книги из ГПНТБ / Москалева, С. В. Гипербазиты и их хромитоносность

ПРЕДИСЛОВИЕ

В основу предлагаемой работы положены результаты много­ летних и систематических геолого-петрологических исследований гипербазитовых массивов Урала, расположенных в разных структур­ ных зонах и сложенных различными разновидностями ультраосиовных пород. С разной степенью детальности изучались и картирова­ лись па Северном Урале массивы хребта Салатим и 2-й Ваграиской дачи, Кривского Чурка и Денежкина Камня, на Среднем Урале — Исовской, Баранчинский, г. Сарайной, Ревдинский, Ключевской, Салдинский, а на Южном — массивы Крака, Коктугайский, Сартугайский, Кемпирсайский, Хабарнинский, Халиловский, Байгускаровский, Мпндякский. С целью сопоставления данных посещались также массивы г. Чистоп, г. Кумбы, Кытлымский, Нуралинский, г. Карабаш, мелкие массивы бассейна р. Сакмары и др.

В работе основное внимание уделено крупнейшим массивам Урала — Кемпирсайскому, содержащему главные в СССР место­ рождения хромита, вскрытые многочисленными карьерами и сква­ жинами, и Крака, отличающемуся исключительной для гипербазитов свежестью пород и хорошей обнаженностью, что позволило провести его детальное картирование с выявлением особенностей внутренней структуры и характера контактов. Для решения вопроса о взаимоотношениях гипербазитов с окружающими породами в ряде случаев детально исследовались примыкающие вулканогенно-оса­ дочные толщи.

Работа выполнена во ВСЕГЕИ. Ее выполнению способствовали многолетнее постоянное руководство и многочисленные консульта­ ции моего учителя Ю. Ир. Половинкиной, а также внимание и советы со стороны Д. В. Рундквиста, Н. И. Наковника, М. Л. Лурье, Л. А. Варданянца, Т. Н. Ивановой, В. И. Драгунова, Р. М. Деменицкой, многолетнего помощника автора Э. И. Морозовой, а также геологов Восточно-Уральской геологоразведочной экспедиции, любезно предоставивших все свои материалы по Кемпирсайскому массиву Урала. Нелегкий труд по ознакомлению со всей работой взяли на себя В. С. Домарев, А. В. Пейве, С. Н. Иванов, М. Г. Равич, В. В. Жданов, Л. И. Боровиков, замечания которых с благодар­ ностью учтены при подготовке рукописи к печати. Автор считает своим приятным долгом выразить всем указанным лицам свою самую глубокую признательность.

4

ВВЕДЕНИЕ

Проблема гипербазитов и оруденения, с ними связанного, приоб­ ретает все большее значение и в то же время становится все более дискуссионной. Еще не так давно существовала твердая убежденность в том, что ультраосновные породы «рождаются» из перидотитовой и базальтовой магм, которые существуют извечно. В последние годы пришли к выводу о зарождении перидотитовой магмы в условиях верхней мантии. Для подтверждения магматической концепции были разработаны петрографические критерии и физико-химические объ­ яснения существования различных стадий кристаллизации вещества и отделения рудного расплава, что сыграло большую положительную роль для геологии в целом.

Предполагалось, что внедрение гипербазитовой магмы происхо­ дит в ранние и начальные стадии развития складчатых областей по глубинным разломам, которыми, следовательно, и контролируется размещение гипербазитовых интрузий. Однако, какие именно раз­ ломы перспективны для гипербазитовых интрузий, оставалось неяс­ ным, так как в большинстве случаев сами гипербазитсодержащие глубинные разломы устанавливались именно по наличию в них гипербазитовых тел. В той же мере оставалось неясным, какими факторами обусловлен объем гипербазитовых масс и степень насы­ щенности их оруденением. Широкое развитие и подтверждение фак­ тами получила идея о разделении геосинклинальных областей на фемический, фемически-салический и салический типы. Однако это разделение не выходило за рамки констатации имеющихся фактов и не объясняло возникновения того или иного типа геосинклиналей. Нерешенность всех этих вопросов явилась причиной того, что законо­ мерности размещения хромитоносных гипербазитов до сих пор оста­ вались практически неизвестными как в нашей стране, так и за рубе­ жом, и поэтому вопросы регионального прогнозирования хромитовых месторождений практически не поднимались.

