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

Г Л А В А IV

ПЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ХРОМИТОНОСНОСТИ ГИПЕРБАЗИТОВ

СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕЗИСА ХРОМИТОВЫХ РУД

При поисках хромитового оруденения важнейшее значение имеет выяснение его материнской породы. Этому вопросу посвящены иссле­ дования различных авторов. В результате этих исследований наме­ тились три главных направления в представлениях о генезисе хро­ мита и о составе его материнской породы.

1. Геологи, преимущественно зарубежные [371, 372, 306, 307, 334, 226, 386 и др.], исследовавшие хромитовые месторождения «стратиформных комплексов», в которых руды нередко залегают близ прослоев габбро, а сами хромиты обогащены глиноземом, развивают точку зрения о генетической связи хромита с габбро. Между тем наиболее ценные хромитовые месторождения залегают в существенно гипербазитовых комплексах, где габбро либо отсут­ ствуют, либо находятся в резко подчиненном количестве, а главные хромитовые залежи расположены вдали от основных пород (крупней­ шие месторождения и многие мелкие рудопроявления хромитовых руд Урала, Кавказа, Турции, Пакистана, Югославии, Албании, Большой Дайки Южной Родезии и др.). При этом жилы габбро секут метаморфизованные гипербазиты и хромитовые руды и, следовательно, являются образованиями более поздними, чем хромиты. Таким обра­ зом, связь хромита с габбро не является генетической и в большей степени случайна.

2. Очень частое залегание хромитовых месторождений в интен­ сивно серпентинизированных дунитах навело отдельных исследова­ телей на мысль о существовании генетической связи между возни­ кновением хромита и явлениями серпентинизацпи гипербазитов [273, 366, 367, 280, 241]. В самом деле, хромит в породе нередко окру­ жен серпентинитовой каймой различной мощности, а во многих слу­ чаях месторождения располагаются в полностью серпентпнизированном дуните. Однако наряду с этим многократно отмечалось, что хромит присутствует и в породах, не претерпевших серпентинизацпи, причем в неизмененных серпентинизацией гипербазитах хромит свеж, тогда как среди серпентинизированных гипербазитов он изме­ нен тем сильнее, чем сильнее степень серпентинизацпи пород [230, 312, 406, 350, 175, 92, 143]. Эти явления не только необъяснимы в случае, если хромит образовывался при процессах серпентинизацпи гппер-

157

базытов, но, напротив, свидетельствуют о возникновении его до этих более поздних преобразований п, следовательно, одновременно с процессом формирования всего гипербазита, как и полагали И. Фогт, И. Снерр, А. И. Заварнцкий, А. Г. Бетехтнн, Г. А. Соколов

ндругие.

3.Основоположником третьего направления является А. Г. Бете тин [22, 24], который одним из первых советских геологов обстоя­ тельно доказал генетическую связь хромитов с гипербазитами, подчеркнув приуроченность их к дунитам, меньшую встречаемость, среди перидотитов и сравнительно редкое присутствие в пироксеиитах. В дальнейшем эти представления А. Г. Бетехтина были под­ держаны большинством исследователей хромитовых месторождений

[228, 231, 229, 218, 219, 170, 321, 169, 172, 326, 175, 67, 322, 316, 226, 337, 286, 143, 145 и др.]. Однако относительно способа происхожде­ ния хромита мнения разделились. В наиболее ранний период иссле­ дований сторонники эндогенного происхождения хромита придер­ живались представления о кристаллизации его на ранних этапах

нии специфической рудной магмы в процессе ликвации (Ф. Ю- Ле­ винсон-Лессинг) и магматической резорбции (Н. Л. Боуэн).

Позднее наличие жилоподобных тел и прожилков хромита, секущих вмещающий их гипербазит, существование многочислен­ ных вкрапленных руд, представляющих переход от безрудных уча­ стков к сплошным рудам, а также частый ксеноморфизм зерен хро­ мита относительно породообразующих минералов гипербазита при­ вел к представлениям о возникновении главных масс хромита в позд­ ний этап магматических процессов и об его гистеромагматическом происхождении. Эта точка зрения, подчеркивая обычную парагенетическую ассоциацию хромитовых руд, подразумевает, что хромиты кристаллизуются из остаточного рудного расплава дунитовой магмы и поэтому имеют единый состав. На самом же деле хромитам свой­ ственно большое разнообразие состава, что данной гипотезой объяс­ нить невозможно. Поэтому Г. А. Соколов [170] предположил, что материнской средой для хромита являются, по-видимому, различные магмы: дунитовые, разнообразные перидотитовые и др. В зависимости от состава материнской магмы меняется состав хромита и, прежде всего, большая или меньшая обогащепность его железом, магнием, алюминием и другими элементами. Эта гипотеза, удовлетворительно объясняя приуроченность различных разновидностей хромшпинелида к тем илы иным разновидностям ультраосновных пород, не отвечает на ряд следующих вопросов:

