Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Горные породы и руды Каларского габбро-анортозитового массива и их кислотно-щелочные характеристики

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Горные породы и руды Каларского габбро-анортозитового массива и их кислотно-щелочные характеристики"

рг О од

МОСКОВСКИЙ рРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет Кафедра петрологйи

На правах рукописи УДК 552.11:542.4

ИВАНОВА НАТАЛЬЯ ВАЛЕНТИНОВНА

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И РУДЫ КАЛАРСКОГО ГАББРО-АНОРТОЗИТОВОГО МАССИВА И ИХ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Специальность: 04.00.08 — петрография, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафедре петрологии геологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова

Научные руководители: доктор геолого-мянералогических наук . профессор А.А.Маракушев кандидат технических наук, ст.н.с. А.М.Батанова

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогическшс наук С.Ц.Кориковский (ИГЕМ РАН); доктор геолого-минералогических наук ÎC/rfimt 1:Л ' -Ц-И-Б^мен (ИЭМ РАН). . Ведущая организация - Институт минералогии, геохимии и

кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ)

Защита состоится - " " tt<£PiJL 1993 г. в_ час. ¿Рыт.

в аудитории_ _на заседании Специализированного Ученого Совета К.053.05.08 по петрографии, геохимии и геохимическим методам поисков месторождений полезных ископаемых геологического факультета МГУ.

Адрес: II9899, Москва, Ленинские горы, MI7, Геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологичес- ' кого факультета МГУ (зона А, 6-й этаж.).

Автореферат разослан " M " Cï-ti/pJ-J't- 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, ст.научный .сотрудник:

Батанова А.М.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность теш, дели я методы исследований

Работа касается слабо изученной проблемы рудояосноети анор-тозитовых массивов. С анортозитами связаны дефицитные железо-титановые (дльменитовые и магнетитовые) руды, возникающие в ходе расслаивания их интрузивов - процесса практически не освещенного в литературе, как петрографически так и экспериментально. Это определяет актуальность работы как в теоретическом, так и в прикладном значении. Целью ее является выявление Генетических взаимоотношений горных пород и руд, входящих в состав Каларского ано-ртозитового массива. Для достижения ее привлекаются как традиционные геологические и петрографические методы на основе картирования, документации керна буровых сквахан и составления геологических разрезов по скважинам, так и экспериментальные исследования. Последние срстошщ в изучении расслаивания расплавов (с солевыми добавками) и термодинамических расчетов кислотно-щелочных характеристик минералов, пород и руд на основе экспериментов по смещению диопсид-анортитовой эвтектики под влиянием добавок породообразующих оксидов.

Научная новизна

Изучены структура и состав рудоносного полосчатого сложно-дислоцированного .комплекса Большой Сэйим и показана его геологическая позиция в основании Каларского массива.

Выделены петрохимическяе типы составляющих его пород и руд и прослежены их взаимоотношения: породы от андезяновых анортозитов до рудных габбро и пяроксенитов образуют непрерывный ряд составов, тогда как яльменитовые и титано-магнетитовые руды и граняты занимают обособленное положение. В частя руд это связывается с их происхождением, обусловленным расслаиванием расплавов, что доказывается в работе с привлечением экспериментальных данных.

Впервые в работе экспериментально количественно установлено смещение анортит-диолсидовой эвтектики с добавлением к расплаву породообразующих оксидов, что позволило уточнить их кислотно-щелочные характеристики ^ £ (рис.3) и таким образом усовершенствовать метод протонного эквивалента. С его использовали-

ем впервые в единой системе кислотно-щелочных характеристик были рассмотрены горные породы и ильменит-магнетитовые руда Канарского габбро-анортозитоваго массива (ряс.4). В результате наглядно выразилось кислотно-щелочное расслоение массива на гранитную, диоритовую, анортозит С©ую и габбро-шроксенитовую серии. Последняя серия цредставляет особый интерес - она является рудоносной: габбро и нироксениты в ней связаны постепенными переходами с их титано-магнетитовыми и ильменитовыми разновидностями, что обусловлено понижением их основности. Богатые руды входят в эту серию дискретно, образуясь в результате кислотного расщепления рудных расплавов.

