Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Среднедевонские вулканиты Холзунско-Белорецкой железорудной зоны горного Алтая

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Среднедевонские вулканиты Холзунско-Белорецкой железорудной зоны горного Алтая"

я МИ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЙ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ГЕЛОГИИ, ГЕОШЗИКИ И МИНЕРАЛОГИИ

На правах рукописи

Хохрякова Марина Интерновна

СРЩВДЕВОНСКИЕ ВУЛКАНИТУ ЖЛЗУНСКО-БЕЛЭРЕЦКОЙ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ЗОНЫ ГОРШГО АЛТАЙ (петрохимия и геохимия)

04.00.08 - петрография, вулканология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минэралогических наук

Новосибирск 1993

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском институте геологии, геофизики и минерального сырья и Институте геологии СО РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук А.П,.Кривенко

Официальные оппонента: доктор геолого-минералогических

наук В.П.Ковалев, кандидат геолого-минералогических наук В.Б.Дертачев

Оппонирующая организация: Томский государственный

университет им. В.В.Куйбышева■ (гЛомск)

Защита состоите " ^ " а_ 1993 г, в_Л£час.

на заседании специализированного совета Д.002.50.05 при Объединенном институте геологии, геофизики и минерагении СО РАН, в конференц-зале.

Адрес; 630090, Новосибирск-90, Университетский просп.,3.

Автореферат разослан " 5 " _ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета,-, д.г.-м.н.

Ф.П.Леонов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. На обширных площадях Алтая распространены- вулканогенные толщи дэвона, среди которых выделяется особый петрохимический тип вулкано-плутонической ассоциации, вмещающей магнетит-гематитовоэ оруденение. Эта ассоциация широко развита на территории Холзунско-Белорецкой железорудной зйны, одной из самых продуктивных зон Алтайской железорудной провинции, являющейся основной рудной базой местного сырьн дли металлургических заводов Кузбасса. Актуальность проведенных исследований определяется необходимостью изучения вещественного состава среднедево-нской ву/1каногенной ассоциации, с которой парагенетически и генетически связывается железооруденейие. Решение проблемы связи последнего с кислым, вулканизмом опирается на результаты общетеоретических исследований петрографического, петрохимического и геохимического состава вулканической ассоциации ^олзунско-Бело-рецкой зоны Горного Алтая, а также на изучение вопросов ее генезиса.

Цель работы состоит в изучении состава среднедэвонсной ассоциации вулканических пород Холзунско-Белорецкой зоны для решения петрогенетичеешх вопросов и выявления связи кислого вулканизма с железооруденением. В ходе исследования решались следующие вопросы:

- раскрытие особенностей химизма главных типов эффузивов;

- выявление генётических связей между различными типаш вулканических пород и их субинтрузивных комагматов в аспекте геологической, геохимической и метаморфической эволюции;

- решение вопросов петрогенеза и выявление роли железа в салических расплавах;

- изучение геолого-петрохимического состава зулкаяогеяных т олщ, вмещающих желез ооруденвние;

- сопоставление петрохимических особенностей вулканических пород, входящих в состав продуктивных и непродуктивных на желе-зооруденение толщ, в пределах Холзунско-Белорецкой зоны, а также сравнение летрохимичесного состава вулканических ассоциаций различных структурао-формационных зон Алтая.

Основные защищаемые положения. Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие основные защищаемые положения:

1. Вариации химического состава вулканических пород средне-девонских вулканогенных толщ Холзунско-Белорецкой зона, включающих железооруденение, обусловлены процессами магматической дифференциации и калиевым или натровым метасоматозом.

2. Своеобразие петрохишческого' состава эффузивов среднеде-. вонской вулканогенной ассоциации определяется ее норовым происхождением. Генетическое родство риолитов с андезитами, образу»-щими самостоятельные поля, объясняется механизмом порцион_ного плавления субстрата коры, представленного, в основном, параслан-цами.

3. Разные генетические типы железоорудонения связаны с вулканогенными толщами, отличиакщимися по геолого-петрохимическому составу.

Скарновое оруденение вмещают натровые, высоконатровые толщи, сложенные метавулваниташ и метасоматитами по лавам и туфам андезитов, раже риолитов. Состав толщ и оруденение связаны с процессами натрового метасоматоза, который приводит к ремобилизации рудного компонента.

Вулканогенно-осадочное железооруденение, в образовании которого преобладают осадочные процессы, парагенетически связано с высококалиевыми, калиевыми и натрокалиевыыи толщами. Состав первых определяется характером вулканизма, а также проявлением площадного и локального калиевого метасоматоза. Состав вторых - обусловлен контрастным базальт-риолнтовым вулканизмом.

Вулканогенно-осадочные месторождения, в формировании которых существенную роль играли процессы магматической дифференциации, связаны с толщами, включающими контрастные по составу разрезы, в которых наблюдается перемежаемость эффузивов разной основности, щелочности и железистости.

Фактический материал, объемы и методы исследований. Фактическую основу работы составляет материал, собранный автором в период полевых работ 1984-1988 гг., в составе тематического отряда СНЖГТиМСа. Изучение вулканогенных отложений выполнено по десяти геолого-петрохимичесним профилям, нересекапцим вкрест простирания все Холзунско-Белорецкую железорудную зону, что позволило планомерно проьести опробование вулканогенных толщ. Вмещающая толща Инского скарнового месторождения изучалась на протяжении ряда лет по скважинам разведочного бурения.