1) если хром присущ остаточным расплавам разных магм, то что же обусловливает их хромитоносность и почему в остаточном расплаве любой гппербазптовой магмы оливин, по Н. Б. Павлову и Г. А. Соко­ лову [170], всегда имеет одинаковый состав, независимо от состава исходной магмы, а хромшпинелид весьма переменен по всем компонен­ там;

158

2) не ясно также, почему дуииты (предположительно материнские породы хромшпинелидов) в дунит-гарцбургитовом сочетании хромитоносны, а в дунит-диаллагит-габбровом — нет, как же в таком случае различать хромитоносные и нехромитоносные дуниты?

В поисках ответа на поставленные вопросы автором проведены исследования петрологических и геохимических особенностей и условий генезиса как гипербазитов (материнских пород для хроми­ тового оруденения), так и самих хромитов. Ниже излагаются резуль­ таты этих исследований.

ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕНЕЗИС ГИПЕРБАЗИТОВ ДУНИТ-ГАРЦБУРГИТОВОЙ ФОРМАЦИИ

И СВЯЗАННЫХ С НИМИ ПЕРВИЧНЫХ РУД

Состав, взаимоотношения и петрографическая характеристика пород

Терминология, применяемая к ультраосновным породам, разра­ батывалась в течение многих десятилетий, претерпевая со временем значительную эволюцию. Так, термин «перидотит» (от француз­ ского слова «peridot» — оливин) был предложен Кордье-д'Орбиньи еще в 1868 г., однако первоначально он применялся к темноцветным породам, по составу близким к оливиновым базальтам. Позднее Георг Вильямс предложил перидотитами называть бесролевошпатовые породы, состоящие из оливина и пироксена. Найденные близ Верля фон Кобелем перидотиты, состоящие из оливина, диаллага, амфибола и незначительных количеств титанита и магнетита, были названы Г. Вильямсом верлитами. Гранатсодержащие верлиты, обнаруженные У. Грубенманяом [319] восточнее Гордуноталя в Швей­ царии, были названы гордунитами. Близ Лак-де-Лерца (Lac de Lherz) в Пиринеях Жаном де Ламэтери [346] и Альфредом Дамуром [302] были найдены и описаны перидотиты, названные по месту нахож­ дения лерцолитами. Убедившись в широкой распространенности этой разновидности, Г. Вильямс предложил лерцолитами называть перидотиты, состоящие из оливина (75%) и орто- и клинопироксена (25%). В дальнейшем к лерцолитам были отнесены двупироксеновые перидотиты, состоявшие на 80% из оливина, 10% авгита (диопсида), 10% энстатита и незначительной примеси хромшпинелида. В каче­ стве критерия для выделения этой группы отмечается необходимость существования равных количеств того и другого пироксена [335].

В наименовании ортопироксенсодержащих перидотитов до сих пор существует некоторая недоговоренность. Впервые таким пери­ дотитам М. Е. Вэдсворт дал название саксонит по породе, найден­ ной Е. Дате [303] в Саксонии. Опубликованный в одной из первых работ по систематике, этот термин получил широкое распространение и употребляется многими геологами, в том числе советскими [68]. Однако сам Е. Дате, на которого сослался М. Е. Вэдсворт, при изуче­ нии этих пород обнаружил, что описанные им энстатитили бронзит-

159

оливииовые породы состоят почти целиком из ортопироксеиа. По­ этому Г. Розенбушдля достоверных перидотитов, состоящих из энстатита и оливина, найденных у Баста близ Гарца, предложил название гарцбургит. Благодаря настойчивости Г. Розенбуша, утверждавшего, что термин «саксонит» возник на ошибочной основе и потому не имеет прав гражданства, термин гарцбургит также получил самое широкое распространение. Однако употребление сразу двух терминов внесло путаницу, которая возросла после того, как некоторые петрографы попытались придать каждому из них особые оттенки. После долгих споров признание получил термин гарцбургит, предложенный Г. Розенбушем и позднее поддержанный Ф. Тернером, В. Н. Лодочниковым, А- Джохансеном и другими геологами.

В настоящее время под термином гарцбургит понимаются перидо­ титы, состоящие из оливина п ромбического пироксена (эистатита и боропзита) или продуктов их изменения, и акцессорного хромшпииелида [335, с. 438]. Термин саксонит, практически теперь не употре­ бляющийся, по-видимому, следует рассматривать как анахронизм.

