Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ГРАНИТОИДНЫЕ БАТОЛИТЫ: СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 14
1.1. Краткий обзор информации по проблеме гранитообразования
(состав и строение континентальной коры и литосферы, глубина
образования гранитной магмы, проблема занимаемого ею пространства и
механизм подъема, возможные механизмы образования гранитной магмы,
продолжительность формирования гранитоидных батолитов) 14
1.2. Классификации и генетические модели гранитообразования 27
fr 1.3. Определение термина «гранитоидный батолит» 31
Обоснование минимального батолитового «сечения» 34
Резюме 37
ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННАЯ ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ
БАЗА ДАННЫХ «ГРАНИТОИДЫ» 39
^ 2.1. Назначение и структура информационной базы геолого-
геохимических данных 39
Выбор модельных гранитоидных батолитов 51
Некоторые элементы «самоорганизованности» геохимических типов мезозойских гранитоидов Монголо-Охотской зоны 54
іі 2.4. Резюме 59
ГЛАВА 3. КОРРЕЛЯЦИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ ФАНЕРОЗОЙСКОГО ГРАНИТОИДНОГО МАГМАТИЗМА И
МЕТАЛЛОГЕНИИ С СОСТАВОМ И СТРУКТУРОЙ ЛИТОСФЕРЫ 61
3.1. Монголо-Охотская зона 61
'iff Ъ2. Кузнецкий Алатау 65
Восточный Саян 89
Резюме 93
ГЛАВА 4. ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МОДЕЛЬНЫХ
ГРАНИТОИДНЫХ БАТОЛИТОВ, СФОРМИРОВАВШИХСЯ В
РАЗЛИЧНЫХ ЛИТОСФЕРНЫХ БЛОКАХ 97
Енисейский батолит (Западный Саян) 97
Сумсунурский батолит (Восточный Саян) 118
Солгонский батолит (Кузнецкий Алатау) 143
Ононский батолит (Монголо-Охотская зона) 175
Адучелонско-Шерловогорский батолит (Восточное Забайкалье) 192
Резюме 231
ГЛАВА 5. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ТРЕНДЫ ФАНЕРОЗОИСКОГО
ГРАНИТООБРАЗОВАНИЯ: ОБОСНОВАНИЕ ВЫДЕЛЕНИЯ И
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ 233
5.1. Обоснование выделения эволюционных геохимических
трендов и моделей гранитообразования 233
5.2. Выбор граничных условий модели гранитообразования 236
5.3. Сравнительный анализ геохимических моделей гранитообразования 240
Плагиогранитная модель 242
Тоналитовая модель 247
Монцонит-гранодиоритовая модель 249
Гранодиоритовая модель 251
Гранитная модель 253
Лейкогранитная модель 255
5.4. Резюме 266
ГЛАВА 6. ГРАНИТОИДНЫЕ БАТОЛИТЫ И ЗОЛОТОЕ ОРУДЕНЕНИЕ:
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СВЯЗИ 269
6.1. Строение и состав золотых рудно-магматических систем (РМС) 270
6.1.1. Коммунаровская РМС (Кузнецкий Алатау) 270
6.1.1.1. Геологическое строение района 270
Петрохимия и геохимия магматических пород 274
Контактово-метам орфические и геохимические ореолы вокруг Солгонского батолита 281
Геохимические ореолы рудных тел и месторождений 285
Геохимическая корреляция между составом руд, гидротермально измененных пород и составом магматических пород 288
Связь оруденения с магматизмом и геохимическая модель рудообразования 292
6.1.2. Саралинская РМС (Кузнецкий Алатау) 298
Краткое геологическое описание 299
Геохимические особенности пород 301
Состав и геохимические особенности рудных тел 309
Эндогенные ореолы месторождения 313
Этапы формирования Саралинской РМС 315
6.1.3. Зун-Холбинская РМС (Восточный Саян) 317
Краткая характеристика геологического строения 317
Распределение РЗЭ в исходных вмещающих породах 323
Распределение РЗЭ в метасоматитах и рудных телах 326
Распределение золота и элементов-спутников в породах, метасоматитах и рудных телах 330
Этапы формирования Зун-Холбинского месторождения 339
6.2. Геологические и геохимические критерии связи золотого
оруденения с гранитоидными батолитами 345
6.3. Резюме 356
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 359
ЛИТЕРАТУРА 363
Введение к работе
Данная диссертационная работа посвящена исследованию геохимических моделей и соответствующих им эволюционных трендов палингенного гранитообразования и, в первую очередь, батолитообразования в литосферных блоках разного типа - субокеанических, переходных (субконтинентальных), континентальных и зрелых континентальных, где возможно образование гранитоидов.
