4.3. Яккабагское рудное поле 149

4.4. Южносурхантауское рудное поле 162

Заключение 173

Литература 175

Приложения 210

ВВЕДЕНИЕ

На юго-западных отрогах Гиссарского хребта широко развиты вулканогенно-осадочные толщи позднего палеозоя, вмещающие в других регионах Тянь-Шаня широкий спектр рудных месторождений. Но в исследуемом регионе известны лишь колчеданно-полиметаллические месторождения Хандиза и Ю.Карасан, открытые около 40 лет назад. Новых открытий практически не было. На золото среди рудных провинций Тянь-Шаня данный регион считался неперспективным.

Актуальность исследований заключается в выделении вулканогенных формаций на основе геологических, петрологических и геохимических данных и определение на этой основе их рудоносного потенциала.

Целью работы является формационное расчленение и установление перспектив рудоносности вулканогенных толщ юго-западного Гиссара.

Основные задачи исследования:

- выделение и уточнение положения формаций в эволюционном ряду вулканогенных образований позднего палеозоя;

- анализ геохимических и петрохимических особенностей вулканитов выделенных формаций;

- определение связи вулканогенных формаций с оруденением.

Фактический материал и методика исследований. В основу диссертационной работы положены материалы многолетних личных исследований автором вулканогенных образований ЮЗ Гиссара, анализ их геохимической, петрологической специализации и связи с оруденением. Материалы собраны за период с 1981 по 1998 гг. в ходе геологосъемочных, поисковых и тематических работ, проводимых Кашкадарьинской ГРЭ ПГО "Самаркандгеология".

Автором составлены геологические и формационно-фациальные карты Чакчарского и Южно-Сурхантауского рудных полей м-бов 1:10000 и 1:25000, отдельных участков Яккабагского и Хандизинского рудных полей м-ба 1:10000. Составлена формационная карта ЮЗ отрогов Гиссарского хребта м-ба 1:100000. Создан банк петрохимических данных, а также петрографический атлас структур и текстур вулканогенных пород позднего палеозоя, выделены вертикальные ряды формаций вулканитов. Автором пройдены тысячи пог. км геологических маршрутов, описаны сотни точек детальных геологических и палеонтологических наблюдений, тысячи пог. м литолого-стратиграфических, литолого-фациальных и петрографических разрезов. Изучено около 5 тыс. прозрачных шлифов, обработано около 1000 силикатных анализов, из которых 200 отобраны лично (анализы проведены в ЦЛ ПГО «Самаркандгеология» и «Ташкентгеология»), 70 количественно-спектральных и рентгено-спектральных анализов, 40 определений методом пламенной фотометрии, 160 нейтронно-активационных анализов на золото. Изучены, проанализированы и

частично переинтерпретированы фондовые и 4 опубликованные материалы по геологии и полезным ископаемым юго-западного Гиссара.

Научная новизна работы. Установлен эволюционный ряд формаций вулканитов позднего палеозоя на петролого-геохимической основе. Определена парагенетическая связь вулканогенных и рудных формаций. Выделена новая для данного региона андезитовая формация, являющаяся рудоносной.

Выявлено покровно-чешуйчатое строение рудных полей, что раскрывает новые возможности прогнозно-минерагенической оценки региона. Показана связь колчеданного гидротермально-осадочного оруденения с аллохтонными карбонатно-терригенными блок-пластинами в основании надвигов, а также гидротермально-метасоматического колчеданно-полиметаллического, серебро-полиметаллического и золото-серебрянного оруденения с андезитовой формацией в зонах контактов авто- и аллохтонных блоков.

Практическая значимость. В процессе работы составлены геологические и структурно-формационные карты, которые служат основой прогнозно-металлогенических исследований и перспективной оценки региона на ряд полезных ископаемых, в том числе и на золото. Выделены участки широкого развития пород андезитовой формации в Яккабагской В ТС, перспективные на обнаружение золото-серебряного оруденения. В пределах Хандизинского рудного поля автором подтверждены перспективы участка "Северная Хандиза" на выявление колчеданно-полиметаллического оруденения.

