А. М. Юминов, В. В. Зайков, Д. А. Артемьев

Южно-Уральский государственный университет, г. Миасс; umin@ilmeny.ac.ru

 

 

Большинство исследований метасоматитов колчеданных месторождений касаются рудных полей в палеоостроводужных комплексах. Авторами в качестве объекта для исследований было выбрано Ишкининское кобальт-медно-колчеданное месторождение, которое ассоциирует с гипербазитами палеоокеанических структур. Минеральный состав пород установлен микрооптическими исследованиями и подтвержден рентгено-фазовым анализом. Особенности химического состава пород выявлены при помощи силикатного и атомно-абсорбционного анализов. Физико-химические параметры образования пород определялись методами криометрии и гомогенизации флюидных включений. Аналитические работы выполнены в лабораториях Института минералогии УрО РАН. Химический состав основных разновидностей метасоматитов Ишкининского месторождения приведен в табл. 1.

Материалы по геологическому строению месторождения, минеральному составу и изотопным характеристикам вмещающих пород представлены в статьях Д. А. Артемьева, А. Ю. Дунаева, Р. Р. Шавалеева в настоящем сборнике.

Ишкининское месторождение располагается в 20 км западнее г. Гай (Оренбургская обл.) и приурочено к южному флангу Главного Уральского разлома. Структура рудного поля представляет собой антиформу из тектонических пластин, сложенных серпентинитами, базальтами, олистостромами и кремнистыми отложениями. На месторождении выделены Восточная и Западная рудоносные зоны, которые располагаются в кровле серпентинитовой пластины и приурочены к крыльям антиформы. Они подстилаются карбонатными и тальк-карбонатными апосерпентинитовыми метасоматитами, которые прослежены на глубину 100–120 м бурением.

Серпентиниты центральной части антиформы имеют на поверхности длину выходов 700 м при ширине от 450 м на юге до 150 м – на севере. Среди серпентинитов выделяются аподунитовые и апогарцбургитовые разности, которые слагают крупные блоки, разделенные полосами меланжа [2].

Метасоматиты Восточной рудной зоны приурочены к кровле ультрабазитовой пластины и слагают субмеридиональную полосу

Таблица 1

Результаты силикатного и атомно-абсорционнного анализов метасоматитов Ишкининского месторождения

Примечание: * – cиликатный анализ выполнен в химической лаборатории Института минералогии УрО РАН, аналитики – М. С. Свиренко, Л. А. Ганеева (содержание ТiO₂, P₂O₅, S^2- – ниже предела обнаружения);

** – атомно-абсорбционный анализ выполнен в химической лаборатории Института минералогии УрО РАН, аналитик – М. Н. Маляренок (содержание Cd, Au, Ag – ниже предела обнаружения).

 

 

шириной 10–60 м и длиной 400 м. С запада залежь ограничена серпентинитами, на восточном фланге по тектоническому контакту граничит с толщей олистостромовых брекчий, содержащих олистолиты базальтов, серпентинитов, силицитов, яшм и офикальцитовых брекчий. В составе зоны выделяются карбонатизированные серпентиниты, тальк-карбонатные породы и талькиты.

Карбонатизированные серпентиниты образуют полосы шириной 10–30 м и протяженностью до 150 м. Породы наследуют структурно-текстурные особенности серпентинитов, содержат реликты серпентина. Антигорит встречается эпизодически и в центральных частях зоны замещается карбонатом: доломитом, магнезитом и, в меньшей степени, сидеритом. Тальк наблюдается в малом количестве, иногда он развивается по наиболее мелким зернам карбоната.

Тальк-карбонатные породы слагают линзы и полосы мощностью 1–2 м в карбонатизированных серпентинитах. Породы, за редким исключением, характеризуются сланцеватым или плитчатым сложением, имеют порфиробластовую (по карбонату) структуру с микролепидобластовой тальковой основной массой. Среди карбонатов преобладает доломит; магнезит и анкерит встречаются редко. По содержанию талька породы подразделяются на тальк-карбонатные и карбонат-тальковые разности. В зонах тектонических нарушений наблюдается увеличение содержания тальковой составляющей, вплоть до образования мономинеральных пород.