Процесс гранитообразования является главным в формировании континентальной земной коры. Сравнительный геохимический анализ собственно
Щ гранитоидных ассоциаций, формирующихся в структурах земной коры разной
степени зрелости (или степени «континентализации»), дает возможность выявить наиболее общие характеристики «универсального тренда корового гранитообразования» и определить его главные составляющие. Геохимический анализ позволяет наметить основные тенденции эволюции гранитообразования в
0 ходе «континентализации» земной коры, а также установить региональные и
провинциальные особенности этого процесса и связь с ним различных рудных месторождений.
Основной объем фанерозойских гранитоидных пород сосредоточен в гранитоидных батолитах. Проблема батолитообразования вызывает в последние
^ годы большой интерес у исследователей. Значительные размеры гранитоидных
батолитов (сотни и тысячи км3), длительность процесса их формирования, часто разнообразный («пестрый») состав слагающих батолиты пород (от габбро до лейкогранитов) - эти и некоторые другие особенности не поддаются экспериментальному моделированию и не объясняются каким-либо простым
||| механизмом образования и дифференциации магматического расплава. Решение
этой проблемы видится в детальном изучении конкретных (модельных) гранитоидных батолитов и обобщении полученной эмпирической информации. При этом важными задачами являются тщательное картирование всех соотношений разновидностей пород и выяснение возрастных, геохимических, температурных и других граничных условий их образования и возможных причин разнообразия.
*
Актуальность работы заключается в необходимости получения новых фундаментальных знаний по проблеме гранитообразования и строения земной коры с целью создания гео лого-геохимических моделей на примере эталонных фанерозойских гранитоидных батолитов и определения граничных (геологических,
геохимических, физико-химических и других) параметров их формирования, а также
выяснения вопросов связи с ними месторождении полезных ископаемых.
Цель и задачи исследования. Целью исследований являлось изучение главных геохимических моделей гранитообразования на примере фанерозойских батолитов и пространственно ассоциирующих с ними рудных месторождений. При
ф этом предусматривалось решение следующих задач: 1) создание информационного
банка геолого-геохимических данных по гранитоидным батолитам и рудно-магматическим системам (авторская и литературная информация); 2) выбор и описание модельных объектов гранитоидных батолитов, сформировавшихся в коре разного типа; 3) выявление разнообразия моделей гранитообразования и
Ф отражающих их эволюционных геохимических трендов; 4) определение граничных
параметров (геологических, геохимических, физико-химических и др.) формирования модельных батолитов; 5) выяснение характера и причин связи золотого оруденения с гранитоидными батолитами.
Фактический материал и использованные методы анализа. Автор в течение 30 лет (с 1971 г.), работая в Институте геохимии СО РАН, занималась изучением геохимии фанерозойских гранитоидных массивов Восточной Сибири в соответствии с темами НИР Института. В основу представленной работы положены фактические геологические данные по гранитоидным массивам и рудно-магматическим системам, которые были собраны автором с коллегами во время
Щ полевых работ в различных регионах Восточной Сибири (Кузнецкий Алатау,
Восточное Забайкалье, Восточный Саян и др.). Геохимическая информация получена
по результатам анализа проб пород и минералов. Анализы выполнены
преимущественно в Институте геохимии СО РАН. В последние годы (с 1995 г.)
