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

дуииты и гарцбургиты с плотностью от 2,22 до 2,66, с преоблада­ нием 2,40—2,43 г/см3. Поэтому вполне естественно, что сложенная ими часть массива на фоне пород южной (ст = 2,60 г/см3) и север­ ной (ст = 2,80 г/см3) частей выделяется как область гравитационного минимума.

Рис. 15. Схема геологического строения Батамшинского участка Кемпнрсайского массива.

1 — отложения неогена — мела; 2 — эффузивы силура; з — песчаники, сланцы, эффузнвм, амфиболиты кембрии; 4 — габбро; 5 — горнбленднты; 6 — окремнепиые серпентиниты: 7 — серпентиниты; s — диаллагпты; 9 — гарцбургиты; 10 — дуииты; 11 — трахитоидность; 12 — сланцеватость.

Северная часть массива (рис. 15, 16) характеризуется повышен­ ной силой тяжести. Породы дуыпт-гарцбургитового комплекса, раздробленные и интенсивно серпептннизировэнные, подверглись здесь значительным диопсидизацип, амфиболнзации, гранатизацпп и фелыипатизации, что повысило их плотиость до 2,98—3,06 г/см3. Поэтому, несмотря на то, что в отлпчие от южпой части скопления хромшпннелида здесь редки и мелки, в целом участок, сложенный сравнительно плотными породами, создает аномально высокое гра­ витационное поле.

73

Таким образом, анализ гравитациоппых полей Кемпирсайского массива, учитывающий петрофизические свойства пород и геологи­ ческие особенности конкретных участков, свидетельствует о том, что физическая неоднородность массива обусловлена ие множествен­ ностью подводящих каналов, не разнообразием состава слагающих его пород и не сосуществованием в одной зоне двух самостоятельных

1страта и связанного с ним хромитового орудепепия — главных образований, определяющих формационную*34

Рис. 16. Разрез по скважине.

1 — диабазы; 2 — дналлагпты; 3 — дуггаты; I — дунпт-гарцбургит; 5 —

*гарцбургиты.

сущность Кемпирсайского массива, резко несогласна со структурами окружающих толщ и всего регионального плана. Это свидетель­ ствует о малой вероятности формирования первичных структур мас­ сива в эпоху образования субмериднонального плана Урала.

3.Первичный субстрат массива, резко несогласный со структу­ рой окружающих пород, обладает большой вертикальной мощностью

иуходит за пределы видимой его части, ступенчато погружаясь к юговостоку под протерозойские толщи. Эти данные ие позволяют отнести массив ни к одной из разновидностей пластовых тел.

4.Неоднородность состава различных частей массива обусло­ влена не зональным его строением [172], а тектоническими наруше­ ниями, рассекающими единую гипербазитовую массу на блоки, смещенные друг относительно друга. Наиболее поднятым оказался блок, составляющий юго-восточную часть массива и содержащий его Главное рудное поле, ступенчато погружающееся к югу за пределы видимых границ массива. Вертикальный размер отдельных ступеней

74

достигает 460 м при общей амплитуде погружения, установленной в настоящеее время, не менее 1000— 1300 м. Наименее поднятыми являются северная и западная части массива, на территории которых вскрыты более высокие, чем на юго-востоке, горизонты субстрата, претерпевшие диопсидизацшо и габброизацию. Судя по тому, что в северной части массива мощность диаллагит-габбровых пород воз­ растает, можно считать, что здесь дунит-гарцбургнтовый субстрат залегает на большой глубине.

5. Гппербазиты не только не оказывают контактового воздействия на окружающие породы, но, напротив, сами сильнейшим образом тектонически нарушены и изменены вторичными процессами, фа­ циальные аналоги которых отсутствуют в непосредственно примы­ кающих к ним толщах. Субмеридиональные нарушения, столь резко проявленные в массиве в виде дробления и будинажа, в окружающих толщах не имеют никаких следов. Больше того, это направление является господствующим для слоистости и сланцеватости, т. е. первичных структур в породах собственно уральских геосинклпнальных толщ (О—Т). Это свидетельствует о том, что в геосинклинальный процесс был вовлечен твердый дунит-гарцбургнтовый субстрат. Более поздним выражением геосинклинального воздействия явились субширотные нарушения, типичные и для уралид. Область наиболь­ шего развития последних, характеризующаяся максимальной разуплотненностыо пород, способствует расчленению массива на обо­ собленные блоки, сдвинутые по вертикали на расстояния до 1000— 1200 м.