В процессе лабораторной обработки материала просмотрено около IOOO шлифов, проинтерпретировано 300 полных силикатных анализов, 56 количественных спектральных анализов, 13 анализов пламенной фотометрик вулканогенных пород. Кроме того в работе приводятся оригинальные данные 17 представительных образцов на широкий спектр редких и рассеянных элементов, включая редкоземельные и радиоактивные элементы, определение которых выполнено атомно-абсорбционяым и не^ронно-активационным методами. Аналитические данные статистически обработаны.

Автором использованы данные геологосъемочных работ коллектива геологов Западно-Сибирского геологического управления (ю.В. Робертуса, 1972-1984 гг., Н.Н.Лихачева, Л.Я.Доронина, В.В.Миронова, 1976-1979 гг. и др.).

Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем.

1. Впервые выявлены особенности среднедевонских эфйгзивов Холзунско-Белореикой зоны и их субвулканических комагматов на уровне корреляционных связей между породообразующими окислами.

2. Выделен средний уровень содержания редкоземельных элементов и показано их поведение в вулканических породах Холзунско-Белорецкой зоны.

3. На основе оригинальных геохимических данных доказано ко-ровое происхождение вулканической ассоциации. Определено генетическое родство риолитов и андезитов через механизм порционного плавления вещества земной коры. Показана относительная роль субстрата в формировании петрогеохимичесного состава вулканических пород.

4. Предложена модель эволщии кислого магматического расплава, объяснявдая связь железа с салическими вулканитами.

Предшествующе исследователи определили повышенные щелочность и калиевость вулканитов, вмещанцих магнетит-гематитовое орудене-ние. Автором работы на новом конкретном материале показаны вариации щелочности в отдельных железорудных районах Холзунско-Бело-рецкой зоны. Выделено 4 геолого-петрохимических типа вулканогенных толщ,-включаюцих эндогенное (скарновое) и вулканогенно-оса-дочное железооруденение. Проведен сравнительный анализ разных структурно-формавдонных зон Алтая, продуктивных и непродуктивных на железооруденение.

Практическая значимость. Изучение вулканогенных толщ с помощью гволого-яетрохимических профилей является оригинальной методикой исследования геологических объектов, совмещающей геологический, петрографический и петрохимический метода. Геолого-пе-' трохимические пробили позволили наблюдать вариации химизма пород в региональном плане и уточнить состав вулканитов в конкретных геологических разрезах. Полученные данные могут быть использованы при крупномасштабном геологическом картировании. Выявленные геолого-петрохимические типы вулканогенных толщ, вмещакщие желе-зооруденение, могут применяться при оценке потенциальной железо-носности вулканических образований.

Апробация работы. Основные результаты работы вошли в два отчета СНИИГГиМСа. Отдельные вопросы по петрографии и геохимии вулканитов докладывались на Геологических научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов Сибири (1985,1988гг.) в НТО "Горное" в Новосибирске, на конференции 'Теология, геохимия и металлогения", посвященной 100-летию со дня рождения И.К. Баженова (1990 г.) в Томском госуниверситете.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав и заключения. Содержание работы изложено на 137 страницах машинописного текста и сопровождается 52 рисунками, 18 таблицами и списком литературы кз 105 наименований.

Работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук А.П.Кривенко, которому автор благодарен за постоянное внимание и поддержку. Автор признателен доктору геол-минерал. наук Л.И.Шабалину за руководство и помощь в проведении полевых исследований и обработке фактического материала. В процессе выполнения работы автор пользовался консультациями доктора геол.минерал.наук С.С.Дол1ушина и кандидата геол.-минерал.наук В.И.Иванова, которым автор также признателен.

Глава I. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И вОРМАЦДОШАЯ

ПРИНАДШНОСТЬ СРЩЩЕВОНСКИХ ВУЛКАНИТОВ ХОЛЗУНСШ-БЕЖРЕЦЮЙ ЗОНЫ

Алтайская метариолитовая Фомашя. Мощные толщи, сложенные среднедевонскими вулканитами существенно кислого состава, покрывают значительную часть территории Алтая. Вулканогенные образо-

вания Рудного Алтая и Западной части Горного Алтая объединены Ю.А.Кузнецовым в юзарц-нератофировуга формацию, названную позже И.В.Лучицким алтайской метариолитовой.

Среднедевонские вулканогенные толщи в пределах отдельных структурно-формационных зон имеют свои особенности, определяющиеся различными геотектонический! условиями существовавшими в девонское время'. В.А.Кузнецов объясняет это тем, что к началу гер-цинсяого этапа развития территория Горного Алтая имела сложное блоковое строение, распавшись на серию жестких поднятий и сохранивших относительную подвижность прогибов.

В.П.Пилипенко провел сравниние состава вулканогенных толщ среднего и верхнего палеозоя разных структурно-формационных зон Алтая, в результате которого выделил два типа девонских вулканических ассоциаций. Одна ассоциация развита в пределах Рудного Алтай- и Ануиско-Чуйского прогиоа и по химизму олизка к продуктам геосинклинальных или унаследованных прогибов, другая - развитая в Коргонском и Уймено-Лебедском прогибах, отнесена к. ассоциации наложенных прогибов. Однако в последней вулканической ассоциации в сериях вулканитов Коргонского и Уймено-Лебвдского прогибов имеются существенные различия в составе пород и характере метал-логеничесной специализации. Более близки между собой, в этих отношениях, вулканиты Коргонского прогиба и смежной с ним Белоуби-нской структурно-формационной зоны.