Богатейший новый материал, собранный в последнее тридцати­ летие, внес свои коррективы в устоявшиеся представления. Так, например, было обращено внимание на отсутствие контактовых воздействий со стороны предположительно самого высокотемператур­ ного перидотитового расплава, состоящего из химически весьма подвижных элементов, что привело к появлению серии оправданий «нелогичному поведению» гипербазитовой магмы. Главное из них

5

свою активность в верхних горизонтах. Существование свежих, несерпентинизированных гипербазитов, вокруг которых контакто­ вый ореол также отсутствует, свело все эти объяснения на нет. Серия же экспериментов, поставленных Н. Л. Боуэном и О. Ф. Туттлом [29], опровергла самую возможность существования гипербазитового расплава и привела к появлению новой гипотезы — внедрения гипербазитов в .состоянии кристаллической смеси, содержащей некоторое количество расплавленной магмы в виде жидкой смазки

1368, 392].

Однако существование тектонических контактов гипербазитовых тел, следов интенсивнейшего дробления и неднократной серпентинизацип гипербазитов при отсутствии изофациальных изменений во вмещающих породах, нередко содержащих к тому же материал размыва ультраосновных пород, — все это привело многих иссле­ дователей самых различных регионов мира к выводу о внедрении гипербазитовых масс в виде твердых блоков, диапиров, протрузий

[365, 369, 130, 132, 351, 353, 82, 384, 397, 389, 181]. На материале многих геосинклинальных систем мира А. В. Пейве [181, 182 и др. ] выявил покровный характер таких перемещений и показал их плане­ тарное значение. В связи с этим с новой остротой встал вопрос о том, какие же закономерности обусловливают размещение блоков мантий­ ных пород, их размеры, степень хромитоносности и др. Этот вопрос, решение которого необходимо для регионального прогнозирования хромитовых месторождений, до сих пор ни в нашей стране, ни за рубе­ жом не рассматривался.

Все перечисленные здесь гипотезы (внедрение магматического расплава, кристаллической смеси, твердых блоков) объясняют только способ проникновения уже созданного ранее вещества. Между тем для понимания закономерностей возникновения и размещения рудных концентраций внутри гипербазитовых тел, выявления при- . чин, влияющих на появление именно того или иного полезного иско­ паемого, притом определенного качества, необходимо знание способа образования как материнской породы, так и заключенной в ней руды, т. е. необходимо репшть вопрос о генезисе гипербазитового вещества. Магматическая концепция объясняет генезис гипербазитов и связан­ ных с ними руд как последовательное отделение порций расплава с выделением и кристаллизацией рудной вкрапленности в началь­ ную стадию (сегрегационные руды), а главной рудной массы — после застывания породы (гистеромагматические руды). Однако в этой концепции остается неясным, что же обусловливает появление рудных концентраций в последний этап, почему из одного и того же расплава кристаллизуются разные руды (никеля, хрома, платины)? Почему хромит, например, кристаллизуется дважды, причем главная его масса, возникающая в конце кристаллизации гипербазитового рас­ плава, по времени отделена от своей материнской породы — дунита, который возникает, по всеобщему убеждению, в начале кристал­

6

Г Л А В А I

ФОРМАЦИИ УЛЬТРАОСНОВНЫХ

ИОСНОВНЫХ ПОРОД

ИПРИНЦИПЫ ИХ КЛАССИФИКАЦИИ

Совершенно очевидно, что для разработки критериев регио­ нального и локального прогноза хромитовых месторождений необ-^ ходимо прежде всего определить объект исследования, т. е. форма­ ционную принадлежность вмещающих их гипербазитов. Форма­ ционный анализ глубинных образований имеет чрезвычайно важное значение не только для решения металлогенических задач, но и для познания истории развития п реконструкции глубинного строения как отдельных регионов, так и всей планеты в целом. Однако для выделения тех или иных конкретных формаций необходима разрабо­ тка четких принципов формационного анализа.