Практическая значимость работы

Проделанные исследования посвящены анализу позиции ильменит-магнетитовых руд в общей схеме формирования Каларского анортози-тового массива, .определяющей природу его рудоносности. Поэтому они непосредственно связаны с практической оценкой массива и выбором направления поисковых работ в его пределах. Особенно важным представляется вывод о непосредственной связи ильменит-магнетит ав от о рудообразования с общей расслоенностыэ массива, особенно контрастной и продуктивной в его основании.

Учитывая общую лопполитообразную осложненную складчатостью форму массива, наиболее перспективным представляется восточное и северное обрамление массива, в котором прослеживается контакт его в относительно сохранившемся, ненарушенном состоянии.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация состоит из двух разделов. Первый из них посвящен геологическому строению Каларского габбро-анортозитового массива и - петрографическому описанию горных пород и руд.. Второй раздел работы'.включает в себя экспериментальные исследования кислотно-щелочных характеристик ( ¿. £ ) породообразующих оксидов с целью уточнения метода протонного расчета с его использованием основности горных пород и руд массива и построению соответствуто-щих диаграмм.

I Горные породы и руды Кадарекого анортозитового массива

Каларский анортозитовый массив расположен в Амурской области в долине р.Имангра (приток р.Слегала) в 50 км к западу от г.Усть-Нюкжа на южной окраине Алданского щита. Вмещающими породами массива являются докембрийские гнейсы и мигматиты, совместно с которыми он сложно дислоцирован, подвергся метаморфизму и гранитизации (чарнокитизации, описанной С.П.Кориковским, 1965'гО. С наложенной гранитизацией связано развитие в массиве андезини-тов (розоватых мелкозернистых пород), ,замещающих крупнозернис-. тые светлосерые анортозиты, сложенные Лабрадором (лабрадорит). Лабрадориты слагают центральную часть массива, а по периферии распространены полосчатые рудоносные комплексы (рис.1), в которых анортозиты переслаиваются с шроксенитами, габбро и их рудоносными (ильменитовыми и титано-магнетитовыми) разновидностями и рудами. В состав полосчатых комплексов входят также граниты. К полосчатым комплексам приурочены месторождения ильменитовых и титаномагнетитовых руд. Крупнейшее руд¿проявление называется Большой Сэйим. Оно приурочено к полосчатому комплексу восточного обрамления Каларского массива, залегающего в анортозитах в виде пачки мощностью около 100 метров ритмично переслаийагадихся пироксенитов, габбро и руд, образующей изоклинальную складку с крутым падением крыльев на юго-запад (рис.1). На востоке полосчатый комплекс ограничивается гранитами и мигматитами.

Полосчатый рудоносный комплекс на участке Большой СэШзд детально разбуренный скважинами, представлял главный объект исследований, как в полевой период, включающий в себя документацию керна скважин и составление геологических разрезов по скважинам, так л в период лабораторной обработки материала, посвященной главным образом петрографическому и петрохимяческому изучению пород и руд и исследованию их кислотно-щелочных характеристик. В состав комплекса помимо плагиоклазитов, представленных главным образом андезяновыми типами (отличающимися от лабрадоровых массивных анортозитов центральной части массива), входят габбро и но-риты, юс меланократовые и лейкократовые разновидности, пироксе-ниты и перидотиты, а также рудные (титан-магнетитовые и ильмени-товые) разновидности всех перечисленных вше пород, руды и граниты (гиперстеновые, биотитовые, роговообманковые). Весь этот

Рис.1. Геологическая карта рудоносного участка Большой Сэйим Каларского массива (по .В.А.Кудрявцеву с дополнениями) и его петрохимаческая диаграмма (атомные %) с результатами экспериментального расслаивания железо-титановых расплавов (по H.H. Безмену и А.И.Иванову). Штриховкой на диаграмме выделены поля составов, полученные при экспериментальном расслаивании расплавов с добавлением фосфата натрия (7$) при Ри q. =. 200 МПа, Т = 1300°С: ' ' ^

1 - силикатные стекла (верхний слой) и рудные фазы богатые апа-

титом;

2 - горные породы я руды;'

3 - анортозиты, габбро и лейкократовые нориты (П);

4 - меланократовые габбро и нориты (Ш);

5 а 6 - рудные породы (1У): габбро (5) и пяроксенаты (6);

7 - яльменат-магнетятсвые руды (У);

8 - гиперстеновые граниты и мигматиты (I);

9 - жильные роговообманковые габбро, пироксениты а горнблендиты;

10 - элементы залегания;

11 - диафгораты; . ,

12 - разломы;

13 - Каларский я другае анортозитовые массивы на врезке и поло-

жение рудоносного участка Большой Сэйим.