Ассоциация вулканогенных рррод Холзунско-Белорвцкой железорудной зоны. Своеобразная ассоциация среднедевонских существенно эксплозивных кислых вулканитов, привлекавшая внимание интенсивным развитием железооруденения, выделяется в Холзунско-Белорец- , кой железорудной зоне, протянувшейся с северо-запада на юго-восток,. которая захватывает Коргонекий прогиб и частично Белоубинс-кую структурно-формационную зону.

Взгляды на формационную принадлежность вулканогенных толщ Холзунско-Болорецкой зоны неоднозначны. Большинство исследователей считает их частью алтайской кварц-кератофировой формации. Другие исследователи выделяют собственные формации. В.А.Кузнецов называет формацию порфиро-кератофировой, а Б.Н.Лапин - порфиро-дацитовой., А.С.Калугин дает определение формации как риолито-ке-ратофировой существенно туфовой. А.Ф.Белоусов определяет тип состава вулканитов как щелочной мвталейкобазальтоидно-трахириоли-

товой ассоциации. З.Е.Попов, разделяя алтайские эффузивы на две свиты, относит отложения холзунсной свиты н андезито-базальтовой, а коргонской к кварц-кератофировой формации.

Б.ф.Налетов и О.И.Никонов выделили вулканиты Холзунско-Бе-лорецкой зоны в особый петрохимический тип вулкано-пдутонической ассоциации на территории Горного Алтая, включающей гематитовое и магнезитовое оруденение, для которой характерна повышенная щело-.чность в рамках умеренно щелочного уклона (по классификации А.Ф. Белоусова), непостоянство щелочей по отдельным железорудным районам, колебания содержания калия и натрия как в разрезах, так и по латерали. Вопросы, объясняющие состав ассоциации, исследователями не затрагивались.

Повышенная щелочность и изменения в характера щелочности вулканических пород отмечались многими исследователями. Это позволило Л.Н.Формозовой, А.С.Калугину, Б.Ф.Налетову и О.И.Никонову провести аналогию между алтайской ассоциацией и кислыми вулканитами Северной Швеции, включаицими магнетитовое оруденение, представляемое наряду с другими.объектами, крупнейшим в мире железорудным месторождением Кируневара. Значительный разброс в содержаниях калия и натрия в вулканитах отмечен В.Е.Поповым, который считает, что значительные колебания щелочей обычны для кислых эффузивов кварц-кератойировой формации. Э.Г.Кассандров связывает изменение щелочности со сменой вулканизма трахиандезитового и кератофирового состава на риолито-трахитовый.

Более поздние геологические процессы завуалировали строение и состав вулканогенных толщ среднего девона. Резкая фациальная изменчивость вулканогенных и осадочно-вулканогенных отложений,их складчатость и нарушения мелкой сетью разломов до "мозаичных" структур затрудняют прослеживание стратиграфических горизонтов. Поэтому при исследовании толщ особую важность приобретают петро-химические и петрографические особенности вулканитов. Своеобразие состава вулкано-ллутонической ассоциации Холзунсно-Белорец-ной зоны, а также наличие контрактных по щелочности, основности и железистоста пород вблизи'отдельных железорудных месторождений, на фоне риолитового вулканизма, оставляют нерешенными вопросы происхождения вулканитов и механизма концентрации железа в кислых эффузивах.

Глава 2. ГЕОЛОГО-ПЕТРОХИШЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ ХОЛЗУНСЮ-БЕЛЭРЩКОЙ ЗОНЫ

В распрострайении среднедевонских вулканических пород Хол-зунско-Белорецкой зоны наблюдается субмеридионалъная зональность. С запада на восток обширная область отложений риолитового, рио-лито-дацитового существенно эксплозивного вулканизма сменяется полосой вулканитов "пестрого" состава, которая в восточной части' зоны переходит к область развития отложений среднего и основного вулканизма.

С полосой вулканитов "пестрого" состава .пространственно совпадает зона интенсивного железооруденения, в основном, вулка-догенно-осадочного и нонтактово-метасоматичваного (магнетитового, гематитового ж магнетит-гемагитового состава)(рис.1).

Цетральная полоса вулканитов "пестрого" состава сложена серией пород (в процентном отношении от площадей распространения наземных и субвулканических фаций): риолиты - 50.2, калиевые риолиты-- 8.0, субвулканические риолиты - 14.5, дациты и андезито-дациты - 19.0, порфириты - 3.7, трахиты - 4.6.

Для более детального изучения состава продуктивной толщи Холзунсно-Белорецкой железорудной зоны по полевым данным автора, на основе конкретных геологических разрезов, были отстроены региональные .геолого-петрохшичёские профили, отражающие геологическое строение и химический состав пород вулканогенной толщи. Проходя вкрест простирания через всю Холзунсио-Белорецкую зону, профили пересекли полосу интенсивного железооруденения и вышли за ее пределы. Опробование для определения химического состава пород проводилось вдоль линии разреза со средним шагом 500 од.

В результате изучения 10 геолого-петрохимических профилей были охарактеризованы толщи всех железорудных районов зоны: Инс-кого, Коргонского, Кумиро-Кедровского, Холзунско-Коксинского и района-Раскатинского железорудного месторождения. Это позволило выделить на данной территории несколько геолого-петрохимических типов вулканогенно-осадочных и вулканогенных толщ, вмещающих желез о оруденение, характеризующихся специфическими чертами фатального строения и петрохимическими особенностями слагающих их вулканитов (Хохрякова, 1990а, 1991). Установлено, что разное в генетическом отношении жеяезооруденение связано с определенными геолого-петрохимическими типами вулканогенных толщ.