Как известно, понятие формационного анализа и его принципы предложены и разработаны русскими, преимущественно советскими геологами. Из работ Ф. 10. Левинсон-Лессинга [99], Н. С. Шатского [282], Ю. А. Билибина [25], Н. П. Хераскова [249], В. В. Белоусова [22], Ю. А. Кузнецова [96, 97], 10. Ир. Половинкиной и Т. Н. Ива­ новой [191], В. Е. Ханна [244] п многих других исследователей следует, что формация представляет собой закономерно повторяю­ щуюся в различные геологические периоды ассоциацию горных пород и руд, возникновение которой определяется сходными усло­ виями ее возникновения. Однако до сих пор идут споры о том, ка­ ковы же соотношения пород внутри формаций, генетические или парагенетические, так как все еще не ясно, где же кончается одна формация и начинается другая, что должно служить границей одного формационного ряда и т. д. Достаточно отчетливо эти вопросы проступают и в формационном анализе гипербазитов.

Ультраосиовные породы входят в состав двух четко различаю­ щихся ассоциаций. За рубежом образования одной из них ввиду приуроченности к области альпииотипной складчатости получили название «альпииотипных комплексов» [320, 282, 324, 226 и др.]. Образования другой были выделены по характеру внутреннего строения массивов, состоящих из последовательно сменяющихся слоев ультраосповиых и основных пород, напоминающих, по мнению А. Хэлла [320], напластования осадочных серий. Вследствие этого такие ассоциацию! получили название «стратиформных комплексов» [320, 324, 252, 226 и др.]. Судя по сводке Т. П. Тайера [226], состав

8

пород в обеих ассоциациях сходен и различается лишь количествен­ ными вариациями оливина и пироксена, гипербазитов и габбро.

Как можно видеть, в основу выделения в первом случае положен тектонический режим региона, а во втором — внутреннее строение тел, т. е. различные, несопоставимые друг с другом признаки. В то же время предусматривается, что «альпинотипные» комплексы являются принадлежностью только складчатых областей, а «етратиформные» — платформенных. Состав пород, т. е. один из главней­ ших признаков формации в понимании исследователей советской школы (Ф. 10. Левинсон-Лессинг, Н. С. Шатский, Ю. А. Кузнецов, 10. Ир. Половинкина), в указанной классификации не учитывается. Поэтому многие геологи любые гипербазитсодержащие ассоциации, расположенные в геосинклинальных областях, независимо от их со­ става относят к «алыгаиотипным» [226], а расположенные в платфор­ менных — к стратиформным, что вносит большую путаницу в геологические построения, исключает возможность аналитического сравнения комплексов друг с другом и, следовательно, затрудняет металлогенические прогнозы.

Пытаясь более полно охарактеризовать типы ультраосновных пород и усовершенствовать их классификацию, П. Вилли [408] выделил одиннадцать их ассоциаций: 1) расслоенные габбро-норит- перидотиты крупных интрузий; 2) ультрамафические горные породы дифференцированных силлов основного состава и малых интрузий; 3) концентрически зональные массивы дунит-пикритов; 4) альпинотип­ ные перидотит-серпентиниты; 5) серпентиниты океанических областей; 6 )второстепенные составляющие батолитовых комплексов; 7) щелоч­ ные ультраосновные породы кольцевых комплексов; 8) кимберлиты; 9) ультраосновные лавы; 10) ультраосновные нодули; 11) метаморфи­ ческие и метасоматические ультраосновные и ультрамафические породы. Частично принципы этой классификации позднее были использованы Ы. П. Михайловым (например, выделена ассоциация рифтовых зон [119]).

Что же представляют собой эти ассоциации? Ассоциация вторая, объединяющая концентрации темноцветных минералов в щелочных и толеитовых базальтах и пикритах, выделена на основании отожде­ ствления П. Вилли понятий «ультрамафический» и «ультраосновной», что вряд ли правильно, так как ряд мафических минералов, в том числе и образующих данные концентрации (моноклинные пироксены, амфиболы, биотиты), по содержанию SiOa никакие относится к ультраосновным. Кроме того, это неверно и методически, так как скопление минералов в породе еще не составляет ассоциацию пород.

Ассоциации третья, шестая и седьмая являются разновидностями ассоциации первой и различаются между собой формой тел, т. е. вторичным признаком. То же относится и к ассоциации пятой, явля­ ющейся, как известно, полным аналогом четвертой. Что касается

9