Термобарогеохимические исследования карбонатных жил в серпентинитах и тальк-карбонатных породах показали, что формирование первых происходило в высококонцентрированных (18.3–19.8 мас. %) растворах NaCl–H₂O, обогащенных углекислотой при температуре
140–170 °С и давлении 300–350 бар. Вторые были образованы также в солевой системе NaCl–H₂O, но при меньшей солености растворов (1.2–4.5 мас. %) и в более низкотемпературном интервале 120–160 °С [4].

В зонах тальк-карбонатных пород присутствуют линзы серпентинит-карбонатных брекчий мощностью 2–4 м, содержащих обломки серпентинитов, сульфидных руд и кальцита [1]. Эти брекчии рассматриваются как фрагменты рудоподводящих каналов сульфидных залежей.

Метасоматиты Западной рудной зоны слагают полосу шириной 10–100 м и длиной 500 м. С востока залежь ограничена серпентинитами, на западном фланге по тектоническому контакту граничит с вулканомиктовыми брекчиями. Эта зона, по сравнению с Восточной, имеет большие размеры и более сложную морфологию: включает крупные блоки меланжированных пород, характеризуется незакономерным чередованием типов метасоматитов, разбита густой сетью дизъюнктивных нарушений.

Карбонатизированные серпентиниты имеют наибольшее распространение в северной и центральной частях Западной зоны, слагая полосы шириной 10–50 м и протяженностью до 300 м. Нередко в них отмечены реликтовые блоки серпентинитов поперечником 5–30 м. Границы с серпентинитами нечеткие, зона перехода составляет 1–2 м. Карбонатизированные серпентиниты содержат кальцит, а также незначительные количества талька, доломита и магнезита.

Тальк-карбонатные породы образуют полосы мощностью 5–20 м в карбонатизированных серпентинитах центральной и южной части зоны. Текстурно-структурные особенности тальк-карбонатных пород близки к таковым из Восточной зоны. Породы отличаются относительно большим содержанием талька, который развивается не только при замещенияи карбоната, но и образует тонкие секущие прожилки. Подавляющее большинство карбоната представлено кальцитом, доломит встречается эпизодически. Появление кальцита и уменьшение железистости минералов в колонках обычно связывается с изменением кислотности раствора [3].

На восточном контакте зоны тальк-карбонатных пород с серпентинитами располагается линза сероцветных гравелитов мощностью 7 м, сложенных обломками кварца, серпентинитов и, что особенно важно, тальк-карбонатных и карбонатно-тальковых метасоматитов. По-видимому, это блок осадочных пород, образовавшихся при размыве измененных серпентинитов, который был включен в меланж. Указанный состав обломочного материала может свидетельствовать о том, что образованию гравелитов на морском дне предшествовал метасоматоз. Аналогичное свидетельство получено при изучении офикальцитовых брекчий в олистостромах восточного фланга месторождения, содержащих обломки тальк-карбонатных пород. Таким образом, тальк-карбонатный метасоматоз на рудном поле не был связан с позднепалеозойскими коллизионными процессами, которые во многих случаях приводили к образованию тальковых месторождений [5].

Петрохимические и геохимические особенности метасоматитов. Формирование тальк-карбонатных метасоматитов сопровождалось потерей кремния, магния и железа (табл. 1). В ряду серпентиниты – карбонатизированные серпентиниты – тальк-карбонатные и карбонатно-тальковые метасоматиты последовательно уменьшается (%): содержание SiO₂ с 39–37; до 30–20 и MgO – c 36 до 24–15. При этом возрастает концентрация CaO c 1–2 до 14–20.

Показателен значительный вынос никеля и кобальта из серпентинитов при преобразовании их в карбонатно-тальковые метасоматиты (табл. 1, 2). Содержание никеля уменьшается в два, а кобальта – в три раза. Предварительный расчет возможного количества извлеченного кобальта из сохранившихся фрагментов зон тальк-карбонатных

 

 

Таблица 2

Предварительный расчет выноса кобальта и никеля из серпентинитов при метасоматозе

 

метасоматитов оценен в 212 т, что сопоставимо с прогнозными ресурсами этого металла (300 т) по данным геолого-разведочных работ [2]. Объем метасоматитов расчитан по площади тел (суммарная – 15 тыс. м²), протяженности на глубину по данным бурения (100 м).

 

Исследования были поддержаны РФФИ (проект 04-05-96014- р 2004 Урал), интеграционной программой совместных исследований Уральского и Сибирского отделений РАН, Федерального агентства по образованию РФ (грант № 40/21-176), Министерства образования и науки (01.1204ф) и программой Президиума РАН № 14 “Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология”.