00

IWv4i ¡¡Цз ¡2HZ34 G2ZIS EZls ЕЗ7

I * 1&1х-У-х]9 ГТПюГП» П^Н'гНП м р^ИП^П^Ср*! '6

О 17 О 18 О 19 а 20 9 21

Рис. I Схематическая геологическая карта с размещением железооруденения Холзунско-Белорецкой зоны

Составлена с использованием "Карты-схемы железорудных и марганценосных месторождений Холзунско-Белорецкой зоны" (Калугина Т.С., 1982) и "Геологической карты Холзунско-Бел-орецкого железорудного района" (Лихачев H.H., 1979)

О 2000 и

Подписи к рисунку I

I - Нижне-, среднепалеозойские отложения; 2 - верхнедевонские отложения; 3' - нижне-среднедевонсние отложения. Среднеде-вонские отложения: 4 - вулканиты риолитозого состава, 5 - вулканиты риолито-дацитового состава, 6 -вулканиты андезитового состава, 7-вулканиты андезито-дацитового состава, 8- переслаивание вулканитов разного состава, 9-осадочные породы; ДО - среднеде-вонские субвулканические интрузии фельзитов и кварцевых порфиров; II - среднедевонские гипабисеальные интрузии плагиогранитов и гранодиоритов; 12 - средне-позднедевонские интрузии диоритов, гранодиоритов, габбро-диоритов; 13 - среднекаменноугольные-ран-непермские граниты; 14 - зона интенсивного железоорудененля; 15 - тектонические нарушения; 16 - геолого-цетрохимичоские-профили; 17 - месторождения железных руд; 18 - рудопроявления железа; 19 - магнетитовые руды; 20 - гематитовые руды; 21 - гематит-магнетит овые руда.

Месторовдения: I --Белорецкое, П - Инсдое, Ш - Тимофеевс-кое, 1У - Коргонское, У - Коксинское.З, У1 - Коксинское 2, УП -Раскатинское, УШ - Верхнекедровское, IX - Среднекедровское, X -Холзунское.

1. Эндогенное (скарновое) магнетитовое оруденение, генети-чесни связанное с гипэбиссальными телами плагиогранитов, гранодиоритов (Инское месторождение, Коргончиновские рудопроявления, участки альбитизадии на Холзунском месторождении) включено в высоконатровые толщи, сложенные метавулканитами и метасоматитами по лавам и туфам андезитов, дадатов, реже риолитов и осадочных пород. Оруденение и состав толщи обусловлены процессами натрового метасоматоза. Широкое проявление натрового метасоматоза в Иноком рудном поле приводит к выравниванию состава вулканогенной толщи и обогащению пород натрием.

2. Вулканогенно-осадочное железооруденение, в образовании которого преобладали осадочные процессы, связано с вмещающими толщами парагенетически.

а) Железооруденение вмещают калиевые и высококалиевыв существенно туфовые толщи. Высококалиевая толща Раскатинского месторождения, в котором присутствуют ультракалиевые лавы, туфы и ву-лканогенно-осадочные породы, а также отмечены следы гидротерма-

льной деятельности, свидетельствует о проявлении калиевого метасоматоза. В района Коксинских месторождений на фоне калиевых вулканитов встречаются ультракалиевые, что связано с локальным проявлением калиевого метасоматоза, при котором существенную роль играл первичный состав толщи и значительного привноса вещества растворами не происходило. Калиевый метасоматоз не привел к ремобилизации рудного компонента.

б) Натрокалиевые,чнедифференцированные по щелочности вулканогенные толци контрастного базальт-риолитового вулканизма, вмещающие Кристальное магнетитовое месторождение. Химизм пород Кристального месторовдения резко отличается от химизма других вул-йаногенно-осадочных месторождений Холзунско-Белорецкой зоны.

3. Вулканогенно-осадочные месторождения, в формировании но-торых существенную роль играли процессы магматической дифференциации (Коргонское, Кедровское, Холзунское месторовдения, рудо-проявления в верховьях р.Кытмы). В пределах рудных полей присутствуют контрастные разрезы, в которых наблюдается перемежаемость эффузивов различной основности, щелочности и железистости. В непосредственной близости от келезооруденения распространены эффузивные, на удалении - эксплозивные фации. Характерен преобладающий натровый, натрояалиевый уклон для туфов и калиевый, калинат-ровый для лав. В толщах выделяются вулканиты, в которых щелочность возрастает с увеличением основности.

Таким образом, в пределах Холзунско-Белорецкой железорудной зоны проявились процессы магматической дифференциации вещества, наиболее ярко выраженные в полосе интенсивного железооруденения и проявленные в кйнстрастных по щелочности и основности вулканитах. Лостмагматичесше явления в вулланогенно-осадочной толще привели .к последующей дифференциации вещества, с изменением состава толщ.

