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

дробления в последних. Этот факт, я в л я ю щ и й с я не нем иным, как проявлением углового несогласия, свидетельствует о том, что форми­ рование двух указанных групп пород не только разновременно, но протекало в разные тектонические эпохи, и, следовательно, к еди­ ной формации они относиться не могут.

Таким образом, намечается второй признак общности обстановки

•образования, т. е. формационного единства, — геологический. Он заключается в единстве прототектоники пород и всех элементов -структуры минеральных фаз, слагающих такие породы.

Важным признаком формационных различий пород, сосущест­ вующих в одном массиве, является также характер и степень их метаморфизма. Так, например, в различной мере раздробленные, -серпентинизированные, иногда хлоритизированньте и оталькованные дунит-гарцбургиты и расположенные здесь же, но не затронутые изофациальными изменениями диаллагиты и габбро являются произ­ водными разных геологических эпох и потому, несмотря на совмест­ ную встречаемость, относятся к разным формациям.

Таким образом, сосуществование пород уже не является доста­ точным признаком их формационного единства.

Считать формацией следует только такую ассоциацию пород, для которой доказывается парагенетичность слагающих ее пород и руд. Парагенетичность же безусловна только для такой ассоциации, члены которой обладают комплексом общих свойств, а именно общ­ ностью геохимических свойств элементов, образующих ее минералы;

•едиными закономерностями кристаллохпмического строения минера­ лов, слагающих ее породы; единством плана прототектоники для всех пород, входящих в ассоциацию; изофациальностыо наложенного метаморфизма при равной степени его проявления во всех породах -ассоциации.

Иногда в самостоятельные магматические формации выделяются продукты метаморфизма глубинных пород. Так, например, серпенти­ низированные гарцбургиты и заключенные в них хрошчтовые руды Сарановско-Вишерского гипербазитового пояса Урала содержат аномально высокое количество глинозема, что, по сложившимся представлениям [382, 324, 252, 226], свойственно стратиформным комплексам. На этом основании ряд авторов причисляет этот пояс либо непосредственно к стратиформным (С. С. Зимин), либо к особым базальтоидным ультрабазитам» [262]. Между тем Сарановский массив состоит из полосчато-переслаивающихся дунитов и гарцбургитов, подвергшихся интенсивным деформациям, расчленению на блоки, полной серпентинизации и более поздней хлоритизации [72, 230]. Последняя обусловлена привносом значительных коли­ честв А120 3. Следовательно, глинозем в породах этого массива не от­

их преобразованию, т. е. метаморфизму и рассеянию слагающих их эндогенных элементов, Совершенно очевидно, что продукты таких

22

изменений не могут характеризовать ассоциацию первичных глу­ бинных пород и поэтому выделение их в качестве особой перво­ родной самостоятельной магматической формации гипербазитов ме­ тодически ошибочно.

Аналогичная ошибка допущена Н. П. Михайловым [119] при выделении им глубинной ассоциации (на правах формации) пироповЫх перидотитов, которые, по его мнению, являются первородным исходным материалом для кристаллизации других гипербазитсодержащих формаций, в том числе Дуиит-гарцбургитовой. Между тем в настоящее время твердо установлено, что любой гранат в ультраосновпых породах вторичен и появляется в локальных участках их преобразований, связанных с привнооом алюминия. На материале самых различных регионов мира установлено также, что состав

субстрату, подвергшемуся метаморфизму в условиях гранулитовой или эклогитовой фаций метаморфизма.

Не менее ярким примером такой же ошибки является выделение С. С. Зиминым и позднее Н. П. Михайловым [119] в качестве само­ стоятельной формации магматических пород горнблендит-кортлан- днтовой ассоциации. Как хорошо известно, обе эти породы образуются в процессе метаморфических преобразований: горнблендиты — понлинопироксенитам, и кортландиты — по перидотитам. Поэтому выделе­ ние таких пород как первичных в самостоятельную формацию, которой, по С. С. Зимину, соответствует аналогичная по составу магма, является недоразумением.

Анализ второй группы признаков, т. е. связи формаций с опреде­ ленными стадиями развития региона и с определенными структур­

сивы этой формации залегают среди образований разных стадий развития геосинклиналей. С другой стороны, на Урале в единой зоне его Главного глубинного разлома, так же как и в более восточных зонах, обнажаются массивы как дунит-гарцбургитовой, так и дуннт- диаллагит-габбровой, т. е. разных, формаций. Аналогичные соотно­ шения устанавливаются в Алтае-Саянской и других областях. Нельзя также считать оправданным отнесение к различным форма­ циям аналогичных по составу и типу наложенных изменений гипер­ базитов из геосинклинальиых областей и рифтовых зон [119], про­ водимое по существу на основании лишь географического признака, ибо в последнее время все большее количество исследователей при­ ходит к выводу о том, что рифт — это одна из форм существования геосинклинали.

