Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Ультракалиевые риолиты-геология, геохимия, петрология

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Ультракалиевые риолиты-геология, геохимия, петрология"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА Р [ 3 ОД ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

г ; Кафедра петрографии

На правах рукописи

ФРОМБЕРГ Эрик Давидович

УЛЬТРАКАЛИЕВЫЕ РИОЛИТЫ — ГЕОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ, ПЕТРОЛОГИЯ

Специальность 04. 00. 08. Петрография, вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва — 1993

Работа выполнена на кафедре петрографии магматических и метаморфических пород Московского .геологоразведочного института . им. С.Орджоникидзе

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Баскина В.А.

доктор геолого-минералогических наук Зырянов В.Н. ■

доктор геолого-минералогических наук Лутц Б.Г.

Ведущая организация: Горный институт им. В.В.Вахрушева, г.Екатеринбург

я

Защита состоится "<? " октября 1993 года в " часов на заседании Специализированного Совета Д.053.05.26 по петрографии, вулканологии, геологии, поискам и разведке рудных и-нерудных месторождений, металлогении, минералогии и кристаллографии при Геологическом факультете Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова.

Адрес: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, геологический факульте'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета Московского государственного университета.

Актуальность работы. Детальный анализ продуктов магматизма позволяет выявить условия генерации, эволюцию и формационную принадлежность магматических серий, их место в -истории геологического развития, что, в конечном счете ведет.к выявлению металлогени-ческой специализации конкретных магматических комплексов и петрографических провинций в целом. Это представляет интерес для практики геолого-поисковых работ и общей теории эндогенного рудообра-зования.

Особое место в петрологии магматических серий кислого состава занимают высококалиевые рислиты, среди которых широко распространены разновидности с аномально высокими содержаниями оксида калия. Последние описываются в литературе как ультракалиевые риолиты. Для этих пород характерно высокое отношение калия к натрию, величина которого колеблется от 2-5 до 25-30 по сравнению с 0,6-1,2 в риолитах нормального ряда. Содернания оксида калия в этих породах варьирует от 5-6 до 9-11 мае.?, а количество натрия не превышает 1-2 мас.$.

Долгие годы среди большинства исследователей преобладала точка зрения, что резкое обогащение калием стекловатых вулканических пород кислого состава - результат эпигенетических процессов. Отчасти это связано с тем, что впервые ультракалиевые риолиты были описаны в дайковых комплексах рудных полей в зонах интенсивного гидротермального метаморфизма. Другая и более важная причина -отсутствие петрогенетических моделей генерации магм кислого состава со столь высокими содержаниями калия. Это привело к тому, что ультракалиевые риолиты рассматривались только как продукты калиевого метасоматоза пород нормального ряда, в результате чего большая группа вулканических пород надолго выпала из поля зрения петрографов-магматистов.

Цель и задачи исследования. Основная цель настоящей работы заключается в установлении общих закономерностей геологического положения, петрографии и геохимии'ультракалиевых риалитов и создании петрологической модели их формирования. Для этого было необходимо решить ряд задач, важнейшие из которых заключаются в следующем.

I. Выяснение геологического положения, роли и места ультракалиевых риолитов в истории геологического развития различных регионов.

2. Установление фор« проявления ультракалиевкх риолитов.

3. Выявление особенностей минерального состава, текстур и структур ультракалиевых риолитов.

4. Определение типоморфных геохимических особенностей ультракалиевых риолитов различных регионов.

5. Обоснование петрологической модели формирования риолитов ультракалиевого состава.

6. Исследование связи рудной минерализацииуультракалиевыми магматическими породами кислого состава.

Решение этих задач позволило сформулировать следующие защищаемые положения.

1. Ультракалиевые риолиты формируются на завершающих стадиях орогенного вулканизма и во время лосторогенной тектоно-магма-тической активизации подвижных поясов и кратонов. Они распространены в областях устойчивых поднятий, краевых вулканических поясах-и наложенных впадинах и тяготеют к крупным расколам земной коры.

2. Ультракалиевые риолиты образуют вулканические комплексы с псиным набором фаций, свойственных наземному кислому вулканизму, а также встречаются в виде субвулканических комплексов, лишенных покровных, эффузивных и пирокластических образований. Устойчивая специфика минерального состава, структур и текстур ультракалиевых риолитов позволяет рассматривать эти породы как особую петрографическую разновидность вулканических пород кислого состава.

3. Ультракалиевые рислиты ассоциируют с менее'калиевыми разновидностями, образуя единую петрохимическую серию, состав которой отвечает кварцево-полевошпатовой котектике, отражающей равновесие твердых фаз и расплава на уровне кристаллизации кислых магм.

4. Ультракалиевые риолиты имеют магматическое происхождение и несут отчетливые, следы дифференциации в кидком состоянии, проявленной на микро- и макроуровнях. Наиболее контрастным проявлением этого процесса является расслоение расплава на кварцевые и калишпатовые фазы. Генезис' ультракалиевых магм связан с надликви--дурным расслоением эвтектоидных расплавов на контрастные по составу калиевые и натриевые фазы.

Научная новизна работы заключается в обосновании основных закономерностей геологического положения и форм проявления ультракалиевых риолитов. Впервые показано, что эти порода образуют самостоятельные вулканические комплексы, которые формируются ка завершающих стадиях орогенного вулканизма и на этапах постороген-ной активизации. Выделены петрографические и петрохимические серии вулканических пород с широким развитием ультракалиевых риолитов. Разработаны магматические модели формирования ультракалиевых риолитов, Показано, что пространственные соотношения этих пород с рудными месторождениями носят закономерный характер.

Фактический материал. В основу работы положены исследования автора на Рудном и Горном Алтае в 1964-1992 гг., в Средней Азии, Забайкалье и Приморье в 1971-75 гг. Кроме этого, привлечен литературный материал в'той мере, которая необходима для обоснования защищаемых положений.

Апробация работы. Фактические данные и выводы автора, включающие и основные положения диссертации, опубликованы ..в 3?науч-ных статьях, 8 научных отчетах и докладывались на ежегодных научных конференциях в МГРИ, на заседаниях петрографической секции МСИП, на Ш Казахстанском Петрографическом совещании (Усть-Каменогорск, 1984), на региональных конференциях "Перспективы развития минерально-сырьевой базы Алтая (Барнаул, 1988), на П Региональной конференции "Проблемы палеовулканизма Сибири и вопросы металлогении" (Красноярск, 1988).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из шести глав, введения и заключения, изложена на страницах машинописного текста, содержит^ таблиц и иллюстрирована 73 рисунками. Список использованной литературы насчитывает Ыб наименований.

Благодарности. В процессе подготовки работы автор обсуждал многие вопросы с Д.Г.Ажгиреем, В.В.Авдонккш, В.А.Баскиной, М.К.Бахтеевым, С.П.Гавриловой, С.Н.Гавриковой, Д.И.Горжевским, В.Е.Гендлером, П.Ф.Иванкиным, М.С.Козловым, О.И.Кондюриным, Р.И.Костиной, Н.В.Короновским, А.А.Маракушевым, A.M.Марьиным, Г.Н.Нечелюстовым, В.С.Поповым, А.М.Портновым, В.В.Потапьевым, В.М.Ряховским, Н.И.Стучевским, Т.И.Фроловой, Е.И.Филатовым,В.ИЛер-новым, В.Б.Чекваидзе, В.С.Шарфманом, М.Б.Элельбаумом, Е.Б.Яковлевой, Г.Ф.Яковлевым, которым автор выражает глубокую благодарность за советы и критику. Автор благодарен своим ближайшим сотрудникам - А.В.Ахметьеву, С.Д.Бурдиной и В.ВЛекановой за постоянную помощь в подготовке работы.

Основные защищаемые положения

I. Ультракалиевые риолиты Нормируются на завершающих стадиях орргенного втлканизма и во время посторогенной тектоно-магма-тической активизации подвижных поясов и кратонов. Они характерны для областей устойчивых поднятий, краевых вулканических поясов и наложенных впадин. тяготея к крупным расколам земной коры.

Риолиты с высокими содержаниями калия известны в различных регионах мира. Сйи обнаружены в протерозойских толщах Воронежского кристаллического массива и Синайского полуострова; в палеозо-адах Урала, Казахстана, Средней Азии, на Рудном и Горном Алтае. Риолиты ультракалиевого состава найдены в мезозойских впадинах Зауралья, Забайкалья, в Приаргунье, Приморье, на Кавказе, в Окот-ско-Чукотском вулканическом поясе и др. Ультракалиевые риолиы описаны на обоих Американских континентах, в Центральной, Южной и Восточной Европе, Англии и других регионах.

Ультракалиевые риолиты в вулканических комплексах Рудного и Горного Алтая исследовались наиболее полно и всесторонне. Рудный Алтай принадлежит к восточной части Иртыш-Зайсанской, а Горный Алтай - к западной части Алтае-Саянской складчатой области. Это регионы со сложным геологическим строением, в каждом из которых выделен ряд структурно-фюрмационных зон, отличающихся спецификой геологического развития.

На Рудном Алтае ультракалиевые риолиты развиты в Рудноалгай-© ской и.Белоубинско-Южноалтайской структурно-формационных зонах, где ими сложен вулканический комплекс эмс-нккнеэйфельского возраста, сформировавшийся на завершающих .стадиях каледонского орогенеза Рудного Алтая.

В Рудноалтайской зоне ультракалиевые риолиты известны в Ле-ниногорской грабен-синклинали, на крыльях Синюшинского антиклино-рия и в Ревюошинской антиклинальной структуре, где. слагают континентальные толщи эмс-нижнеэйфельского возраста. Состав вулканогенных толщ однотипен - пачки, зернистых и пепловых туфов переме-. жаются с вулканомиктовыми, часто красноыветными «осослоистнми песчаниками и гравелитами, среди которых обычны.пизсшитовые туфы, образующие, прослои мощностью от 1-2 до 25-30 м. Осадочно-вулкано-генные толщи содержат многочисленные остатки эффузивко-экс трузив-■ ных и субвулканических тел ультракалиевых риолитов." Форма их, как правило, изометричная, каравае образная,- иногда более сложная.

Е236

а

£3«

\' ;

\

ч/

V V V

V V

1- I-

ЕЛИ"

Ми

Рис. I » Вертикальные формационные ряды некоторых районов распространения комплексов ультракалиевых риолитов. I - Казахстанский девонский вулканический, пояс; П - Бельтау-Кураминский поз-

^ непалеозойский вулканический пояс; Ш - Приоалхашско-Илийский позднепалеозойский вулканический пояс;

У - Коргонский прогиб; У - Уйменский прогиб; У1 - Лениногорско-Зряновская зона Рудного Алтая; УП -Западно-Забайкальский вулканический пояс. I - известняки, 2 -известковистые алевролиты. 3-алевролиты, 4-песчаняки, 5-конгломераты, 6-риолиты, 7-ультракалиевые риолиты(а) и их лавобрекчии(б),8-рибекитовые риолиты, 9-андезиты, 10-базальты, П-диабазы, 12-нерасчлененные комплексы основания разреза.

Размеры от первых десятков метров до 1-1,5 км в поперечнике, при мощности от 150-300 м. Нередки и силловые залежи. Вулканомикто-вые породы выполняют впадины между куполовидными выступами кровли тел и содержат многочисленные слабо окатанные обломки последних. Общая мощность колеблется от 0,5 до 1,5 км.