Глава 3. ВТОШЧНЫЕ ИЗМЕНЕНИЕ ВУЛКАНИТОВ

Вулканические породы Холзунско-Белорецкой' зоны в той или иной степени изменены. Изменения происходили на всех этапах развития региона. Сначала во время консолидации толщ проявились ав-тометасомагические изменения пород, которые на заключительном этапе герцинской складчатости были завуалированы метаморфизмом фации зеленых сланцев. Региональный метаморфизм, в свою очередь,

был усилен и осложнен динамо- и контактовым метаморфизмом под воздействием тектонических движений и внедрении более поздних интрузий. По характеру изменений региональбй метаморфизм близок к изохимическому типу. В данном процессе, в основном, не происходит привноса-выноса элементов, за исключением летучих компонентов, но возможна миграция компонентов внутри породы. П$и таких изменениях надежно устанавливается первичная вулканическая природа породы, а .химический состав близок к первичному составу. Наиболее сильно первичный состав пород меняет метасоматоз, проявившийся локально, или на отдельных площадях Холзунско-Белорец-кой зоны.

Глава 4. ПЕТРОХИМИЙ ВУЛКАНОГЕННЫХ ПОРОД ХОЛЗУНСЮ-БЕЛОРЕЦКОЙ ЗОНЫ

Петрохимическая .характеристика среднедевонских вулканитов проводилась по классификации А.Ф.Белоусова на основе 268 химических анализов лав и туфов и 33 анализов сз$вулканичес1шх пород.

Вулканиты продуктивных железоносных отложений, распространенные в пределах полосы интенсивного железоорудеяения, относятся к субщелочяым (в рамках умеренно низкощелочного и умеренно щелочного уклонов), пересыщенным кремнеземом, умеренно низкоглиноземистым и низкотитанистым породам. В железоносных толщах наблюдается изменчивость соотношений к и Na по разрезу, а также вариации общей щелочности в пределах отдельных железорудных районов: в Инском районе - 9«sa*çI6.5, в Коргонском районе - II.5< . а<16.7, в Кумиро-Кедровском районе - 8.2*sa-sI7.0, в Холзунско-Коксинском районе - 8.0^а«?16.0. Верхний предел общей щелочнос--ти вулканитов возрастает-по отдельным районам в направлении с северо-запада на юго-восток. Это объясняется увеличением в толще содержания пород щелочно-салической группы. Вулканиты среднего и основного состава железоносных отложений также отличаются повышенной щелочностью.

Вулканиты нежелезоносных отложений, распространенные за пределами железорудной полосы, характеризуются более низкой щелочностью во всех породных группах, отвечающей по средним значениям умеренно низкощелочному уклону и преобладанием натровых, разностей пород.

Связи между содержаниями породообразующих окислов в эФЬгзи-

в§х. Состав лав салической группы наиболее достоверно отражает химизм р.одоначального расплава. Изучение корреляционных связей между породообразующими окислами в группе салических лав (60 анализов) показало, что в них, в основном, отражены связи между компонентами в магматических расплавах, хотя некоторые из этих связей могут быть изменены в процессе зеленокаменного переродивши эффузивов. Корреляционный анализ выявил значимые свази:

1. Пары окислов характеризующиеся отрицательными связями: Si02-Ti02, Si02-Ai203, Si02-Pe0., SiOg-PegOj, Si02-P20^, Si02-Mn0.,. SiOg-CaO, 3iÓ2-MgÚ, Mg0-K20, K20-Ha20.

2. Пары окислов характеризующиеся положительными связями:

FeO-TiO^ PegOj-TiOe, TiC>2_P205, CaO-TiOg, MgO-TiOg, AlgO-j-P^, Al203-MnO, Al203-Ca0, Al2Q3_Na20, FeO-Fe203, FeO'-PgO^, PeO-MnO, PeO-CaO, PeO-MgO, Pe^-P^, PgC^-CaO, PgOj-MgO, Mn0-Ca,0,- MnO-

к2о.

Устойчивые отрицательные связи кремнезема со всеми петро-генннми компонентами, за исключением щэлочей,, связи с которыми незначимы, объясняются тем, что при выплавлении кислых магм в котектику всегда входит свободная фаза кремнезема.

Процессы зеленокаменных изменений в эффузивах "ослабляют" связ11 между sio2-ai2o3 и si02-Ca0. Широкий разброс значений СаО и МпО и слабые их связи с другими элементами подтверждают высокую активность Са и Мп в данных процессах.

Повышенные отрицательные связи Si02-Pe0 (кк = -0,509), s±o2 -Ре203 (к = -0,785) ^3i02-Ti02(K = 0,887), 3i02-P205 (К=-0,806), при отсутствии или слабости связей железа с другими петрогенными элементами, за исключением Mgo, Р2о5 и цо2, %о - ТЮ2 (К =0,592), Р205.-Ре0 (К =0 ,454), ^2°5~Fe2°3 (К =0,802), TiO2-Pe2C>3(K=0,897), тю2-Рео (К =0,454) , определяется структурой расплава, в котором присутствуют свободные ионы si, анионы so|" и so|", а Ре, р, Mg и Ti проявляют'общность геохимических свойств и присутствуют или в ионной форме дли в форме сложных комплексных соединений, где ведущую роль играют Р й и.. При кристаллизации кислых магматических расплавов в первую очередь кристаллизуются свободный кремнезем, как избыточный компонент, и полевые шпаты, образуя в эффузивах порфировые вкрапленники. Состав остаточного расплава

х К - коэффициент корреляции.

меняется в сторону увеличения концентраций Ее, т± и р. Поэтому основная масса эффузивов (стекловатая или тонкозернистая) обогащена дисперсным рудным компонентом.