комплекс ритмично переслаивающихся неравномерно амфа 6 от зареванных пород и руд рассекается дайками роговообманяовых габбро, пи-роксенитов и горнблендитов.

В результате метаморфизма породы приобрели сланцеватость и местами превращены в амфиболиты и плагиоклазовые сланцы, первичная магматическая природа которых устанавливается только по реликтовым структурам (габбройым а офитовым).

Путем построения геолого-петрографических разрезов по скважинам устанавливается следующее строение полосчатого рудоносного .комплекса. В основании его разреза залегают полосчатые мета-габбро. Эти породы интенсивно гранитизированы и диафторированы, местами они сохраняются в виде реликтов и ксенолитов среди гранитов и мигматитов. Выше полосчатых габбро залегают грубозернистые норфиробластическае лейкократовые метагаббро. Далее по разрезу залегают породы полосчатой рудной серии, которые слагает две залежи - западную и восточную. Мощность каждой залежи около двухсот метров. В их составе выделяются метаморфизованные рудные нориты, габбро-нориты, габбро, пироксениты (гиперстениты, вебстерига, клиношроксениты), в очень небольших количествах _ встречаются перидотиты. Породы содержат вкрапленность рудных минералов - магнетита, ильменита. По интенсивности оруденения можно выделить вкрапленные и густовкрапленные руды, переходящие в сплошные массивные. Выше по разрезу залегают грубозернистые лейкократовые метагаббро без порфиробластов плагиоклаза. Среди этих пород встречаются кварцеодержащие разновидности (кварцевые габбро и диориты).

Породы полосчатого рудного комплекса участка Большой Сэйим образуют крыло синклинальной структуры, осложненное дополнительной складчатостью. В ядре структуры залегают массивные анортозиты. Это позволяет высказать предположение, что рудоносные полосчатые комплексы, формировались в основании Канарского анортозито-вого массива.

На петрохимической диаграмме (рис.1) видно, что перечисленные типы пород образуют в общем непрерывную серию от габбро-пи-роксенитов до плагиоклазитов (через лейкократовые разновидности габбро), но граниты с одной стороны и яльменит-магнетитовые руды с другой выпадают из непрерывной серии, отличаясь контраст-

ным составом. Изучение взаимоотношений пород а руд по керну скважин приводит к представлению об отделении рудных расплавов в ходе магматической дифференциации, сформировавшей полосчатый комплекс Большой. Сэйим. Этот процесс был воспроизведен экспериментально Н.И.Безменом я А.Ивановш в ИЭМ РАН (л.Черноголовка) на собранном наш материале при добавлении к расплавам 1% фосфата натрия (Рн о = 200 Ша, Т = 1300°С) (см.рис.1). Все это позволяет нам^пряйм к заключению о магматическом генезисе магнетит-ильменит овых руд полосчатого комплекса Каяарского массива (на участке Большой Сэйим).

Одной из задач исследования бале рассмотрение горных пород и руд Каяарского массива в единой системе кислотко-щелочных характеристик. Обычные петрохимяческиб методы, основанные на соотношениях петрогенных оксидов (^О + Л^О)/ 5102. (К20+ (Аб20з и др.), для сопоставления породообразующих я рудных минералов непригодны. В связи с эш был использован метод протонного эквивалента, который раскрывает возможности термодинамического расчета кислотно-щелочных характеристик веществ с использованием данных по простым катионам. Эта данные для зисокозарякенных катионов (нестабильных в гидротермальных растворах и расплавах) определяются только путем экстраполяции с невысокой точностью и потому кислотно-щелочные характеристики соответствующих им оксидов нуждаются в уточнениях. Особенно это относится к рудообразу-ющим оксидам ( ^е£Од, Т^), преобладающим в составе ильменито-вых и титаномагнетитовых руд Каларского анортозитового массива. Для этого наш были выполнены специальные экспериментальные исследования, позволяющие выработать систему взаимосогласованных кислотно-щелочных характеристик основности рудообразующих и породообразующих оксидов.