В Белоубинско-Южноалтайской зоне остатки покровных - эффузивных и пирокластических фаций, сложенных ультракалиевыми риоли-тами, а также вулканомиктовые породы того же состава, приурочены к Северо-Восточной зоне смятия - мощной зоне глубинного разлома, разделяющей структуры Рудного и Горного Алтая. Возраст и характер отложений такой же, как и в Рудноалтайской зоне.

На Рудном Алтае присутствует комплекс субвулканических тел высококалиевых риолитов, лишенный эффузивно-пирокластических аналогов и описанный как порфировые породы хайдунского типа (Чернов, 1974, Фромберг, 1976). Последние образуют протяженный, сложно построенный пояс субвулканических тел, протягивающийся более чем на 400 км от Южного Алтая, через верховья р.Хайдун, в район г.Зме-иногорска и далее на северо-запад. Приуроченный к зонам глубинных разломов, этот пояс распадается на несколько ветвей, рассекающих разновозрастные толщи в различных структурно-формационных зонах Юго-Западного Алтая. Среди этих пород можно выделить две возрастные группы - каменноугольную и, в достаточной мере условно, мезозойскую.

В Горном Алтае - ультракалиевые рислиты обнаружены в Коргон-ском прогибе, ■ Уйменск ой, Уландрыкской и Калгутинской впадинах, каждая из которых, обладая спецификой геологического развития, характеризуется близким составом продуктов вулканической деятельности.

Коргонский прогиб - сложная складчато-блоковая структура, заложившаяся в девонское время на каледонском фундаменте, представляющем блок жесткой континентальной коры, и выполненная оса-дочно-вулканогенными толщами среднего девона. Залегая на размытой поверхности каледонид, они слагают два комплекса. Нижний, датируемый эмсом - нижним Эйфелем - андезито-базальтовый. Верхний, эй-фель-нижнеживетский, сложен риолитами ультракалиевого состава. Последние содержат значительную примесь пестроцветного вулкано-миктового и терригенного материала, колиечство которого резко уменьшается, почти до полного исчезновения, с юго-запада на севе-

ро-восток, где характер вторичных изменений ярко выраженный крас-ноцветный. Здесь широко проявлены все фатальные разновидности вулканитов, степень вторичных изменений которых ничтожно мала. Общая мощность разреза, сложенного высококалиевыми вулканитами кислого состава, достигает 3,5 км.

Уйменский- прогиб заложился в раннем девоне на жетском сала-ирском фундаменте и представляет грабен-синклинальную структуру, выполненную отложениями девона. Нижне- и верхнедевонские отложения представлены терригенными и известково-терригенными породами, тогда как среднедевонские толщи - продукт интенсивных вулканических извержений, образующих четкую бимодальную серию, нижние части разреза которой сложены вулканитами основного, а верхние -кислого ультракалиевого состава. Верхние части разреза отличаются преобладанием эффузивных и субвулканических фаций - пирокластики меньше. Терригенные и вулканомиктовые фации обладают грубообло-мочным сложением, часто с характерной косой слоистостью и пластами пизолитовых туфов. Характер вторичных изменений ярко выраженный краеноцветный.

Ультракалиевые риолиты, судя по их положению в разрезе, завершали вулканическую деятельность в регионе.

Калгутинская впадина, фундамент которой сложен тем же комплексом пород, что и в Уйменском прогибе, заложилась в нижнедевонское время и выполнена осадочно-вулканогенными толщами среднего девона с высокими содержаниями калия. Для последних характерно резкое преобладание субвулканических фаций, при примерно равных количествах эффузивных и пирокластических. Характер изменений вулканитов - ярко выраженный краенокаменный. Континентальные условия их формирования подтверадаются находками флоры в осадочных толщах.

Уландрыкская мульда, геологическое положение и строение фундамента которой аналогичны Калгутинской впадине, выполнена красно-цветными терригенными толщами раннедевонского возраста, на которых с размывом залегают вулканогенные отложения среднего девона, нижние горизонты которых сложены вулканитами основного и среднего, а верхние - кислого состава. Последние представлены туфами, лавами и многочисленными субвулканическими телами ультракалиевых риолитов.

Ультракалиевыериолиты в других регионах также образуют самостоятельные комплексы или входят в бимодальные вулканические ассоциации.

В Воронежском кристаллическом массиве ультракалиевые риолиты обнаружены Е.М.Крестиным в узких грабенообразных впадинах нижнепротерозойского возраста, выполненных железоносными тслщами, верхние горизонты которых содержат многочисленные тела риолитов ультракалиевого состава.

В Казахстане подобные породы изучались в пределах Казахского девонского вулканического пояса, где они участвуют в строении стратифицированных вулканогенных толщ, тяготея к самым верхним частям вулканогенного разреза. В Северной Бет-Пак-Дале ультракалиевые риолиты наоборот залегают в основании наложенных мульд, фиксируя этапы посторогенной активизации региона. Ультракалиевыэ риолиты известны также в юго-восточной части Чу-Илийского пояса среди красноцветных девонских отложений Сасырлыкского прогиба, в Успенской тектонической зоне и ряде других мест. Извержения ультракалиевых риодитов завершали этапы вулканической деятельности, происходившей, как правило, в континентальных условиях (Бахтеев и др., 1981, 1986;' Буршгейн и др., 1988, 1989; Пучков и др., 1986 и др.).

На Северном Кавказе ультракалиевые риолиты найдены в зоне Главного хребта , где они приурочены к'узлам пересечения крупных разломов в пределах Безенгийского вулкано-тектонического поднятия. Формированием ультракалиевых риолитов здесь завершился этап среднеюрского вулканизма (Крыжевич, 1983).'

В Средней Азии вулканогенные толщи, сложенные рислитами с высоким содержанием калия, установлены в Северном Тянь-Шане, в вулкано-тектонических депрессиях Бельтау-Кураминского вулкано-. плутонического пояса, где в вулканических мульдах, заложившихся на мощной допалеозойской коре континентального типа, этими породами выполнены кальдерообразные просадки в краевых частях мульд. Извержения ультракалиевых риолитов завершали вулканическую деятельность, на последних этапах которой внедрялись субвулканические тела (Воловикова, 195?; Портнов, 1987; Потапьев, 1986 и др.).

На Полярном Урале риолиты высокскалиевого состава представлены комплексом субвулканических даек и экструзивных тел, с резко подчиненным количеством пирокластики. Возраст комплекса определен как поздний кембрий - ранний ордовик. Структурно комплекс приурочен к зонам глубинных нарушений северо-восточного простирания. по периферии и в осевых частях горст-антиклинальных структур (Дупшн, 1986, 1990).

На Среднем Урале риолиты такого же свойства ореднекамено-угсльного возраста слагают протяженные дайкообраввне тела северовосточного или субмеридионального простирания, трассируя зоны глубинных разломов (Иванов, 1978, Иванов и др., 1980).

В Зауралье аналогичные породы мезозойского "возраста рассекают вулканогенные формации палеозоя, выполняющие вулкано-тектони-чвские впадины (Иванов, 1979).

В Забайкалье риолиты высококалиевого состава позднеюрского возраста образуют структурно обособленные комплексы в вулкано-тек-тонических впадинах. Залегая на размытой поверхности подстилающих вулканитов, они завершали вулканическую деятельность в регионе. Извержения происходили в континентальных или близким к ним условиях (Эйдельман, 1975).

В Приморье ультракаллевыэ риолиты приурочены к зонам крупных разломов и узлам их пересечения. Образуют дайковые, силловые или сложной формы тела, нередко в ассоциации с щелочными базальтоида-ми (Баскина, 1978).

В Монгольском Алтае высококалиевые риолиты эмс-раннезйфель-возраста участвуют в строении наложенных мульд в пределах крупных поднятий. Для них характерно несогласное залегание на подстилающих толщах, быстрые смены фаций вулканитов по простиранию, особенно в прибортовых частях мульд, и ярко выраженный красноцветный характер вторичных изменений. Низы разрезов сложены, как правило, косослоистыми терригенными, часто грубообломочными породами, а верхние - лавами, туфами и многочисленными субвулканическими телами, с редкими прослоями вулканомиктовых пород и вулканитов среднего состава (Гаврилова, 1979).

В Центральной Монголии аналогичные породы девонского возраста обнаружены в вулкано-тектонических депрессиях, где ассоциируют с грубообломочными вудканомиктовыми фациями. Размещение субвулканических тел такого же состава пермского возраста, встречающихся в парагенезисе с щелочными базальтоидами, контролируются зонами глубинных разломов северо-западного простирания.

В Восточной Монголии ультракалиевые риолиты известны в верхнемезозойских вулкано-тектонических впадинах, приуроченных к протяженным линиаментам северо-восточного простирания, где также ассо-'пиируют с щелочными базальтоидами, завершая этап вулканической деятельности.

В Восточной Европе, на территории Словакии и Польши, ультракалиевыми рисдатами сложены центральные части Внутрисудетской впадины - посторогенной структуры, наложенной на нижнепалеозойский складчатый фундамент и выполненной краенодветными грубообломочными терригенными и вулканогенными породами каменноугольного и нижнепермского возраста. Вулканиты представлены краскоцвет-ными туфами, лавами и многочисленными субвулканическими телами риолитов ультракалиевого состава.

В вулкано-тектонических впадинах Центральной Европы, на территории Германии, ультракалиевые риолиты занимают такое же геологическое и палеогеографическое положение (Эрхардт, (977)

В Средиземноморском альпийском поясе высококалиевые риолиты известны в Центральной Македонии, где ими выполнена грабенообразная впадина третичного возраста, заложившаяся на коре континентального типа на западной окраине Сербско-Македонского массива (Келеперсис и др., 1985).

В Центральной Мексике подобные породы третичного возраста завершали миоценовый этап вулканической деятельности, образуя серию даек и небольших покровов (Фаворская, 1959).

Общие особенности распределения ультракалиевых риолитов. Геологическое положение этих пород, образующих как самостоятельные вулканические серии, гак и субвулканические тела в составе бимодальных вулканических комплексов, показывает, что они всегда -, приурочены к крупным магматическим швам и характерны для ороген-ных формаций устойчивых областей, краевых вулкано-плутонических поясов и наложенных посторогенных впадин. Появляясь на завершающих фазах орогенного развития регионов (рис.1), а также на этапах их тектоно-магматической активизации, ультракалиевые риолиты могут служить своеобразными реперами тектонической стадийности, позволяющими проследить эволюцию и направленность вулканической деятельности во времени и в пространстве на различных этапах геотектонического развития регионов. Палеогеографические условия извержений - континентальные, о чем свидетельствуют краенокаменный характер вторичных изменений вулканитов, широкое>развитие грубо- ' обломочных терригенных и вулканомиктовкх фаций, часто с характерной косой сложстоотью, прослои лизолитовых туфов, остатки ископаемой флоры. . -

2. Ультракалиевые си слиты образуют вулканические комплексы с полным набором йашй. свойственных наземному кислому вулканизму. а также встречаются в виде субвулканических комплексов, лишенных рокровных. эффузивных и пирокластических образований. Устойчивая специфика минерального состава, структур и текстур ульт-р^калиевых риолитов позволяет рассматривать эти породы как особую петрографическую разновидность вулканических пород кислого состава.