Особого внимания заслуживает разделение на две самостоятельные независимые формации перидотит-пироксенит-норитовой и дунит-

23

пироксенит-габбровой ассоциаций пород, проводимое [119] на основа­ нии предположительно различной их структурной позиции. Пред­ полагается, что дунит-пироксенит-габбровая формация свойственна только «геосинклинально-складчатым областям» [119, с. 99], тогда как перидотит-пироксеннт-норитовая — зонам постконсолидационной активизации. Между тем изучение массивов дунит-пироксенит- габбровой формации Урала, послужившее основой выделения именно этой формации, показало, что среди пород этой формации находятся не только перидотиты, пироксениты, дуниты и нормальные габбро, но и нориты. Все эти породы лежат в одной структурной зоне, среди образований, прошедших одинаковое геологическое развитие. Как показали специальные исследования [129, 142], присутствие иоритовой группы габбро обусловлено только одной причиной — наличием в окружающих массивы толщах основных эффузивов. В тех случаях, когда во вмещающих толщах эффузивы отсутствуют, отсутствует п норитовая группа габбро (западные контакты массивов «платиноносной» формации Урала, зональные массивы Алдана и др.). В тех же случаях, когда окружающие толщи представлены основными эффузивами, вокруг массивов дунит-диаллагит-габбровой формации появляются широкие ареалы переходных пород (кытлымитов), обычно неправильно относимых к роговикам контактового ореола. Эти породы постепепио сменяются норитами. Исследования норитов показывают, что генетически они пе связаны ни с диаллагитами, ни с «нормальными» (апогипербазитовыми) габбро и являются продуктом перекристаллизации эффузивов [242, 183, 129, 142, 340], вмеща­ ющих тектонические ядра диаллагит-габбро-плагиогранитового состава.

Наследование породами габбро-поритовой группы структурного плана вмещающих эффузивов, полное отсутствие в них динамических нарушений, метаморфизма, охватывающего все геосинклинальньте образования, их окружающие, и, наконец, изометричные очертания массивов, дисгармоничные линейным структурам геосинклинали, — все это свидетельствует о том, что формирование их происходило не только позже кристаллизации эффузивов, но и после всех явлений, связанных с геосинклинальными процессами. Это дает основание считать, что становление зональных массивов дунит-диаллагит- габбровой формации, включая норитовую группу, происходит не на ранних этапах формирования складчатых областей, как это обычно считается [205, 206], а в стадию постконсолидационной активизации геосинклинальных толщ на участках внедрения в них глубинных блоков дунит-диаллагит-габбрового состава [148]. Таким образом, возникновение норитов следует рассматривать лишь как реакцию благоприятных вмещающих пород массивов дунит-диаллагит-габ­ бровой формации, а не как продукт самостоятельного глубинного процесса. Их появление свидетельствует не об изменении структур­ ной обстановки или стадии развития, как утверждает Н. П. Михай­ лов [119], а является индикатором состава вмещающих пород в мо­ мент внедрения в них блоков диаллагит-габбрового состава.

24

Детальные петрографические исследования ряда массивов Урала показывают, что возникновение дунит-диаллагит-габбровой форма­ ции в ряде случаев происходит в результате серии метасоматических преобразований дунит-гарцбургитового субстрата, обусловленных привносом кальция и алюминия [139, 141, 144, 34]. Эти процессы начинаются диопсидизацией, вследствие которой дунит-гарцбургнты через диопсидсодержащие разновидности переходят в лерцолиты, а затем в диаллагиты. Несколько более поздний процесс габброизации через промежуточные полевошпатовые гипербазиты способ­

Анализ фактического материала по Уралу и обширных литератур­ ных данных по различным регионам мира показал, что при общем единстве геохимической и, следовательно, геологической направлен­ ности процесса преобразования дунит-гарцбургитов в дунит-диал- лагит-габбро в областях различного тектонического режима вскрыты продукты различных его стадий. Всю непрерывную последовательную серию пород, являющихся результатом этого процесса, удается про­ следить только в областях, не испытавших нарушений, связанных с геосинклинальным развитием регионов. Примером таких серий являются «стратиформпые комплексы», по-видимому, не случайно рас­ положенные в ядрах древних щитов. Гораздо чаще в геосинклинальпых областях превращение дунит-гарцбургитов в дунит-диаллагит- габбровую ассоциацию происходит после тектонического нарушения п серпентинизации дунит-гарцбургитов. В этих случаях процесс преобразования дунит-гарцбургитов в породы дунит-диаллагит- габбровой формации протекает по зонам дробления, нередко полно­ стью повторяя очертания блоков, что приводит к возникновению концентрически-зонального, «конфокального» строения, столь типич­ ного для «геосинклинальной фации» дунит-диаллагит-габбровой фор­ мации (Урал, Аляска, Саяны, Алдан и др.). Дробление происходит

