Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геологическое строение и минералого-петрографические особенности нефелин-сиенитового комплекса Гебел Абу-Хрук (Юго-Восточная пустыня Египта)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Геологическое строение и минералого-петрографические особенности нефелин-сиенитового комплекса Гебел Абу-Хрук (Юго-Восточная пустыня Египта)"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНОВ ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПЕТРОЛОГИИ

РГ6 од

'Г

На правах рукописи УДК 552.1:550.89

ЭЗЗАТ АБДЕЛЬ-РАХМАН МОХАМЕД ХАЛИЛЬ

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И МИНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕФЕЛИН- СИЕНИТОВОГО КОМПЛЕКСА ГЕБЕЛ АБУ-ХРУК С ВГО-ВОСТОЧНАЯ ПУСТЫНЯ

ЕГИПТА)

Специальность: 04.00.08-петрография, вулканология

А вт орвфераг диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-мивералогичвских паук Москва, 1994

Работа выполнена на , кафедрах петрографии к минералогии Геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Научные руководители: академик РАН, профессор А. А. Мара кушав, доктор геолого-минералогических наук; ведущий научный сотрудник, доктор геолого-минералогических наук Г. П. Кудрявцева.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В. Н. Зырянов <ИЭМ РАН); кандидат геолого-минералогических наук И. А. Зотов (ИГЕМ РАН).

Ведущее предприятие: Российский университет Дружбы народов им. Патриса Лумумбы (РУДН).

Защита состоится 22 апреля 1994 г. в 14.30 часов на' заседании специализированного Ученого совета К. 053.05.08 по петрографии, геохимии и геохимическим методам поисков мостороадений полезных ископаемых Геологического факультета Московского

Государственного университета в аудитории 828.

Адрес: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, Геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ (сектор "А", 6 этах).

Автореферат разослав 30 марта 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Ученого Совета, старвий научный сотрудник А. М. Батанова

С0а ——г

С Московский государственный университет им.М.В.Ломовосова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В Египте, как и в других странах, остро стоит проблема поиска месторождений полезных ископаемых. В этой связи на протяжении многих лет привлекательным объектом является район Юго-Восточной Пустыни Египта,где обнаружены многочисленные кольцевые комплексы щелочных пород.Несмотря на усилия в изучении этих комплексов на протяжении около тридцати лет,предпринятых геологами Геологической службы Египта, вопрос о перспективах редкометального оруденения остается открытым.

Достижения последних лет указывают на эффективность использования некоторых разновидностей щелочных пород для производства огнеупорных,декоративных,строительных, стекло-кристаллических и других ценных технических материалов. Это позволяет реализовать безотходную технологию отработки месторождений и получить важные практические результаты, в том числе и в экологическом аспекте.

актуялкиостк работы определяется необходимостью создания петрогенетической модели формирования и оценки перспектив рудоносности пород массива Гебел Абу-Хрук, являющимся типичным представителем кольцевых щелочных комплексов Юго-Восточной Пустыни Египта. Кроме того, интерес связан не только с практическим значением выявления редкометальной минерализации, но и вызван теоретическими соображениями. Последним и обусловлен подход к исследованию проблемы происхождения щелочных кольцевых комплексов Египта в едином цикле Формирования системы структур зоны Великого Африканского разлома, поставленной в ряде работ (Е1 Нав1у,1971;Уа11,1971,1872).

Основной пялыц работы является создание петрогенетической модели, объясняющей формирование слодиопостроепиого кольцевого комплекса щелочных пород Гебел Абу-Хрук. Этот комплекс представляет один из типичных примеров таких, образований, а поэтому полученные для него вывода имеют более общее значении, распространяясь на все однотипные массивы района Юго-Восточной Пустыни Египта.

■ ч

Фактическую основу работы составили данные исследований, выполненных автором в 1987-1992 г. г. в районе Юго-Восточной Пустыни Египта и более детальные на массиве Гебел Абу-Хрук. Лабораторные исследования осуществлялись на кафедрах петрологии и минералогии Геологического факультета Московского государственного университета.

Выводы автора базируются на основе изучения 100 прозрачных петрографических и 100 полированных минераграфических шлифов, подготовленных из пород массива Гебел Абу-Хрук. В процессе исследований выполнено 60 определений химического состава представленных пород из различных типов палочных пород методами рентгеновского флюоресцентного и электронно-зондовых анализов минералов, слагающих щелочной кольцевой комплекс (породообразующих и акцессорных) и продуктов плавления пород. Кроме того, локальный электронно-зондовый анализ использован для изучения продуктов плавления наиболее распространенных на массиве Абу-Хрук разновидностей щелочных пород: щелочных трахитов и нефелиновых сиенитов. Эти эксперименты по плавлению пород поставлены для реализации идеи возможности использования пород комплекса Гебел Абу-Хрук и ему подобных массивов района Юго-Восточной Пустыни для производства стеклокристаллических продуктов.

Креме того, выполнены термомагнитные измерения для 28 образцов горных пород комплекса Гебел Абу-Хрук, отражающих магнитные свойства всех разновидностей пород рассматриваемого массива. Эти исследования включали измерения относительной намагниченности от температуры' с определением точек Кюри, зависящих от состава ферримагнитных минералов, которые входят в состав горной породы, а также изучение магнитной вязкости и коэрцитнвности пород.