Ультракалиевые риолиты обладают всеми особенностями, присущими вулканическим породам кислого состава. Для них характерны эффузивные, пирокластические и субвулканические фации. Для эффузивных и субвулканических образований обычно присутствие пород группы игнимбритов.

В некоторых ретионах распространения ультракалиевых риолитов наблюдается полный набор вулканических фаций, в некоторых лишь часть их, а в ряде случаев ультракалиевые риолиты наблюдались только в виде "закрытых" форм вулканизма, образуя комплексы субвулканических тел, лишенных эффузивных и пирокластических аналогов.

Фациальные типы ультракалиевых риолитов Алтая.

Для "закрытых" форм вулканизма - порфиров хайдунского типа,' характерны широкие вариации форм и размеров тел. Наиболее круп- • ные из них прослежены на расстояние до 10-12 км, при обычной протяженности около 3-4 км и мощности от первых метров - первых десятков метров до 1-1,5 км. По форме и условиям залегания выделяется две морфологические Группы субвулканических тел. В первую входят согласные или кососекущие силловые, силлово-лаккалитовые, часто многоярусные, сложной формы тела, внедрившиеся в уже сформировавшиеся складчатые структуры. Для них характерны интрузивные соотношения с вмещающими породами. Пластовые залежи, вписывающиеся в складчатые структуры, образуют закономерные раздувы в ядрах синклинальных и антиклинальных складок. В частных случаях контакты тел резко, иногда под прямым углом, рассекают слоистость. Вторая морфологическая группа - линейные дайковые, часто протяженные тела в крутопадающих разрывных структурах, отчетливо рассекающие складчатость. Обычны случаи, когда силлоподобные тела внедрялись не по слоистости, а по сланцеватости. Контакты тел нередко осложнены апофизами, часто переходящими в тонкие инъекции. Там, где субвулканические тела внедрялись в рассланцованные

терригенные толщи, наблюдались маломощные апофизы, проникающие во вмещающие породы по трещинам кливажа, параллельным осевой плоскости складок. Подобные апофизы рассекают напластование пород и мелкие складки пластического волочения. Сложная форма тел, с обилием апофиз, переходящих в тонкие инъекции, свидетельствует о высокой подвижности внедрявшихся расплавов.

Эффузивно-пирокластические фации ультракалиевых риолитов известны на Рудном и Горном Алтае. Здесь наблюдался полный набор вулканических пород, обычный для продуктов наземных вулканических .извержений кислого состава.

На Рудном Алтае породы лавовой фации обладают всеми структурно-текстурными чертами, характерными для излившихся вулканических пород кислого состава - однородные разновидности относительно редки, наиболее часты лавовые брекчии с комковатой скульптурой поверхности потоков, форма которых "чаще всего изометричная каравае образная, с резкими перепадами мощностей. Встречаются и удлиненные протяженные тела - вероятно производные трещинных излияний, тогда как изометричная форма присуща мелким моногенным аппаратам центрального типа, которые, вытягиваясь в цепочки, трассируют зоны тектонических нарушений.

Среди лирокластических образований преобладают зернистые туфы, пепловые разновидности более редки. Среди последних нередки пизолитовые туфы, характеризующиеся появлением округлых или лин-зовидных обособлений - пизолитов, сложенных тем же пепловым материалом, что и окружающая их матрица, но отличающиеся более темной окраской. Образование пизолитов связывается со слипанием.пеп-ловых частиц в процессе их осаждения, а также с явлениями несмачиваемости при попадании пвплового материала в мелкие водоемы, на снежный покров и пр. Появление пизолитовых разновидностей пепло-вых туфов - признак их континентального происхождения.

Субвулканические породы- - преобладающая фапиальная разновидность ультракалиевых риолитов. Обычная форма - субпластовая, резко секущие дайковые тела редки. Размеры от первых десятков метров до 1,5-2 км, мощность от первых метров до первых сотен метров. Контакты тел резкие, слабо извилистые, иногда почти прямолинейные, часто осложненные апофизами. Характерно однородное строение тел по мощности и по простиранию - автобрекчированные разновидности встречаются на выклинивании и в приконтактовых частях тел.

Некоторые тела обладают довольно ясно выраженной призматической столбчатой отдельностью.

В Горном Алтае (Коргонском, Уйменском и Уландрыкском прогибах, а также в Калгутинской мульде) также присутствуют, все фатальные разновидности ультракалиевых риолитов. От аналогичных пород Рудного Алтая отличаются гораздо меньшей степенью динамоме-таморфизма и вторичных изменений. Здесь,-кроме обычных лавобрек-чий, широко развиты кластоклавы, содержащие большое количество ксеногенных обломков, вплавленных в лавовый материал. Состав обломков разнообразен - от лав и туфов высококалиевых риолитов до массивных и шлаковых лав базальтового состава. Среди покровных образований нередки лавы игнимбритов, сложенных однородными или тонкофлюидальннми породами с большим количеством линз обидных тел или пламевиднсй формы участков с более темной, а иногда и светлой окраской, сложенных тем же, но пористым, иногда вспученным, пемзовидным материалом. Генезис подобных обособлений вероятно связан с неравномерной дегазацией магматического вещества при движении лавовых потоков.

Среди пирокластических образований встречаются как тонкие пепловые, так и грубые агломератовые разновидности, между которыми существуют все промежуточные по размера разности. Сортировка обломочного материала, как правило, отсутствует, хотя встречаются пласты туфов с ясной, иногда ритмичной слоистостью. Изредка встречаются остатки размытых пластов лахаровых брекчий, сложенных грубым несортированным материалом, среди которого преобладают обломки ультракалиевых риолитов, сцементированных тонкообломочным вулканомиктовым материалом.

Субвулканические тела в большинстве случаев образуют силлы, часто значительной, до 500-700 м, мощности и протяженностью до 3-4 км. Встречаются и лакколитоподобкые интрузивы изометричной формы. Для субвулканических тел характерно большое количество апофиз.

Плутонические аналоги ультракалиевых риолитов наиболее подробно изучены на юге Горного Алтая, в Калгутинской и Уландрыкской мульдах, где образуют ряд небольших интрузивных массивов, прорывающих осадочно-вулканогенные толщи девона. В Уландрыкской мульде известны несколько небольших массивов, наиболее крупные из которых - Аксайский и Уландрыкский. Первый, площадью около 30 кв.км, имеет удлиненную в плане форму, вытянутую в широтном

направлении, согласно со структурами вмещающих вулканогенно-оса-дочных толщ. Массив сложен однородными мзлко- и среднезренистыми породами с розовой или серовато-розовой окраской. Граниты Улан-дрыкского массива по составу и условиям залегания идентичны гранитам Аксайского массива, отличаясь лишь меньшими размерами и более мелкозернистой-структурой. Высококалиевые аляскитовые граниты Калгутинской мульды образуют ряд относительно небольших што-кообразных и дайковых тел в псле развития субвулканических пород. Здесь, в основном, развиты средне- и крупнозернистые разновидности в штокообразных и мелкозернистые - в дайковых телах аляскитов. •

На 1>удном Алтае граниты с высокими, более 7 иао.%, содержа-юими калия известны в северной, части Черневинского гранитного массива пермского возраста, где несколько небольших штокообразных тел прерывают битотовые граниты нормального ряда.

Фаиизльные типы ультракалиевых риолитов других регионов. В некоторых регионах наблюдаются все фашальные разновидности, включающие покровные и субвулканические фашш, а в ряде случаев ультракалиевые риолиты встречаются в виде "закрытых" форм вулканизма, образуя комплексы субвулканических тел.

В Воронежском кристаллическом массиве они образуют субвулканические тела преимущественно субпластовой формы среди нижнепро-герозойских толщ оскольской серии. Покровные образования, эффузивные и пирокластические, отсутствуют. "

В Казахстане, в.девонском вулканическом лоясе,. присутствуют все фациальные разновидности ультракалиевых риолитов, практически не отличимые от аналогичных пород Рудного и Горного Алтая.

В Прибалхашско-Илийском поясе и в наложенных впадинах Бет-Пак-Далы риолиты ультракалиевого состава образуют субвулканические тела преимущественно пластовой формы, так же как и в Успенской зоне смятия, где форма тел в основном лайковая.

На Северном Кавказе ультракалиевые риолиты образуют силловые и сложной.формы многоярусные тела. Встречаются и полностью авто-брекчированные эруптивные тела.

В Средней Азии, в Кураминской зоне, комплексу ультракалиевых' риолитов отличаются полным набором фаций. Среди покровных, образований преобладают эффузивы - пирокластики значительно меньше. Среди субвулканических тел наибольшее количество приходится на силловые залежи - тела более сложной формы редки. Встречаются и массивные, и игнимбритовые разновидности, а также автобрекчиро-

ванные тела, образующие послойные или резко секущие внедрения. Для всех текстурных разновидностей характерны апофизы, часто переходящие в тонкие инъекции.

На Полярно» Урале ультракалиевые риолиты представлены небольшими экструзивными телами и локально распространенными пластами туфов, среди которых преобладают пеяловые, мелко- и сраднеобло-мочные разновидности. Форма субвулканических тел - склловая и дайковая, часто с призматической столбчатой отдельностью.

На Среднем Урале вулканизм ультракалиевого состава проявлен только в закрытой форме - в виде протяженных секущих дайковых тел, так же как и в наложенных впадинах Зауралья, где кроме дайковых имеются и силловые тела.

В Забайкалье высококалиевыми риолитами сложены и покровные, и субвулканические фации. Среди первых преобладают эффузивно-экструзивные образования, образующие серии мелких куполов и линейно вытянутых энтрузий, по периферии которых развиты лавовые брекчии. Встречаются протяженные лавовые потоки, сложенные вспенившимся, пемзо образным лавовым материалом. Зффузивнскэкструзив-ные образования часто окружены быстро выклиниваюиимся шлейфом пирокластики. Среди субвулканических пород преобладают тела субсогласной формы.

В Приморье ультракалиевыми риолитами сложены преимущественно субвулканические, реже лавовые тела и еще реже - горизонты туфов. Для лав характерны брекчиевые разновидности, кластоклнвы и игнимбриты, для субвулканических фаций силлы, реже дайки и небольшие штоки, контакты которых'обычно осложнены апофизами и тонкими инъекциями во вмещающие породы.

В Монгольском Алтае широко развиты все фациальные разновидности ультраккалиевых риолитов. Покровные образования представлены потоками лэе и пирокластикой. Для лав характерны лавобрекчии, образующие куполовидные выхода, игнимбриты, встречающиеся в виде достаточно протяженных и выдержанных по мощности покровов, и кластоклавы, содержащие многочисленные ксеногенные обломки, вплавленные в лавы и встречающиеся по всему объему лавовых тел. Для туфов характерны грубообломочные разновидности, постепенно сменяющиеся более мелкообломочными и пепловыми. Среди последних нередки пизолитовые разновидности. Субвулканические тела чаще всего образуют силлово-лакколитовые залежи однородного строения.

В Центральной Монголии аналогичные породы пермского возраста образуют силлово-лакколитовые тела, практически лишенные эффузив-но-пирокластических аналогов. Резко секущие формы тел более редки.

