Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Малоглубинные пегматиты Южно-Варзобского гранитного массива, Южный Тянь-Шань

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Скочилов, Юрий Владимирович, Душанбе

/ , О / J О Г)

и

Академия наук Республики Таджикистан Институт геологии

На правах рукописи УДК 552.552.322.2.(575.3)

Скочилов Юрий Владимирович

Малоглубинные пегматиты Южно- Варзобского гранитного массива.

(Южный Тянь-Шань)

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата геолого- минералогических наук

(04.00.08,- петрография, вулканология)

Научные руководители: доктор геолого- минералогических наук

Россовский Л.Н., член- корреспондент АН Республики Таджикистан, доктор геолого- минералогических наук, профессор

Файзиев А.Р.

Душанбе 1999 г.

Оглавление

Введение...............................................................................................................стр. 3

Глава I. Геологическое положение пегматитов...........................................................9

1.1. Основные черты строения Южно- Гиссарской структурно- формационной зоны...9

1.2. Структура и морфология Южно-Варзобского пегматитоносного массива..............13

1.3. Пегматитоносные граниты......................................................................................20

1.3.1. Петрография и минералогия.................................................................................20

1.3.2. Петрохимия и геохимия.........................................................................................22

Глава II. Геолого- структурный анализ пегматитовых полей и типизация пегматитов....................................................................................................................27

11.1. Проблемы типизации пегматитов...........................................................................27

11.2. Структуры пегматитовых полей и морфология пегматитов....................................32

11.3. Текстурно- парагенетическая классификация.дешатитрв,;....................................48

11.4. Вертикальная амплитуда и зональность пегматитовых полей................................60

Глава III. Внутренняя структурно- вещественная зональность пегматитовых

тел..................................................................................................................................66

111.1. Особенности пегматитов, генетически связанных с гранитами главной фазы.... 66

111.2. Особенности пегматитов, генетически связанных с гранитами дополнительной фазы..............................................................................................................................82

111.2.1. Структурно- вещественные комплексы пегматитов, сформированные в "относительно открытых" системах...............................................................................82

111.2.2. Структурно- вещественные комплексы пегматитов, сформированные в

"относительно замкнутых" системах.............................................................................87

Глава IV. Минералого- геохимические особенности пегматитов.................................96

IV. 1. Общие черты минерального состава.....................................................................96

IV.2. Типоморфизм породообразующих минералов пегматитов...................................97

IV.2.1. Кварц...................................................................................................................97

IV.2.2. Калиевый полевой шпат................................'......................................................105

IV.2.3. Плагиоклаз...........................................................................................................112

IV.3. Особенности распределения редких элементов в калиевых полевых шпатах пегматитов.....................................................................................................................115

IV.4. Геохимическая специализация пегматитов............................................................124

Глава V. Особенности петрогенезиса пегматитов.........................................................129

V.l. Особенности кристаллизации пегматитообразующих расплавов............................129

V.U. Петрохимические особенности гранитово- пегматитовых систем...........................134

Глава VI. Перспективная оценка пегматитов на керамическое сырье...........................141

Заключение....................................................................................................................148

Литература...................................................................................................................,.15.1

Введение

Актуальность темы.

Гранитные пегматиты - специфическая, во многих отношениях уникальная, группа геологических образований, в которых тесно сочетаются характерные черты горных пород и руд. Как горные породы они изучаются петрографией, как промышленные источники различных видов минерального сырья, рассматриваются в учении о месторождениях полезных ископаемых. Но какая бы ветвь геологических наук ни занималась пегматитами, методический подход к ним до недавнего времени, оставался несколько односторонним - преимущественно минералого- геохимическим (Гинзбург А.И. и др., 1979 ).