СООТНОШЕНИЕ В ЛАВАХ ФОСФОРА И ТИТАНА Фосфор и титан являются стабильными элементами в процессах зеленокаменного перерождения лав. Это противоположно поведению данных элементов при натровом метасоматозе. Поэтому отмеченная высокая корреляция меяду фосфором и титаном исключает в выборке салических лаф присутствие натровых метасоматитов. Сильная положительная связь между фосфором и титаном, не характерная вообще для салических лав, в алтайских лавах остается постоянной как в группах риолитов, так и в группах трахитов по отдельным районам. Отмечено плавное накопление фосфора и титана от риолитовой к трахитоидной.группе пород, что определяется дифференциацией магматического расплава. С увеличением основности в лавах увеличивается содержание фосфора, гитана и железа. Крайнее проявление этого процесса отражается в появлении вулканитов повышенной .

основности, щелочности и налиевости с обилием дисперсной "пыли" рудного компонента - рудных эффузивов. Прямая корреляция фосфора и титана в лавах, независимо от-налиевости или на-тровости эффузивов свидетельствует О' их номагнматичности.

СООТНОШЕНИЕ В ЭФФУЗИВАХ КАЛИЙ И НАТРИЯ Лавы железорудной полосы Холзунско-Белорецкой зоны по среднестатистическим значениям калиевые (хК2о = 5.95, з =3.114;хИа2о 2.69, э = 2.012). В то же время в эффузивах наблвдается значительный разброс содержаний калия и натрия. При относительной стабильности большинства петрогенных окислов в палеотипяых алтайских лавах, которая отражается в высоких корреляционных связях, влияние метасоматоза в данной выборне пород исключается.

Высокая отрицательная связь в алтайских эффузивах в паре к2о-Иа2о (К = -0,873) значительно выше той же связи в кислых природных стеклах и выведенной по средним значениям трахитоидов и риолитоидов разных регионов (по данным А.Ф.Белоусова и А.П. Кривенко, 1976). Отрицательная связь мезду- щелочными окислами отражается в резной дафференцированности этих компонентов в породах, что~подтверзвдается петрографическими исследованиями. Во вмещающих толщах отдельных железорудных месторождений отмечаются

разрезы, где на незначительном интервале встречаются эффузивы, текстурные и структурные особенности которых не вызывают сомнения в их магматическом происхождении, и в которых отмечены вариации основности, железистости и характера щелочности. В таких разрезах наблюдается перемежаемость пород от кварцевых порфиров, в которых На преобладает над к, до калиевых риолитов, трахитов и трахидацитов с обратным соотношением щелочей. Последние чаще всего характеризуются резкими колебаниями железа. По-видамоэдУ разделение щелочей, тан же как и железа, происходит при магматической дифференциации расплава и отражается в высокой отрицательной связи медду На и- к В то же время нельзя не учитывать перераспределение щелочей в процессах зеленокаменного перерождения эффузивов, при которых характер связей между щелочами не меняе?-ся.

Глава 5. ГГОХИГШ СРЕДНЕДЕВОНСКИХ ВУЛКАНИТОВ ХОЛЗУНСКО-БЕЛОРЩКОЙ ЗОНЫ

Геохимическая специфика лалеотипннх эффузивов определялась, по-возможности, с учетом подвижности редких и рассеянных элементов в процессах золенокаменных изменеяйй.пород. При этом выявлялись наиболее стабильные элементы, содержания которых приближены к магматическим концентрациям, и которые могут служить индикаторами петрогенезиса магм.

Общепризнанными индикаторами летрогенных процессов являются редкоземельные элементы•(РЗЭ). Изучение распределения РЗЭ в лавах Холзунско-Белорецкой зоны показало заметное преобладание легких лантанидов над тяжелыми. За исключением Ей, сдектры распределения РЗЭ вулканических пород различных групп схожи и, в основном, различаются по концентрациям, которые увеличиваются по породным группам: авдезиты, калиевые риолиты, трахириолиты и трахиты. Различие салических лав и андезитов заключается в наличии у первых хорошо выраженных еврошевых минимумов (рис.2). Европи-евый минимум объясняется выплавлением кислых магм из вещества коры в условиях шщгиоклазовых парагенезисов, что приводит их к обеднению (Хескин и др.,1968), который вследствие-изоморфного замещения Зг^2 накапливается в остаточном рестите.

Уровни концентраций РЗЭ, ть.и , а также других редких и рассеянных элементов и их индикаторные отношения подтвердили ко-

1 - Трахиты, трахириолиты, п = 3;

2 - калиевые риолиты, п = 3;

3 - натровые и натро-калиевые рио-

литы, п = 4;

4 - андезиты, п = 3;

5 - средний гранит, Э1о2 70 % СХэс-

кин,19б8);

6 - земная кора (Балашов,1976); п ■- количество проб.

Ш2 Ш3

4

Ьа Се

ла. Бт Ей са шъ

йп УЬ Ьи.

Рис. 2 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЗЭ В ЛАВАХ Х0ЛЗУНСК0-БЕЛ0РЕЩ0Й ЗОНЫ

ровую природу среднедевонской вулканогенной ассоциации. Накопление шз,.к, ть, и, та., гг, ш , РЗЭ, г в салических лавах, а также и, Зс, са, ва и зг в андезитах, при сходном характере распределения большинства элементов примесей в тех и других породах, может интерпретироваться в рамках порционного плавления одного и того же источника. Этим механизмом объясняется наличие довольно крупных полей андезитов СДз9!) сРеди и0?0®0 распространенных, и более ранних по возрасту (Д2е1^ ™слы:х вулканитов.