Апробация работы. Основные результаты исследований изложены в 9 публикациях и 4 производственных отчетах. Главные положения диссертации докладывались на научных конференциях молодых ученых в г. Душанбе (1988г.), г.Алма-Ате (1990г.), в г.Свердловске (1991 г.), на петрографических семинарах в ТашГУ (1987,1988 гг.), на VII вулканологическом совещании и IX палеовулканологическом симпозиуме в г. Иркутске - (в 1992 г.)., а также на региональной геологической конференции в г. Благовещенске (1997 г.).

Объем работы. Диссертация состоит из 4 глав, введения и заключения, изложенных на 160 стр. текста, 32 иллюстраций и 24 таблиц. Список литературы содержит 210 наименований.

Основные защищаемые положения

1. Среди магматических образований карбон-пермского возраста юго-западного Гиссара установлено пять формаций: базальт-андезит-риолитовая, андезитовая, дацит-риолитовая, габбро-диабазовая, трахибазальт-трахиандезитовая. Геологические и петрогеохимические особенности пород позволяют выделить два эволюционных ряда континентальных (андезитовая, дацит-риолитовая и габбро-диабазовая) и островодужных (базальт-андезит-риолитовая и трахибазальт-трахиандезитовая) формаций.

2. По геохимическим данным породы континентальных андезитовой и габбро-диабазовой, а также островодужных базальт-андезит-риолитовой и трахибазальт-трахиандезитовой формаций имеют

мантийные источники. Исходные расплавы для первых двух формаций имеют мантийное происхождение, тогда как остальные являются дифференциатами мантийных магм в промежуточных очагах. Породы дацит-риолитовой формации имеют коровое происхождение.

3. Становление андезитовой формации сопровождается гидротермально-метасоматическими процессами с образованием колчеданно-полиметаллического оруденения. С экструзивными фациями трахириолитов и трахириодацитов заключительной стадии парагенетически связано золото-серебряное и серебро-полиметаллическое оруденение. Рудные поля характеризуются покровно-чешуйчатым строением; размещение оруденения подчиняется элементам надвиговых и вулканических структур.

Благодарности. Формирование и становление автора как специалиста происходило под руководством и при постоянной поддержке коллег по работе, известных исследователей Гиссара: Безуглова Э.Д., Никитиной О.И., Головченко A.B., Волкодав В.И., к.г.-м.н. Головко A.B., к.г.-м.н. Юдалевича З.А., Диваева Ф.К., Ляшенко В.М., руководителей ГГП "Самаркандгеология" к.г.-м.н. Корсакова B.C., Залетовой Г.М., Р.ВЦоя -впоследствии зам председателя ГКГУ, руководителей ГГП "Ташкентгеология" - Джабарова Р. А., Глейзера Л. М., начальника ГППСР - Р.Ш. Шаякубова.

Научное направление исследований определили и долгие годы курировали академик АН РУ Далимов Т. Н. и к.г.-м.н. Шпотова Л.В. (ТашГУ).

Автор имел возможность обсуждать отдельные вопросы и положения исследований с докторами геолого-минералогических наук Н. Г. Власовым, Э.И. Кутыревым, А.Н. Барышевым, С.Т. Бадаловым, И.М. Головановым, П.В. Панкратьевым, В.В. Зайковым, З.М. Абдуазимовой, А.С.Масумовым, Ф.Р. Бенш, кандидатами геолого-минералогических наук В.М. Стебловой, З.С. Румянцевой, Ю.В. Михайловой, О.Г. Терлецким, В.А.Пимшиной, В.И. Айзенштатом, известными специалистами ИМРа В.В. Михайловым, В.П. Коржаевым, Е.В. Петрикиной.

Всем им автор приносит глубокую благодарность за конструктивные советы и благожелательную критику, которые способствовали совершенствованию его представлений.