Приступая к изучению гранитных пегматитов Южно- Варзобского гранитоидного массива, мы осознавали, что разработка таких "традиционных" вопросов, как их внутреннее строение, минералогия и геохимия, вряд ли привела бы к получению принципиально новых данных. Поэтому, главное внимание было уделено слабо освещаемой в литературе проблеме геолого- структурных условий формирования, размещения, пет-

г

рохимии и геохимии пегматитоносных гранитов и связанных с ними пегматитов. В настоящее время при выяснении закономерностей пегматитогенеза (Косалс Я.А., Темников Ю.И., 1983 ) имеют большое значение такие вопросы, как структурно- морфологические особенности и фациальные условия становления, типизация структур и зональности пегматитовых полей, петрохимия и геохимия гранитов в связи с их пегмати-тоносностью. Вопросы генетической связи гранитов и пегматитов, изучение петрогео-химичеких особенностей гранитово- пегматитовых систем являются приоритетными направлениями в современном учении о пегматитах (Гинзбург А.И., 1979 ).

Интенсивные геологические исследования за последние годы привели к накоплению огромного материала о зональности и морфологии разных типов пегматитов, об их геохимической специализации и минералогических особенностях (Гинзбург А.И., 1960, Ермаков Н.П., 1957, Камерон E.H. и др., 1951, Клочков В.Т., Сорокин Ю.Г., 1969,

Поля редкометальных..... 1974, Редкие элементы... , 1962, Солодов H.A., 1962, Шма-

кин Б.М., 1976 и др.)

Все это позволило с учетом геологических условий нахождения расчленить пегматиты по глубинам их образования на четыре группы (формации): 1) формацию наибо-

лее глубинных редкоземельных пегматитов; 2) формацию слюдоносных пегматитов, образующуюся на больших глубинах; 3) формацию редкометальных пегматитов, формирующуюся на средних глубинах, и 4) формацию хрусталеносных пегматитов, образующуюся на малых глубинах (Гинзбург А.И., Родионов Г.Г., 1960). Известно, что малоглубинные пегматиты или пегматиты хрусталеносной формации, как правило, локализованы в апикальных участках пологих гранитных куполов, либо приурочены к волнистой поверхности пологих контактов интрузивов со вмещающими породами (Гинзбург А.И., 1970, Солодов H.A., 1962, Эфрос Б.Д. и др., 1969). Имеющиеся в геологической литературе данные, полученные по небольшим разрезам гранитоидов, горным выработкам и буровым скважинам, указывают, что зона скопления пегматитовых тел от удалении от кровли в глубь массива обычно составляет 200- 300 метров (Гинзбург А.И., 1979), редко больше (Лазаренко Е.К. и др., 1973). Ниже и выше зоны скопления размеры пегматитовых тел и их количество уменьшаются.

В этой связи, несомненный научный интерес представляют разрезы гранитов южно- варзобского комплекса, позволяющие не только обнаружить крупные пегматитовые тела хрусталеносной формации на глубину около 2 км, но и проследить закономерности их размещения, смену текстурно- парагенетических типов пегматитов в условиях расчлененного альпийского рельефа, а также исследовать петрогеохимче-ские особенности гранитово- пегматитовых систем. Исследования с подобными условиями для изучения вертикальной амплитуды и зональности, проводились ранее только длля формации редкометальных пегматитов Гиндукуша (Россовский Л.Н. 1976, 1980).

Гранитные пегматиты Южного Гиссара привлекали и привлекают внимание многих исследователей (Полякова Е.Д., 1933, Смольянинов Н.А, 1936, Баратов Р.Б., 1952, 1956, 1959, 1965, 1968, Бабаходжаев С.М., 1955, 1961, Ахмеров Д.Х., 1958, 1961 .Фай-зиев А.Р. и др., 1977, , Россовский Л.Н., Скочилов Ю.В., 1992 а, б, в . Скочилов Ю.В., Баратов O.P., 1994 и др.) Интерес к этим образованиям связан, прежде всего, с тем, что они являлись ранее (1930- 1960 г.г.) важным источником промышленной добычи высокосортного оптического сырья. В настоящее время пегматиты Южного Гиссара продолжают привлекать интерес производственных и научных учреждений, как возможный источник высококачественного керамического сырья. В связи с этим, изуче-

ние закономерностей размещения пегматитов в Южно- Варзобском массиве может оказать весьма действенную практическую помощь в направлении поисково- оценочных работ на керамическое сырье. Цели и задачи исследований.