П Экспериментальные исследования основности породообразующих оксидов

Основность (кислотнс-основные свойства) веществ определяются сродством к протону: к кислотам относятся вещества, стремящиеся отдавать протоны, а к основаниям - вещества, стремящиеся их присоединить. Применительно к растворам и расплавам, содер;хащям воду, это свойство веществ характеризуется реакциями типа:

Kt + O.S'HgO = 0.5 KgO + H\ = 236,0 кДд, ¿ZI200 =

= 360,7 кДк. Свободная энергия таких реакций непосредственно связана со щелочностью (рН) растворов и расплавов: &Z^ = 2,303 ВТ

[ fojaK+ + рн] . В реакциях участвуют простые катионы металлов, термодинамические данные по которым имеются только для веществ с основными свойствами (KgO, W в^О, СаО, Mg-О"). Амфотерные и кислотные оксиды при диссоциации не дают простых катионов, и реакции вышеуказанного -типа применительно к ним являются условными (0,25 Si4+ + о,5 HgO = 0,25 Sío2 + Н* а др.), так как в них участвуют высокозаряженные катионы металлов (Аб , Si. , Ti Р5* ) в метастабильном состоянии. Термодинамические данные по ним получаются путем приблизительной экстраполяции (2,4), что раскрывает возможности расчета единообразных показателей основности ( aZ ) веществ в неограниченно широком диапазона их свойств (кислотных, Ьсновных и щелочных).

В настоящей работе расчетные величины для породообразующих оксидов рассматриваются на основе экспериментального исследования расплавов, исходя из принципа кислотно-основного взаимодействия в них компонентов, сформулированного Д.С.Коржинским (I). Согласно этому принципу, добавление оксидов к расплавам изменяет в них эвтектические соотношения минералов в меру кислотно-щелочных характеристик, так .как поля кристаллизации более основных минералов расширяются с добавлением щелочных и основных оксидов, . и сокращаются с добавлением кислотных оксидов. Соответственно в системах изменяются направления котектических ланий, что для системы форстерит-энотатит в общих чертах рассматривалось И.Ку-широ ( Kushiio , 1973 г.). Для решения поставленных задач исследовалась бинарная, система диопсид-анортит, эвтектический состав в которой (мае.;?; S¿02 = 50,36, АЕ 203 = 15,41, Mg-О = 10,73, СаО = 23,50) содержит 42 wac.% анортита (эвтектическая температура 1265°С).

. С добавлением в систему 5 мас.$ породообразующих оксидов бы-'ло выявлено закономерное изменение эвтектического состава системы, показанное на диаграше (рис.2) в координатах, молекулярное отношение анортят-диопсид (Ап-ЮО/^ ) - число молекул добавляемого оксида (мас.$ 100 молекулярный вес). Молекулярные количества оксидов принимаются в расчете на один атом металла. Показатели основности анортита я диопсида ( aZ , кДж) расчитываются исходя из реакций: •

Ряс. 2 Смещение эвтектического состава (Е) в системе анортит-даопсид (Ап -Б<. ) с добавлением породообразующих оксидов. Течки отвечают 5 мас./З обозначенного оксида

ю.