Специфической геохимической чертой среднедевонских салических эффузивов является существенное различие в накоплении редких и рассеянных элементов. В них отмечается повышенное содержание, по отношению в кларау в коре и к кларку в граните т,п и ш, и в то же время содержание таких литофильных .элементов как ы, с«, Шь и, Та, нъ ешз корового, но ниже гранитного. В породах отмечено крайне низкое содержание эг, а концентрации Ре,и., Зо, Сг - элементов, характерных для базитового магматизма, несколько выше гранитных знача шаг, но существенно ниже коровых. Геохимические особенности эффузивов предполагают образование их за счет плавления вещества континентальной коры, в котором преобладали парасланцы.

Глава 6. СВЯЗЬ ЖЕЛЗООРУДЕНЕНИй С КИСЛЫМИ ВУЛКАНИТАМИ.

В Алтайской железорудной провинции, к которой относится и Холзунско-Белорецкая железорудная зона, прослеживается генетическая связь вулканизма и железооруденбния в пространственном и временном отношении.

Вулканиты Холзунско-Белорецкой зоны в той или иной степени насыщены рудным компонентом. Характернейшей особенностью салических лав зоны является замена в них темноцветных алюмосиликатов дисперсной вкрапленностью гематита, реже магнетита. Среди вулканитов выделяются эффузивы и туфы кислого и среднего состава с высоким содержанием железа (суммарное количество окислов Ре 20 % и более), которые относят к рудным эффузивам и которые наиболее развиты в трахитовой группе пород. Основная масса рудных порфи-ров и порфиритов сложена гематитом и магнетитом. Рудное вещество в вулканитах может быть как сингенетичйым породе, так и связанным с поствулканической пневматолитово-гидротермальной деятель-■ ностью.

Другой характерной особенностью среднедевонской вулканогенной толщи. Холзунског-Белорецкой зоня- является наличие в пределах отдельных железорудных полей контрастных по составу разрезов, в которых происходит чередование высокожзлезистых низкокремнистых эффузивов (гюрфиров и порфиритов), с безжелезистыми высококрем-яистйми кварцевыми порфирами и фельзит-порфирами.

Контрастные разрезы, также как и происхождение рудных порфиритов, связывают с ликвавдонным расслоением кислого магматического расплава (Кассандров, 1979;. Долгушин, 1979; Павлов, 1983), в результате которого конечные дифференциаты были обогащены рудным компонентом, явившимся источником для образования железоору-денекия.

Связь железооруденения со средним и кислым вулканизмом известна во многих странах мира. При этом следует отметить, что возникновение железорудных месторождений в связи с магматизмом может- происходить неоднократно в течение длительного хода вулканического процесса, начиная с излияния магнэтитовой лавы,как это имеет место, например, на месторождениях вулканита Эль-Лако в Чили и кончая стратиформными вулканогенно-осадочными залежами изучаемой нами Холзунско-Белорвцкой железорудной зоны Горного Алтая.

Глава 7. МАГМОГЕНЕЗ

В данной главе на основе геологических и петрографических наблюдений, а также анализа связей между породообразующими компонентами рассмотрен возможный ход эволюции магматического расплава при неоднократном раскрытии системы.

При поднятии магмы, в промежуточном очаге, вследствие изменения давления или понижения температуры, в первую очередь (судя по кристаллокластам в' туфах и вкрапленниках в лавах) кристаллизовались кварц, кислый плагионлаз, реже калиево-натровнй полевой шпат, при этом увеличивалось давление летучих компонентов, под-нимавдихся в верхние этажи магматической камеры. Выкристаллизовавшиеся из расплава кристаллы кварца и полевого шпата (в основном кислого плагиоклаза) из-за их меньшей плотности по отношению к остаточному расплаву, всплывали и должны были скапливаться в верхней части магматической камеры вместе с летучими компонентами. Жвдкая фаза, вследствие характерных связей между элементами

магматического расплава, обогащалась к,_ре, м. и ? и, кал более тяжелая, опускалась ко дну камеры. При резком раскрытии системы освобождалось большое количество летучих компонентов, воды, происходила эксплозия, выносившая большую часть магматического материала. Оставшийся магматический расплав уже существенно отличался от первоначально эвтектоидяого расплава. Существенно калиевый расшив (возможно происходила подпитка калием, флюидами), обедненный зю2 и обогащенный Р, и Ре, обладал большой способностью к многоэтапной дифференциации, конечным результатом которой мог быть остаточный рудный расплав.

Глава 8. СРАВНЕНИЕ ДЕВОНСКИХ ВУЛКАНИТОВ ЖЕЛЕЗОНОСНЫХ И

НЕЖЕЛЕ30Н0СНЫХ СТРУКЕУРНО-ФОНЛАЦИОННЫХ ЗОН АЛТАЙ

Девонские толщи разных структурно-формационных зон Алтая характеризуются определенным металлогенич,еским профилем. В Бело-убинской и Коргонской (частично или полностью" входящих в Холзун-ско-Белорецкую железорудную зону), а также Крдсногорско-Калгути-нской структурно-формационных зонах развито промышленное железо-оруденение. В Рудноалтайской, Ануйско-Чуйской и Уймено-Лебедской структурно-формационных зонах рреобладает полиметаллическое ору-денение.

