Р. Р. Шавалеев, В. В. Зайков
Институт минералогии УрО РАН, shavaleyev@ilmeny.ac.ru
 
Взаимоотношение палеостроводужных габброидов
и базальтоидов на Ишкининском кобальт-медно-колчеданном месторождении
(Ю. Урал)
Ишкининское кобальт-медно-колчеданное месторождение находится на южном фланге Главного Уральского разлома в 20 км к западу от г. Гай (Оренбургская обл.). Оно приурочено к антиформе из трех тектонических пластин, сложенных серпентинитами, базальтами и кремнистыми отложениями. К третьей пластине, сложенной базальтами и сопровождающими их олистостромовыми брекчиями, приурочены плитообразные тела габбро и диоритов, секущиеся диабазовыми дайками [3]. Палеоостроводужная природа магматических пород обоснована петрохимическими особенностями пород и расплавных включений в первичных магматических клинопироксенах даек [4].
В статье рассмотрено соотношение базальтов, вулканокластических брекчий, даек базальтоидов и тел габброидов на западном фланге месторождения. Исследования выполнены при финансовой поддержке Федерального агентства по образованию РФ (грант № 40/21-176), Программы Минобрнауки (проект 01.1204.ф), Президиума РАН (приоритетное направление № 14 “Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология”), интеграционного проекта совместных исследований УрО – СО РАН.
Базальтовая толща залегает с пологим падением на север, нижней границей является тектонический контакт с серпентинитами. Вышележащие отложения представлены олистостромовыми брекчиями на восточном фланге месторождения. В толще выделяются три пачки, разделенные прослоями яшмоидов и псаммито-псефитовых вулканомиктовых горизонтов. Мощность пачек 100–150 м.
Среди пород нижней пачки доминируют массивные афировые и мелкозернистые разности с интерсертальной микроструктурой, сформированной лейстами плагиоклаза и реликтовыми зернами клинопироксена в стекловатой девитрифицированной основной массе. Вторая пачка сложена лавами и лавокластитами с угловатыми и округлыми обломками габбро и диоритов. Размеры обломков от первых до десятков сантиметров, количество обломков 1–3 % от объема породы. Третья пачка представлена вулканомиктовыми брекчиями с полимиктовым составом обломков и вмещает силлообразное тело габбро и диоритов.
Габбро-диоритовый силл расположен в северо-западной части месторождения. Он вытянут в меридиональном направлении на 400 м при ширине 180 м и вскрытой мощности около 30 м. С юга и запада массив подстилается вулканомиктовыми брекчиями полимиктового состава, а с севера и востока по тектоническому контакту граничит с серпентинитами ядра ишкининской антиформы (рис.).
При детальном изучении была установлена вертикальная зональность массива: в подошве развито мезократовое габбро, которое вверх по разрезу сменяется диоритами. В западной части диориты имеют постепенный переход к габбро, в восточной и южной частях они отделены от него секущими телами диабазов мощностью 15–60 м. Диориты брекчированы и разбиты сеткой разноориентированных “трещин”, заполненных брекчированными диабазами. С увеличением ширины “трещин” увеличиваются размеры блоков диоритов: от первых сантиметров в северной части массива до нескольких метров в центральной (см. рис.). Южная часть массива сложена вытянутыми блоками брекчированного габбро протяженностью до 70 м и шириной 10–20 м, разделенными брекчиями диабазов. Крупные блоки диоритов в этой части массива не обнаружены. Диориты сложены крупными лейстами плагиоклаза, замещающегося цеолитом, чешуйчатым и волокнистым амфиболом, единичными зернами кварца и микроклина, игольчатыми агрегатами хлорита и порфиробластами кальцита. Акцессории представлены зернами титаномагнетита. Реакционные минералы – сагенит, лейкоксен и рутил. По трещинам, секущим контакты диабазов с диоритами, развивается пренит.