6. Продукты изменения гориблендитов, возникших за счет амфпболизации диаллагитов, сформированных после тектонических нару­ шений и серпентинизации дунпт-гарцбургитового субстрата, имеют возраст 404 млн. лет [172], т. е. близки границе силура и девона [10]. Возраст неизмененных гориблендитов из даек, секущих и диаллагиты,

идунит-гарцбургитовый субстрат, по данным М. Ф. Шульгина, равен 568 млн. лет, что соответствует раннему кембрию. В ордовик­ ских толщах, расположенных близ массива, известны находки хромшпииелндов. Все эти данные свидетельствуют о доордовикском

идокембрийском возрасте дунит-гарцбургитового субстрата. В кон­ такте с гнейсами и плагиогранитами протерозоя, т. е. с доуралидами,

вгипербазйтах проявлены следы гранитизации, выражающиеся в их отальковашш и флогопитпзации, что свидетельствует о воздействии на них вышележащей гнейсово-плагиогранитовой толщи. Из этого следует, что гпейсово-плагиогранитовая толща моложе ультраосновных пород, и, следовательно, возраст дунит-гарцбургитового субстрата не может быть выше протерозойского.

Из сказанного следует, что: а) гипербазиты возникли раньше окружающих толщ, а разлом, фиксируемый в этом участке, рассек твердый готовый дунит-гарцбургитовый субстрат; б) гипербазиты следует отнести к доуралидам, так как они древнее толщ «уральского»

75

7. Самыми нарушенными и измененными являются те участки субстрата, которые контактируют с наиболее молодыми образова­ ниями собственного геосинклинальиого цикла, а наименее — лежа­ щие под доуральскоЁ, догеосинклннальной толщей гнейсов и плагпограиитов. Из этого следует, что толща доуралид, входящая в со­ став субстрата уральской геосинклинали, явилась своего рода экраном, щитом, предохранившим гипербазиты от тех процессов интенсивного дробления и серпентинизации, которые свойственны участкам гппербазптов, лишенных гнейсово-плагиогранитового по­

возникшим в результате интрузии определенной порции магмати­ ческого расплава вдоль глубинного разлома в геосинклиналытый этап развития региона. Напротив, существующий материал свидетель­ ствует о том, что он является только вскрытой частью огромных масс, погребенных под фундаментом Урала. Вскрытая часть гипербазитового субстрата, обнаженная благодаря уничтожению покрывающих и предохраняющих его толщ докембрия, в твердом состоянии участво­ вала во всех процессах формирующейся уральской геосинклинали, что привело к отчлененпю отдельных блоков, интенсивной серпентиппзацпи и др. Существование обломков гипербазитов в окружающих толщах (начиная с ордовика) свидетельствует о том, что начиная с ордовика (т. е. в эпоху уралид), массив был обнажен и размывался. Вместе с тем этот же факт, а также наличие постоянных тектонических контактов с толщами разного возраста, обычное падение кембрийскоордовикских образований от массива дают основание полагать, что, по-впдпмому, имел место длительный непрерывный подъем твердых гнпербазитовых масс.

Изложенное свидетельствует о том, что Кемппрсайский массив представляет собой обнаженную часть перидотитового субстрата, лежащего под докембрийскпми толщами и, по геофизическим данным В. И. Сегаловича, корнями уходящего на глубины не менее 35 км? По мнению Р. М. Демеиицкой [54] в рассматриваемом участке Урала на таких глубинах располагается поверхность Мохоровичича. Это позволяет предположить, что рассматриваемый перидотитовый суб­ страт, часть которого обнажена в виде Кемпирсайского массива, непосредственно связан с областью верхней мантии Земли.

Хабарнинский массив

К северу от Кемпирсайского массива, на его непосредственном продолжении расположен Хабарнинский массив, занимающий пло­ щадь около 400 км2 (рис. 17). Как и Кемппрсайский, он расположен в ядре антиклинорных структур зоны Уралтау. Массив сложен двумя разновозрастными комплексами пород: субмеридиоиальпым дуннтгарцбургитовым, более ранним, и секущим его субширотным дунит- диаллагит-габбровым. Так как главным в массиве является дунитгарцбургитовый комплекс, то очевидно, что решать вопрос о форме

76

следует применительно к нему. В результате аэромагнитной и назем­ ной магнитной съемок было установлено, что западный контакт Хабарнннского массива имеет восточное, северный — южное и югозападное, а восточный — западное падение.