вразные эпохи и способствует различной степени преобразования пород. Вследствие этого при сохранении общей направленности превращений качественный состав зональных массивов этой формации

вразличных регионах различен. Так, на Урале, Аляске, Алдане, о. Борнео вскрыты зоны полной диопсидизации дунит-гарцбургитов,.

ипотому для них типичен диаллагитовый состав ядер, облекаемых горнблендитамп, габбро, нередко переходящими в диориты, плагиограниты и сиениты. В пределах, например, Алтае-Саянской области наряду с собственно диаллагитовыми вскрыты участки сохранивше­ гося дунит-гарцбургитового субстрата и т. д.

Вто время как в геосинклинальных областях обнажены массивы двух рассмотренных формаций «чистых линий» или различные, разрозненные звенья переходных стадий между ними, в зонах пост­ платформенной активизации, в ядрах древних щитов (Бушвельд, Стиллуотер, Седбери, Китайская платформа) обнажаются массивы, в которых совмещены особенности состава н строения как дунит-

25-

гарцбургитовой, так и дуннт-диаллагит-габбровой формации. Отли­ чительной особенностью их внутреннего строения является «стратиформность», причем слои различных пород протягиваются непре­ рывно на несколько километров [226]. Существует мнение, что массивы имеют воронкообразную форму [399], однако наличие многочислен­ ных блоковых смещений, особенно крутых в краевых приконтактовых зонах [404], что обусловливает в этих зонах более крутой наклон поло­ счатости, несогласные соотношения пород отдельных блоков и т. д., заставляют отнестись к этому утвердившемуся представлению с боль­ шой осторожностью и сомнением.

Главной особенностью внутреннего строения «стратиформных» массивов является присутствие в их нижних горизонтах наиболее мафических пород, которые вверх по разрезу через ряд промежуточ­ ных пород, не очень плавно, но постепенно сменяются все более лейкократовыми и кислыми разновидностями [349, 288]. В тех массивах, где нижние горизонты сложены переслаивающимися гарцбургитами и дунитами, наблюдается приуроченность к послед­ ним согласных тел хромитпта (Булгаельд, Стиллуотер, Китай). В тех же случаях, когда дунит-гарцбургпты отсутствуют, не встре­ чается и хромитовых слоев (Сёдбери).

Дунит-гарцбургиты и ассоциирующие с ними прослои хромититов всегда, особенно в верхних горизонтах, диопсидизированы и

•фельдшпатизированы и образуют в участках особенно интенсивного развития этих процессов «пойкилитовые» (полевошпатовые, по совет­ ской терминологии) гарцбургиты, дуниты, хромититы [334]. Вверх по разрезу и диопсидизация, и фельдшпатизация усиливаются, вследствие чего собственно дунит-гарцбургиты последовательно сменяются диаллагитами, дунитами II генерации, бронзититами, столь же постепенно через полевошпатовые разновидности переходя­ щими в габбро, анортозиты, плагиограниты. В этой серии пород хромитовые скопления последовательно уменьшаются в объеме, меняют состав и постепенно исчезают. К вертикальным трещинам, рассекающим нижние горизонты перечисленной серии пород, приуро­ чены жилы дунита II, некоторыми из геологов называемые «трубами». К таким «трубам» приурочены скопления платины. В тех случаях, когда «трубы» пересекают хромитсодержащие слои, ассоциируют ме­ сторождения хромита и платины (Бушвельд).

Характерной особенностью строения рассматриваемых массивов является несовпадение структуры горизонтов, сложенных диаллагитгаббровым комплексом, с полосчатостью дунит-гарцбургитов и хромититов [237, 296, 243, 404]. По данным ряда исследователей [325, 334, 243], одинаковые породообразующие минералы нижних и верхних горизонтов комплекса резко различаются между собой. Так, напри­ мер, оливин и энстатит нижних горизонтов, сложенных дунитгарцбургитами, значительно более магнезиальпы, чем в вышележащих существенно диаллагитовых и габбровых горизонтах [243]. Оливин и энстатит нижних горизонтов характеризуютсятакже сильной трещиноватостью, изменегшостыо, появлением псевдодвойииковапия

26

и блокованпя кристаллов, наличием более поздних вростков дио­ псида и другими признаками [325], весьма типичными для породо­ образующих минералов только дуиит-гарцбургитовой формации. Те же минералы, развивающиеся в диаллагитах, свежи, не раздроб­ лены, лишены вростков, что типично для пород дунит-диаллагит- габбровой формации.