Габбро и диориты секутся субвертикальными жилами аплитовидных гранодиоритов с видимой мощностью 2–20 см. По простиранию жилы сменяются блоками гранодиоритов (до 5 м в поперечнике) с метельчатой структурой, обусловленной ориентировкой шестоватых кристаллов клинопироксена. Жилы гранодиоритов часто имеют нерезкие контакты, птигматитовую морфологию, что свидетельствует об их формировании в высокотемпературных пластичных условиях сингенетично с габбро-диоритами. Гранодиориты сложены полевым шпатом, кварцем и порфиробластами амебовидного амфибола; клинопироксен и плагиоклаз интенсивно серицитизированы. В некоторых образцах гранодиоритов описаны магматогенные цирконы, которые находятся в виде кристаллов в интерстициях между полевым шпатом и кварцем и представлены длиннопризматическими индивидами длиной 50–200 мкм [2]. По морфологическим особенностям они соответствуют цирконам из известково-щелочных гранитов.
Рои даек. Базальтовая толща рассечена четырьмя субмеридиональными роями даек базальтоидов протяженностью 200–500 м. В их строении принимают участие одиночные дайки и пакеты даек, сложенные несколькими параллельными телами и комплексами “дайка в дайке”. Протяженность даек изменяется от первых до десятков метров при видимой мощности десятки см – первые метры. Дайки имеют прямолинейные границы и субвертикальное (70–85° ) запад-юго-западное и восток-северо-восточное залегание. В нижней и средней пачках дайки сложены, преимущественно, афировыми базальтами и кварцевыми андезибазальтами. Скринами в пакетах даек являются фрагменты базальтовых лав.
В габбро-диоритовом массиве диабазовые дайки простираются на 200–300 м, а их мощность достигает 60 м. Большая мощность даек объясняется возможностью образования в массивном теле габброидов мощных и протяженных трещин при разрыве. Границы даек с диоритами и габбро изогнутые, с апофизами. Падение даек субвертикальное, восток-северо-восточное. В бортах искусственных выработок, пройденных вдоль простирания массива, наблюдается заполнение трещин в диоритах (см. выше) диабазами с мелкими угловатыми и округлыми ксенолитами габбро. Это указывает на внедрение даек по трещинам в диоритах и габбро, образованных в результате дробления последних в периоды высокой сейсмической активности. Судя по обилию полнокристаллических пород в составе брекчий и даек, образование толщи сопровождалось обрушением бортов расколов с вскрытыми интрузиями. Интерстиции обломков диабазов и полнокристаллических пород заполнены эпидотовой массой с перетертым и дезинтегрированным веществом диоритов и диабазов.
На северном берегу ручья Арк-Ган в блоке базальтовой толщи среди серпентинитового меланжа установлен пакет даек со скринами диоритов. Дайки имеют выдержанное меридиональное простирание и протяженность до 15 м, при мощности 2–4 м. Форма тел вытянутая с неровными извилистыми и угловатыми границами. Диоритовые скрины представлены вытянутыми линзовидными и червеобразными телами протяженностью до 5–6 м при ширине не более 1 м [5]. Ориентировка большинства диоритовых скринов совпадает с простиранием даек. Границы даек со скринами резкие, местами наблюдаются апофизы диабазов в диориты.
Петрографические и петрохимические особенности пород. Дайки сложены афировыми и мелкопорфировыми темно-серыми диабазами интерсертальной и диабазовой микроструктур и имеют в своем составе призматический плагиоклаз, амфиболизированный пироксен, интерстиционный хлорит, редкие порфировые вкрапленники андезина. Краевые части даек катаклазированы с образованием по трещинам тонкозернистого эпидота, цоизита, кальцита и тремолита. Акцессорные минералы представлены сфеном, титаномагнетитом, ильменитом, хромшпинелидами. В некоторых дайках породы полностью хлоритизированы.
По содержанию SiO2 и K2O дайки Ишкининского месторождения характеризуются как низко- и умереннокалиевые базальты и андезибазальты (табл.). Повышенные содержания Na2O в ряде образцов связаны с их метасоматическим преобразованием (альбитизацией). По магнезиальности выделяются нормальные базальты, с содержанием MgO ≤ 6–7 мас. %, и высокомагнезиальные базальты и андезибазальты, с содержанием MgO > 7 мас. %. На вариационной диаграмме f–SiO2 фигуративные точки составов даек образуют два близких вариационных тренда, отвечающих известково-щелочному тренду дифференциации [1]. На этой диаграмме фигуративные точки составов высокомагнезиальных даек западного фланга комплементарны большинству даек восточного крыла месторождения, расположенных среди базальтовых лав. В эту группу попали дайки третьей пачки и часть даек средней пачки базальтовой толщи. По соотношению K2O–TiO2 они демонстрируют бонинитовую тенденцию, также установленную для даек восточного фланга месторождения [4]. Проанализированные шпинели из даек западного фланга по составу близки к представительным шпинелям бонинитов и попадают в высокохромистую область поля перидотитов Троодос [6]. Низкомагнезиальные и нормальные базальты по соотношению K2O–TiO2 близки толеитам островных дуг.