Как было показано выше, магнитные аномалии в гипербазитах фиксируют простирания не тел ультраосиовных пород, а лишь

Рис. 17. Схема геологического строения южной части Хабарнинского массива.

1 — четвертичные отложения; 2 — образования кембрия; 3 ■— габброиды, горнблеидиты; J — серпентиниты; 5 — диаллагиты; 6 — окремнсиные серпентиниты; 7 — дуниты, гарцбургиты; S — сланцеватость; о — трахитоидность.

зон разломов в них. Следовательно, магнитные данные по Хабарнинскому массиву позволяют считать, что внутри гипербазитовой массы существуют разломы, отчленяющие плотный конусовидный блок, сужающийся книзу и имеющий, по-видивому, не очень значи­ тельную мощность. Форма и размеры этого блока отнюдь не совпа­ дают с формой и размером всего гипербазитового тела. По результа­ там буровых работ установлено, что в южной части массива восточный контакт пироксенитов и дунитов имеет западное падение под углом 40—60°, а в северной, у пос. Хабарного — восточное, под углом 50— 70°. Так как пироксениты имеют согласное залегание с плоскостями дробления в дуиит-гарцбургитовом субстрате, то очевидное совпаде­ ние данных бурения с результатами магнитной съемки позволяет уточнить мощность и глубину зон дробления в дунит-гарцбургитовом субстрате и возможную мощность отчлененного блока.

77

Значение силы тяжести над Хабарпинским массивом невелико. При сравнительно неполной серпентинизации пород это может быть обусловлено только крайне незначительной мощностью тела. Такое предположение плохо согласуется с крутыми (50—80°) залеганиями полосчатости и трахптоидпости пород дунит-гарцбургитового суб­ страта. Кроме того, скважины, пройденные в участках минимальных значений Дg в восточной части массива, на глубине свыше 300 м подстилающих пород не встретили. Следовательно, существуют иные факторы, обусловившие столь малую величину значений силы тяжести.

Проведенные нами петрофизические исследования показали, что плотность всегда интенсивно серпентинизированных гипербазитов дунит-гарцбургитового комплекса данного массива колеблется от 2,41 до 2,60, с преобладанием 2,48—2,52 г/см3. Естественно, что породы с такой плотностью, как бы велика их масса ни была, высоких значений Ag обусловить не могут. Незначительные тела диаллагитов, горнблендитов и габбро среди дуннт-гарцбургитов также не могут заметно повлиять на характер гравитационного поля.

Зоны дробления, зафиксированные магнитной съемкой, уходят под углом 40—70° в глубь гипербазитового блока и, падая внутрь массива, соединяются на глубине. Очевидно, что их существование на глубине также должно снижать величину положительного гравитацинного поля над массивом.

Комплекс полученных данных, свидетельствуя о форме и размерах блока, отчлененного разломами, не дает представлений о форме и истинных размерах всей дуиит-гарцбургитовой массы. Однако эти данные все же позволяют предположить существование здесь значительно больших по размерам гппербазитовых масс, чем те, которые обнажены в настоящее время.

С. А. Кашин и В. Л. Федоров [79], детально исследовавшие гипер базиты Хабаршшского массива, пришли к выводу о том, что кон­ такты массива согласны с простиранием вмещающих толщ; секущие взаимоотношения ими встречены не были. Это обстоятельство, а также расположение вдоль большей части границ массива пре­ имущественно габбровых пород значительно затрудняют выяснение вопроса о характере его контактов, ставя его в зависимость от выяс­ нения взаимоотношений гипербазитов и габбро, а габбро — с окру­ жающими породами.

Несмотря на то, что гипербазпты рассечены жилами габбро

игорнблендитов, ряд авторов принимает, что габбро и габбро-амфи­ болиты относятся к породам, вмещающим дуниты и гарцбургиты. Поэтому обнаружение В. С. Шарфманом гальки амфиболита и габбро

вконгломератах венлока, аЦ. М. Розман— в конгломератах кобленца

иэйфеля привело их к представлениям о силурийском возрасте габ­ бро и более молодом — гипербазитов.

В. М. Сергиевский [205] утверждает, что контакт Хабаршшского

78

ждается наблюдениями В. С. Шарфмана и В. М. Козлова, отметивших резкую интенсификацию складчатости во вмещающих толщах (с уве­ личением углов падения) по мере приближения к гипербазитовому телу.