(сумма катионов)"1" + 0,5 Е^О = анортит (диопсид) + Н*" , = 5,176 ( 3,063), лгН|0 = 6Д00 (6>477)(

л ^ 1200 = 8,904 (16,807)' лг?|оо = 10,142 С21'393)-

Приведенными цифра-ля определяется более высокая основность диопсвда по сравнению с анортитом, что и объясняет выявленный характер влияния породообразующих оксидов на даопсид-анортито-вую эвтектику: АЕ 203, ^е203, Мп02, 5102> ТI 02 и Р205 расширяют поле кристаллизации анортита (перечислены в последовательности усиления эффективности этого влияния), тогда как МпО, МдО, СаО, Л^О и ^0, наоборот, способствуш1 кристаллизации диопсида. В общем, содержание анортита в эвтектике возрастает в последовательности повышения основности добавляемого оксида ( ), что характеризуется данными, сведенными в табл.1,

в которой анортит-диопсидовое отношение в эвтектике (Ап-100/1^ ) сопоставляется с показателями основности оксидов, добавляемых в систему в количестве 15 молекулярных чисел (мас.$ 100/мол.вес).

На диаграмме (рис.3) эта корреляция выражена наглядно с использованием показателя основности оксидов при температуре "1600 К ( ь2 отвечающей условиям эксперимента. Она отра-

жает сложный характер зависимости, что обусловлено особым положением оксидов щелочных металлов (Л^О, ^0), переход к которым ' от щелочноземельных металлов, (М £ 0, СаО) характеризуется значительным возрастанием щелочности при относительно слабом смещении при этом эвтектического состава диопсид-анортит. Использованный для этой корреляции показатель основности оксидов, расчитанный для высокотемпературных условий ( ) является наиболее

подходящей величиной применительно к изверженным горным породам. Он характеризует соответствующие им гомогенные расплавы, состав которых, например, базальта в наиболее удобном выражении преде- • тавляется в числах атомов на 0,5 атома кислорода (формула прогонного эквивалента): 0,01 [к0>145 -^а1>6з6 Са31025 Щ 3 43б

Ш0,018 ^ е1+,927 ре0/764 14 0,527 АЕ 5,309 5'Ч5,270°50

Показатель основности породы ( Ь Ъ , кДж) рассчитывается по этой формуле( коэффициенты.которой перемножаются на соответствующие величины основности оксидов (см.табл.1), праведен-

и.

Таблица I.

Состав Смол.отношение Ал • 100/1Н ) анортят-диопсидовой эвтектики с добавлением в систему породообразующих оксидов в количестве 15 мол. чисел (см.рис.1) в сопоставлении с показателями их основности ( д , л Z ^2° )

Оксид :Ап • 100 : н-НрО : Л "298 : кдк _ Н?0 Л о > кДя

; »(

: 293 600 : 1200 ! 1600 К

К00,5 126,5 194,719 235,927 277,533 360,661 415,969

Уа00,5 93,5 153,222 187,903 221,857 292,880 339,431

СаО 81,0 81,190 88,667 96,730 111,294 121,336

Мд 0 78,5 51,969 57,237 63,517 73,178 80,253

ШО 72,5 (34,301) (36,819) (39,330) (44,350) (47,698)

РеО (64,1) 26,460 28,024 28,991 32,761 34,861

01§5 49,3 14,598 13,916 12,326 11,853 10,937

Мп02 44,1 (6,694) (6,276) (5,858) (5,230) (5,021)

ре01,5 40,0 (-1,255) (-0,837) (-0,418) (0,460) (1,046)

5Ю2 37,0 -9,393 -7,891 -5,230 -3,347 -1,326 •

тю2 21,2 -20,702 -19,492 -17,418 -15,828 -14,209

Р02,5 7,8 (-27,196) (-25,522 (-23,849) (-20,502) (-18,410)

Примечание.

В скобки заключены показатели основности оксидов, й ; рассчитанные по экспериментальным величинам смещения эвтектики (см.рис.3).

»Рис. 3 Диаграмма смещения эвтектического состава (Е) в системе анортит-диопсяд (А.л - Ы ) в зависимости от основности породообразующих оксидов ( д 1 ^^ ) при добавлении их в одинаковом количестве 15 молек. чисел (мас.% ■ 100/мол. вес), по табл.1

нне к одному атому металла (умноженные на валентность):

К*" = 415,969; Жа+ = 339,431; Са2* = 242,672; Мд2* = 160,507;

Мп2-1" = 95,3$; ?е2+ =» 69,722; Ре34- = 3,138; к1 ^ = 32,811; $[4* = -5,305; И и = -56,835; Р5* = -92,048.