В работе приводятся все данные о точности и воспроизводимости электронно-зондовых и термомагнитных анализов, а также указаны условия экспериментов по плавлении трахитов и сиенитов, как исходных пород, так и с легирующими добавками для производства разноцветных стекол, стеклокристаллических материалов.

Кроме того, активно использовались методы математической обработки результатов исследований, которые производились на

основе стандартного математического обеспечения, имеющегося в распоряжении кафедры минералогии Геологического факультета МГУ с привлечением известных программ различных петрохимических пересчетов, расчета кристаллохимических формул минералов и построением необходимых бинарных и треугольных диаграмм.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Впервые выполнено петрохимическое изучение всех разновидностей пород массива Гебел Абу-Хрук и предложена петро-ганетическая модель его формирования.

2. Впервые с широким применением электронно-зондовых методов охарактеризован минеральный состав пород и на основе химизма породообразующих и акцессорных минералов сделан вывод о бесперспективности комплекса Гебел Абу-Хрук на промышленное редкометальное оруденение.

3. Изучение магнитных свойств всех разновидностей пород комплекса Гебел Абу-Хрук позволило предложить надежный способ их экспресс-диагностики, основанный на термомагнитном анализе пород.

4. Впервые установлены аномальные магнитные характеристики (температурный гистерезис, повышенные значения коэффициента магнитной вязкости и разрушающего поля насыщения) для зон ожелезнения фойяитов, к которым приурочена редкометальная минерализация. Это позволит использовать комплекс магнитных параметров как поисковый критерий на редкометальное орудэнение.

5. Впервые выполненное экспериментальное исследование по плавлению щелочных пород (трахитов и щелочных сиенитов) как перспективного сырья для производства стеклокристаллических материалов.

Практическое значение работы заключается а разработке простых способов получения цветных декоративных и строительных стекло-кристаллических материалов из трахитов и нефелиновых сиенитов при применении простейших легирующих добавок.

Показана эффективность термокагнитного анализа на осноъе экспресс-изучения кривых намагниченности от температуры, параметров коэрцитивности и магнитной вязкости при картировании труднодиагностируемых в полевых условиях типов пород, подвергнутых существенным изменениям (прежде всего, сшвлеэнению) и

катаклазу. Предложен способ выявления зон,перспективных на редкометальное оруденение по магнитным свойствам горных пород.

Автором предлагаются следующие мштдймыа положени я. отражающие научную новизну и практичекую значимость диссертационной работы:

1.Составы всех трех серий щелочных магматических пород, выявленных для массива Гебел Абу-Хрук и других сходных с ним комплексов Восточной Пустыни Египта отвечают щелочно-базальтовому тренду развития рифтогенного магматизма, возникновение и развитие которого (в отличив от автономного толеит-базальтового тренда) обусловлено процессами магматического замещения гютер-базитов.

2.Серии лейкократовых пород щелочных комплексов Восточной Пустыни Египта дискретны по составу и по отношению к мелано-кратовым, что является следствием их происхождения при жидкостной несместимости в щелочных магмах.

3.Отщепление. от щелочно-базальтовых расплавов нефелин-сиенитовых магм сопровождалось концентрацией в них ниобия, что и определило металлогеническую специализацию щелочных комплексов Восточной Пустыни Египта с преобладанием в них пород, недосы-щенных кремнеземом.

4.Происхождение щелочных кремнекислых пород обусловлено осложнением развития щелочного уклона в основных магмах (при замещении гипербазитов) взаимодействием с сиалическИм коровьи субстратом.

5.Магнитные методы изучения пород щелочных комплексов существенно дополняют полевые методы картирования и являются эффективным средством при поисках редкометального оруденения.

6.Нефелиновые сиениты и щелочные трахиты представляют ценное сырье для производства ценных декоративных и промышленных материалов.

Пу^тгядии Основное содержание диссертации изложено в двух сданных в печать статьях и тезисах доклада, направленных на ХУ1 съезд Международной минералогической конференции (г.Пиза, Италия, август, 1994г.).

Объем рябт-ы Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов,изложенных на страницах машинописного текста и

сопровождаемых 71 рисунком, 25 таблицами и списком литературы из наименований, включающих российских и зарубежных авторов.

Работа выполнена под руководством академика А. А.Маракушева и доктора геолого-минералогических наук Г.П.Кудрявцевой, которым автор приносит глубокую благодарность.

При выполнении и написании работы автор пользовался консультацией и помощью сотрудников кафедр петрологии к.г.-м.н. А.М.Батановой и минералогии к.г.-м.и. В.К.Гаранина, инж. П.Н.Малиборского, а также научного сотрудника института экспериментальной минералогии РАН Д.А.Варламова. В техническом оформлении работы существенно помогли инж. И.Л.Двинянинова и И.В.Бутуэова. Автор искренне благодарен всем названным лицам, а также всем сотрудникам кафедр петрологии и минералогии, к чьей помощи автор неоднократно прибегал в своей повседневной работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во пвелении к диссертационной работе рассмотрены задачи и цели исследований, а также сформулированы защищаемые положения.