Непосредственный контакт собственно дунит-гарцбургитового комплекса с окружающими его кембрийскими и более молодыми толщами действительно тектонический. В тех же случаях, когда дунит-гарцбургитовый субстрат отделен от окружающих толщ более поздним, чем дунит-гарцбургиты, дпаллагит-габбровьш комплексом, последний в краевых зонах массива подвергается динамометамор­ физму и переходит в сланцеватые габбро-амфиболиты и амфиболиты, залегающие согласно с непосредственно примыкающими к ним тол­ щами [135].

Ориентировка прототектоники дунит-гарцбургитового субстрата резко несогласна с простиранием окружающих уралид. Наличие в дуиит-гарцбургитовом субстрате нарушений, совпадающих с прости­ ранием уральских структур, особенно интенсивных в приконтактовых зонах, периклинальное залегание окружающих толщ близ гипербазитового тела с выполаживанием вдали от него дают основа­ ние полагать, что в складчатости, проявившейся в окружающих породах, гипербазиты участвовали в твердом состоянии.

Таким образом, и в этом массиве породы дунит-гарцбургитового субстрата не только не воздействуют на окружающие их толщи, но, напротив, несут следы всех нарушений и преобразований, свя­ занных с тектоническим режимом, повлиявшим на формирование структурного плана этих толщ. Так как этот режим способствовал становлению уралид, то очевидно, что расположение гипербазитов в ядре антиклинорного выступа доуралид не случайно, и ультраосновные породы могут быть с полным правом отнесены к доуральским образованиям. Определения абсолютного возраста подтверждают этот вывод.

Халиловский и некоторые другие массивы Главного (Кемпирсайского) гипербазитового пояса

на границе южного погружения антиклипория Уралтау и Магнито­ горского мегасинклпнория.

По мнению В. С. Шарфмана, Халиловский массив целиком распо­ ложен среди образований сакмарской свиты, а И. И. Никитин, В. И. Маегов, А. В. Рыжиков, С. Бурлуцкий и В. Зубарев утвер­ ждают, что на западе на гипербазитах лежат протерозойские образова­ ния, которые выше сменяются отложениями ордовика. Наблюдения в районе дер. Мазово, где были встречены выходы светлых кварци­ тов, серицито-кварцевых и хлорито-кварцевых сланцев каялинской

79

с разной степенью сохранности расположены древние доуральские образования, присущие антиклннорию Уралтау, а не уралидам Маг­ нитогорского синклинорня. Это косвенно свидетельствует о том, что массив расположен в области аптиклинориых структур и, следо­ вательно, его структурная позиция принципиально близка позиции более южных Хабарнинского и Кемпирсайского гипербазитовых массивов. Вместе с тем присутствие в его обрамлении силурийских образоваиий свидетельствует о том, что он приурочен к области погру­ жения древних структур.

Халпловский массив сложен гарцбургитами, переслаивающимися с дунптамп (рис. 18). Гарцбургиты в нем резко преобладают, однако мощность дунптовых образований, осо­

с зонами дроблепия в дуипт-гарцбургпто- вом субстрате. То же простирание имеют жилы дналлагитов, габбро, гориблендитов, тремолптитов. Все эти однонаправленные образования привели к возникновению в массиве сложного структурного узора, который на первый взгляд создает впечатление прототектоиикн. На самом же деле, как и в более южных массивах, в этом узоре сочетаются и первичные, и вторичные структурные элементы. Деталь­ ное картирование, проведенное И. И. Никитиным и другими, показало, что массив разбит па отдельные блоки, каждый из которых имеет свою специфику строения и последующих изменений.

Южный блок, к которому приурочена главная масса хромитовых рудопроявлетшй, в краевых частях подвергся интенсивным рассланцеваишо и серпентинизации с последующим отальковапием, которые геофизически отражены в виде зон пониженных значений и отрица­ тельных аномалий АТ и Ag. По нашим данным блок сложен преиму­ щественно гарцбургитами с резко подчиненным количеством дунитов в виде полос мощностью до 50 см. Простирание первичной полосча­ тости северо-западное (320—340°), а вторичной — север-северо- восточное (0—20°); падение восток-юго-восточное под углом 60—80°. Внутренняя часть блока также не монолитна, а разбита густой сетью зон дробления. Для нее типичны зеркала скольжения, струк­ туры будинажа, динамосланцы и др. Будины своими длинными осями и сланцеватость дипамослапцев вытянуты субмеридионалыю.