Анализ всех перечисленных особенностей «расслоенных интру­ зий» приводит к выводу о том, что комплекс гетерогенных разновоз­ растных породи массивах типа Бушвельда, обладающих одновременночертами обеих формаций, не представляет собой единой ассоциации — формации, а является переходной ступенью между породами двух различных — дунит-гарцбургитовой и дунит-диаллагит-габбровой — формаций. Судя по составу и взаимоотношениям пород, в этом комп­ лексе отражен тот переходный этап, когда геохимические единые мантийные производные — породы и руды дунит-гарцбургитовой фор­ мации, попадая в условия иной геоэнергетической зоны и приспосаб­ ливаясь к пей, насыщаются чуждыми им элементами, вытесняющими первородные. Этот процесс способствует появлению новых минера­ лов, чуждых дунпт-гарцбургитов ому субстрату (клинопироксена,. плагиоклаза, платиноидов, титаномагнетита), но типичных для дунит- клинопнроксенит-габбровой формации, породы которой и образуются- в верхних горизонтах.

Гетерогенность пород, слагающих этот комплекс, сохранение в них свойств исходного субстрата при наличии всех особенностейновообразованной формации не позволяет отнести их к самостоятель­ ной формации, возникающей в итоге одного породообразующего цикла, в единой геологической обстановке породообразования. Учитывая это, рассмотренные комплексы не могут быть выделены в самостоятельную формацию и отнесены к п р о м е ж у т о ч н о м у — п е р е х о д н о м у — ф о р м а ц и о н н о . м у т и п у . Этим их промежуточным положением объясняется и совмещенный тип полез­ ной минерализации, представленной как хромитом, типичным только для дунит-гарцбургитовой формации, так и платиной и титаномагнетитом, свойственными дунит-диаллагит-габбровой формации (см. табл. 1), а также медно-никелевыми рудами, появляющимися иа стыке этих двух формаций.

Изложенное показывает, что главные различия зональных дунит-диаллагит-габбровых массивов складчатых областей и «стратиформных комплексов» щитов заключаются в том, что в зональных массивах складчатых областей фиксируются различные преимущест­ венно конечные (дунит-клинопироксенит-габбровые) стадии преоб­ разований, вся серия которых наблюдается лишь в «стратиформных комплексах» щитов. Если же учесть, что стратиформные комплексы лежат in situ, а зональные массивы представляют собой блоки того же вещества, перемещавшиеся в процессе геосинклинального развития, то становится очевидным, что залегание рассматриваемых комплексов,

27?

.а различным характером последующей тектонической эволюции уже

•образованного (притом в единых условиях) глубинного материала. Иными словами, связь ультраосновных пород с теми или иными ■структурами является отражением лишь их последующей геологи­ ческой эволюции, т. е. обусловлена наложенными, вторичными причинами и потому не может быть критерием формационной принад­

лежности.

Итак, глубинные породы являются производными глубинных процессов. Их определенная парагенетическая ассоциация, повторяе­ мость которой дает право называть ее формацией, фиксирует тот или иной законченный цикл этих процессов. Поэтому к единой форма­ ции глубинных, в данном случае ультраосновных пород, следует относить только такую закономерно повторяющуюся ассоциацию, которая возникает в течение одного законченного цикла глубинного породообразования. Индикатором этого цикла является единство свойств всех образований формации на разных уровнях организации слагающего ее вещества, начиная от элементов и кончая ассоциа­ цией пород. Признаками такого единства служат: 1) геохимическая эквивалентность всех химических элементов; 2) общность кристаллохимпческого строения минералов; 3) общность элементов прото­ тектоники; 4) отсутствие перерыва в виде тектонических нарушений н метаморфизма между членами единой серии.

Последующая геологическая эволюция, отражающаяся в приуро­ ченности образований формации к тем или иным структурам, стадиям развития и т. д ., является признаком вторичным и критерием фор­ мационной принадлежности служить не может.

На основе указанных принципов можно выделить лишь две первичные гипербазитсодержащие формации: дунит-гарцбургитовую и дунит-клинопироксенит-габбровую.

