Н. В. Глазырина

Южно-Российский государственный технический университет (НПИ), г. Новочеркасск

 

(научный руководитель И. А. Богуш)

 

Черносланцевые отложения палеозойского возраста в структуре Передового хребта Северного Кавказа слагают Тоханский тектонический покров (рис.). Их формирование реконструируется в условиях окраинноморского тыловодужного бассейна. В современной структуре Северного Кавказа Тоханский покров тектонически перекрывается нижне-среднепалеозойским вулканогенно-осадочным колчеданоносным комплексом островодужной палеозоны Большого Кавказа (Кизилкольский покров) [1, 5]. Северной границей Тоханского покрова служит Северный разлом, маркированный массивами серпентинитов. В объеме черносланцевых отложений Тоханского покрова выделяются андрюкская, артыкчатская, полянская свиты, а также чатбашская толща. Возраст их принимается как средний–верхний девон, а мощность достигает 1500–2000 м. Степень метаморфизма отложений соответствует зеленосланцевой фации.

Проведенные исследования [2] обосновывают высокую перспективность палеозойской черносланцевой формации в отношении благороднометалльного оруденения. Ранее было показано [4, 5], что в отложениях Тоханского покрова присутствуют продукты размыва офиолитового комплекса – аллотигенные хромшпинелиды, кластика ультрабазитов, долеритов, габбро, фтанитов. Специфичность состава палеозойской черносланцевой формации Передового хребта и перспективы ее рудоносности требуют более внимательного рассмотрения.

Основной объем формации составляют филлиты, слагающие около 75 % разреза. Кластические породы – конгломераты, гравелиты, песчаники и алевролиты – составляют до 25 % объема. Весь разрез имеет признаки формирования в условиях лавинной седиментации из турбидитных потоков дистальной фации. Сравнительно редко встречаются маломощные – первые сантиметры–дециметры – прослои кремнистых сланцев и известняков, составляющие менее 1 % объема формации [3]. Редко выделяются потоки андезитовых порфиритов, тела плагиориодацитов и горизонты туфов различного состава. На участках с повышенной ролью псефитового материала диагностируются олистостромы [5].

 

Филлиты имеют темно-серый, до черного, цвет. Главными минералами являются железисто-магнезиальный хлорит, серицит, кварц, альбит, биотит, серпентин, карбонаты, антраксолитовое и графитизированное аттритовое органическое вещество.

Кластиты имеют мощность от первых сантиметров редко до нескольких десятков метров, но, в среднем, не превышают первых дм-м. Они обладают выраженной градационной текстурой. Объемные соотношения конгломератов, гравелитов, песчаников и алевролитов одинаковые, их мощностные параметры прямо пропорциональны гранулометрии. В составе обломочного материала преобладают серпентиниты и фтаниты, подчиненное значение имеют известняки, филлиты, полимиктовые песчаники, базальтоиды, долериты, габбро, плагиограниты, кварц-пиритовые метасоматиты, жильный кварц.

По вещественному составу филлиты и кластиты разделяются на два типа – магнезиальные (хромисто-никелевые) и низкомагнезиальные (табл. 1, 2). Состав магнезиальных пород обусловлен наличием продуктов размыва ультраосновных пород, а низкомагнезиальных – присутствием фтанитов. Оба вещественных типа пород на различных бинарных и треугольных петрохимических диаграммах, особенно с участием MgO, образуют два обособленных поля. Они сближены друг к другу через филлиты и разделяются к составу ультраосновной породы через магнезиальные кластиты и к силицитам – через низкомагнезиальные кластиты. В разрезе формации оба типа пород переслаиваются,

Таблица 1

Средний химический состав отложений Тоханского покрова (мас. %)

Примечание. 1 – средний состав магнезиального филлита по 7 пробам; 2 – средний состав низкомагнезиального филлита по 7 пробам; 3 – средний химический состав глин и глинистых сланцев континентов по А. П. Соловову и др. (1990); 4 – средний состав магнезиального кластита по 3 пробам; 5 – средний состав низкомагнезиального кластита по 4 пробам; 5 – средневзвешенный состав отложений Тоханского покрова по 24 пробам. Использованы 10 анализов автора, 7 анализов И. А. Богуша и 7 анализов по [1].

 

 

Таблица 2

Средние содержания химических элементов в отложениях

Тоханского покрова, в n•10^-3 %

Примечание. 1 – магнезиальный филлит по 22 пробам; 2 – низкомагнезиальный филлит по 34 пробам; 3 – филлит с конкреционным пиритом по 5 пробам; 4 – средние содержания химических элементов в глинах и глинистых сланцах континентов по [Соловов и др., 1990]; 5 – магнезиальный кластит по 22 пробам; 6 – низкомагнезиальный кластит по 34 пробам; 7 – средневзвешенный состав отложений Тоханского покрова по 100 пробам. Использованы анализы автора и И. А. Богуша.