В Восточной и Южной Монголии риолиты ультракалиевого состава, выполняющие верхнемезозойские вулкано-тектонические впадины, образуют полный набор вулканических фаций. Эффузивные представлены экструзивными вулканокупслами, в которых лавы с субвертикальной флшдальностью переходят в короткие, быстро выклинивающиеся потоки'лавовых брекчий. Туфы представлены всеми гранулометрическими разновидностями. Многочисленные субвулканические образования образуют сложно построенную систему тел, в которых силловые формы сопровождаются крупными субвертикальными апофизами. '

В Восточной и Южной Еваопе примерно такой же фациальный состав отмечен в верхнепалеозойских ультракалиевых риодитах Судет-ской области на территории Польши и Чехословакии, а также среди третичных ультракьлиевых риолитов Средиземноморского альпийского пояса в Центральной Македонии.

В Центральной Мексике риолиты ультракалиевого состава образуют субвулканические тела, реке лавовые покровы, описанные в окрестностях рудников "Санта-Барбара" и "Эсмеральда", хотя за их пределами, в северной и западной частях Мексиканского плато, субвулканические тела переслаиваются с лавобрекчиями и туфами.

Общие закономерности Форм проявления ультракалиевых риолитов. Для пород, богатых калием, характерны все формы проявления и фаци-альные разновидности, типичные для вулканитов' кислого состава, формирующихся в континентальных условиях. Существуют две крайние формы вулканизма этого тица - первый, когда присутствуют все фа-циальные разновидности, и второй, когда формировались только субвулканические тела, т.е. вулканизм происходил в закрытой форме. Полный набор фаций характерен , например, для комплексов ультракалиевых риолитов эмс-нижнеэйфельского возраста Рудного, Горного и Монгольского Алтая, Забайкалья. Субвулканическими телами представлены ультракалиевые риолиты хайдунского типа на рудном Алтае, Покровский комплекс на Среднем Урале и др. Промежуточный тип -ультракалиевые риолиты Успенской зоны смятий а Казахстане, где кроме преобладающих субвулканических тел сохраняются отдельные покровы.

Все петрографические разновидности ультракалиевых риолитов, вне зависимости от возраста, структурного или географического положения, обладают близким минеральным составом и структурно-тек-стурннми особенностями, отличаясь, главным образом, содержаниями минералов-вкрапленников, степенью вторичных изменений и различными сочетаниями текстур и структур.

Наиболее часто встречающиеся текстуры ультракалиевых риолитов - массивные, иногда с участками миндалекаменного строения, флюидально-полосчатые и сфероидальные. Для эндоконтактовых и фронтальных частей субвулканических тел характерны явления автобрекчи-рования. Встречаются протяженные апофизы, сложенные автобрекчиро-ванными разновидностями. Общая структура пород - порфировая, афи-ровые разновидности более редки. Содержание вкрапленников колеблется от 5-10 до 35-40$ объема пород. Во вкрапленниках кварц, идиоморфный или оскольчатой формы, калишяат и замещающий его альбит. Во вкрапленниках кварца присутствуют микровключения вулканического стекла ультракалиевого состава, гомогенизирующие при температуре 915-930°С. Акцессорные минералы - циркон, апатит, сфен, флюорит и магнетит. Эпигенетические минералы - кварц, адуляр, альбит, серицит, кальцит и гидроокислы железа. Первично стекловатая основная масса превращена в стекловатый агрегат кварца и калишпа-. та с переменным количеством альбита и тснкорассеянными пылеваты-ми частицами гематита. Характерная особенность базиса - присутствие небольших линзовидных полостей, выполненных кварцем, часто со следами параморфного развития по тридашиту, адуляром и флюоритом. Обычные микротекстуры базиса — тоякофлюидальная и эмульсионная, лсевдовитрокластическая. Чаще всего встречающиеся микроструктуры базиса - фльзитовая, микродойкилитовая, микро- и псевдосфер агатовая и, реже, трахитовая.

Характерные для этого типа пород структуры и текстуры ликва-ционного генезиса проявлены на микро- и макроуровнях, Типичными, например, являются псевдовитрокластические структуры с большим количеством пепловидных частиц неправильной амебовидной, серповидной или рогульчатой формы, сложенных тончайшим слабояаляризующим агрегатом калишпата, погруженных в фельзитовую матрицу, содержащую гораздо больше кремнезема и меньше калия и алюминия (Фрсмберг, Ван, 1980). Пепловидные частицы и вмещающий их фельзитовый агрегат можно рассматривать как две фазы, первоначально представлявшие эмульсию, состоящую из различных по составу стекол. В процессе течения эмульсии, обособившиеся частицы вытягивались в сложно

построенные полосы и цепочки, плавно огибающие вкрапленники и подчеркивающие микрофлюидальную текстуру пород.

На макроуровне ликвационное расслоение проявлено в виде флю-идально-полосчатых и сфероидальных текстур. Наиболее показательны сфероидальные макроструктуры с кварц-калишпатовыми обособлениями округлой, овальной или почковидной формы, погруженными в микрозернистый далиипатовый"агрегат. Размеры сфероидов чаще всего варьируют от 0,5 см до 3-4 см, редко больше. Сливаясь, они вытягиваются в линзовидные или четковидные цепочки, соединяясь иногда тонкими проводничками. Границы сфероидов всегда резкие, фазовые. Микроструктура подобных обособлений - псевдосферолитовая, причем очень часто в строении одного сфероида участвуют несколько девит-рификационных псевдосферолитов; кроме того, отмечались микропой-кшштовая или криптсфельзитовая структуры. Для окружающего сфероиды мезостазиса обычны микросферолитовая и фельзитовая структуры, часто с участками микропойквдштового строения. Морфология сфероидальных обособлений, их взаимное расположение, свидетельствует о том, что они обособились еще в жидком состоянии и участвовали в движении магматического вещества. В наиболее яркой форме явления ликвационной дифференциации ультракалиевых расплавов проявились в сочетании контрастных по составу кварцевых и калишпатовых фаз (Фромберг, 1991).

Породы лавовой фации по составу и структурно-текстурным особенностям тождественны вышеописанным, отличаясь, главным образом, большим количеством автобрекчированных разновидностей, несколько большей степенью динамометаморфических и вторичных изменений.

Покровные и субвулканические фации.ультракалиевых риолитов Горного Алтая по составу и характеру структур и текстур аналогичны ультракалиевым риолитам Рудного Алтая. Основное отличие - значительно меньшая степень динамометаморфизма, вторичных изменений и значительно меньшая степень девитрификаши базиса пород. Здесь нередки разновидности, в которых основная масса имеет почти изотропное строение. Кроме того, во вкрапленниках ультракалиевых риолитов Горного Алтая обычен биотит - разложенный.и полностью замещенный железной слюдкой. Количество этого минерала - не более 5-752' о? общёго количества вкрапленников. В некоторых субвулкани-ческкх телах высококалиевых риолитов Уйменского прогиба в. базисе присутствуют микролиты амфибола ряда глаукофана - рибекита.

Петрография плутонических аналогов ультракалиевых риолитов.

Аксайский и Уландрыкский массивы аляскитовых гранитов обладают порфировидной структурой. Во вкрапленниках, размером.до 2-3 мм, калишпат, кварп и, редко, плагиоклаз. Главные породообразующие минералы - кварц и калиевый полевой шпат, второстепенные - замещенный серицитом плагиоклаз и биотит, акцессорные -циркон, апатит, флюорит, титанит и гематит. Базис пород - плотно сросшаяся масса микрографических агрегатов кварца и калиипата, имеющих грубо изометричную форму и сливающиеся друг с другом по извилистым линиям. Достигая размера до 1,5 мм, они часто обрастают вкрапленники кварца и полевых шпатов в виде широких кайм -"фестонов". Структура этих агрегатов микропегматитовая с характерной клиновидной формой вростков кварца в калиипате. Редкие пластинки биотита встречаются в базисе в виде вростков внутри или по периферии микропегматитовых агрегатов. Тааое же положение занимают и выделения гематита. В целом микроструктура пород свидетельствует об их многоэтапной кристаллизации - сначала вкрапленников - избыточных против эвтектики компонентов, затем эвтектической кристаллизацией расплава с образованием микрографического базиса, после чего последовало выделение биотита и гематита в субсолидуснкх условиях. Ничтожное количество биотита свидетельствует, что мы имеем дело с производными "сухих" магм.

Завершающие этапы формирования Аксайского массива сопровождались внедрением тел эруптивных брекчий, состоящих из обломков гранитов, сцементированных практически чистым гематитом. Подобные образования указывают на магматический источник железа в месторождениях, ассоциирующих с высококалиевыми риолитами и гранитами. Высококалиевые граниты Калгутинской мульды по минеральному составу аналогичны вышеописанным, отличаясь лишь более крупнозернистым строением.

Ультракалиевые риолиты палеозойского возраста Казахстана, Средней Азии, Урала, Монголии и Судетской области также, как и мезозойские вулканита того же состава Северного Кавказа, Забайкалья и Приморья, третичные ультракалиевые риолиты Северной Македонии по составу, структурно-текстурным особенностям, степени де-витрификации базиса и характеру вторичных изменений близки аналогичным породам Горного Алтая. Что же касается мезозойских ультракалиевых риолитов Зауралья и третичных ультракалиевых риолитов Центральной Мексики, то в этих регионах базис пород в значительной степени сложен неизмененным вулканическим стеклом.

. Обще закономерности состава, текстур и структур ультракалиевых риолитов. Все разновидности ультракалиевых риолитов отличаются близким составом, текстурами и структурами. Основные.региональные различия сводятся^ главным образом, к вариациям состава и качественных соотношений минералов-вкрапленников, количествами альбита и калишпата в базисе и сочетаниями различных типов микроструктур. В целом для'эффузивных пород характерны порфировые структуры с относительно небольшим - 5-101 от объема пород, количеством вкрапленников. В породах субвулканической фации количество фенокристаллов увеличивается до 25-30$, хотя и в лавах, и в субвулканических породах имеются разновидности, почти лишенные вкрапленников, вплоть до появления афировых разновидностей. Одинаково часто встречаются идиоморфные и оскольчатые формы вкрапленников, что особенно характерно для кварца. Фенокристы полевых шпатов часто в различной степени альбитизированы, причем этот процесс происходил еще на магматической стадии становления пород. Биотит, там, где .он присутствует, представлен железистыми разновидностями и обычно по спайности замещен гематитом. Основная масса сложена первично стекловатым микрозернистым агрегатом кварца и щелочных полевых шпатов, среди которых резко преобладает калиевый палевой шпат - его количество всегда не менее, чем вдвое превышает количество альбита. Это основное петрографическое отличие высококалиевых риолитов от других типов риолитов. Микроструктуры основной массы в большинстве случаев девитрификационные, апо-витрофировые, хотя встречаются - в наиболее молодых комплексах, породы частично или полностью стекловатого сложения. В наиболее древних - протерозойских и нижнепалеозойских комплексах в основной массе пород структуры перекристаллизаши преобладают над структурами девитрификаши. Нередки и микроструктуры магматического генезиса - трахитовая, обычно в сочетаниях с девитрификаци-онными или витрофировыми структурами. Характерная особенность пород - почти постоянное присутствие изометрических или удлиненных полостей, выполненных идиоморфными кристаллами адуляра и кварца, часто со следами развития последнего по тридимиту. В этих же пустотах обычны зернистые скопления флюорита или железистого карбоната. Подобные образования свидетельствуют о богатстве расплавов летучей фазой,, содержащей эти элементы.