Во всех дайках Ишкининского месторождения, а также в высокомагнезиальных лавах, наблюдается деплетированность пород элементами цериевой группы относительно содержания этих элементов в лавах [6] при сопоставимых содержаниях тяжелых лантаноидов (группа иттрия). Высокомагнезиальные дайки и лавы месторождения демонстрируют аккумуляцию Sr по мере уменьшения содержания MgO и CaO. Отношение Ni/Co в дайках месторождения не превышает значения 1.5, что соответствует отношению в островодужных породах. По степени обогащенности Th и U и деплетированности Nb, Ta, P2O5 и TiO2 дайки в вулканогенной толще месторождения соответствуют островодужным бонинитам и толеитам.
Диориты западного фланга месторождения являются умеренно-калиевыми породами. По содержанию TiO2, Co, Ni, Cr, Nb и лантаноидов диориты близки лавам базальтовой толщи. В более кислых разностях наблюдается повышенное содержание элементов группы церия и слабая деплетированность элементами группы иттрия, содержание Zr, Nb и Hf превышает аналогичные значения в диоритах в два раза. На диаграмме f–SiO2 фигуративные точки составов гранодиоритов располагаются на продолжении вариационного тренда даек умеренномагнезиальных базальтоидов. По соотношению Y–Nb и Y+Nb–Rb гранодиориты и диориты соответствуют гранитоидам вулканических островных дуг и синколлизионным гранитоидам [6].
Таблица
Состав базальтоидов и габброидов западного фланга
Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения
№ п/п
№ обр.
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO
MgO
CaO
Na2O
К2O
H2O
P2O5
ППП
Сумма
1
42-1
52.12
0.48
14.96
10.05
0.17
8.50
5.28
3.52
0.14
0.34
0.10
4.10
99.76
2
35-3
54.59
0.46
15.88
9.91
0.23
4.21
3.93
8.48
0.16
0.00
0.06
3.14
101.06
3
617-6
55.10
0.51
16.26
7.00
0.08
6.58
7.25
4.05
0.90
0.20
0.10
1.70
99.98
4
40-1
55.69
0.65
16.20
8.95
0.13
3.40
4.33
7.68
0.22
0.00
0.08
2.96
100.30
5
42
56.56
0.54
15.23
8.17
0.11
5.70
5.04
3.54
0.09
0.16
0.10
4.52
99.76
6
35-2
57.35
0.55
13.41
9.09
0.23
5.04
6.28
6.58
0.33
0.00
0.06
1.48
100.40
7
40-3
61.05
0.62
13.34
9.08
0.14
4.22
2.55
6.53
0.27
0.00
0.08
2.64
100.53
8
6\11-5-3
53.87
0.35
15
7.75
0.11
8.04
8.26
4.19
0.45
0
0.03
2.11
98.05
9
6\11-5-8
56.58
0.43
16.91
4.89
0.06
4.45
7.54
5.78
0.39
0
0.04
2
99.07
10
616-5
52.61
0.60
14.51
7.38
0.19
8.82
5.92
3.78
1.04
0.22
0.06
3.22
99.41
11
648-2
53.52
0.32
16.43
7.00
0.10
7.78
3.92
5.65
0.22
0.38
0.07
3.74
99.37
12
648-3
53.83
0.39
15.64
6.90
0.11
8.74
3.28
6.50
0.29
0.38
0.08
3.06
99.38
13
680-5
54.50
0.56
14.87
7.40
0.12
7.24
6.94
3.48
1.12
0.09
0.07
3.12
99.64
14
680-6
57.31
0.49
14.66
6.30
0.10
6.18
6.79
5.12
0.40
0.09
0.07
1.82
99.43
15
680-4
57.85
0.69
16.74
6.92
0.09
4.39
4.15
5.1
1.02
0.1
0.12
2.26
99.33
16
666-1
58.26
0.79
16.43
7.41
0.07
3.81
5.39
3.7
0.56
0.26
0.12
3.28
100.08
17
6\11-2-5
59.58
0.61
16.51
8.31
0.12
5.45
5.36
2.66
1.66
0
0.04
2.57
100.3
18
680-3
61.24
0.68
15.90
5.66
0.07
3.82
3.45
6.00
0.90
0.14
0.09
1.92
100.01
19
35-7
62.68
0.79
12.58
8.11
0.16
2.68
3.64
6.41
0.31
0.00
0.10
1.92
99.38
20
615-1
62.92
0.78
15.09
6.85