Диссертация завершена в АмурКНИИ под руководством д.г.-м.н. В.А. Степанова и при поддержке академика В.Г.Моисеенко, которым автор выражает свою искреннюю признательность.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ПОСТАНОВКИ ПРОБЛЕМЫ

Первые сведения о палеозойском вулканизме в юго-западных отрогах Гиссара содержатся в работах Е.М.Головина, проводившего в 1939-1941 гг. поиски рудных полезных ископаемых. Геология вулканогенных образований получила дальнейшее освещение в процессе съёмочных и стратиграфических работ Чикрызова Г.С., Рыскиной Х.В. (1945-1950 гг.), Рубанова Д.А. (1960-1961 гг.), Бенш Ф.Р. (1960-1965 гг.), Велитченко В.М., Поповой A.A. (1965-1969гг.), Фаттахова Ф.А., Панасюченко В.К. (1965-1966 гг.), Шумары O.A. (19621966 гг.), Терлецкого О.Г. и др. (1973-1976 гг.), Безуглова Э.Д., Никитиной О.Н. (1976-1980 гг.). Петрологическому периоду изучения вулканитов региона, обусловившиму переход к формационному, а затем и фациальному анализам, положил начало коллектив геолфака ТашГУ в составе: Исамухамедова И.М., Купченко П.Д., Пимшиной В.А. (1957-1965гг.). Непосредственно изучением вулканогенных образований занимались сотрудники ИГиГ АН УзССР и МинГео УзССР Далимов Т.Н. (1965-1980 гг.), Покровский A.B. (1960-1965 гг.), Арапов В.А., Михайлов В.В. (1966-1972 гг.), Шарипов Т.Т.(1973), Шаякубов Т.Ш., Лапидус С.Я., Карташов B.C. (1965-1980 гг.), геологи Кашкадарьинской ГРЭ Головченко A.B., Волкодав В.И., Дементеенко Л.И. (1982-1985 гг.), Раскин В.Е., Захаров В.И., Дементеенко Л.И. (1988-1993 гг.), Головко A.B. и др. (1987-1990 гг.).

Отметим, что схема расчленения каменноугольных

образований, принятая Межведомственной Стратиграфической Комиссией в 1972 г., морально устарела и не пригодна для формационных построений. В 1986-1992 гг. Никитиной О.Н., Дементеенко Л.И., Бурхановой Ш.К. была составлена рабочая опорная легенда к геологической карте масштаба 1:50000 территории Южного Узбекистана, в которой расчленение вулканогенных образований базировалось на формационной основе. Но, так как легенда составлена в основном по материалам предшественников, то такой подход обострил те дискуссионные вопросы, которые необходимо решать новыми методами при геологическом доизучении плошади масштаба 1:50000. Такие работы были начаты автором в 1991 г., но в связи с нестабильным экономическим положением в СНГ, были законсервированы до настоящего времени.

Открытие и изучение промышленного Хандизинского колчеданно-полиметаллического месторождения (1957 г.) и ряда рудопроявлений положили начало поисковым и разведочным работам, а также тематическим исследованиям рудогенеза. Наиболее ценными в этом направлении явились те работы, в которых авторы пытались увязать рудные формации с магматическими. Это работы Барышева А.Н. и др. (1978-1980 гг.), Шаякубова Т.Ш. и др. (1973), Филатова Е.И. (1971 г.), Панкратьева П.В., Михайловой Ю.В. (1971-1981 гг.). В результате вышеперечисленных исследований получили новую интерпретацию вопросы формационного расчленения и принадлежности вулканитов. На этой основе была составлена формационно-фациальная

карта позднепалеозойских вулканитов масштаба 1:100000 и карты отдельных вулкано-тектонических структур масштаба 1:25000. При этом отмечена связь каменноугольного вулканизма с кольцевыми прогибами, выделены депрессии II и III порядка, рассмотрена приуроченность оруденения к периферическим частям депрессий, установлены основные рудоконтролирующие структуры. Но формационное расчленение вулканитов проводилось с различным подходом к определению понятия "формация", часто без достаточного аналитического материала (точные геохимические методы в те времена не использовались), а формационный анализ только оформлялся как научное направление. Изучалась в основном только рудовмещающая формация, без определения её положения в вертикальном и латеральном формационных рядах. В результате формация, считавшаяся рудоносной, известна в литературе под названиями: "липаритовая", "дацит-липаритовая", "андезит-базальт-андезит-дацит-липаритовая", "андезит-дацит-липаритовая", "базальт-риолитовая". В одну формацию объединялись чуждые образования двух, а то и четырех свит.