автор принимала участие в качестве ответственного исполнителя в выполнении
т проекта INTAS по созданию информационной базы данных «Гранитоиды Монголе-
Охотской зоны» и в качестве руководителя двух проектов РФФИ по геохимии фанерозойских гранитоидньгх батолитов Восточной Сибири и геохимии лейкогранитов заключительных фаз и фаций гранитоидных ассоциаций.
Выполненные исследования на гранитоидных и рудно-магматических объектах Восточной Сибири включали следующие виды работ:
- разномасштабное геологическое и геохимическое картирование гранитоидов
(гранитоидных батолитов, массивов, штоков и т.д.) и сопредельной с ними
территории, включая рудные районы. Детальные исследования проведены в
пределах примерно 50-и гранитных объектов;
геохимическое опробование всех разновидностей гранитоидных пород, включая ксенолиты, шлиры, овоиды, дайки до- и постбатолитовые, метасоматиты различного состава, пегматиты, грейзены, золоторудные тела и другие образования, а также вмещающие батолиты вулканогенно-осадочные и магматические породы разного состава и возраста;
минералого-петрографическое изучение пород; просмотрено более 2000 шлифов, выделено и проанализировано более 500 проб породообразующих (биотит, полевой шпат, кварц), акцессорных и рудных минералов;
всесторонний анализ проб пород и минералов из них на 35-45 элементов, включая летучие, редкие и рудные элементы, различными количественными методами (всего около 5000 проб). Перечень количественных методов приводится в таблице В 1.
Выполнен также:
термобарогеохимический анализ условий образования гранитоидов и рудных тел, ассоциирующих с гранитоидами. Число полученных анализов составляет около 200 (исполнитель - д.г-м.н. В.Ю. Прокофьев);
изотопный (рубий-стронциевый) анализ и определение недостающих возрастных датировок гранитоидов и связанного с ними оруденения (10 объектов) (исполнители
Г.И. Сандимирова, к.г-м.н. СИ. Дриль);
Таблица В. 1 Методы анализов пород и минералов
Накопленная и проанализированная геолого-геохимическая информация позволила приступить к выполнению следующих видов работ:
- систематизации геолого-геохимического фактического материала и созданию
начальных банков данных по конкретным гранитным объектам и рудно-
магматическим системам;
обзору и обобщению литературных данных по эталонным гранитным объектам мира, сравнительному анализу полученной геолого-геохимической информации;
созданию компьютерной геолого-геохимической базы данных по гранитоидным и рудным объектам, экспертно-компьютерному анализу информации и выбору модельных объектов;
привлечению геофизической информации по глубинному строению некоторых гранитоидных батолитов и рудных районов (опубликованные данные Ю.А. Зорина, Е.Х. Турутанова, А.А. Духовского и др.), вводу ее в базу данных и дальнейшему использованию совместно с геолого-геохимическими данными.