 

указывая на переменное участие в поставке терригенного материала двух источников сноса офиолитового материала – пород основания (серпентинитов) и осадочного комплекса (фтанитов).

Магнезиальные филлиты выделяются, в первую очередь, высокими – в два и более раз, чем низкомагнезиальные – содержаниями MgO (до 13.5 %), а также повышенными содержаниями железа, марганца, кальция и пониженными – кремнезема, глинозема, щелочей (см. табл. 1). Их петрохимические и минералогические особенности весьма специфичны.

Реконструкция исходного минерального состава магнезиального филлита на основе различных петрохимических диаграмм указывает на монтмориллонит-иллит-серпентиновый состав (с примерно равным соотношением минералов) исходного пелита. В первоначальном осадке они, возможно, были представлены смектитом. Пелиты имеют алевритовую примесь кварца и альбита. Вариации изменения минерального состава образуют линейный тренд до монтмориллонит-серпентинового состава у наиболее магнезиальных разностей.

Состав низкомагнезиального филлита довольно близок к среднему составу глин и глинистых сланцев мира (табл. 1). Реконструируемый первичный минеральный состав низкомагнезиальных филлитов отвечает составу иллитовых–иллит-монтмориллонитовых пелитов при незначительной примеси и вариации содержаний серпентина либо другого продукта выветривания ультрабазитов – вермикулита, хлорита, талька. Присутствует алевритовая примесь кварца и альбита. По химическому составу к низкомагнезиальным филлитам наиболее близки гемипелагические осадки глубоководных впадин активных окраин Западнотихоокеанского типа, в частности, алевритистые глины Командорской и Алеутской впадин.

Характеризуемые отложения содержат рассеянную вкрапленность сульфидов. Наиболее распространенным является диагенетический фрамбоидальный пирит и продукты его перекристаллизации с участием бравоита. Также распространен диафторический пирит в виде метакристаллов и ажурных цементационных выделений с незамещенными реликтами метаморфогенных слоистых алюмосиликатов. Типоморфным сульфидом для черносланцевых отложений Тоханского покрова является метаморфогенный пирротин. В ассоциации с пирротином встречаются халькопирит, сфалерит и галенит. В магнезиальных породах типа пирротин постоянно содержит характерные пламеневидные и пластинчатые выделения пентландита с линнеитом, а также изотропные идиоморфные зональные кубические микрокристаллики кобальт-никелевых минералов и сперрилита (?). Распространено метасоматическое замещение пирротина пирит-бравоит-арсенопиритовым агрегатом, в ассоциации с которым присутствует самородное золото и труднодиагностируемые мелкие сульфиды.

Филлиты Тоханского покрова обогащены Cr, As, Ni, Bi, Sb, Mo, Mn, Pb, Zn, Sr, P, Sn, Ge, V, Co относительно кларка для глин и глинистых сланцев. Одновременно с этим они обеднены B, Ga, W, Zr, Y, Be, Ba, Ag, Sc, Li, Nb (табл. 2). Содержание Cu, Yb и Ti практически не отличается от среднего состава глин и глинистых сланцев континентов. Таким образом, филлиты Тоханского покрова обогащены элементами ультраосновной (Cr, Ni, Co), сульфосольной (Bi, Sb, As, Pb, Zn) и биогенной (P, Sr, V, Ge, Mo) ассоциаций при обеднении сиалической (W, B, Zr, Be, Nb, Y, Sc, Li, Ga) ассоциацией.

Магнезиальный тип филлита отличается от низкомагнезиального повышенными содержаниями хрома (в 9 раз), никеля (в 7.6 раз) и кобальта (в 2.1 раза), т. е. типичными элементами ультраосновных пород. По сравнению кларком глин и глинистых сланцев для них характерно повышенное содержание биогенной и сульфосольной ассоциаций при резко выраженном дефицитном содержании гранитофильной (B, W, Zr, Be, Y, Nb, Ga, Yb, Sc, Ba) компоненты (табл. 2).