В главе 1 на основе литературных данных и полевых наблюдений автора дается краткий фийико-географический очерк района Восточной Пустыни Египта (ВПЕ), обсуждается геологическое строение щелочных кольцевых комплексов,расположенных на этой территории, рассматривается структурный и тектонический контроль в распределении указанных масивов, их возраст, геологическая последовательность Формирования пород фундамента и истории образования массива Гебол Абу-Хрук.

Район распространения кольцевых щелочных массивов относится к Центральной ВПЕ и ограничен следующими географическими координатами: широта 24°38'07" и 24°40'15" С, долгота 34°15'14" и 17'38м В.

Климат аридный, с жаркой и сухой погодой. Дозди (осадки) в вида внезапных сильных ливней. В марте-апреле наблюдаются сухи'о жаркие песчаные ветра. Дневная температура 45-50° С в мае-

октябре, 20-30° С - в ноябре-апреле. Население практически отсутствует, т.к. ощущается огромный дефицит питьевой воды.

Комплекс Гебел Абу-Хрук находится в широкой долине между Уади Наташ и Уади Шаит, сложенной горнблендитовыми и биотитовыми гнейсами. На фоне этой долины выделяется сиенитовый комплекс в виде группы вулканических конусов, представляющих результат внедрения Гаттарикатских гранитов, формирование которых завершает развитие пород кристаллического фундамента ВПЕ.

Поздние относительно гранитов дайки широко распространены во вмещающих породах и ориентированы в С-В и С-3 направлениях. Они сложены породами кислого, среднего, основного состава и щелочными разностями. Эти дайки секут все породы щелочных кольцевых комплексов, в том числе и дайки щелочных кольцевых комплексов, сложенных преимущественно породами трахитового состава, близкими по возрасту к породам массива Гебел Абу-Хрук.

Массив Гебел Абу-Хрук воздымается в виде крутого конуса высотой 874 м . над уровнем моря, окруженного дугообразными хребтами, которые разделены дренажными канавами с абсолютными отметками 450-540 м.

Геологическая съемка района ВПЕ проводилась в 60-х годах (El Ranly et al.,1971). Более сотни щелочных кольцевых комплексов диаметром 1-8 км с возрастом 554-87 млн.лет располагаются между р.Нил и Красным морем и занимают территорию длиной 600 км и шириной 200 км, простираясь в южном направлении к Судану. Комплексы сложены преимущественно щелочными сиенитами и вулканическими эквивалентами, однако в них присутствуют порода от щелочных гранитов до нефелинитов'.

Геофизические исследования показали (Каше1,1991), что рассматриваемые комплексы локализуются в континентальных блоках фундамента с мощностью земной коры до 40 км. Нет четкой корреляции между геологической позицией и возрастом щелочных массивов, хотя отмечается тенденция структурного контроля в приуроченности одновозрастных комплексов к одной системе разломов (Garson, Krs, 1976). Абсолютные датировки K-Ar- и Rb-Sr-методом указывают на формирование массивов в периоды времени, охватывающие несколько миллионов лет. Кольцевые щелочные комплексы палеозойского - возраста не имеют непосредственной связи со

спредингом Красного моря, и структурный контроль зависит от разломов более крупного масштаба. Распределение же комплексов мезозойского .возраста коррелирует с ранним рифтогенезом Красного моря, указывая на время спрединговых событий 80 млн.лет (Seren-oists et al.,1979).

Кольцевые комплексы щелочных пород представляют концентрические и эксцентрические структуры с полной и неполной кольцевой структурой. Характер контактов щелочных массивов с породами фундамента (гнейсы, метаосадки) обычно интрузивный, редко -тектонический. Имеется множество согласных и радиальных даек, прорывающих породы щелочных комплексов.

Кольцевые щелочные комплексы Египта обнаруживают общие черты, хотя им присущи и отличительные особенности, что позволяет выделить 5 главных типов структур в этом районе (El Ranly, Hussein, 1985):

1.Массивы типа Гебел Абу-Хрук, представляющие полностью раздифференцированные комплексы со сложным строением. Здесь присутствуют субвулканические породы, слагающие кольцевые дайки, конусы, пластообразные и штоковидные тела нефелиновых сиенитов. Вулканические породы представлены потоками щелочных трахитов и риолитов, а также ппропластическим материалом и игнимбргитами сходного состава.

Геологическую историю формирования комплекса Гебел Абу-Хрук иллюстрирует рис.1.

2.Массивы типа Гебел Эль Гезира сходны с вышеописанным комплексом Гебел Абу-Хрук, однако в них практически отсутствуют нефелиновые сиениты.

3.Массивы типа Гебел Мишбех характеризуются слабой дифференциацией пород и сложены практически одной разновидностью - нефелиновыми сиенитами. Внешнее мощное ядро массива отделяется от центрального ядра, сложенного также щелочными сиенитами, системой кольцевых разломов. Остатки вулканического конуса сохранены только в С-3 части комплекса и представлены агломератами трахитового состава.