Дунит первоначально описан и выделен Фердинандом фон Хохштеттером [328] в породах из Дун-Моунтейн (Dun Mountain) Новой Зеландии. К этой разновидности отнесены гипербазиты, состоящие из оливина и акцессорного хромита или магнетита [328, 335]. А. Джо­ хансен допускает в составе дунитов примесь ильменита, пиропа и (в ассоциации с габбро) некоторого количества основного плагио­ клаза. В случае преобладания того или иного рудного минерала за рубежом выделяются «хромитовый дунит» [395], «магнетитовый дунит» или «нльменитовый дунит» [335].

Помимо перидотитов и дунитов среди гипербазитов выделяются диаллагпты, энстатититы, горнблендпты. Дпаллагиты с сидероиптовой структурой получили название косьвитов в честь Косьвинского Камня на Урале, где они впервые были обнаружены в 1901 г. Л. Дюпарком.

Большое значение для разделения ультраосновных пород имеет классификация Б. М. Куплетского [98], который выделил следующие группы по содержанию оливина: пироксеииты 0—10; оливиновые пироксениты 10—30; перидотиты 30—70; пироксеновые оливиниты

70—85; оливиниты (и дуниты) 85—100%.

Позднее аналогичная работа по разделению гипербазитов была проделана И. А. Малаховым [108], который, несколько уточнив отдельные границы, применительно к породам дунит-гарцбургито- вой формации выделил также по содержанию оливина: энстатититы 0—10, оливиновые энстатититы 10—35; гарцбургиты 35—70; оливино­ вые гарцбургиты 70—90; дуниты 90—100%.

В процессе проведения многолетних исследований гипербазитов дунит-гарцбургитовой и дуиит-диаллагит-габбровой формаций Урала и изучения материалов по другим регионам мы пришли к близким результатам, обнаружив, однако, что в обеих формациях в непрерыв­ ном ряду пироксенит—перидотит—дунит каждая из четко различа­ ющихся групп (табл. 3) характеризуется не только определенными

160

лагитам) и содержащие 35—70% оливина, характеризуются ярко вы­ раженной гетерозерннстостыо, обусловленной присутствием крупных зерен пироксена и мелких — оливина (рис. 29); нередки апофизы олИвановых прожилков внутри зерен ипроксена (рис. 30). При содер­ жании около 70% оливина наблюдается сближение размеров и степени идиоморфизма зерен оливина и пироксена, вследствие чего в целом для пород этой подгруппы характерны в перидотитах неравномернозернистость и хорошо выраженные гипидиоморфные очертания минералов. При содержании 70—85% оливина в породах наблюдаются близкие размеры зерен оливина и неизмененного пироксена и аллотриоморфные очертания первого (рис. 31). Однако распределение по­ родообразующих минералов неравномерно, вследствие чего участки породы, обогащенные оливином, имеют аллотриоморфнозернистую, иногда нанидиоморфнозернистую структуру и могли бы быть отнесены к настоящим дунитам, другие же (преобладающие) имеют существенно гарцбургнтовый состав и структуру.

Породообразующие минералы этой подгруппы, особенно оливин, характеризуются более высоким, чем в предыдущей, содержанием MgO н более низким FeO. Для гарцбургитов этой подгруппы типичен обильный, но рассеянный хромшпинелид с содержанием С г,03 до 50%. По всем перечисленным свойствам эта подгруппа занимает промежуточное положение между собственно гарцбургитами и дунитами, вследствие чего мы предложили для нее название дунит-гарц- бургнт или дунит-верлит. Это название нам представляется более

дуииту, но присутствующие в ней участки существенно перпдотитового состава с типичной в таких случаях гипидиоморфнозерипстой струк­ турой не позволяют отнести ее к собственно дуниту. Точно так же наличие именно участков гарцбургнтового состава (а не рассеянных зерен пироксена) не позволяет назвать ее «пнроксеновым дунитом», как делают некоторые геологи, и заставляет выделить эти породы в самостоятельную подгруппу гарцбургит-дунита, иливерлит-дунпта. Переходный характер состава пород этой подгруппы в ряду гарцбур- гит—дуиит особенно отчетливо подчеркивается составом хромшпинелнда, который содержит Сг20 3 до 58% , т. е. больше, чем в гарцбургитах (43%), но меньше, чем в дунитах (65%). При 95—100% оливина и присутствии акцессорного хромита порода является дуни­ том. В отличие от всех разновидностей гарцбургнта дуннты равнозернисты, аллотриоморфнозерипсты; хромшпинелиды в них всегда полностью ндиоморфны. Единичные же зерна сохраняющегося энстатита имеют неправильные ветвистые очертания.

Аналогичные градации в ряду- пироксенит—перидотит—дуиит со сходными особенностями каждой группы устанавливаются и в поро­ дах дуиит-диаллагит-габбровой формации.

Таким образом, проведенные нами петрографические исследования гипербазитов подтвердили наличие границ между разновидностями