Полученные произведения суммируются: - 21,029к®к

При таком подходе основность изверженной породы рассчитывается исходя из суммы составляющих ее оксидов (без учета энергетического эффекта их взаимодействия):

(сумма катионов)"1" + 0,5 1^0 = (сумма оксидов) + Н*. Это оправдано применительно к высокотемпературным расплавам, в которых энергия взаимодействия компонентов сравнительно невелика. С'понижением температуры она возрастает в тем большей мере, чем выше прочность химических связей, возникающих мезду оксидами при образовании минералов. Этим последним фактором (прочностью связей) определяется то обстоятельство, что основность силиката не является суммарной основностью составляющих его оксидов, так как при их соединения выделяется энергия взаимной нейтрализации. Эта энергия нейтрализации находит наглядное выражение при сопоставлении приращений свободной энергии реакций следующего типа (при их вычитании):

1/6 Мд2+ + 1/6 4+ + 1/2 £,0 = 1/6 М^£0з +Н*, ь1 ^д=6,690 кДж 1/6 Мд2+ +1/6г;4+ +1/2 Н^СЬ 1/6(М|0+5;02)+Н+, ¿2.^=12,728 кДж

1/6 (ЦдО+ 5г02) = 1/6 Мд$г 03, О. -6,038 кДж

Из этого сопоставления видно, что при переходе от суммы оксидов . магния и кремния к химическому соединению между ними (энстатиту), эффект взаимной нейтрализации понижает л2. ^^ почти вдвое (на 6,038 кДж). Этот "эффект тем значительнее, чем прочнее химические связи между элементами в силикате относительно связей-в соответ-^ ; ствузодей ему сумме оксидов, т.е. он отвечает*свободной энергии образования силиката из оксидов в мольном количестве, отвечающем -его протонному эквиваленту. Энергия взаимодействия оксидов подавляет возможности положительной ионизации металлов, входящих в состав силиката (рН равновесного1раствора понижается). Особенно значителен этот эффект при переходе от силикатов к алюмссллика-

там, что наглядно прослеживается по основности соединений щелочных металлов (табл.2). Оксиды и силикаты калия являются значительно более щелочными соединениями по сравнению с соединениями натрия, тогда как при низкой и умеренной тешературр основность альбита выше основности калиевого полевого шпата и только с ростом температуры, когда взаимодействие мезду оксидами в составе минералов ослабляется, между этими минералами устанавливаются нормальные соотношения щелочности.

В заключение подчеркнем, что проведенные экспериментальные исследования по смещении эвтектики в диопсид-анортитовой системе определили ряд возрастающей основности породообразующих оксидов (Р205-Т1'02- 5102- Р е203-Ып02-АГ2С3- Р е0-;Л10-М^0-Са0->а20-К20), в

наибольшей мере соответствующий их термодинамическим характеристикам при высокой температуре, близкой к условиям эксперимента.

Ш. Основность годных пород и руд

3 работе приводятся диаграммы, на которых рассчитанные кислотно-щелочные характеристики горных пород и руд Халарского массива рассматриваются относительно различных пзтрсхимических параметров, пример такой диаграммы приводятся на рис.4. На ней горные породы отчетливо подразделяются на дискретные серии, отвечающие гранитам, диоритам, анортозитам, габбро и пироксенитам, отвечающих общей расслоенности массива. Другие главные разновидности пород рудные пироксениты и габбро (ильменитовые и татано-ма-гнетитовые) входят в габбро-пироксенитовую серию, представляя в ней наиболее кислотные фации.

Каздый из выделенных типов пород Каларского массива, характеризуется вполне определенной петрохимической спецификой, рассмотренной в работе с использованием серии специальных диаграмм.

Анортозитовая ассоциация Каларского массива относится к иэ-вестково-щелочной серии,, так называемых автономных анортозитов •л отличается как от серии расслоенных базитсвых интрузий, так и от субплатформенных анортозитов с ловылеино"; кагнезиальностью.

Породы Кагарского габбро-аноотозктозого массива отличаются повшендой железастссгьи и обогащены титаном и фосфором, что характерно для пород формации автонсшых анортозитов. Породы массива мозйо рассматривать кок производные глубинно:'! дифференциация основных расплавсз. По зсей видимости ;-;'35ереацаацзя проис-

15. Таблица 2.