Собранный и систематизированный автором большой фактический материал по геохимии фанерозойских гранитоидов и ассоциирующих с ними рудных месторождений Восточной Сибири, а также выполненный сравнительный анализ геолого-геохимических данных с учетом литературной и справочной информации по гранитоидным и золоторудным объектам других регионов мира, положен в основу данной работы. Экспертно-компьютерная обработка имеющейся информации и построение эволюционных геохимических трендов проводились на примере эталонных (модельных) фанерозойских гранитоидных батолитов с различной, в том числе и золоторудной металлогенической специализацией. Полученная информация позволила подойти к моделированию процесса фанерозойского гранитообразования при различных граничных условиях, определению главных составляющих компонентов «универсального тренда фанерозойского гранитообразования» и установлению связи гранитоидных батолитов и золоторудных месторождений.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
- создан информационный геолого-геохимический банк данных (ИБД) по
фанерозойским гранитоидным системам Восточной Сибири, пользующийся спросом среди российских и зарубежных исследователей;
- на примере модельных гранитоидных батолитов показана геохимическая эволюция
гранитообразования в процессе формирования континентальной коры, которая
может быть названа «трендом нарастающей гранитизации или континентализации»
земной коры;
выявлена очевидная сопоставимость главного тренда гранитообразования в различных гранитоидных моделях и универсальность этого процесса в различных по составу блоках земной коры;
установлена зависимость геохимической специфики гранитоидных ассоциаций от состава и строения вмещающих литосферных блоков и типа земной коры;
показано наличие на заключительном этапе становления гранитоидных плутонов «классического» (остаточного, кристаллизационного) и редкометалльного (флюидно-магматического, метамагматического) трендов;
определены геохимические отличия гранитоидов и минералов из них, с которыми ассоциируют разнометалльные месторождения;
- установлены геолого-геохимические критерии связи гранитоидов с золоторудными
месторождениями, показана рудогенерирующая роль гранитоидных батолитов в
формировании золотого оруденения.
Практическая значимость работы определяется внедрением полученных научных данных по изучению геохимии гранитоидных батолитов и гранитоидных рудно-магматических систем в практику геолого-съемочных и поисково-разведочных работ в известных рудных районах Восточной Сибири (Шерловогорский оловорудный район, Коммунаровский, Центральнинский, Саралинский, Холбинский золоторудные районы и др.), где автор совместно с коллегами проводила геохимические исследования по хоздоговорным тематикам. Полученные результаты использовались геологами-практиками для оценки территорий, разведки и доразведки известных и предполагаемых рудных тел, о чем свидетельствуют имеющиеся акты внедрения.
Основные защищаемые положения
В крупных ареалах развития фанерозойского гранитоидного магматизма (Монголо-Охотская зона, Кузнецкий Алатау, Восточный Саян) установлена корреляция региональной геохимической зональности гранитоидов и их металлогенической специализации с составом коры и степенью «зрелости» литосферных блоков.
Гранитоидные батолиты являются основной формой проявления собственно гранитоидных ассоциаций и отражают степень «зрелости» земной коры. Индикаторами типа коры (субокеаническая, нижняя континентальная, верхняя континентальная, зрелая континентальная) являются состав и геохимические особенности гранитоидов главной фазы батолитов. В соответствии с составом главной фазы выделены следующие геохимические модели палингенного гранитообразования: плагиогранитная, тоналитовая, монцонит-гранодиоритовая, гранодиоритовая и гранитная.
3. Эволюционные геохимические тренды индикаторных элементов
гранитоидов, формирующихся в структурах более зрелой коры, продолжают и
«достраивают» тренды гранитоидов, образовавшихся в областях менее зрелой коры.
Установленная закономерность отображает геохимическую эволюцию
фанерозойского гранитообразования и процесс формирования континентальной
коры в целом, что может быть названо «трендом нарастающей гранитизации или
континентализации» земной коры. В заключительных фазах и фациях гранитоидных
ассоциаций проявлены два лейкогранитных тренда: классический
(кристаллизационный) и редкометалльный (метамагматический). Классический
тренд характерен для всех моделей гранитообразования, редкометалльный - для
гранитоидов, формирующихся в областях зрелой континентальной коры.