4. Массигы типа Гебел Мая су ори сход!:ы по строения с массивом Гебел Миябвх, однако в первом нефелиновые сиениты но отмечаются. Вулканический конус представлен агломератами трахитового соста-

Рис. I. Последовательность образования щелочного кольцевого ксшлекса Абу-Хрук (по М.Ф.Эль Рамли и А.А.Хусейну, 1Ь'82). Условные обозначения: I - аллювиальные отложения, 2 - цитроиты, 3 - фойяити, 4 - умлтектиты, 5 - щелочные сиениты, 6 - эссека,■ тивые габбро, 7 - трахиты, риоллты, трахитовые лавы я агломерат] 8 - ксенолиты, 0 - зоны катаклаза и ожеле'знешгя, 10 - гнейсы I; сланцы

и

ва, а также туфами. Вблизи массива Гебел Мансуори выявлены кар-бонатитовые дайки севитового состава и штоки в пределах КЬЗ и 3 частях массива.

5. Массивы типа Гебел Тарбти наиболее просты по строению. В них всегда имеются две главные системы , кольцевых даек, породы представлены преимущественно агломератами, трахибазальтов и потоками массивных нефелиновых сиенитов, окруженных многочисленными кольцевыми дайками, сложенными теми же самыми нефелиновыми сиенитами.

В главе 2 рассматриваются петрографические, петрохимические, геохимические и минералогические особенности массива Гебел Абу-Хрук и других щелочных кольцевых комплексов ВПЕ ( в основном, Гебел Эль Кахфа. Полные минералого-петрографические и геохимические данные имеются для пород фундамента (El Shazly, 1977). Такая информация достаточно ограничена и противоречива для щелочных кольцевых массивов.

М.Ф.Рамли с соавторами (1970) предполагают, что породы щелочных кольцевых комплексов являются продуктами простой дифференциации трахибазальтовой магмы, приводящей к возникновению всей серии пород вплоть до нефелиновых сиенитов. Другие исследователи (El Reedy, Sokkary, 1982) считают, что имеется, по крайней мере, две стадии магматической эволюции, ответственной за образование сиенитов и гранитов. А.Х.Сабет с соавторами (1971) обосновывает возникновение всех разновидностей пород иэ щелочной магмы преимущественно гранитной природы, которая ассимилировала известковистый материал пород фундамента. Имеющаяся информация по возрастным датировкам пород и их петрографо-геохимическим особенностям не позволяет принять ни одну из имеющихся точек зрения (Saad, Taher, 1988).

Систематическое петрохимическое и минералогическое изучение не проводилось даже для таких наиболее изученных щелочных кольцевых комплексов, как Гебел Абу-Хрук (87-89 млн.лет) и Гебел Эль Кахфа (81 млн.лет). Имеется только 17 силикатных анализов, выполненных для основных типов субвулканических и 13 - для вулканических пород этих массивов в последнее врзмя (Saad, Taher',

1988; ТаЬег, 1989). В изученных массивах, выделено 3 группы пород:

а) метаглиноземистые базальты, в которых мольная доля А1г0з<(са0+Ыаг0+К20), а АХгОэ^ЫагО+КаО). В них преобладает нормативный анортит, а также биотит, наблюдаемый в шлифах;

б) субглиноэемистые фонолиты, для которых А1аОэ=(НагО+КзО), где нормативный анортит наблюдается в очень малых количествах или вообще отсутствует;

в) пересыщенные щелочные трахиты, для которых А1а0э<<На20+Кг0), в них присутствует нормативный акмит, а также щелочные амфиболы и/или пироксены.

Ограниченный материал по составам горных пород, полное отсутствие электронно-зондовых анализов породообразующих и акцессорных минералов (среди последних ожидаются находки редко-метальных видов) привели к отсутствию на сегодняшний день даже простейшей модели магматической дифференциации. Однако, уже эти имеющиеся аналитические данные однозначно указывают на необходимость усложнения или развития петрогенетической модели с учетом процессов ассимиляции и контаминации не только коровым, но и мантийным материалом (ОХпЛу еЪ.а1., 1978; В1вЬас1у, ¡1ат1у, 1982; Баас1, ТаЬег, 1988; ТаЬег, 1989).

Полевения к рис. 1 (а-г): а - экструзия вулканического конуса высотой около 1,5 км и диаметром 9 км на выровненной поверхности, фундамента.ВулкаМЙты представлены агломератами, игнимбритами и потоками. Конус бы^ разрушен и паразитические конусы образовались вдоль разлрмов;

б - внедрение эссекситовых габбро в виде субвулканического лополита; / ; .

в - образование кальдерообразной структуры в. вулканическом конусе и последующее опускание всего конуса,: по кольцевым разломам, последующее уменьшение давления в магматической каморе, заполнение кольцевых разломов щелочной сиенитовой магмой; - ,

г - внедрение нефелиноносной магмы на заключительной стадии развития комплекса. Фойяиты индуцированы по коническим разломам, образование штоков дитроитов. Напряжения после затвердевания нефелиновых сиенитов разряжались с формированием радиальных трещин, приведших к образованию системы тингуаитовых даек.