Существует рад структурно-текстурных особенностей, присущих именно ультракалиевым риолитам - текстуры ликвационного генезиса,

обусловленные расщеплением расплава на фазы, одна из которых отвечает практически чистому калишату, а вторая значительно обогащена кремнеземом. Крайними случаями такого расщепления является контрастное кварц-калишпатовое расслоение расплава. Структуры ликвационного генезиса, проявлены на макро, - микро- и микронной уровнях.

Особенности минерального состава, структур и текстур ультракалиевых риолитов, извергавшихся в различное время и в разных регионах, дают • основание утвервдать, что они повсеместно обладают близким минеральным составом и однотипным набором текстур и структур, т.е. представляют собой особую петрографическую разновидность вулканических пород кислого состава.

3.. Ультракалиевые риолиты постоянно ассоциируют с менее калиевыми разновидностями, образуя единую петрохимическую серию. состав которой отвечает квардево-полевошпатовой котектике. отражающей равновесие твердых Фаз и расплава на уровне кристаллизации кислых магм.

Геохимия ультракалиевых риолитов Алтая.

При изучении петрохимических особенностей комплексов ультракалиевых риолитов, кроме обычно применяемых статистических методов, был широко использован кластерный анализ, один из методов многомерного корреляционного анализа, позволяющий исследовать химизм пород во всем их разнообразии, поскольку объекты сравнения представлены не одним каким-либо петрохимическим типом, а их дискретным набором.

Для выявления общей патрохимической структуры девонских вулканитов кислого состава Юго-Западного Алтая в общую выборку, объ-единящую ультракалиевые риолиты эмс-нижнеэйфельского возраста Рудного Алтая, были включены ультракалиевые риолиты эйфель-нижнежи-ветского возраста Коргонского прогиба, а также одновозрастные с ними кислые члены базальт-риолитовой формации Рудного Алтая. Последние включены для. сравнения, поскольку считалось, что в девонское время на территории Рудаэго Алтая и Коргонского прогиба существовал единый ареал вулканизма. Как следует из таблицы I и рис.2, ультракалиевые риолиты Рудного Алтая и Коргонского прогиба имеют практически одну и ту же петрохимическую структуру и резко отличны от риолитов базальт-риолитовой формации Рудного Алтая, имеющих ярко выраженную натриевую петрохимическую специализацию. ■

Таблица I

Сравнительная характеристика химизма различных разновидностей среднедевонских риолитов

Юго-Западного Алтая (по результатам кластерного анализа)

Номера кластеров Кол-во анализов ыог по, МА ГеО Мп'О МдО СаО АО М

I 24 71,12 0,22 15,68 2,96 0,03 0,83 0,70 0,05 8,43

2 38 73,02 0,36 12,92 3,40 0,03 0,36 0,81 1,96 7,14

3 45 73,71 0,35 12,39 3,02 0,12 0,72 0,55 0,46 8,67

4 32 73,82 0,33 13,11 2,71 0,04 1,76 0,79 1,39 6,10

5 96 76,06 0,26 12,71 2,48 0,05 0,76 1,04 . 5,01 1,63

6 234 76,21 0,18 11,97. 1,91 0,03 0,39 0,55 0,79 7,96

7 38 78,43 0,14 10,70 1,45 0,02 1,28 0,17 0,40 6,91

Примечание, Кластеры 1-4 и 6-7 - характеризуют состав ультракалиевых серий, 5 -членов базальт-риолитовой формации.

состав кислых

Рис.2. А -гистограммы распределения петрохимических типов риолитов Юго-Западного Алтая: I - высококалиевые риолиты Коргон-ского прогиба £1'^ ; 2 - натриевые риолиты Рудного Алтая

! 3 - высококалиевые риолиты Рудного Алтая : •

Б..- диаграмма кварц-альбит-ортоклаз при Ройщ от С,5 до 3 кбар с фигуративными точками составов риолитов Юго-Западного Алтая.

Номера на гистограммах и номера фигуративных точек на диаграмме соответствуют номерам кластеров в таблице I.

На диаграмме кварц-альбит-ортоклаз фигуративные точки располагаются вблизи кварц-полевошпатовой котектики, образуя два самостоятельных ареала - калиевых и натриевых риолитов, причем ультракалиевые разновидности группируются вблизи эвтектики ква~рц-ор-токлаз. Составы 2 и 7 кластеров отражают, по-видимому, тренд лик-вационной дифференциации ультракалиевых расплавов.

Показательны соотношения рубидия и стронция в разновозрастных продуктах кислого вулканизма. На диаграмме соотношения рубидия и стронция (рис.3) натриевые риолиты девонской базальт-риоли-товой формации попадают в поле с мощностью земной коры до 20 км. Ультракалиевые риолиты каменноугольного возраста тяготеют к полю, для которого мощность земной коры оценивается в 20-30 км, а аналогичные породы девонского и мезозойского возраста занимают верхнюю часть того же поля и частично нижнюю часть поля, для которого мощность 'земной коры оценивается более чем в 30 км. Эти данные хорошо увязываются с геологическим положением анализируемых,вулканитов.

Количество рубидия в высококалиевых риолитах не всегда прямо коррелируется с количеством в них калия. Это объясняется тем, что содержания рубидия в значительной степени зависят от координационного числа калия, находящегося в расплаве в виде полимерных группировок - миналов, являющихся зародышами будущих кристаллов (Белов, 1960). Чем выше координационное число калия, тем большее количество рубидия входит в решетку формирующегося кристалла. Б расплавах; высококалиевых риолитов калий находился в "санидино-вой", октаэдрической координации, чем и объясняется меньший темп накопления рубидия относительно калия. В ортоклазах и микроклинах координационное число калия 10, а в основных концентраторах рубидия, слюдах - 12.

Спектры РЗЭ в высококалиевых риолитах типичны для магматических пород кислого состава корового происхождения и свидетельствуют о раннем фракционировании плагиоклаза из формирующихся расплавов.

Ультракалиевые риолиты наложенных впадин Горного Алтая в це-'лом образуют единую петрохимическую серию, хотя комплексы этих пород, развитые в каждой впадине, отличаются собственной петрохи-мической структурой.

В ¿г/т

>{30 ИМ

200 •

150

20-30

им 100 ■

50-

<20 «М

ультрамалиеНые риолиты л Ъ,-г в С тМг

° риолиты Зазальт -рирлипго-бои формации

О.

4 Ч

о 4

1к

4

4 а

4 *

■ в*

в

а

•4"

о о

о о о о

° о „

0о о ° о

о

. -г

о

о О

О О

о О

оо о

50

«О

«0 5г

Рис. 3 . Соотношения содержаний рубидия и стронция в разновозрастных комплексах: ультракалиевых риолитов и в риолитах бааальт - риолитовой формации Юго-Западногс Алтая.

оо

Общие геохимические особенности ультракалиевых риолитов. Для выявления общих особенностей химизма риолитов с высоким содержанием калия было использовано более 1700 полных силикатных анализов из различных структурно-ф ормашоннкх зон Алтая, некоторых других регионов бывшего'СССР и зарубежных стран.- Весь массив данных был обработан методом кластерного анализа, в результате чего было выделено семь кластеров (таблица 2), отражающих средние составы основных петрохимических типов высококалиевых риолитов. На диаграмме кварц-альбит-ортоклаз фигуративные точки составов кластеров заняли строго определенное положение - составы, отвечающие 1,2,3 и 6 кластерам и объединяющие более 83$ всего массива данных (таблица 2, рис.4), разместились на линии кварц-псяевошпато-вой котектики, образуя четкий тренд изменения составов от I ко 2, 3 и 6 кластеру, т.е. от близких к эвтектоидным и ультракалиевым разновидностям. В этом же направлении растет глиноземистость, характеризуя плюмазитовый ряд эволюции расплавов. Фигуративные точки составов 4, 5 и 7 кластеров отражают, по-видимому, тренд лик-вационной дифференциации ультракалиевых магм, отвечающий по составу 6 кластеру и характерный для этого типа пород. Различные сочетания рассчитанных петрохимических типов характеризуют петро-химическую структуру каждого конкретного комплекса ультракалиевых риолитов.

Ультракалиевые риолиты различных структурно-формапионных зон Юго-Западного Алтая обладают близкой петрохимической структурой, т.е. расчеты, выполненные на обширном материале, собранном в различных, часто удаленных друг от друга регионах, подтвердили выводы, сделанные на основании аналитических данных, собранных в конкретных регионах. Ультракалиевые риолиты хайдунского типа отличаются ярко выраженной петрохимической однородностью и сложены практически одними разновидностями 6 кластера, т.е. ультракалиевыми разновидностями, что, несомненно, показывает - высокие содержания калия в породах не результат случайных вариаций состава или частичной дифференциации расплава, а фундаментальное свойство магм.

Комплексы ультракалиевых риолитов Монгольского Алтая близки ультракалиевым риолитам Белоубинско-Южноалтайской зоны Юго-Западного Алтая. Высококалиевые риолиты девонских наложенных впадин Горного Алтая близки по петрохимической структуре, хотя в деталях и отличаются друг от друга. Собственной петрохимической структурой обладают комплексы высококалиевых риолитов Воронежского крис-

Таблица 2

Петрохимические тилы высококалиевых риолитов

кластеров Кол-во анализ ов 5.0, Т,02 л А сэ МдО СаО Л2о «20 РА

I 396 72,04 0,44 14,13 3,52 0,06 0,89 1,00 3,19 4,60 0,15

2 240 76,12 0,22 12,70 1,99 0,04 0,45 0,57 . 2,52 5,34 0,06

3 . 173 74,89 0,24 12,84 2,33 0,04 0,43 0,54 1,90 6,73 0,06

4 202 76,89 0,22 12,40 2,04 0,04 0,53 0,70 0,70 6,43 0,05

5 33 74,44 0,41 14,80 2,86 0,05 1,32 0,53 0,45 4,96 0,16

6- 514 74,47 0,26 12,57 2,60 0,06 . 0,46 0,43 0,58 8,51 0,05

7 40 78,92 0,24 12,58 2,76 0,06 0,54 0,84 0,19 3,79 0,07

Примечание: кластеры 4, 5 и 7 - отражают тренд ликвашонной дифференциации ультракалиевых риолитов 6 кластера.

таллического массива, Полярного Урала и Средней Азии, в которых преобладают разновидности с более высокими отношениями калия к натрию. Для мезозойских ультракалиевых риолитов Восточной "Сибири отмечено увеличение отношения калия к натрию с запада на восток -от наложенных впадин Западного Забайкалья к вулканогенным впадинам Восточного Забайкалья, в которых резко увеличивается доля риолитов 4 и 6 кластеров. Индивидуальными особенностями петрохи-мической структуры отличаются комплексы, включающие ультракалиевые риолиты Приморья и Охотско-Чукотского вулканического пояса, Внутрисудетской впадины и Южной Дакоты. Ультракалиевые риолиты Внутрисудетской впадины практически аналогичны ультракалиевым риолитам хайдунского типа Юго-Западного Алтая.

В целом для большинства комплексов ультракалиевых риолитов характерно резкое преобладание пород, по химизму отвечающим 1,2, 3 и 6 кластерам, т.е. разновидностям, близким кварц-полевошпатовой котектике. Петрохимическая структура каждого конкретного комплекса обусловлена сочетаниями этих петрохимических типов. Каких-либо закономерностей изменения химизма того или иного комплекса, зависящих от возраста ультракалиевых риолитов, не обнаружено.

