УДК 550.42
Опыт использования субкларков для петро- и геохимической характеристики горных пород. Каменихин Н. Т. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудо-носные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.
Опыт использования субкларков для петро- и геохимической характеристики горных пород. Каменихин Н. Т. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудо-носные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.
В петрохимических исследованиях нормирование содержаний химических элементов к кларкам (субкларкам) повышает объективность выводов об особенностях распределения хи-мических элементов в однотипных геологических объектах, принадлежащих к разновремен-ным толщам. На этой основе усиливается контрастность признаков объединяющих или разде-ляющих полихронные однотипные геологические образования, выявляются разные фации метасоматоза.
Табл. 3. Библ. 1.
Н. Т. Каменихин
Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс
Опыт использования субкларков для петро- и геохимической
характеристики горных пород
характеристики горных пород
Объектом для выполнения пробного пересчета петрохимических данных было выбрано детально исследованное Александринское медно-цинково-колчеданное месторождение, по которому в монографии [Тесалина и др., 1998] имеется объемный фактический материал. В качестве фона приняты средние содержания химических элементов в океанических базальтах, именуемые субкларками. Если кларки определяют средние содержания в планетарных сферах, то субкларки характеризуют средние содержания элементов в главных типах магматических пород. Не вдаваясь в физико-химическую сущность процессов, объясняющих причины поведения отдельных элементов в конкретных условиях, рассмотрим приведенные примеры отличительных признаков одноименных пород на уровне констатации фактов.
Стратиграфический разрез вулканогенных образований Александринского рудного поля расчленен на три толщи: верхнюю, среднюю и нижнюю, представляющие собой подсвиты карамалыташской свиты и нижнюю часть улутауской свиты среднего девона. Ряды, ранжированные по убыванию содержаний химических элементов, удобно располагать согласно естественному залеганию пород сверху вниз, в соответствии с чем и приведена геохимическая характеристика пород.
Верхняя толща разделена на две пачки: андезитовую и «контрастную» с существенным развитием осадочных отложений. Средняя толща сложена преимущественно эффузивами кислого состава, представленными дацитами, риодацитами и риолитами с подчиненным количеством базальтов. К верхам толщи локально приурочены колчеданные залежи. Нижнюю толщу слагают преимущественно различные базальты.
В монографии [Тесалина и др., 1998, стр. 44, табл. 2.2] приведена петрохимическая характеристика разновидностей вулканитов, участвующих в строении Александринского рудного поля. Средние содержания петрогенных окислов по результатам химического анализа указаны в мас. %. Известно, что содержание в мас. % не отражает сравнительную степень концентрации химических элементов в объектах исследования. Содержание катионов в окислах варьирует от 43.7 % для P, до 83.0 % для K. Это ставит породообразующие элементы в неравное положение по сравнению с рудными при определении степени их концентрации в породах. По каждой выборке проб были вычислены средние концентрации элементов в окислах, в том числе кислорода. Для сравнения приведены ранжированные ряды средних содержаний элементов в оксидной и элементной форме (%) в базальтах по каждой выборке проб из трех толщ и ранжированные ряды концентраций породообразующих элементов в субкларках концентрации океанических базальтов (СКк о.б.) по тем же выборкам (табл. 1, табл. 2). Последние четко разделили породообразующие элементы по степени концентрации и рассеяния. Нумерация образцов соответствует табл. 2.2 в монографии [Тесалина и др., 1998, с. 44].
В базальтах средней рудовмещающей толщи наблюдается привнос MgO и SiO2 вызванный гидротермальным метасоматозом, а также вынос Al2O3 и CaO. Через все толщи происходит возрастание с глубиной содержаний FeO, Na2O, MnO, TiO2 и P2O5, а также убывание с глубиной K2O и Fe2O3. Это, вероятно, связано с эволюцией расплавов в промежуточном магматическом очаге и метасоматозом. Более 67 % массы приходится на SiO2 и Al2O3.
Совершенно другая дополнительная информация приобретается в результате анализа поэлементного состава базальтов, нормированного к СК, что позволяет оценить состав с позиции степени концентрации моноэлементов. В этом случае на первое место по степени концентрации выходят K и Na, к которым в верхней толще присоединяются O и Al, в средней – Mg, Al, Si и O, в нижней – Al, Mn и Si (по убыванию концентрации). Концентрация остальных элементов находится в дефиците (менее 1 СК). В средней толще наблюдается вынос Al, Ca, Ti и окисного Fe, привнос – Si и Mg. Через все толщи с глубиной отмечается возрастание концентраций Na, Mn и закисного Fe и убывание концентраций K и O. Если силикатный анализ показывает превышение Na2O над K2O, то по моноэлементам K доминирует над Na в 2.24 раза в верхней толще и в 1.38 раза в средней. По этой и другим причинам геохимическое объяснение петрохимической характеристики пород может получить иную интерпретацию.