Каслотно-щёлочные характеристики оксидов и минералов калия и натрия

Минерал, оксид

, кДж

298

600

1200

1600 К

«2° 194,719 235,927 277,533 360,661 415,969

48,534 62,208 77,684 103,592 121,947

к2ъю3 12,247 25,656 40,610 66,249 84,245

Ш 04(кальсилит) 5,623 10,305 15,343 24,480 30,761

КАН 512о6 (лейцит) -2,460 2,247 6,937 16,489 22,811

30ц(ортоклаз) -5,083 -1,992 1,958 7,368 11,514

153,222 187,903 221,857 292,880 339,431

Уа4 5 С 04 24,794 42,367 59,810 95,554 119,142

У&2 Ь1 Од 4,397 16,643 29,100 53,722 70,174

-Л^аА^ 51 04(нефелин) ' 4,326 8,598 12,841 21,531 27,263

-Л'аД.Р 5¿206(жадеит) -2,163 2,092 6,673 14,970 20,682

ЖаАС51308(альбиг) -3,632 -0,962 2,443 7,113 10,698

ходила в режиме высокого флюидного давления, фвюидная обстанов- ' ка отличалась повышенной щелочностью. Такой режим обеспечивал отделение от основной магмы магнезиальных силикатов (оливина, шро-ксенов), с соответствующим накоплением в расплавах нормативных плагиоклаза, ильменита, титаномагнетина. Специфика этого воздействия на дифференциацию раскрывается на основе анализа экспериментальных данных по флюидному плавлению породообразующих минералов. Каждый компонент флюидов (Н2О, СС^, НР, КОС и т.п.) оказывает специфическое влияние на состав магматической эвтектики, приводя к обогащению ее теми минералами, на температуру которых оказывает наибольшее влияние, что оценивается по величине производной ¿Т/ «'Рд^о (Т - температура плавления минерала, соответствующая данному нормативному миналу в расплаве, Рц^ - парциальное давление вещного компонента.

По величине <* Т/ в(Рд2о минералы образуют ряд: пироксен, оливин, плагиоклаз, согласно которому при возрастании флюидного водного давления эвтектика смещается в лейкократовую область. Это смещение было исследовано экспериментально, но определились нереально высокие давления воды, необходимые для достижения анор-тозитовых составов. Очевидно эффект водного давления флюидов был усилен в природных условиях восстановленным составом флюидов и подщелачивающим эффектом других компонентов, смещающих эвтектические составы магм в сторону плагиоклаза в соответствии с принципом кислотно-основного взаимодействия компонентов (Д.С.Коржин-ский, 1959 г.). •

Под влиянием такой флюидной обстановки происходит образование ильменит-магнетят-шгагиоклазового состава с подчиненной ролью пироксена. Состав нестабилен и расслаивается, в результате чего в интрузиве образовалась контрастная ассоциация массивных анортозитов и титан-железорудного полосчатого комплекса мелано-кратовнх пород.

По кислотно-щелочным и петрохимичеслим характеристикам на участке Больаой Сэйим выделяются пять типов пород (рис.4): I - граниты и сиениты, диориты: П - анортозиты; Ш - габбро; 1У -пироксениты; У - магнетитовые и ильменитовые руды. Эти типы пород и руд отражают общую картину расслаивания Каларского комплекса с,отделением анортозитов от рудоносных полосчатых образований, богатых ильменитом, магнетитом и пироксенами. Концентра-

1?.