Петрохимические особенности риолитов с высокими содержаниями калия позволяют считать, что они представляют самостоятельный петрохимический ряд вулканических пород кислого состава, отличающийся постоянными высокими отношениями калия к натрию.

4. Ультоакалиевые риолиты имеют магматическое происхождение и несут отчетливые следы дифференциации в жидком состоянии, проявленной на микро- и макроуровнях. Наиболее контрастным проявлением этого процесса является расслоение расплава на кварцевые и калмшатовые Фазы. Генезис ультракалиевых магм связан с надликви-дусным расслоением эвтектоидных расплавов на контрастные по составу калиевые и натриевые фазы.

Представления о магматической природе ультракалиевых расплавов кислого состава разделяются не всеми исследователями и механизм их формирования пока не имеет однозначного решения. В работе рассмотрены существующие модели формирования ультракалиевых риолитов и предпринята попытка обосновать наиболее вероятные из них.

Немагматкческие модели Формирования ультракалиевых риолитов. Существует, по крайней мере, три модели немагматического генезиса высококалиевых риолитов. Первая из них связывает высокие содержания калия с адуляризашхей первично стекловатого базиса риолитов

нормального ряда и высказана В.И.Черновым (1974), поддерживается рядом других исследователей. Вторая модель объясняет это же явление лслярным перераспределением калия и натрия в зоне катагенеза и развивается М.С.Козловым (1977), который счтает этот процесс результатом низкотемпературного регионального метаморфизма. Третья модель предполагает, что изменение состава вулканического стекла обусловлена ионообменными процессами, происходящими в суб-солидусных условиях и предложена В.С.Поповым (1988). Эта модель основана на ионообменном взаимодействии стекловатого базиса вулканитов с флюидами эндогенного и экзогенного происхождения. Последние, вовлеченные в конвективную циркуляцию, имеют наибольшее значение. Близкой точки зрения придерживается Д.Б.Стюарт (1983).

Обогащение стекловатых вулканических пород калием в результате низкотемпературных метаморфогенных преобразований представляется маловероятным, поскольку ведущим механизмом при этом является ионный обмен з процессе гидратации вулканического стекла, тогда как риожты с высоким содержанием калия в подавляющем большинстве случаев формировались при дефиците воды. Следы вторичной гидратации вулканического стекла в гшроклаотике и приконтзктовых частях тел встречаются довольно часто, но каких-либо различий в химическом составе гидратировашшх и негидратированных разновидностей даже в пределах одного и того же тела - лавового ш субвулканического, не обнаружено. При метаморфогенном или гидротермальном изменении пород, при их альбитизацш или калишпатизашга, действует принцип кислотно-основного взаимодействия компонентов, заметно проявляющийся не во всем диапазоне кислотности, а на определенных рубежах. Из этого следует, что эффект кислотно-основного взаимодействия таких- элементов как калий и натрий, в относительно низкотемпературных, ниже 300° С, природных растворах, маловероятен (Зотов, 1979). При взаимодействии расплав-флюид ¿^магматических температурах во флюидах концентрируется натрий, а в сосуществующем с нам расплаве - калий, т.е. магматические расплавы в таких случаях выступают как концентраторы калия относительно взаимодействую;®« с ними флюидов (Зырянов, 1979; Маракушев, 1973, 1979 и др.). Изучение изотопного состава кислорода в ультракалиевых рио~ литах Юго-Западного Алтая показало, что величина $ ¿/лежит в пределах +10,7 - +16,1$. Этот показатель характерен для магматических пород - например, для гранитных плутонов обычны колебания

8 0 от +9,6 до +15 (Дж.О-Нвйл, 1984; Рамбврг, 1972). Высокие

значения величины свидетельствуют об отсутствии воздействия

на породы метеорных вод (Тейлор, 1974, 1977; Тейлор, Мак-Леннан, 1988).

Несомненно, что в ряде случаев, особенно на рудных полях, присутствуют породы, осадочные и вулканическиес большим количеством наложенного калишпата. При значительной интенсивности этого процесса состав замещаемых пород по химизму может приближаться к составу ультракалиевых риолитов, но на наш взгляд, масштабы этого процесса недостаточны для формирования больших объемов пород подобного состава, достаточных для образования вулканических формаций. Все это не позволяет согласиться с немагматическими моделями формирования ультракалиевых риолитов.

Магматические модели Формирования высококалиевых расплавов. Существует, по крайней мере, три модели магматического происхождения высококалиевых расплавов - парциальное плавление обогащенного калием кристаллического вещества земной коры, обогащение магматических расплавов кислого состава калием в результате метамаг-матических процессов и ликвапионное расщепление расплавов нормального ряда на натриевую и калиевую фазы.

На диаграмме квар-альбит-ортоклаз четко проявлен тренд эволюции высококалиевых расплавов от наиболее близких к кварц-орто-клазовой эвтектике к менее калиевым и более натриевым разновидностям (рис.4). Этот тренд практически идентичен экспериментальным выплавкам, полученным Г.Винклером и Г.фон Плагеном при плавлении глинистых п-ород. Ограничивающим условием здесь является узкая температурная (10-20, реже до 4С°С) область изохимического равновесия .формирующихся расплавов высокскалиевого состава.

Расплавы высококалиевого состава могли возникнуть при парциальном плавлении кристаллического субстрата, возникшего при последовательном метаморфизме метапелитовых пород, когда обогащенные биотитом породы в ходе прогрессивного метаморфизма разлагаются на кордиерит или гранат и калишпатосодеркащие парагенезисы. При плавлении подобного субстрата большая часть тугоплавкой гра-натсодержащей фазы оставалась в рестите. Часть граната альманди-нового ряда, по-видимому, перешла в расплав, обогащая его железом и тяжелыми РЗЭ, что вполне согласуется с данными по геохимии РЗЗ в ультраквлиевых риолитах, температурой плавления альмандина -900°С и температурой гомогенизации расплавкых включений в ультракалиевых риолитах (915-930°С).

Для выплавления кислых высококалиевых магм в ряде случаев необязательно резкое обогащение калием плавящегося субстрата. Проведенные расчеты показывают, что при парциальном плавлении-пород, близких по составу гнейсам кристаллического основания Юго-Западного Алтая, 20,3$ отделяющегося расплава будет отвечать составам ультракалиевых риолитов хайдунского типа (Фромберг, 1975). В рас-титовой фазе остаются породы, близкие по составу к серым гнейсам. Показательно, что содержания рубидия и стронция в рассчитанном составе выплавок отвечает реальным содержаниям этих элементов в ультракалиевых риолитах Рудного Алтая.

Петрографические данные, а также изучение состава флюидной фазы, законсервированной в риолитах ультракалиевого состава, свидетельствуют о том, что эти породы формировались при дефиците воды. Экспериментальные данные (Эбоди, Йоханкес, 1991) свидетельствуют о том, что при формировании расплавов гранитного состава снижение активности воды заметно обогащает эвтектические составы ор-токлазовым компонентом. Этот процесс может усиливаться при прогрессивном плавлении корового вещества в результате устойчивого притока тепла под воздействием крупных масс поднимающихся базальтовых магм. Экспериментальные данные (Заивилевич и др., 1988) показали, что при температуре существования базальтовых магм, т.е. при 1100-1200°С, гранитный субстрат плавится метастабильно, что выражается в одновременном появлении эвтектического и щэлочнопо-левошпагового расплава. Это связано с тем, что при высоких температурах скорость плавления калишпата на порядок выше скорости образования эвтектических выплавок, и при расплавлении около 30-351 объема гранитного материала содержание кремнезема в парциальных выплавках достигает 66-67$, а окислов калия 8-9$. При этом процессе формирующиеся расплавы .интенсивно обогащаются калием. Метаста-бильные условия возникновения магматических расплавов вероятны в тектонически активных зонах, для которых и характерны проявления ультракалиевых риолитов.

Метамагматическая модель формирования ультракалиевых расплавов кислого состава предполагает процесс, при котором происходит постепенное обогащение магматического вещества калием (Коржинский, 1987). Сущность его заключается б нарушении равновесия между магматическими расплавами и сосуществующими с ними флюидами. Стремление к новому равновесию приводит к перераспределению компонентов между флюидом и магматическим веществом и к изменению состава расплава.

В миндалинах и щелевидных полостях ультракалиевых риолитов постоянно присутствуют флюорит, адуляр и кварц - последний часто со следами развития по тридимиту. Эти минералы свидетельствуют о присутствии во флюидной фазе таких элементов как калий, кремнезем и фтор, т.е. вполне вероятно, что существовал достаточно мощный поток высококалиевых флюидов, оказывающих воздействие на составы эволюционирующих расплавов. Можно предположить, что в этих флюидах существовали соединения типа ЙгЗ'Гб . обладающих сильными кислотными свойствами, расширяющими поле кристаллизации кварца. В этом случае сосуществующие с флюидом расплавы обогащаются полевошпатовыми компонентами. Первоначально эвтектоидные расплавы становятся более основными и при практически постоянном содержании кварца часть альбита замещается на более основной ортоклаз. Этот процесс нашел экспериментальное подтверждение (Элельбаум, 1986), качественно согласующийся с ранее полученными результатами Г.фон Платена (1967, 1978). Обогащение расплавов ортоклазовым компонентом объясняется высокой активностью калия в расплаве (Кузнецов, 1982). .

Таким образом, метамагматическая модель формирования ультракалиевых расплавов кислого состава возможна при воздействии на гранитные расплавы потоков калийсодеряащих флюидов.

Неодинаковое химическое сродство флюидных компонентов магм к петрогенным элементам стимулирует возникновение магматической неоднородности. Компоненты флюидов, смещающие эвтектические составы в противоположных направлениях, ведут к потере расплавами свойств идеальных растворов и способствуют возникновению жидкостной несмесимости - ликвации, следы которой постоянно фиксируются текстурами и структурами ультракалиевых риолитов, подробно описанных в работе. В большинстве случаев одна из фаз обогащена кремнеземом, а другая - калием. Наиболее контрастное расщепление расплавов ультракалиевых риолитов зафиксировано появлением чисто кварцевых и калишпатовых фаз, описанных в ультракалиевых риолитах Юго-Западного Алтая (Фромберг, 1991). Примеры-составов расслренных фаз в ультракалиевых риолитах приведены в таблице 3. Экспериментальные данные свидетельствуют о существовании области расслоения в крайних калиевых и натриевых алюмосиликатных системах, а по расчетным данным и для промежуточной калинатровой системы (Маракушев и др., 1979), что в определенных условиях и определенном составе флюидной фазы может привести к магмагическому расщеплению эвтектоидннх

Таблица 3

Примеры составов расслоенных фаз в ультракалиевых риолитах Юго-Западного Алтая5^

на микроуровне

на макроуровне

№¡6 обо

Ф-10П

Ф-670

Ф-3

ь-3/1

Ф-921/7

I

2

5

6

7

8

9

10

II

12

13

14

66,33 64,33 .16,51 17,78 0,23 0,23

73,21 74, 13,69 12, 0,74 О,

31

14

74

0,23 0,30 1,02 0,31 13,34 13,34

0,23 О, 0,73 О, 7,62 8,

30 22 74

65,66 63,58 99,90 99,90 0,14 0,19.0,03 0,03 17,36 17,57 -

0,13 0,03 0,07 0,15 0,32

0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06

0,63 0,69 0,14 0,14 16,06 15,90 0,03 0,03

66,90 1,18 14,41 0,80 1,78 0,15 0,35 1,22 2,00 11,00

77,20 0,27 9,04 0,87 2,61 0,09 0,23 1,37 0,23 7,31

0,70 . 0,71

64,24 0,59 16,50 1,21 1,54

0,12 0,30 1,20 12,10

76,48 0,28 9,01 2,04 2,32 0,03 0,19 0,50 0,55 7,60

0,60 1,02

76,96 0,44 9,80 2,13 0,56

0,75 0,58 0,26 9.18 0,40 0,07 0,08 0,02

65,12 0,31 16,00 0,64 0,20

2,16 0,46 0,38 14,40 0,16 0,05

0,01

1,2 - состав пепловидных обособлений; 3,4 - состав окружающей фе^ьзитовой массы; 5,6 - фельзитовый агрегат вокруг кварцевых глобулей (5,6); 10,12/13 - состав сфероидов; 9,11,14 - состав окружающего мезостависа. №№ 1-8 определены на микрозонде "САШВАХ", 9-14 - химическим анализом.