1. Изучение закономерностей размещения пегматитов малоглубинной формации на примере пегматитовых полей Южно- Варзобского массива. Впервые для пегматитов малоглубинной формации показать закономерности размещения на глубину пегматитов различных текстурно- парагенетических групп.

2. Создание сстематики всего разнообразия проявлений пегматитовых тел, значительно облегчающей поиски и оценку практически важных групп пегматитов.

3. Выявление общей петрогеохимической специфики и закономерностей поведения малых элементов в различных типах пегматитов.

4. Выявление особенностей петрогенезиса в малоглубинной гранитово- пегматитовой системе Южно- Варзобского массива.

Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в следующем:

1. Впервые изучено размещение пегматитов малоглубинной формации по вертикали на глубину 2.0- 2.5 км. в Гиссарском хребте в условиях прекрасной обнаженности альпийского глубокорасчлененного рельефа.

2. Впервые разработана текстурно- парагенетическая классификация малоглубинных внутригранитных пегматитов, учитывающая весь спектр пегматитовых диффе-ренциатов в разрезах гранитов Южно- Варзобского массива. Классификация значительно облегчит поиски, и оценку промышленно важных тел, как в самом массиве, так и сможет оказать значительную помощь при изучении и разработке хрусталеносных пегматитов в других пегматитовых провинциях.

3. Впервые для Таджикистана проведены комплексные (геолого- структурные, минералого- геохимческие и петрологические) исследования пегматитов хрусталенос-ной формации. Получены новые данные, наиболее полно характеризующие формацию малоглубинных пегматитов в Таджикистане. Так например:

- систематизированы данные об условиях залегания и структурном контроле пегматитов;

- получены наиболее полные данные о структурно-вещественных комплексах пегматитов, формировавшихся в "существенно- замкнутых", "относительно-замкнутых" и "относительно- открытых" гранитово- пегматитовых системах;

- среди типичных представителей малоглубинной формации выделено две группы пегматитов, значительно различающихся по своей геохимической специализации; впервые получены усредненные химические составы пегматитов района, являющиеся своего рода эталоном, характеризующим пегматиты на Южном Гиссаре;

- показано, что особенности распределения редких элементов, особенно отношение Ва : ЯЬ в калиевых полевых шпатах, может быть использовано в качестве критерия для оценки вертикальной зональности пегматитовых полей Южно- Варзобского массива;

- получены новые петрологические данные, наиболее полно характеризующие гранитово- пегматитовые системы, впервые доказана неоднородность эволюции петроге-неза в малоглубинной гранитово- пегматитовой системе южно- варзобского комплекса;

- Впервые получены научные данные о типах пегматитов Южно- Варзобского массива, перспективных на керамическое сырье; показано, что малоглубинные пегматиты могут служить источником высококачественного сырья для получения фарфора и фаянса.

Фактическая основа и методика исследования.

В основу работы положены материалы полевых исследований пегматитовых полей Южно- Варзобского гранитного массива. Основными методами полевых работ были поиски, описание и картирование пегматитовых тел. Картирование пегматитов проводилось как структурное в масштабах 1: 500 до 1: 10, так и минералогическое от 1:10 до 1:1. При составлении структурных планов учитывалась внутренняя зональность пегматитов, характер взаимоотношения и состава зон, изучались элементы прототек-тоники вмещающих гранитоидов, исследовались условия размещения и структурный контроль практически каждого пегматитового тела. При составлении минералогических планов и зарисовок, изучался характер срастания минералов в агрегатах зон,

форма минеральных индивидов, их ориентировка. В полевых условиях проводилось также описание многочисленных штуфов, минералогических протолочек и т.д., было отобрано большое количество проб на химические, спектральные, минералогические анализы. Всего автором в пределах Оджукского, Бигарского, Пугусского, Такобского, Харангонского и Моговского пегматитовых полей Южно- Варзобского интрузива изучено и задокументировано более 740 пегматитовых тел, более 350 из них обнаружено впервые.