По геохимическому спектру резко выделяются филлиты, обогащенные осадочно-диагенетическим конкреционным пиритом (табл. 2). Они в значительной степени обогащены халькофильными и обеднены редкоземельными элементами. Особенно обращает на себя внимание их золотоносность. Все немногочисленные проанализированные на золото пробы филлитов с конкреционными выделениями пирита показали высокие содержания золота – от 30 до 200 мг/т. По степени концентрирования относительно среднего филлита химические элементы в филлитах с конкрециями пирита образуют следующий ряд (в скобках коэффициент концентрации): Au (>155), Ag (22.2), Sb (18.2), Mo (14), Pb (11.2), As (8), W (4.9), Bi (4.1), Co (2.9), Sn (1.7), Cu и Zn (1.6). По степени обеднения (в скобках коэффициент обеднения): Cr (7.2), Sr (5.5), Mn (2.4), Yb, Zr, Y и Nb (2.3), Ni и Li (1.8), P и Sc (1.5), Ga (1.3). Выделенные ряды отвечают, по всей видимости, двум составляющим данных филлитов – сульфидной (первый ряд – концентрационный) и терригенной (второй ряд – деконцентрационный). Присутствие в данной литологической разности ярко выраженной Au-Ag-Sb-Mo-Pb-As-W-Bi-Co специализации прямо указывает на золоторудную продуктивность этого литологического типа.

Кластические породы Тоханского покрова по сравнению с филлитами сильно обогащены элементами ультраосновной и сульфосольной ассоциации, и обеднены гранитофильными элементами.

По сравнению с магнезиальными филлитами магнезиальные кластиты еще более обогащены ультраосновной (Cr, Ni, Co, Mn) ассоциацией (табл. 2). Содержания хрома в магнезиальных кластитах достигают 0.8 %, никеля – 0.3 %, кобальта – 0.02 %.

Низкомагнезиальный тип кластитов Тоханского покрова обогащен относительно низкомагнезиальных филлитов повышенными содержаниями ультраосновной и сульфосольной ассоциаций и обеднен гранитофильной компонентой.

Факторный анализ распределения химических элементов в отложениях черносланцевой формации Тоханского покрова по различным выборкам показывает три лидирующих фактора, определяющих геохимические особенности. Первый фактор – породный. Он определяется вхождением основной массы элементов (Ga, Ti, Y, Yb, Zr, V, Sc, Li, P, Zn, W, Nb, Sn, Be, B, Bа), которых объединяет обогащение породной (терригенной) матрицы. На втором месте выделяется благороднометально-сульфосольная ассоциация элементов (Pb, Mo, Ag, Bi, Au, As, Sb, W). Третий фактор образован элементами ультраосновной ассоциации – Ni, Cr, Co и фиксирует геохимические особенности черносланцевых отложений, определяемые источником поставки терригенного материала. Остальные факторы дают пониженные вклады в общую дисперсию и являются второстепенными. Среди них достаточно определенно выделяется биогенный фактор (P, Sr, V, Ge), что вполне увязывается с углеродистым характером отложений.

Таким образом, отложения палеозойской черносланцевой формации Передового хребта Северного Кавказа отличаются весьма специфичным вещественным составом. Источником поставки осадочного материала для нее служили породы офиолитового комплекса. Для магнезиального типа пород – это, преимущественно, серпентиниты, а для низкомагнезиального – осадочный комплекс (преимущественно, фтаниты, а также известняки, филлиты, полимиктовые песчаники). Участие в поставке осадочного материала ультраосновных пород и углеродистый характер отложений определили благороднометальную специализацию отложений. Ультраосновной и благороднометально-сульфосольный геохимический спектр отложений, наличие типоморфных минералов никеля, кобальта и хрома указывают на вероятную перспективность этих отложений на платиноиды.

Литература

1. Баранов Г. И., Греков И. И. Геодинамическая модель Большого Кавказа // Проблемы геодинамики Кавказа. М.: Наука, 1982. С. 51–59.

2. Богуш И. А., Исаев В. С., Глазырина Н. В. Вещественный состав и условия формирования палеозойской черносланцевой формации зоны Передового хребта Северного Кавказа // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: Материалы IV Междунар. науч. конф., 4–6 фев. 2004 г.: В 3 т. Новочеркасск: ООО НПО “ТЕМП”, 2004. Т. 1: Актуальные проблемы геологического изучения южного региона. С. 57–72.

3. Богуш И. А., Исаев В. С., Глазырина Н. В. Поисковые критерии и перспективы благородных металлов в девонских черносланцевых толщах Северного Кавказа // Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии Юга России и Кавказа: Материалы IV Междунар. науч. конф., 4–6 фев. 2004 г.: В 3 т. Новочеркасск: ООО НПО “ТЕМП”, 2004. Т. 2: Минерагения и минеральные ресурсы. С. 199–206.

4. Карнаух Ю. В. Покровная структура и рудоносность Урупо-Лабинского района. Автореф. дисс. … канд. геол-мин. наук. Тбилиси, 1990. 24 с.

5. Потапенко Ю. Я. Об олистолитах силурийских фтанитов и северном офиолитовом шве зоны Передового хребта Северного Кавказа // ДАН СССР, 1980. Т. 253. № 5. С. 1189–1191.