4. Золоторудные месторождения, пространственно ассоциирующие с
фанерозойскими гранитоидными батолитами тоналит-гранодиоритового состава,
образуют с ними единую, длительно эволюционирующую в пространстве и во
времени рудно-магматическую систему. Между основными составляющими
компонентами рудно-магматической системы (магматическими породами, метасоматитами и рудами) установлена закономерная геохимическая связь. Образование промышленного золотого оруденения происходило в постбатолитовый этап. Гранитоидные батолиты выполняли рудегенерирующую роль.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и докладывались на международных, всесоюзных, всероссийских и региональных совещаниях и конференциях, начиная с 1972 года: «Прогнозирование скрытого оруденения...», Москва, 1972; «Геохимические методы...», Владивосток, 1975 и Новосибирск, 1977; «Геохимические карты и их использование при поисках рудных месторождений», Хабаровск, 1979; «Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых», Самарканд, 1982; «Петрохимия: химизм магматических формаций Сибири», Новосибирск, 1984; «Термобарогеохимия эндогенных процессов», Благовещенск, 1984; «Геохимия в локальном металлогеническом анализе», Новосибирск, 1986; «Оценка перспектив рудоносности геологических формаций при крупномасштабном картировании», Ленинград, 1988; «Эндогенные процессы в зонах глубинных разломов», Иркутск, 1989; Объединенный международный симпозиум, посвященный памяти академика Л.В. Таусона, Иркутск, 1994; Международный симпозиум по поисковой геохимии, Прага, 1990; XVI Международный Симпозиум по прикладной геохимии, Пекин, 1993; «Рудно-магматические системы Востока СССР», Якутск, 1991; «Закономерности эволюции земной коры», Санкт-Петербург, 1996; Международный симпозиум по поисковой геохимии, Иерусалим, 1997; Международный симпозиум по прикладной геохимии стран СНГ, Москва, 1997; VI Восточно-Сибирское Региональное петрографическое совещание, Иркутск, 1997; «Металлогения...», Иркутск, 1998; «Петрография на рубеже XXI века: итоги и перспективы», Сыктывкар, 2000; «Геология, генезис и вопросы освоения комплексных месторождений благородных металлов», Москва, 2002; «Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков», Иркутск, 2002; «Современные проблемы формационного анализа, петрология и рудоносность магматических образований», Новосибирск, 2003 и др.
По теме диссертации опубликовано более 100 научных работ, включая 4 монографии (с соавторами).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, общим объемом 397 страниц, включая 126 рисунков, 49 таблиц и список литературы из 391 наименования.
Благодарности. Работа выполнена в Институте геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН в лаборатории проблем геохимического картирования и мониторинга. Автор выражает свою признательность д.г-м.н Ю.П. Трошину, под руководством которого с 1971 года начиналась работа по изучению геохимии гранитоидов Восточного Забайкалья. В своих дальнейших исследованиях и в работе над диссертацией автор постоянно пользовалась поддержкой, советами и консультациями д.г-м.н. П.В. Коваля, чья заинтересованность и всесторонняя помощь позволили продолжить исследования по гранитоидам и представить настоящую диссертационную работу.
Экспедиционные работы и обработка данных выполнялись в тесном сотрудничестве с коллегами по Институту геохимии СО РАН - с П.В. Ковалем, Ю.П. Трошиным, В.Д. Гребенщиковым, Л.Д. Зориной, A.M. Спиридоновым, СМ. Бойко, М.А. Митичкиным, В.А. Романовым, В.Ю. Прокофьевым, О.Г. Зеленой, Э.Е. Лустенберг, Л.С. Дмитриенко, М.С. Никитеевой, М.Г. Азовским и с коллегами из Института Земной коры СО РАН - Ю.А. Зориным, Е.Х. Турутановым, А.А. Белоголовкиным, А.П. Шмотовым. Аналитическая информация, которая приводится в диссертации, была получена, благодаря ведущим аналитикам Института геохимии СО РАН - Л.Л. Петрову, В.Д. Цыханскому, Е.В. Смирновой, А.Я. Финкельштейну, Т.Н. Гуничевой, З.И. Михеевой, Л.П. Коваль, Л.Н. Матвеевой, Е.Ф. Калистратовой, А.И. Кузнецовой, И.Е. Васильевой, Н.М. Бехтеревой, Г.П. Сандимировой, В.Ю. Прокофьеву, СИ. Прокопчуку, Н.Л. Чумаковой, В.Н. Власовой и другим, за что автор им очень благодарна.