Пробелы в минералогических и петрохимических исследованиях разнообразных пород щелочных кольцевых комплексов привели к необходимости отбора систематической коллекции и ее изучения с помощью комплекса традиционных и специальных физических методов исследования минералов и горных пород. Эти результаты, в совокупности с ранее опубликованными материалами, привели к созданию петрогенетической модели формирования кольцевого щелочного комплекса Гебел Абу-Хрук и других, ему подобных массивов района ВПВ.

В главе а дается описание объекта и методики исследований. Приводится схема-карта отбора проб при полевых работах на массиве Гебел Абу-Хрук. Имеется краткая информация о методах исследований: изучение петрографических и минералогических шлифов, определение химического состава пород методами рентгеновского флюоресцентного и электронно-зондового анализа, исследование состава породообразующих и акцессорных минералов электронно-зондовым анализом, термомагнитный анализ порсд на основе зависимостей относительной намагниченности от температуры С определением точек Юори, измерение величин разрушающего поля насыщения и расчет коэффициентов магнитной вязкости пород, различные кристалло- и петрохимические пересчеты, а такте специальные эксперименты по. плавлению нефелиновых сиенитов и щелочных трахитов с послёдующим изучением химического и фазового состава полученных материалов.

Точность и погрешность всех аналитических измерений приведены в главе 4.

В_главе 4 приводятся результаты петрологических и минералогических исследований й их обсуждение в порядке последовательности обоснования защищаемых положений, сформулированных в работе.

В разделе 4.1. дается детальное петрографическое описаж'о всех пород коллекции, отобранной в полевых условиях, и дается их номенклатура: щелочные сиениты, эссекситовое габбро, щелочныо сиениты (нофелинсодержащие щелочные сиениты - умптектиты и

безнефелинсодержащие щелочные сиениты), нефелиновые сиениты (фойяиты), сиенит-аплиты.

В разделе 4.2. рассматриваются петрохимические особенности пород на основе подхода А.А.Маракушева (1992, 1993) с расчетом петрохимических характеристик и построением различных диаграмм на компьютере. Этот подход заключается в разработке модели рифтового магматизма с привлечением идеи возникновения серий магматических пород щелочно-базальтового тренда при процессах магматического замещения гипербазитов, которые отмечаются в районе ВПЕ (Akaad, El Ranly, 1961; El Ranly et al., 1969).

Анализ оригинальных данных, полученных автором с учетом информации о химизме горных пород и минералов позволяет обосновать следующие петрологические выводы:

L._щелочной магматизм и района ВПК, птрлждюттгий яктипиздпию

докембрийской_платформы._связан с Восточно-Африканскими сиФто-

выми зонами и охватывает огромный лиапдзон геологического времени (554-87 млн.лат1. Развитие его носило центробежный характер, распространяясь в разные стороны от очагов магматизма, фиксируемых кольцевыми структурами Уади Диб (554 млн.лет) и Заргат Наам (404 млн.лет) и завершилось формированием относительно молодых вулканоплутонических комплексов Гебел Эль Кахфа (81 млн. лет) и Гебел Абу-Хрук (87-89 млн.лет). Характер пространственного размещения щелочных комплексов в ВПЕ (рис.2) противоречит представлениям (El Ranly.Hussein,1985) о формировании массивов в геотектоническом режиме "внутриконтинентальных горячих точек", свидетельствуя,скорее, в пользу стабильного положения платформы на продолжении рассматриваемого периода текто-номагматической активности.

2 Вулклноп-пугонические_КОМПЛЕКСЫ_ВПЕ._Несмотря_НЗ—ИХ

значительные возрлстныо различия.схолны_по_последовательности

развития в них телчних порол.которая рассматривается в работе на пр^меркт массива Абу-Хрук. В этом массиве и ему подобных устанавливается, в общем, антидромное развитие щелочного магматизма, которое начинается в жильной фации севсбергит-гроруди-тових серии пород, слагающих радиальные дайки, а в эффузивной -с изменением риолитовых и трахитовых порфиров (см.рис.1).Позднее получают распространение щелочные сиениты, нефелиновые сиениты.

33° 35е 37° .39°

Рис,2 Схема развития щелочного магматизма в районе Восточной Пустыни Египта (последовательность обозначена стрелками по (гаг^оп 1 Кг 5 ,1976) с дополнениями автора.Названия комплексов на русском языке, в скобках - возраст в млн. лет: I.-Г.Абу-Хрук (89), 2- Г.Эль Кахфа (91), 3 - Сев. Тарбти (351), 4 - Ш.Тарбти (351), 5 - Г.Заргат Наам (404), 6 - Г.Нигруб Сев. (139), 7 - Г.Нигруб Юж. (139), 8 - Г.Мишбех (142), 9 - Г.Эль Нага (145), 10 - Эль Гези-ра (229), II - Мансуори (131,6), 12 - Уади Диб (554)

уртиты (бостониты,трахиты,фонолиты,нефелиниты). Все эти лейко-кратовыв породы сопряжены в своем развитии .с серией контрастных по составу меланократовых пород - эссекситовыми габбро (диабазальтами, тингуаитами и щелочными базальтами). Характерно также наличие пироксенитов в породах всех трех перечисленных серий щелочных пород - эссекситовых габбро (1), грорудитов (11) и сиенитов, соотношение которых иллюстрируется рядом петро-химических диаграмм, построенных для массива Гебел Абу-Хрук и суммарной для всех других комплексов ВПЕ (рис.3).