Закономерное присутствие среди пород одной формации членов другой не случайно и дает возможностью только установить принци­ пиальные различия между ними, но и проследить характер дальней­ шей эволюции глубинного вещества.

Породы и руды дунпт-гарцбургитовой формации возникают в условиях наивысших равномерных гидростатических давлений, что обусловливает высокую плотность слагающего их вещества, не поддающегося сжатию в лабораторных условиях [5, 81]. Геохими­ ческая сущность процессов такого породообразования заключается в насыщении ортосиликатов наименьшими по ионным радиусам катио­ нами (Mg, Ni), вытесняющими несколько отличные по размерам ионы Fe и Сг. Геологически это выражается в возникновении самых плотных и самых глубинных из известных нам пород и руд — дуиитов и хромититов, что дает возможность отнести эти образования к произ­ водным верхней мантии Земли.

Породы дуиит-диаллагит-габбровой формации возникают в усло­ виях меньших гидростатических нагрузок. Здесь главной сущностью процессов породообразования является частичная замена кремния в анионной группе алюминием, что предопределяет возможность,

•28

Г Л А В А II

РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ХРОМИТОНОСНЫХ ГИПЕРБАЗИТОВ

В СКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЯХ

Как показано в главе I, материнскими породами промышленного хромитового оруденения являются гипербазиты дунит-гарцбурги- товой формации. В связи с этим следовало бы ожидать, что хроми­ товое оруденение присуще всем областям, содержащим пояса дунитгарцбургитовой формации. Между тем, несмотря на широчайшее развитие таких поясов во многих складчатых областях мира, зна­ чительный объем гнпербазитовых масс и значительные месторождения хромита свойственны только очень немногим регионам. В СССР

крупнейшие месторождения, содержащие более одной трети всех мировых запасов этого полезного ископаемого, сосредоточены только в одном регионе — на Урале, тогда как в других регионах, даже входящих в состав единой Урало-Монгольской складчатой системы, к которой относится и Урал, хромитовая минерализация не превышает объема рудопроявленнй. Чем же вызвано такое размещение место­ рождений хромита, меньшей ли изученностью других территорий

СССР по сравнению с Уралом или существованием невыявлепных геологических причин, ставящих Урал в особое положение? С целью решения этих вопросов и выявления общих закономерностей необ­ ходимо проанализировать тектоническое положение пород дунитгарцбургитовой формации в складчатых областях, разного типа.

Анализу подвергались, с одной стороны, гипербазитовые пояса палеозоид как Урало-Монгольской складчатой системы, что отражено на карте размещения гнпербазитовых поясов в палеозоидах СССР

(рис. 1), так и других палеозойских складчатых систем, а с другой — гипербазитовые пояса мезозойских, мезозойско-кайнозойских и неко­ торых докембрнйских складчатых систем.

Так как главным хромитоносным регионом страны является Урал, состоящий к тому же из зон самой разной хромитопосиости, то ана­ лиз разрешаемой проблемы проводится преимущественно на уральском материале, а по другим регионам СССР и мира привлекаются лишь сравнительные данные.

ГИПЕРБАЗИТЫ УРАЛА

Для выяснения тектонического положения гипербазитов Урала необходимо рассмотреть главные черты его тектонического стро­ ения.

30

Вопросам тектоники Урала посвящено большое количество работ уральских исследователей [248, 250, 205, 206, 198, 41, 42, 193—195, 209—211, 168 и др. ]. В большинстве из них принимается, что в исто­ рии развития Урала выделяются четыре тектоно-магматических цикла: нияшепротерозойский, верхнепротерозойско-кембрийский,

Рис. 1. Схема размещения гипербазитовых поясов в палеозойских складчатых областях СССР.

1 — варпсциды (на Урале — уралиды); г — каледоыиды (на Урале — доуралиды); з — обра­ зования докембрия; 4 — породы дунит-диаллагит-габбровой формации; 5 — гипербазитовые пояса: 5 — III типа, 6 — II типа, 7 — I типа.

ордовикско-верхнепалеозойский и кайнозойский, главными из кото­ рых являются верхнепротерозойско-кембрийский и ордовиксковерхнепалеозойский. По представлениям Л. Н. Овчинникова [164— 166], возможны и более древние циклы. С образованием каждого из циклов связываются интрузии перидотитовой магмы [209—211, 197, 261 идр.]. В распределении разновозрастных пород выявлены опреде­ ленные закономерности. Так, Н. П. Херасков [248, 250] среди геосинклинальных структур Урала выделил комплексы уралид и доуралид.

31