7с

}0-20-Ш •

Рис.4.1. Общая петрохимическая структура всей выборки по риолитам ультракалиевого состава различных регионов (данные таблицы 2); 2 - диаграмма кварц-альбит-ортоклаз при Р0^щ от

0,5 до 3 кбар, на которую нанесены фигуративные точки:

1 - составы ликвационных фаз в ультра калиевых риолитах

Юго-Западного Алтая;

2 - составы кластеров (по данным таблицы 2);

3 - составы экспериментальных выплавок по Г.Винклеру и

Г. фон Платену (1968).

Коннодами соединены составы возможных сосуществующих фаз.

калинатровых магм на существенно натриевые и калиевые фазы, комплементарные друг другу. В эвтектических системах вполне возможно надликвидусное расслоение расплавов на контрастные по составу жидкие фазы, поскольку эвтектические"составы отличаются наибольшей нестабильностью и при критических температурах могут легко подвергаться расслоению (Калашников, 1990; Милюков, Касымова, .1981; Соколовский и др., 1986; Френкель, 1948 и др.).

В природных условиях следы подобного процесса обнаружены в ри-олитовых лавах вулкана Мутновский на Южной Камчатке (Бурикова,

1991), в Центральном Казахстане (Маракушев, Яковлева, 1992) и в других местах. Весьма вероятно, что разделение пород на натриевые и калиевые фазы в процессе магматической дифференциации имеет более общее, региональное значение. Сложное флюидноет воздействие на котектику обогащенного летучими гранитного расплава способствует его расслаиванию и возникновению жидкостной несмесимости, что приводит к появлению обогащенных натрием расплавов, несмесимых с алю-мосиликатными калиевыми расплавами (Маракушев и др., 1979, 1991,

1992). В таком случае существует вероятность ликвационной дифференциации достаточно крупных масс магматического вещества гранитного состава на калиевые и натриевые серии на глубшах, недоступных прямому наблюдению. Для этого необходимо присутствие в регионе продуктов магматической деятельности соответствующего состава, с различными соотношениями содержаний калия и натрия, комплементарных друг-другу. В масштабе регионально проявленных геологических процессов таким условиям отвечают риолиты девонского возраста Юго-Западного Алтая, среди которых присутствуют натриевые, калиевые и калинатро-вые серии (Фромберг, 1971, 1973). Расчет баланса вещества (таблица 4) показал возможность появления ликвационных фаз, отвечающих реально существующим вулканическим породам (Фромберг, 1975).. Из таблицы 4 видно, что из эвтектоидного расплава, отвечающего реально существующим вулканическим породам калинатриевого состава, можно получить 33,2$ расплава ультракалиевых и 66,8$ расплава натриевых риолитов, отвечающих средним составам девонских риолитов Рудного Алтая. Эти данные вполне сопоставима с объемами реально существующих комплексов риолитов ультра калиевого и натриевого состава.

На рисунке 5 приведена диаграмма кварц-альбит-ортоклаз, на которую нанесены составы натриевых, калинатриевых и ультракалиевых риолитовых комплексов Рудного Алтая, а также, по данным А.А.Маракуй шева и Е.Б.Яковлевой (таблица 5), составы сосуществующих расслоенных фаз в риолитовых лавах Центрального Казахстана. Совпадение, как видно из диаграммы, практически полное. •

Таблица 4

Расчетные составы расслоенных фаз при ликвации расплава риолитового состава55^"

И пп Ы0г 77 0, Ш ГеО МпО МдО СаО АО н 5г ТН # выплавки

I. Расплав калиевых риолитов 76,30 0,21 12,05 2,06 0,05 0,49 0,50 0,93 7,41 142 33 10 33,2

2. Расплав натриевых риолитов 76,16 0,24 12,84 2,24 0,05 0,91 0,70 4,74 2,12 26 91 6 66,8

3. Исходный природный расплав 75,25 0,22 12,93 2,31 0,05 1,02 0,69 3,56 3,97 73 101 9 100

4. Исходный расчетный расплав 75,49 0,23 12,46 2,16 0,05 0,76 0,63 3,44 3,84 64 71 7 100

Сумма квадратов отклонения = 0,187

г; Примечание. Составы исходного раоплава и ликвашонных фаз соответствуют составам "средних" типов гулканитов Рудного Алтая (Фромберг, 1975); содержания окислов приведены в та.% в пересчете на безводное вещество'микроэлементов - в г/т.

Q

Рис. 5. Диаграмма кварц-альбит-ортоклаз / по Г.Платену, 1967 / с фигуративными точками составов продуктов кислого вулканизма девонского возраста Юго-Западного Алтая. калиевые серии, о - натриевые и кали-натриевые серии, -Ф- - "очищенные"типы риолитов Юго-Западного Алтая / Фромберг, 1975 /. Коннодами соединены точка составов расслоенных фаз в риолитах Центрального Казахстана / по А.А.Маракушеву и Е.Б.Яковлевой, 1992 /.

Таблша 5

Состав (мас.% в пересчете ка безводное вещество) полосок разложенного стекла в риолитовой.лаве девонского возраста (Центральный Казахстан)

Тип стекла &'"0г ЛОг МА Ге 0 МлО МдО СаО л,о №¿0 СУ ВаО

I 78,71 - II, 22 0,18 одз 0,10 0,03 1,77 .7,56 0,22 0,08 _

80,32 0,01 10,28 0,35 0,07 0,06 - 1,32 7,34 0,15 0,01 0,09 .

74,92 - 13,65 0,11 0,10 - - 0,65 10,57 - - -

81,73 0,01 10,02 0,29 0,09 0,04 - 1,25 6,57 - - -

81,65 0,02 9,73 0,17 0,08 0,14 - 1,04 7,17 - - -

П 85,13 84,45 79,65 82,64 83,30 77,01 0,09 0,15 0,08 0,07 8,64 8,98 11,71 10,86 9,83 13,30 0,36 0,23 0,15 0,33 0,33 0,10 0,19 0,14 0,22 0,05 0,09 0,05 0,02 0,04 0,06 0,02 0,01 . 5,03 3,95-5,83 5,93 5,56 6,72 0,35 ' 1,83 1,93 0,46 0,79 2,45 0,28 0,27 0,25 0,06 -

Примечание. 1,П - составы сосуществующих ликвашонных фаз на рис.5. Данные А.А.Маракушева и Е.Б.Яковлевой, 1992 г.

Общие особенности генезиса ультракалиевых риолитов. Рассмотренные выше модели генезиса ультракалиевых риолитов позволяют отвергнуть немагматические пути их формирования. Тем не менее, каждая из рассмотренных магматических моделей также не может дать однозначного решения проблемы их генезиса, поскольку в процессе возникновения и эволюции высокофлюидных магматических систем, в зависимости от конкретных термодинамических условий, существует принципиальная возможность для реализации любого из отмеченных путей формирования высококалиевых расшгавов, масштабы проявления которых могут быть различны. Первоначальный механизм их формирования выявить чрезвычайно сложно, поскольку при любых - способах генерации расплавов происходило взаимодействие между ниш и сосуществующими флюидами, что усложняло и затушевывало первоначальную картину. В целом формирование высококалиевых расплавов носило сложный синтетический характер, т.к. при возникновении и эволюции высокофлюидных магматических систем тесно переплелись магматические и метамагматические процессы.

Каждая из рассмотренных моделей имеет ряд ограничивающих условий и не может претендовать' на абсолютную однозначность. И все же следует отметить, что несмотря на многие неясности, существующие в механизме реализации ликвационной модели формирования крупных масс ультракалиевых магм, основным ее достоинством является отсутствие дополнительных источников калия, происхождение которых весьма проблематично. Кроме того, следы жидкостной дифференциации, запечатленные в текстурах и структурах ультракалиевых риолитов, а также наличие на Алтае контрастных по составу серий риолитов и гранитов натриевого и ультракалиевого состава, комплементарных друг другу (Фромберг, 1991), вполне могут свидетельствовать о ведущей роли ликвационной дифференциаций в формировании ультракалиевых магм кислого состава.

Особенности металлогении ультракалиевых риолитов.

В различных регионах в ассоциации с ультракалиевыми риэлитами известны рудопроявления и промышленные месторождения железа, свинца, серебра, золота, олова, урана, скандия, циркония, флюорита и т.д. На Алтае месторождения железа - Раскатинское, Коксинское, Хол-зунское, Рудный лог, Калгутинское и др. содержат значительную,примесь олова, свинца, цинка., серебра, иттрия (Ажгирей, 1963; Робер-тус, 1981 и др.). Промышленные скопления олова, часто в парагенезисе с полиметаллами, разрабатывэются на Дальнем Востоке и в Централь-

ной Мексике (Баскина, 1982; Фаворская, 1959 и др.). Полиметаллические и, в частности, свинцовые руды в тесной ассоциации с ультракалиевыми риолитами известны на Алтае, в Казахстане, Приморье и др. (Баскина, 1982; Бахтеев и др., 1986; Бурштейн, 1988; Пучков и др., 1986). Руды благородных металлов, пространственно тяготеющие к ультракалиевым риолитам, известны в Охотско-Чукотском вулканогенном поясе, в-Средней Азии, на Юго-Западном Алтае и др. (Берман, Во-ларович, 1978; Константинов, 1977, 1983; Левитан, 1981; Портнов, 1987; Потаяьев, 1986 и др.). Провмения скандия в ассоциации с ультракалиевыми риолитами извести*з Горном Алтае, а в Центральном Казахстане с этими породами обнаружены значительные концентрации циркония.