3. Составы вспх трех сррий шйлпчнт магматичеких ппрпл.выятляннмх пля кольцевого щелочного мппсивл Гябел АДу-Хрук и других г-холнмх г. ним_комплексов_ВПЕ_< см. рис.3)_отвечают

mtmngho- ба пальтовому_тоенлу_Развития__РИ<ЬТОГ9ННОГО

магматизма г возникновение и_раЗВИТИЭ_КОТОРОГО_LB_ОТЛИЧИЙ_СИ

явтпнпннпгп толаит-базальтового трпнля Ï обусловляно_ПРОШССДМИ

мя1-мятичягкогг> алмйШйния гипвчбазитрп.

Развитие щелочного магматизма в расматриваемых кольцевых структурах, по-видимому, предшествовало внедрение трубообразных тел гипербазитов дунит-клинопироксентовой формации. Примером таких структур может служить серпентинитовый кольцевой массив Гебел Мансуори с возрастом 131,6 млн.лет (Kl Ranly et al.,1982). В большинстве же массивов, в том числе в комплексах Гебел Абу-Хрук и Гебел Эль Кахфа, на современном эрозионном срезе гипер-базиты практически вытеснены щелочными породами, и сохранились лишь их реликты в виде включений пироксенитов.

4L—Серии лейкократовых пород (IT и ТТТ на рис.3 щелочных

комплексов ВПК—дискретны по_составу по_отновшип к малано-

крдтпшм—породам сярии-JL_ыю_является_.сдапсшаш_их

происхождения пои жилкостиой жзсмасимости и тялочтст мягмях.

На приведенных диаграммах видна ярко выраженная бимодальность рассматриваемых рядов 1-1I и 1-III, что указывает, вероятно, на происхождение лейкократовых серий пород II и III в результате развития в щелочных магмах жидкостной несмесимости, что является прямым следствием накопления в . них щелочей и выражается в повышении агпаитности пород.

5. Отщепление от шалочно-базальтовых рясплятатя (1 иаЬалин-оиянитоимх млгм (II) сопровож ля лось конивЬтуущияй я Ийж киоЛня.

!а

и 10

о 20 40 60 80^ , • 100

Рис. 3. Главные тренды развития основного магматизма: толеитовый и щелочно-базальтовый, связанный с процессом магматического замещения гипербазитов, в координатах, (К+А/а)-(Т1+Ре)-Мд . Условные обозначения: I - нефелиновые трахиты, 2 - щелочные трахиты, 3 - трахиты, 4 - эссекситовое габбро, 5 - нефелиновые сиениты, б - щелочные сиениту, ? - сиениты, 8 - фойяигы, 9 - базальты, 10 - граниты

<ъ

что и оптопалило мйталлогеническую спегшалиаяпию комплексов ВПВ с прообляняни<=>м• и ну*, пород, недосишанных кремнеземом.

Повышенные содержания ниобия постоянно отмечались при геохими-ческом изучении комплексов ВПЕ (Saad.Taher,1988). Самоегоятель-ные минерал« ниобия или минералы с высокими изоморфными при-месями этого элемента чрезвычайно редки. Исключением является обнаружение редких зерен пирохлора с зональностью, связанной с повышенными содержаниями церия (1,34 мае.X Се203) и урана 0,2IX U02) в центральных частях зерен по сравнению с периферическими (0,12% Се203; <0,01* U02).

6. Происхождение щелочных_КРеМНеКИСЛЫХ—ПОВОД—ЕЗВИИ—Ш

пбуслоплено ог-Ппжмрнирм развития щелочного_уклона—в_pchqbliuk

мягиян (ПРИ гэамртеним гипеовагчитоп^ «чаимопейстяием_с

сиалическим кпровим субстратом.

Прямое доказательство этого положения было получено недавно при изучении изотопных характеристик пород, что уже отмечалось в литературе (Saad,Taher,1988,стр.26). Авторы этих исследований указывают, что "изотопные данные по составу стронция и кислорода для некоторых районов ВПЕ свидетельствуют о том, что взаимодействие с коровым материалом определенно имело место".

Генерация кислого магматизма способствовала развитию в интрузивах металлогенической специализации на тантал, что подробно обсуждается в диссертации М.Х.Магди (1993).

В разделе 4.3 рассматриваются особенности состава породообразующих и акцессорных минералов из пород массива Гебел Абу-Хрук, впервые изученные методом электронно- эондового анализа. Сослав_породообразующих , и акцессорных_минералов .(правда

scrto,_тлиналипгт и мльмеиитяЧ япконпмярно иямйняйтгя пля плч-

личных типов шалочннх пород массива Гебел А6у-Хоук и имеет типо-корфное значения,_ппптяяпжпяя ПГ»ПП0»Й»ИУУ1 талпа туушога-петрологическую модель образования щелочных кольцепмх комплексов ВПК.