80

Наблюдаются горизонтальные смещения и сбросы с амплитудой не менее 100 м. В краевых частях блока среди листоватых будипированных серпентинитов расположены тела родингитов, также часто будинировапных.

Для западного блока типичны диабазовые жилы, а также останцы эффузивов сакмарской свиты, слагающие повышенные части рельефа, тогда как все пониженные части и подножья сопок сложены серпен­ тинитами. Восточный блок характеризуется столь интенсивной серпентииизацией гипербазитов, что реликлы первичных пород распоз­ наются с трудом. В краевых частях широко развиты гидротермально измененные динамосланцы по серпентинитам с сульфидной медномагнетитовой минерализацией. Часто встречаются жилы диаллаги-

юго-восточное под углом 70—85°. Дунит-гарцбургиты секутся частыми жилами пегматоидпых хромитсодержащих энстатититов. Прости­ рание жил северо-восточное (10—40°), падение юго-восточное под углом 30—40°, мощность 1,5—50 см; в участках их сгущения воз­ никает вторичный гппербазитовый полосчатый комплекс.

Сравнивая строение и состав пород, слагающих разные части Халиловского массива, и учитывая, что каждая часть является тектонически обособленным блоком, можно отметить, что южная

исеверная часть массива подверглись наименьшей серпентинизацпи

изначительно меньшему динамометаморфизму, чем остальные его

участки. Эта особенность, а также полное отсутствие в них останцов эффузивов, столь характерных среди раздробленных и полностью серпентинизированных пород восточной и западной частей массива, свидетельствуют о том, что южный и северный блоки представляют собой более глубокие горизонты гппербазитовой массы, чем восточ­ ный и западный.

К востоку от Халиловского массива обнажен пеболыпой И ш к и - н и н е к и й м а с с и в , морфологически представляющий собой мелкосопочиик. Основания сопок сложены серпентинитами, на кото­ рых гипсометрически выше лежат кремнистые породы и различные эффузнвы. Геофизические исследования магнито-, электро-, грави- и сейсмометрическими методами показали, что разобщенные мелкие тела являются только разрозненными выходами единого тела, а сам Ишкинскнй массив под покровом мезозойско-кайнозойских отложе­ ний соединяется с Халиловским [224] и, по данным В. С. Шарфмана, с Байгускаровским массивами и уходит иа глубину не менее чем 2500 м. Под меловыми отложениями к югу от Ново-Кпевки, т. е. к востоку от обнаженной части Халиловского массива установлен огромный гравитационный максимум, обусловленный, по мнению И. Ф. Таврина, присутствием на глубине скоплений хромита.

превосходящую вскрытую современным эрозионным срезом. По-види- мому, Халиловский, Ишкининский и Байгускаровский массивы представляют собой выступы единой глубиииой массы, погребенной под уралидамн. В связи с этим возникает вопрос о характере геоло­

нижнего ордовика, наличие тектонических нарушений, значительно более интенсивных, чем в окружающих толщах, полная дисконформ-

Рис. 19. Контакт гппербазитов Халиловского массива с амфиболитами кембрия.

1 — габбро; 2 — гарцбургиты; «3 — зона дробления в гнпсрбазите; 4— трахитоидиость.

ность внутренней первичной структуры дунит-гарцбургитового суб­ страта структурам окружающих толщ и полное совпадение с послед­ ними зон нарушения в гипербазитах — все это является основанием для вывода о том, что формирование гипербазитов рассматриваемого массива происходило до становления окружающей его рамы.

Уралиды (О -f S), окружающие массив и обладающие в целом субмеридиональными простираниями, при приближении к массиву меняют ориентировку структур на субширотную, а в непосредственной близости от него становятся полностью согласными с контурами массива, причем в том же направлении в них возрастает степень дпслоцированности.

Такой характер взаимоотношений, исключая возможность внед­ рения жидкого расплава, т. е. интрузию жидкой гипербазитовой магмы вдоль разлома в уралидах (здесь S), вместе с тем свидетель­ ствует о том, что в постсилурийских нарушениях и уралиды, и ныне лежащие среди них гипербазиты участвовали в твердом состоянии. Наличие на восточном и западном блоках гипербазитов останцов сакмарских (S) эффузивов, метаморфизоваиных в той же мере, что и окружающие массив толщи, дает основание полагать, что наруше-

82