Основу камеральной обработки материалов составил анализ и систематизация собранного полевого материала, просмотр и описание шлифов (более 200 шт), замеры оптических констант породообразующих, второстепенных и акцессорных минералов на столике Федорова (более 40 определений) и в иммерсионных жидкостях (более 30 определений), данные силикатного (более 40 анализов), химического (более 100) анализов, рентгено- структурные определения (более 30), термобарогео-химические исследования (более 30 анализов). Геохимические характеристики базируются на результатах количественного спектрального анализа (более 170 анализов), атомно- абсорбционного (110 анализов), рентгеноспектрального (более 90) анализов, инфракрасной спектрометрии (10 анализов).

Анализы выполнены в ФХЛ Института геологии АН Республики Таджикистан, ПО "Таджикгеология", ИМГРЭ, МГУ. Реализация и апробация работ.

Результаты исследования вошли в коллективный научный отчет Лаборатории полезных ископаемых и минерагении "Изучение и оценка новых видов минерального сырья в эндогенных месторождениях Таджикистана" (1996). По теме диссертации было опубликовано $ научных статей в журналах "Известия Академии наук Республики Таджикистан, "Доклады Академии наук Республики Таджикистан" и Докладах Академии наук России.

Объем диссертации: 6 глав, 157 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 74 рисунка , список литературы состоит из 101 наименования.

Защищаемые положения.

1. Среди внутригранитных пегматитов малоглубинной формации, пространственно и генетически связанных с различными фазами Южно- Варзобского интрузивного массива, выделяется 9 текстурно- парагенетических типов.

2. В разрезе Южно-Варзобского массива, в котором вертикальная амплитуда пегмати-тообразования составляет не менее 1800 м., выделяется три этажа локализации пегматитов. Наблюдающаяся в пределах каждого этажа вертикальная зональность отражает петрохимическую эволюцию пегматитовых расплавов, выражающуюся в последовательной смене их составов с существенно калиевых на кремнекислые.

3. Граниты и генетически связанные с ними пегматиты образуют две гранитово- пегматитовые системы, различающиеся по петрохимическим особенностям и характеру рудоносности.

4. Пегматиты Южно- Варзобского массива являются типичными представителями хрусталеносной формации. В настоящее время их промышленные перспективы связаны с неполнодифференцированными, слабозамещенными кварц- микроклиновыми пегматитами, содержащими в большом количестве полевошпатовое сырье для производства фарфора и фаянса.

Работа выполнена в лаборатории полезных ископаемых и минерагении Института геологии АН РТ. Исследования проводились с 1989 по 1992 год под научным руководством доктора геолого- минералогических наук Л.Н. Россовского, затем с 1997 по 1999 г. под руководством доктора геолого- минералогических наук, профессора, члена- корреспондента АН РТ А. Р. Файзиева. Автор признателен за поддержку и помощь в проведении исследований кандидатам г.-м. наук О. Р. Баратову, Э.А. Дмитриеву, А. К. Литвиненко, Ю.М. Мамаджанову, В.Е. Минаеву, В.В. Могаровскому чьи пожелания и конструктивные замечания были весьма полезны и учтены автором в окончательной редакции текста диссертации. Автор особенно признателен и благодарен доктору г.-м. наук Россовскому Л.Н. и академику АН РТ Баратову Р.Б. за консультации и помощь, которые имели важнейшее значение для проведения исследований. Автор искренне благодарен доктору геолого- минералогических наук, профессору, члену- корреспонденту АН РТ Файзиеву А.Р. за поддержку и внимание, которые были решающими для завершения настоящей работы.

Глава I Геологическое положение пегматитов

1.1 Основные черты геологического строения Южно-Гиссарской

структурно-формационной зоны.

Описываемый регион относится к периферийной части герцинской геосинклинальной области Южного Тянь-Шаня и принадлежит к Южно- Гиссарской структурно-формационной зоне. По представлениям Синицына Н.М. (1960), Овчинникова С.К. (1959) , Горецкой E.H. и Морозенко И.К. (1963), Кухтикова М.М. (1969), Южно-Гиссарская структурно-формационная зона ( ЮГСФЗ) географически охватывает южный склон Гиссарского хребта и западную ч