Наиболее существенные вариации вявлены для пироксена с широкими колебаниями эгиринового минала - от 0 до 92 мол.Х. Как и анализы щелочных пород,состав« этого минерала отражают главные тренды развития щелочного магматизма.

Среди акцессорных минералов наибольший интерес представляют электронно-зондовые анализы пирохлора, единственного редко-

метального минерала, который впервые обнаружен в щелочных породах массива Абу-Хрук в виде мелких кубических кристаллов размером 5-10 мкм в образцах из фойяитовой дайки, подвергнутой вторичным изменениям, прежде всего, ожелеэнению и цеолитизации. Минерал зонален, его анализы даны в табл.1.

Таблица 1

Электронно-зондовые анализы пирохлора

Участок Оксиды, мае. X 1 Сумма-

зерен СаО N820 ИЬгОа ТагОо СегОо иОа

Центр 15,20 8,50 72,01 не обн. 1,34 0,21 97,28

Периферия 15,42 8,32 72,13 не обн. 0,12 не обн. 95,99

Причина зональности - неоднородное распределение примесей церия и урана, содержание которых резко падает в периферических частях кристаллов. Понижение суммы анализов, вероятно, указывают на метамиктность этого минерала.

Невысокие содержания Се203 <0,47 мас.%) и Ьа203 (0,17Х) установлены для апатита из фойяитов, что указывает, наряду с находками пирохлора, на возможность обндрудянич редкометяльной минерализации в Фойямтах в лрут-их щелочных кольгтагатх комплексах ВПЕ*. вероятно, более древних, чем масивы Гебел Абу-Хрук и Гебел Эль Кахфа (90 + 20 млн. лет). При этом гуМюктивнпстт, картирования

фойяитоп_м02ш2_повысить. , если_использопдть оалиометрические

мнтпли и магнитные метгутм. Фойяиты вследствие присутствия в них магнетита в зонах ожелезнения с повышенными содержаниями пирохлора перспективны на редкометальное оруденение, которое может быть выявлено по характеру термомагнитных кривых - наличию на них необратимого перехода 1-го рода магнетита (Ц -Ре203) в гематит (об -Ре203), а также по повышенным значениям величин разрушающего поля насыщения (Нсг>200Э) и коэффициентов магнитной вязкости (8у>350А/м).

Содержание элементов-примесей (прежде всего, титана и марганца) неодинаково в различных типах пород и варьирует в широком диапазоне. Для первично-магматиеских шпинелидов - титаномаг-нетитов оно изменяется от 3 до 27 мае.X ТЮ2 и от 0.1 до 4.0 мае. Я МпО. При этом минимальные содержания этих элементов

го

отмечаются в нефелиновых трахитах. Формирование которых происходило в условиях закалки. В интрузивных породах титаномаг-иетит обеднен изоморфными примесями титана и марганца, что обусловлено распадом твердого раствора с выделением пластинчатых включений ильменита. Для вторичных шпинелидов из всех типов пород характерны выдержанные составы магнетита, который соответствует практически чистому магнетиту без существенных колебаний элементов-примесей.

Термомагнитные кривые относительной намагниченности от температуры существенно различаются для различных пород массива Гебел Абу-Хрук и могут служить критерием для экспресс-диагностики этих пород, а измеряемые на основе термомагнитного анализа температуры Кюри могут быть использованы для определения содержаний изоморфной примеси титана в шпинелидах без выполнения дорогостоящих электронно-зондовых анализов.

В разделе 4.5 описаны результаты экспериментального плавления пород комплекса Гебел Абу-Хрук. Условия опытов и используемые добавки иллюстрирует табл.2.

Электронно-зондовое изучение структуры и фазового состава продуктов плавления основных типов пород массива Гебел Абу-Хрук

показало, что нйФрлинпний гирниты и талочтле тряхиты_щась.

ставляют. ценное_сырье_пля производства ценных лекоративных и

промишлаигшх млтяоидлои.

Высококачественные (низкопористые) материалы с красивыми коричневыми окрасками получены при непосредственном плавлении нефелинового сиенита (опыт 1) или с добавками в шихту На281Р6 (опыт 16). В случае щелочных трахитов плотные стеклокристаллические материалы получены при добавках в шихту Ка251Р6 (опыт 15).'Они напоминают декоративный серый мрамор.. При использовании в шихте соединений с хроиоформными ионами кобальта (опыт 11) возникает однородное практически беспористое стекло темно-синего цвета. При попытке применения в качестве хромофора окиси хрома получен отрицательный результат, поскольку введение хрома во всех случаях приводило к ликвациовным явлениям и возникновению стеклокристаллических материалов крайне неоднородного строения.