Многочисленные проявления и месторождения радиоактивных руд, пространственно связанные с ультракалиевыми риолитами, известны на Алтае, в Забайкалье и в Средней Азии. Известно большое количество точек полиметаллической минерализации в зоне сочленения структур Рудного и Горного Алтая. Сами по себе эти проявления не имеют промышленного значения, но присутствие во многих из них значительной примеси серебра в самородном виде и в форме серебросодержащих минералов, легко поддающихся обогащению, может значительно увеличить промышленную значимость этих проявлений (Акгирей, 1966; Исакович и др., 1981). В Зыряновском рудном районе обнаружены промышленные скопления самородного серебра непосредственно в субвулканических телах ультракалиевых риолитов. Тонкодисперсные частички серебра, входившие в состав вулканического стекла и выделившиеся в процессе его девитрификашш, явно указывают на обогащение рудно-магматиче-ских систем этим элементом. Повышенные концентрации серебра в высококалиевых породах отмечались В.В.Щербиной, а рудно-магматические системы, обогащенные благородными металлами и тесно связанные с ультракалиевыми риолитами, описаны в ряде районов Средней Азии (По-тапьев, 1986; Портнов, Самсонов, 1987). Экспериментальные и расчетные данные свидетельствуют, что галоидные соединения щелочных металлов легко экстрагируют, концентрируют и переносят больше количества железа (Бушляков, 1986; Пуртов, Ятлук, 1982), с чем, по-видимому, и связана часто встречающаяся ассоциация ультракалиевых риолитов и гранитов с промышленными скоплениями железных руд на Алтае,

Приведенные данные позволяют считать, что пространственные связи руд редких, радиоактивных, благородных, некоторых черных и цвет-

ных металлов с ультракалиевыми риолитами и гранитами носит закономерный характер.

Особенности металлогекической специализации ультракалиевых магм кислого состава могут быть использованы как в практике геолого-по-иск^вых работ, так и в прогнозно-металлогенических исследованиях различного масштаба.

Заключение

Проведенные исследования позволяют сделать выводы, общие для ультракалиевых рисдитов различных регионов.

1. Комплексы ультракалиевых риолитов приурочены к протяженным магматическим швам, являющимся крупными .расколами земной коры. Сни характерны для областей устойчивых поднятий, краевых вулканических поясов и наложенных по.сторогенных впадин. Формируясь на завершающих этапах орогенного вулканизма и на стадиях посторогенной геотектонической активизации после длительной'истории геологического развития регионов, они могут быть использованы как своеобразные геотектонические реперы.

2. Ультракалиевые риолиты образуют самостоятельные-, структурно обособленные комплексы с полным набором фаций, свойственных вулканическим породам кислого состава, формирующимся в континентальных условиях. Кроме того, ультракалиевые риолиты слагают комплексы субвулканических тел, не сопровождающихся иавержениями вулканического материала на поверхность и образующих регионально протяженные пояса внедрившихся тел, структурно тяготеющих к зонам глубинных разломов. Морфологической особенностью субвулканической фации является сложная форма тел', сопровождающаяся многочисленными апофизами, часто переходящими в тонкие инъекции. Последнее свидетельствует о высокой подвижности внедрявшихся расплавов.

. 3. Особенности петрографии ультракалиевых риолитов.свидетельствуют, что все изученные разновидности этих пород обладают близким минеральным составом с резким преобладанием калиевого полевого шпата над плагиоклазом и постоянным! присутствием следов жидкостной несмесимости, запечатленной В; текстурах и структурах пород, ■ проявляющихся, на макро- и мйкроуровнях. К таким, текстурам относятся сфероидальные, .сфероидально-полосчатые, флюидально^пслосчатые и псевдовитрокластические (эмульсионные). Все эти особенности, проявляющиеся в различных, разновозрастных.и часто весьма удаленных друг от друга вулканических комплексах, позволяют выделить ультра-

калиевые риолиты в особую петрографическую разновидность вулканических пород кислого состава.

4. Все разновидности высококалиевых риолитов по особенностям их химизма подразделяются на несколько петрохимических типов, сочетания которых определяют петрохимическую структуру кавдого конкретного комплекса. Геохимические особенности этих пород позволяют выделить их в самостоятельную петрохимическую серию, отличающуюся постоянными высокими отношениями калия к натрию. Состав серии отвечает кварц-полевошпатовой котектике, отражающей равновесие твердых фаз и расплава на уровне кристаллизации кислых магм.

5. Петрографический состав и геохимические особенности высококалиевых риолитов, место вулканических пород этого состава в истории геологического развития регионов, позволяют выделить комплексы высококалиевых риолитов в самостоятельные вулканические формации.

6. В формировании ультракалиевых магм и их дальнейшей зволю-. ции ведущую роль играли процьссы ликвационной дифференциации расплавов.

7. Пространственные связи руд редких, радиоактивных, благородных, некоторых черных и цветных металлов с ультракалиевыми рио-литами носит закономерный характер. Особенности металлогенической специализации ультракалиевых магм кислого состава могут быть использованы в практике геолого-поисковых работ и в прогнозно-метал-логенических исследованиях различного масштаба. Высокие декоративные свойства.некоторых текстурных разновидностей ультракалиевых риолитов- позволяют использовать их в качестве поделочного материала высокого качества.

Опубликованные работы автора по теме диссертации

1. Сфероидальные структуры в кислых порфировых породах Лени-ногорского района (Рудный Алтай). - Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1970, № 6, с.150-153.

2. Петрохимия фаций вулканических пород Синюпшнокого антикли-нория (Рудный Алтай). - Бкхлл.МСИП, 1971, отд.геся., № 6.

3. Геолого-петрографические особенности и фациальные типы вулканических пород Синюшинского антиклинория (рудный Алтай). - Авто-реф.канд.диссерт., М., МГРй, 1972.

4. Основные черты вулканизма Синюшинского антиклинория (Рудный Алтай). - Бюлл.МСИП, отд.геол., 1973, № 4.

5. Геолого-петрографические особенности хайдунского типа пор-фззровых интрузий на Рудном Алтае. - Бюлл.МСИП, о?д.еол., 1973,

№ 67.

6. Биотит в вулканических породах Рудного Алтая. - Билл МСЙП, отд.геол., 1974, № 4.

7. О формах проявления эффузивной деятельности на Рудном Алтае. -Бюлл.МСИП, отд.геол., 1975, № I.

8. Некоторые генетические выводы из статистического анализа петрохимических данных по кислым вулканическим породам Рудного Алтая. - Бюлл.МСИП, отд.геол., 1975, № I.

9. Петрохимический анализ кислых вулканических пород Рудного Алтая и вопросы генезиса. - Изв.АН СССР, сер.геол.., 1975, А® 9.

10. Хайдунский тип порфировых интрузий на Рудном Алтае. - Изв. ВУЗов, геол. и разв. ,■ 1976, №5, с.53-60.

11. Петрохимия мезозойских вулканитов Восточного Забайкалья и некоторые вопросы их генезиса. - Геол. и. разв., 1976, II.

12. О формации калиевых риолитов. - Бюлл.МСИП, отд.геол., 1976, т.50, № 6 (соавторы: Зйдельман Л.Е., Козлов С.А.).

13. Металлоносные флюид-порфир овне комплексы Восточного Забайкалья и Южного Приморья. -Бюлл.МСИП, отд.геол., 1977, т.52.

14..0 некоторых петрографических особенностях лениногорско-зыряновскогэ типа порфировых интрузий на Рудном Алтае. - Изв.ЕУЗов, геол. и разв., 1978, № 4.

15. Причины раздробленности минералов-вкрапленников в кислых вулканических породах группы игнимбритов. - Бюлл.МСИП,' отд.геол., т.53(5); 1978 (соавторы: Короновский Н.В., Фадеев В.Е.).

16. Возможные признаки ликвации в кислых вулканических породах. -Бюлл.МСИП, отд.геол., т.54(5) (соавторы: Короновский Н.В.).

17. Петрологические особенности субвулканических комплексов восточной части Рудного Алтая. - Сов.геол., 1980, № 9.

18. О природе ультракалиевых .липаритов/ - ДАН СССР, 1980, т.253, й 3, с.684-687.

19. О природе псевдопепловых структур в порфирах РудногоАлтая.' - Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1980, Я 12 (соавторы: К.В.Ван).

20. О возрасте ультракалиезых липаритов Рудного Алтая. - ДАН СССР, т.250, 1981, 15 5. '

21. О возможном генезисе сфероидальных образований в кислых вулканических породах. - Бюлл.МСИП, отд.геол. т.56(6), 1981 (соавторы: Короновский Н.В.).

22. К проблеме генезиса калиевых липаритов восточной части Рудного Алтая. - Бюлл.МСИП, отд.геол., 1981, т.56, вып.2.

23. О результатах применения факторного анализа при изучении вулканических комплексов (на примере субвулкашгческих интрузий Рудного Алтая).-- Бшл.МСИП, отд.геол., 1983, т.58(3) (соавторы: Фролов Д. К.).

24. О фациальной принадлежности порфироЕых пород лениногор-ско-зыряновского типа на Руднсм Алтае. - Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1983, В 2, с.53-57 (соавторы: Чернов В.И., Назаров В.Н.).

25. Опыт генетической систематики кислых вулканических автобрекчий Рудного Алтая. - В сб.: Петрогенез и эндогенный рудогенез. - М., 1983 (соавторы: Чернов В.И.).

26. Принципы расчленения магматических образований Рудного Алтая при крупномасштабной геологической съемке. - В сб.: Проблемы петрологии Казахстана. - Алма-Ата, 1984 (соавторы: Чернов В.И. и др.) •

27. Петрологические критерии рудоносности вулканических комплексов Рудного Алтая. - В сб.: Проблемы петрол. Казахстана. -Алма-Ата, 1984.

28. О связи магматизма и оруднения (на примере Лениногорского рудного поля на Рудном Алтае). -Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1984,

Я 3, с.119-120.

29. О некоторых результатах формационного анализа вулканитов Лениногорского района (Рудный Алтай). - Изв. АН СССР, сер.геол., 1985, 1 5. ■

30. .Вулкано-плугоническая формация калиевых липаритов-гранитов Горного Алтая. - Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1986, 10, с.89-91.

31. О формапионной принадлежности девонских вулканитов Кор-гонского прогиба на Горном Алтае. - В сб.: Проблемы палеовулк. Сибири и вопросы металлогении. Тез.докл. - Красноярск, 1988,

с.25-27.

32. Особенности девонского вулканизма Коргонского прогиба на Горком Алтае. - Перспективы развития минерал..-сырьев.базы Алтая. Тез.докл. - Барнаул, 1988, с.39-40 (соавторы: Бурдина С.Д.).

33. О применении кластерного анализа гранитоидов в Юго-Запад-^" ном Алтае. - Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1988, № 8, с.44-50 (соавторы: Ряховский В.М., Ахметьев A.B.).

34. К сравнительной истории вулканизма в Коргонской и Рудно-Алтайской структурно-формаииокных зонах (Юго-Западный Алтай). -Изв. ШЗов, геол. и разв., 1990, № I, с.44-52.

35. О вулканоплутонических ассоциациях риолитов-гранитов на Алтае и их формационной принадлежности. - Бюлл.МСИП, отд.геол., 1991, т.6, вып.I, с.126-127.

36. О контрастном ликвашюнном расщеплении калиевых риолитов на кварцевую и калиишатовую фазы в Юго-Западном Алтае. - Изв.ВУЗов, геол. и разв., 1991, $ 6, с.35-39.

37. Особенности металлогенической специализации субвулканических пород Юго-Западного Алтая. - Бюлл.МСИП, отд.геол., 1992,

т. 67, вып. 6, с. 118-130.

/

Типография ЦНИЭИуголь. Тираж 120 экз. Заказ № 185