На основе, главным образом, литературных данных, материалов геолого-съемочных работ, а также с учетом наших данных, было проведено сравнение вулканитов железоносных и нежелезоносных структурно-формационных зон Алтая. Для этой цели было использовано 600 химических анализов лав и субвулканических пород.

Различие вулканогенных ассоциаций келезоносных и нежелезо-носных зон проявляется уже на уровне распространения породных групп. В первых преобладают кислые вулканиты и в резко подчиненных количествах присутствуют средние и основные, во-вторых - наряду с кислыми преобладающими разностями возрастает доля средних и основных пород. Сравнение составов вулканитов разных зон подтвердило высокую обшую щелочность и высокую ка-лиевость вулканитов железоносных зон. В них отмечен сдвиг максимумов щелочности и калиевости в сторону понижения основности, что свидетельствует о большой роли пород трахитового ряда в железоносных отложениях. Относительно высокая щелочность вырисовывается в средних породах при пересчете содержаний железа, щелочей и магния на 100 %. Для

железоносннх вулканитов типична более низкая относительная маг-нозиальяость. Б зонах с развитым полиметаллическим оруденением подтверждается общая пониженная щелочность, низкая калиевость и высокая относительная магнезиальность.

Анализ содержания железа по породным группам показал новые результаты. Вулканиты повышенной основности железоносных зон обогащены железом по отношению в таким же породам нежелезопасных зон, в кислых породах это отношение обратное. Наиболее сильно эта тенденция проявлена в Белоубинсной структурно-формационной зоне, включащей вулканиты одного из наиболее крупных - Холзунс-його месторождения. Относительное накопление железа в породах повышенной основности и обеднение им пород кислой группы предполагает максимальное обособление и сброс железа магматическим очагом при смене трахиандезиторого вулканизма на риолитовый, и отражается в контрастных разрезах отдельных железорудных месторождений .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведанных исследований состава среднедевонс-кой вулканогенной ассоциации Холзунсно-Белорецкой железорудной зоны отметим следующее.

I- Изучение региональных геолого-петрохкмичасвих профилей показало неоднородность состава вулканогенных толщ, что является следствием процессов магматической дифференциации к метасоматоза.

2. Разное в генетическом отношении железооруденение связано с определенным геолого-петрохкмическим типом вулканогенных толщ. В пределах-Холзунсно-Белорецкой зоны было выделено 4 типа вмещающих толщ, отличающихся по фзциальному строению и петрохишчес-ким особенностям.

3. Геохимические исследования показали коровое происхождение вулканогенной ассоциации, определив связь риолитов и андезитов, образующих самостоятельные поля, через механизмы порционного плавления субстрата континентальной коры.

4. Своеобразие химизма салических эффузивов, отраженное в корреляционных связях между породообразуицими компонентами,определялось прежде всего химизмом выплавлявшихся расплавов и ходом их эволюции. Магматические процессы привели к образованию пород, обогащенных рудным компонентом, который в дальнейшей геологачбс-

кой истории вместе с железорудным компонентом фучарол послужил источником для образования .презде всего, вулканогендо-осадочных .железорудных месторождений.

5. Сравнение химизма вулканитов в целом всех жвлезоносных структурно-формационных зон Алтая с вулканитами нежелезоносных зон подтвердило высокую щелочность, высокую калиевость и разброс щелочей в первых, а также показало существенное обогащение железом пород пониженной основности за счет обеднения им эффузивов кислых групп, что не наблюдается в вулканитах нежелезоносных отложений.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАНИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ РАБОТ-

1. Хохрякова М.И. Петрохимические особенности девонских эф-фузивов струкгурно-формационных зон Алтая // Проблема геологии рудных районов Западной Сибири: Тез. докл. научн.-практ. конф., ноябрь 1986. - Новосибирск, 1986. С. 64-65.

2. Шабалин Л.И.'Хохрякова М.И. Зависимость размещения девонского железсоруданения на Алтае от .состава и мощности рудо-вмещавдих вулкансгенно-осадочных толщ // XI Всесоюз. металлоген. совещ.: Тез. докл. - Новосибирск, 1987. С. 244-246.

3. Хохрякова М.И. Геохимическая связь мевду фосфором и титаном в среднедевонских лавах Корголского прогиба (Горный Алтай) // Стратиграфия, палеогеография и минерагения среднего палеозоя Сибири; Тез. докл. науч.-практ. конф. 22-23 ноября 1989. - Новосибирск, 1989. С. 84-85.

4. Хохрякова М.И. Распределение редкоземельных элементов в среднедевонских вулканитах Холзуяско-Белорецкой железорудной зоны Горного Алтая // Геология, геохимия, минералогия и металлогения юга Сибири: Тез. докл. науч. конф., посвящ. ЮО-летию со дня рождения профессора, доктора геол.-минерал.наук И.К.Баженова, 4-6 декабря 1990 г. - Томск, 1990. С. 130-132,

5. Хохрякова iVi.il. Петрохимия среднедевонских вулканитов Хо-лзунско-Белорецкой железорудной зоны (Горный Алтай). Ы., 1990. -18 о. - Дел. в ИНИОН АН СССР 10.07.90. - 3825-В90.

6. Хохрякова М.И. Литолого-петрохимические особенности вулканогенных толщ Холзунско-Белорецкой железорудной,зоны (Горный Алтай) // Палеовулканизм Сибири (геодинамика, вулканотектоничес-кие структуры и металлогения): Тез. докл. Ш региональной конф. -