0.07
2.71
3.67
4.80
0.16
0.22
0.12
2.50
100.19
21
6\4-2
64.01
0.61
18.95
3.69
0.01
1.61
0.64
8.21
0.36
0
0.1
1.57
98.19
22
6\11-2-6
65.99
0.75
14.22
7.11
0.09
2.28
5.94
2.95
0.04
0
0.09
2
99.46
23
616
69.58
0.54
12.60
4.55
0.03
1.38
3.87
5.75
0.05
0.12
0.19
1.10
100.04
24
6\4-1
73.76
0.49
14.17
1.5
0.01
0.75
0.63
7.11
0.05
0
0.09
0.78
98.55
Примечания: 1–10 – одиночные дайки и дайки из пакетов, 11–14 – дайки в вулканомиктовых брекчиях и габброидах. 15–24 – диориты и гранодиориты из обломков и крупных тел в вулканомиктовых брекчиях. Анализы выполнены в лаборатории Института минералогии УрО РАН, г. Миасс и Фрайбергской горной академии, Германия (обр. 8-9, 17, 21, 22, 24 – коллекция П. Йонаса).
Выводы
  • В базальтовой толще Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения снизу вверх выделены три пачки, разделенные прослоями яшмоидов и псаммито-псефитовых пород: базальтовые лавы, лавокластиты и вулканомиктовые брекчии с крупными телами габбро и диоритов;
  • Нижняя и средняя пачка рассекаются субмеридиональными дайками базальтоидов протяженностью до первых десятков метров и мощностью первые метры; скринами в этой пачке являются лавы и лавокластиты;
  • Перекрывающая пачка с крупными телами габбро и диоритов рассечена протяженными (сотни метров) мощными (десятки метров) дайками брекчированных диабазов, внедрение которых сопровождалось дроблением габброидов и проходило в периоды повышенной сейсмической активности;
  • По геохимическим особенностям пород и составу шпинелей большинство даек базальтовой толщи соответствует бонинитам и комплементарно дайкам восточного фланга месторождения;
  • По своим геохимическим особенностям диориты и гранодиориты в базальтовой толще близки лавам восточного фланга и соответствуют интрузивным породам энсиматических островных дуг.
 
Литература
  • Йодер Г. С., Тили К. Э. Происхождение базальтовых магм. М.: Мир, 1965. 248 с.
  • Йонас П., Бушман Б. Магматогенный циркон из плагиогранитов Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2002. Формирование и освоение месторождений в офиолитовых зонах. Миасс: ИМин УрО РАН, 2002. С. 179–180.
  • Мелекесцева И. Ю., Зайков В. В. Руды Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения (Южный Урал). Миасс: ИМин УрО РАН, 2003. 122 с.
  • Симонов В. А., Зайков В. В., Бушман Б., Ковязин С. В. Условия формирования базальтоидов Ишкининского колчеданного месторождения (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2000. Открытие, оценка, освоение месторождений. Миасс: ИМин УрО РАН, 2000. С. 174–181.
  • Шавалеев Р. Р. Магматизм Ишкининского рудного поля (Южный Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2004. Т. 2. Месторождения благородных металлов, проблемы минералого-геохимических и геоэкологических исследований. Миасс.: ИМин УрО РАН, 2004. С. 162–169.
  • Jonas P. Tectonostratigraphy of oceanic crustal terrains hosting serpentinite-associated massive sulphide deposits in the Main Urals fault zone (South Urals). Dissertation zur Dr. rer. nat. TU–BAF: Freiberg, 2003. 113 s.