Рис. 4 Кислотно-щелочное расслоение Каларского габбро-анорто-зимвого массива. ! "

I- гранитная.серия, 1-Д -диоритовая серия, II- анортози-товая серия, 1П+1У -габбро-пироксенитовая серия,' У- богатые руды

цая яелеза я титана в ходе эволюции массива происходила многоэтапно, начиная с расслоения его ка анортозиты и меланократовый комплекс (I и Д) и (Ш,1У,У). При последующем расслоении мелано-кратоваго комплекса он приобрел полосчатое строение в результате выделения рудных прослоев. Рудные обособления (У) непосредственно концентрируются в полосчатом меланократовом комплексе в результате габбро-пироксенит-ильменитдаого расслоения (У - (Ш + 1У). Обособление полосчатого рудоносного комплекса в основании массивных анортозитов определяет его краевое положение в общей мульдо-образной структуре массива, что используется при поисковых работах на ильменит-магнетовые руды.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Общий анализ структуры Каларского анортозитового массива позволяет отнести его к типу автономных. Массив характеризуется расслоением в основании, определившем его рудоносность, обусловленную обособлением контрастно дифференцированных полосчатых комплексов, в которых переслаиваются андезиниты, габбро, пироксениты и ильменит-магнетитовые руда.

2. Петрохимическое изучение детально разведанного рудоносного участка Большой Сэйим (на восточном обрамлении массива) приводит к представлению о рудно-силикатном расслоении расплавов в ходе его формирования. В поддержку этого представления привлекаются экспериментальные данные (см.треугольную диаграмму на рис.1).

3. Построение геологических разрезов по скважинам показало, что рудоносный полосчатый комплекс участка Большой Сэйим, падающий в общем под массив, смят в изоклинальные сяяадки, метаморфи-зован в амфаболитовой фации и шгматизлрован совместно с вмещающими массив породами. Это определяет древний возраст массива, близкий к возрасту вмещающего нижнеархейского комплекса.

4. Гранитизация проявляется на Канарском массиве развитием гиперстеновых микроклиновых гранитов (чарнокитизацией, описанной С.П.Кориковским и Г.Н.Ваг.еновсй, 1965 г.), относящейся к возрасту 1,6-1,9-млрд.лет (Г.Н.Бааенова,1974 г.). Этому процессу непосредственно предшествует метаморфическое преобразование лабра-; доритов в зндезиниты, которое представляет собой разновидность

шгагиогранитизации (эндербитизации). Небольшое количество желе-

зистых гранитов и сиенитов в Каларском массиве образовалось в ходе его первичного расслаивания. Эти породы наблюдаются в виде прослоев в рудоносном комплексе Большой Сэйим.

5. Специальные экспериментальные исследования анорит-диопси-довой эвтектики позволили выявить ее закономерное смещение при добавлении к расплаву породообразувдих оксидов (рис.2) и уточнить на этой осноЬв их кислотно-щелочные характеристики ( д2- HgO 1600 в кДж), по рис.3: К00>5 (415,9), JVa00j5(339,4), СаО (121,3),

M<j0(80,2), Мп0(47,-7), Fe0(34,8), Af0I)5(I0,9), Мп02(5,0), f-еО^

(1,1), S;02(-I,3), Ti 02(2I4,2), P02 g(-18,4). С их использованием расчитаны показатели основности горных пород и руд Канарского массива: граниты, диориты, андезиниты и лабрадориты, лейко-кратовые габбро, меланократовые габбро и ильменит-магнетитовые руды, пироксениты и перидотиты.

6. С использованием полученных характеристик горных пород и руд построена диаграмма (рис.4), отражающая кислотно-щелочную расслоенность Каларского массива на серии гранитов и диоритов (I), анортозитов (Ш, габбро и пироксенитов (Ш+1У). Последняя серия является рудоносной, она охватывает также рудные разновидности пород и богатые магнетитовые и яльменитовые руды (У), которые связаны с рудными разновидностями дискретно У - (Ш + 1У), что доказывается привлечением экспериментальных данных на основе представлений о жидкостной несмесимости рудоносных расплавов.

По теме диссертации опубликованы статьи:

1. Маракушев A.A..Баталова A.M..Иванова Н.В. "Экспериментальные исследования основности породообразующих минералов". АН, 1992 г., том 325, й I, I

2. Маракушев A.A..Кудрявцев В.А.,Иванова Н..В.,Иванов А.И., Безмен Н.И. "Петрология и руданосность Каларского габбро-анорто-зитового массива". В сб. "Геология и рудоносность Каларского

анортозитового комплекса", Владивосток, ДВО АН СССР, 1991 г.

)

ЦНИЭИуголь. Типография,