Таблица 2

став шихты при опытах плавления (Т=1350 С, Ь-2 часа) щелочных пород Ьелинового сиенита (обр. 28) и щелочного трахита (обр. 77) из щелочного пьцевого массива Гебел Абу-Хрук Юго-Восточной Пустыни Египта

ш ты-эв Состав шихты Цвет

1 2,00 г сиенита темно-коричневый

; 2,00 г сиенита+0,12 г К _ - _

) 2,00 г сиенита+0,43 г Р буровато- коричневый

1 . 2,00 г сиенита+0,12 г Р+0,43 г Р коричневато-бурый

) 2,00 г трахита светло-серый

! 2,00 г трахита+0,12 г Р - " -

г 2,00 г трахита+0,43 г Р — •• —

1 2,00 г трахита+0,12 г К+0,43 г Р _ - _

) 2,00 г трахита+0,20 г КО +0,12 г К+0 43 г Р индиго-СИНИЙ

1 2,00 г трахита+0,32 г ХР +0,12 г Р+0 43 г Р зеленовато-черный

2,00 г трахита+0,20 г КО темно-синий

: 2,00 г трахита+0,32 г ХР темно-зеленовато-серый

1 2,00 г трахита+0,002 г К0+0,12 г Р+0 43 г Р фиолетово-голубой

, 2,00 г трахита+0,002 г КО серовато-голубой

1 2,00 г трахита+0,28 г Ва231Рв серовато-белый

1 2,00 г сиенита+0,28 г НагЭгРв темно-коричневый

мечаяие: ? - аммоний фтористый. Р.- аммоний фосфорнокислый, КО и ХР -

[си кобальта и хрома,

тветственно.

2 2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Решение поставленных в диссертационной работе задач детального геологического и минералого-петрологического изучения щелочного кольцевого массива Гебел Абу-Хрук, являющегося ярким представителем щелочных массивов района ВПК, поэолило предложить обобщенную петрогенетическую модель их формирования.

Электронно-зондовые анализы минералов для пород щелочных кольцевых комплексов района ВПЕ выполнены впервые. Они подтвердили выводы, сделанные при построении петрогенетической модели на основе геологических и петрохимичеких данных.

Новые данные, полученные автором в результате изучения минералов и горных пород комплексом традиционных (оптическая микроскопия, рентгеновский флюоресцентный анализ, электронно-зондовый анализ) и спрециальных (термомагнитный анализ, измерение величин разрушающего поля насыщения, определение коэффициентов магнитной вязкости), позволили сделать заключение о неперспективности щелочных пород массива Гебел Абу-Хрук на промышленное редкометальное оруденение, хотя выявлены зоны максимальной концентрацией редкометальнх элементов (приуроченность ¡с зонам ожелезнения, канкритизации) и их пространственная связь с фойяитами.

Впервые детально изучены акцессорные минералы, выявлен типоморфизм их состава. Исследование комплекса магнитных характеристик для всех разновидностей пород массива Гебел Абу-Хрук, в том числе и из зон с повышенной концентрацией редких металлов, что представляет практический интерес при поисках и оценке перспективности редкометального оруденения для других многочисленных разновозрастных комплексов, расположенных в районе ВПЕ.' Это положение определяет практическую значимость работы, которая усиливается и обоснованием возможности применения магнитных свойств пород как средство картирования в дополнении к полевым методам.

"Безрудность" щелочных пород комплекса Гебел Абу-Хрук, тем не менее, не позволет отрицать' полезности этих пород в практическом плаве. Как показано экспериментами по плавлению основных разновидностей пород, слагающих рассматриваемый массив нефелиновых сиенитов и щелочных трахитов, они могут служить

2 5

сырьем для получения важных промышленных материалов. Этот вывод приобретает еще большую значимость в практическом аспекте для района ВПЕ, если будут найдены массивы с промышленным редко-метальным оруденением и остро, в экологическом плане, встанет проблема утилизации отходов горнообогатительных предприятий.

В заключении к диссертации отмечены наиболее крупные выводы, поскольку конкретные выводы имеются в каждом из разделов главы 4, где подробно рассмотрены результаты исследований.

Говоря о перспективах продолжения работ, необходимо, прежде всего, указать на целесообразность проведения дополнительного изучения разновозрастных щелочных комплексов района ВПЕ с целью возможности установления в них редкометального оруденения. При этом особое внимание, видимо, нужно сосредоточить на минералогическом изучении зон изменения фойяитов, используя магнитные методы для обнаружения таких зон. Кроме того, исходя из присутствия в пирохлоре (единственном пока обнаруженном минерале ) повышенных содержаний урана, следует предусмотреть проведение опытных радиометрических работ.

Подводя итог выполненных исследований, следует упомянуть и разносторонний опыт, полученный автором в ходе обучения в аспирантуре на Геологическом факультете Московского университета. Все положительное автор попытается реализовать в своей дальнейшей научно-исследовательской и педагогической работе.

Основные публикации автора по теме диссертации

1. Эззат A.M. Геологическое строение щелочных кольцевых массивов Юго-Восточной Пустыни Египта. Вести.Моск.ун-та, сер. геол. , 1994 (в печати).

2. Эззат A.M. Типоморфные особенности породообразующих и акцессорных минералов щелочного кольцевого комплекса Гебел Абу-Хрух. Тез.докл. на ХУ1 съезде Межд.Минер.Ассоциации, Италия, Пиза, 1994.

3. Эззат A.M. Петрогенетическая модель формирования щелочных кольцевых комплексов Восточной Пустыни Египта. Вестн.Моск.унта. , сер. геол. 1994 (в печати).