Наиболее контрастное разделение пород осуществляется по возрастанию концентрации Mg от риолитов к базальтам (в СКк): риолиты – 0.06–0.12, риодациты – 0.15–0.21, дациты – 0.13–0.32, диабазы субвулканические – 0.32–0.88, базальты –0.92–1.15 (табл. 2). Отчетливо видно, что дациты поглощают риодациты. Не менее отчетливо породы различаются по убыванию Si от риолитов к базальтам (в СКк): риолиты – 1.51–1.53, риодациты – 1.42–1.45, дациты – 1.32–1.35, диабазы субвулканические – 0.53–1.35, базальты – 1.0–1.02. Здесь наблюдается поглощение диабазами базальтов. Пример по K: риолиты – 1.89–2.37, риодациты – 4.04–9.81, дациты – 5.12–6.41, диабазы субвулканические – 3.31–4.41, базальты – 1.75–3.12. Здесь базальты поглощают риолиты, риодациты поглощают дациты и перекрывают диабазы. Подобные явления могут указывать на генетическое сходство пород. Наибольшие отклонения от возможной системы наблюдаются в породах средней рудовмещающей толщи. Это, видимо, связано с метаморфогенными и гидротермально-метасоматическими процессами, характерными для периода рудообразования.
Информация, заключенная в ранжированных рядах элементов в СКк, позволяет детализировать выводы о поведении элементов в определенном отрезке времени.
Распределение концентраций микроэлементов в тех же породах может существенно дополнить информацию для объективных выводов (табл. 3).
Выше было прокомментировано поведение породообразующих элементов в базальтах. Дополним информацию по базальтам рассмотрением степени концентрации в них микроэлементов (табл. 2, обр. 6 и 1).
В верхней толще, по сравнению с нижней, наблюдается более интенсивный привнос Pb, Ba, Sn, Sr, Cu и Ga. Из числа элементов, находящихся в дефиците (менее 1 СК), в верхней толще в повышенных концентрациях выделяются Ni, V, Co и Cr. В нижней толще более активна тенденция привноса Rb, Zn, Sc, а из числа дефицитных элементов – Zr и Y. Отсюда видны существенные различия геохимической характеристики одноименных пород, принадлежащих к разным стратифицированным уровням. Верхняя толща претерпела наименьшие изменения, поскольку в ней сохранилась первичная геохимическая характеристика.
Относительные максимальные концентрации элементов зафиксированы в следующих породах: риолиты – Zr, Y; риодациты – Ba, Pb, Rb, Nb; дациты – Ba, Sn; диабазы субвулканические – Pb, Cu, Zn, Sr, Co, Cr; базальты – Zn, Sr, Ga, Co, Cr.
Для рассмотренных пород из 16 проанализированных элементов приведем элементы аномального привноса (более 3 СКк) в ранговой последовательности и с указанием количества элементов с концентрацией свыше 1 СК.
Базальты: верхняя толща – Pb, Ba; 8 эл.; нижняя толща – Ba; 7 эл.
Диабаз субвулканический – Pb, Rb, Ba; 6 эл.
Дацит: верхняя толща – Ba, Pb, Rb. Sn; 7 эл.; средняя – Rb, Pb; 5 эл.
Риодацит: верхняя толща – Rb, Ba, Pb; 7 эл.; средняя – Pb, Rb, Ba; 5 эл.
Риолит: верхняя толща – Pb, Rb, Ba; 6 эл.; средняя – Pb, Rb, Ba; 4 эл.
Наблюдается устойчивый комплекс элементов с аномальной концентрацией Pb, Ba, Rb, видимо отвечающий понятию «геохимическая специализация». Проявляется тенденция снижения с глубиной количества элементов с концентрацией более 1 СК. Следует отметить, что полуколичественным спектральным анализом сколковых проб из керна всех структурно-поисковых скважин, пройденных на площади Александринского рудного района в 2005–2007 гг. ЗАО «Восточная ГРЭ» (г. Орск), установлены повышенные концентрации As, Pb и Ba (Rb не определялся). Это дает основание причислить к элементам «геохимической специализации» и As. Все это подчеркивает единство магматического очага, являющегося источником разнообразных пород и медно-цинково-колчеданного оруденения. Существенный дефицит таких элементов как Сr, Ni, V, Co и ряда других, может указывать на концентрацию их в нижних уровнях промежуточного магматического очага.
Литература
1. Тесалина С. Г., Масленников В. В., Сурин Т. Н. Александринское медно-цинково-колчеданное месторождение, Восточно-Магнитогорская палеоостровная дуга, Урал. Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. 228 с.