Понятие "формация", использованное в тексте автором, близко к определению "конкретной формации" Ю.А. Кузнецова (1964), школы ВСЕГЕИ (Магматические формации СССР, 1979) и ИГЕМа (Магматические горные породы, 1985, 1987). Главными структурно-вещественными признаками, определяющими формационную принадлежность интрузивных и вулканических комплексов, являются их состав и строение. Для выражения признака состава вулканических

комплексов использованы петрохимические данные, поскольку химический состав пород дает надежные оценки при исследовании стекловатых или метаморфизованных вулканитов. Для формационного расчленения использовано около 1000 анализов, выполненых в лабораториях ПГО "Самаркандгеология" и "Ташкентгеология". Обработка химических анализов проводилась на ЭВМ JBM/PC/AT в Кашкадарьинской ГРЭ с использованием программ ВСЕГЕИ "РОД" по матстатистике (иерархическая классификация методом взвешенных локальных расстояний - Hi CAN ) и петрохимии (расчет виртуального состава по системе CIPW) CIPW, расчет петрохимических коэффициентов по процентам массовых содержаний (RPCON), пересчет на атомные количества катионов и расчет петрохимических коэффициентов (RPAT), расчет показателей основности горных пород (POSNM), построение бинарных диаграмм (ВINK) и тройных (TPIAN). При подборке 1иаграмм для сравнения и разделения серий горных пород, их эволюции и геодинамических реконструкций использовано справочное пособие Ефремовой C.B. и др. (198^. Наиболее информативные диаграммы приведены в работе.

Проведенный анализ состояния проблемы указывает на необходимость, своевременность и актуальность исследований по формационному расчленению вулканогенных образований Юго-Западного Гиссара на петролого-геохимической основе с целью определения перспектив их рудоносности.

ГЛАВА 2. РЯДЫ ВУЛКАНОГЕННЫХ ФОРМАЦИЙ

2.1. Структурное положение и строение вулканогенных и вулканогенно-осадочных формаций

В современных структурно-тектонических схемах юго-западные отроги Гиссарского хребта относятся к Кугитанго-Байсунской структурно-формационной зоне (СФЗ). Районирование средневизейского-раннемосковского и раннемосковского-

раннепермского этапов геологического развития территории с выделением структурно-формационных подзон, блоков и ограничивающих их разломов разного ранга проведено О.Н.Никитиной (1993 г.) с использованием материалов Бухарина А.К. (1983, 1986), Власова Н.Г. (1970), Рубанова Д.А. (1968), Овчинникова С.К., Тарасенко А.Т. (1957 г.), Стебловой В.М. (1984 г.), Бенш Ф.Р. (1965 г.) (рис. 1).

Для средневизейских-раннемосковских образований северной границей Кугитанго-Байсунской зоны является Богаинский разлом, представляющий собой межблоковый надвиг с южным падением поверхности сместителя, отделяющий ее от Южно-Гиссарской СФЗ. Южной - Амударьинский, разделяющий Кугитанго-Байсунскую и Калайхумб-Сауксайскую зоны. Значительная часть этой зоны перекрыта чехлом мезо-кайнозойских отложений.

Рис.1. Схема структурного районирования Южного Узбекистана

1-фундамент позднепалеозойских вулкано-тектонических структур; 2-поля развития верхнепалеозойских вулканогенных формаций и вулкано-тектонические структуры: 1-Яккабагская, П-Чакчарская, П1-Аксуйская, 1У-Кайракская, У-Хандизинская, VI-Южносурхантауская; 3-разломы: а) региональные глубинные разломы, б) прочие; 4-структурно-формационные зоны: 1-Зерефшано-Алайская, П-Южногиссарская, III-Кугитанго-Байсунская; 5- структурно-формационные подзоны: 1-Османталинская, 2-Сагдорская, З-Мачетлинская, 4-Байсунская.

В дальнейшем будет рассматриваться ее северная обнаженная часть, или Байсунская подзона (Никитина О.Н., 1993г.), ограниченная с юга Южносурхантауским разломом (Шуроб-Байсунский по О.Н.Никитиной) от Кургантюбинской структурно-формационной подзоны.

Байсунская зона в тектон