Содержание к диссертации
Введение
1. Геологическое строение массива панских тундр 10
1.1. История исследования интрузива Федорово-Панских тундр 10
1.2. Общее структурное положение, морфология, вмещающие комплексы, возрастные характеристики 11
1.3. Магматическая стратификация и петрографическая характеристика пород 18
1.3.1. Ластьяврский блок 22
1.3.2. Западно-Панский блок 24
1.3.2.1. Участок Каменник 24
1.3.2.2. Участок Пешемпахк 39
1.3.3. Восточно-Панский блок 43
1.3.3.1. Участки Сунгьйок, Чуарвы 43
1.3.3.2. Участок Чурозерский 48
1.3.4. Сравнительная характеристика геологического строения отдельных блоков Панского массива 52
1.4. Петрохимическая характеристика пород 55
1.5. Механизм становления интрузива 78
2. Расслоенные горизонты панского интрузива 86
2.1. Нижний расслоенный горизонт 87
2.1.1. Магматическая стратификация, взаимоотношение пород 89
2.1.2. Скрытые вариации химического состава пород и минералов 92
2.2. Верхний расслоенный горизонт 103
2.2.1. Магматическая стратификация, взаимоотношение пород 103
2.2.2. Скрытые вариации химического состава пород и минералов 115
2.3. Механизм формирования расслоенных горизонтов 127
3. Комплексное платинометалльное и медно-никелевое оруденение 137
3.1. Уровни развития сульфидной минерализации в массиве Федорово-Панских тундр 139
3.1.1. Западно-Панский блок 142
3.1.1.1. Оруденение краевой зоны (I-K) и придонных норитов (1-Й) 142
3.1.1.2. Оруденение рифового типа (П-Р), в пределах НРГ 148
3.1.1.3. Оруденение в пределах СГНЗ, (тип ІІ-С) 155
3.1.1.4. Оруденение рифового типа (ІІ-Р), в пределах ВРГ 157
3.1.2. Восточно-Панский блок 163
3.1.2.1. Оруденение краевой зоны (І-К) и придонных норитов (I-II) 164
3.1.2.2. Оруденение рифового типа (П-Р) 164
3.1.2.3. Оруденение габбровой зоны и юго-восточного окончания Панского интрузива 168
3.2 Минералого-геохимические особенности уровней сульфидного и платинометалльного оруденения 169
3.3 К вопросу о генезисе платинометалльного оруденения Панского интрузива 187
Заключение 193
- Западно-Панский блок
- Петрохимическая характеристика пород
- Верхний расслоенный горизонт
- Минералого-геохимические особенности уровней сульфидного и платинометалльного оруденения
Введение к работе
Актуальность исследований. Металлы платиновой группы используются в различных отраслях производства благодаря своим исключительным свойствам:
• высокая электро - и теплопроводность;
• малая химическая активность;
• высокая коррозионная стойкость;
• способность сохранять неизменными свои свойства в широком интервале
температур, давлений и состава агрессивных сред;
• специфические каталитические свойства и т.д.
Потребление благородных металлов неуклонно возрастает ввиду расширения сфер их применения в промышленных изделиях и отсутствия более дешевых заменителей. В течение XX столетия мировое потребление металлов платиновой группы (PGE) увеличилось в 22 раза [Боярко, 2001].
Главными производителями PGE являются: ЮАР, Россия, Канада, США, Зимбабве, Австралия и Колумбия. Прогноз мировой потребности в платиновых металлах позволяет предполагать, что при полном истощении недр прогнозные ресурсы обеспечат мировое хозяйство только в течение 150-200 лет [Боярко, 2001; До дин, Чернышев, Яцкевич, 2000].
Основным источником МПГ в России является группа Норильских месторождений на Таймыре (Талнахское, Октябрьское, Норильск-1). Шлиховая платина добывается на Камчатке и Республике Саха-Якутия. На Кольском полуострове в качестве попутных компонентов МПГ добываются на месторождениях Печенги (Котсельваара, Семилетка, Заполярное и Ждановское). Сдерживающим фактором динамики предложения МПГ в России является то, что 98% платиновых металлов добывается в качестве попутных компонентов из комплексных платинометалльных-медно-никелевых руд объемы производства которых, регулируются рынком спроса основных продуктов - меди и никеля. В России активных запасов платиноме- талльно-медно-никелевых руд хватит более чем на 100 лет современного уровня работы АО «Норильский комбинат», на 70 лет - АО «Печенганикель». Однако АО «Североникель» в настоящее время не имеет самостоятельной минерально-сырьевой базы, что требует увеличение объемов ГРР в его экономическом пространстве. В связи с этим к настоящему моменту вопрос о поиске новых источников МПГ в Кольском регионе стоит достаточно остро.
Одними из ведущих по добыче благородных металлов в мире являются собственные платиновые месторождения малосульфидного типа, связанные с ультрабазит-базитовыми комплексами. Проводившиеся с конца 1980-х г.г. целенаправленные исследования Геологического института КНЦ РАН по изучению платиноносности массивов подобного рода на
Кольском полуострове привели к выделению Кольской платиноносной провинции как новой минерально-сырьевой базы платиновых металлов в России. В настоящее время активно ведутся геологические, геохронологические, минералогические, геохимические исследования на потенциально рудоносных объектах Карело-Кольского региона. Федорово-Панский интрузив пироксенит-норит-габброноритовой формации признан наиболее перспективным объектом в России на обнаружение в нем промышленных запасов комплексных платинометалльных руд малосульфидного типа. Необходимы дальнейшие научные, технологические исследования и горно-буровые работы для подготовки рудных объектов к эксплуатации. В настоящий момент разными компаниями, в тесном сотрудничестве с Геологическим Институтом КНЦ РАН, проводятся поисковые и поисково-оценочные работы на различных участках интрузива.
Наиболее изученным в геологическом, петрологическом и минералогическом плане является западная часть массива Панских тундр, в меньшей степени изучен его восточный фланг. За последние годы накоплен богатый фактический материал по геологии, петрогео-химии, рудоносности Панского массива, в том числе и в восточной малоизученной части массива, позволяющий по-новому осветить некоторые вопросы его геологии и локализации продуктивного платинометалльного оруденения.
Цель и задачи работы. Целью работы являлось изучение внутреннего строения массива и закономерностей размещения в нем платинометалльного оруденения, установлении факторов контролирующих его локализацию.
Для достижения поставленной цели в ходе работ необходимо было решить следующие задачи:
- изучить разрезы Панского массива на основе кумулусной стратиграфии и провести их сравнительный анализ по латерали;
- дать петрографическую, петрохимическую и минералогическую характеристики пород, слагающих массив;
- провести детальное геологическое картирование участков развития расслоенных горизонтов и сульфидоносных зон с выявлением особенностей их строения;
- изучить минералогию и геохимические характеристики рудоносных зон с акцентом на PGE, Аи, Си, №, Со.
Фактический материал и методы исследования. Геологическую основу диссертационной работы составили геологические материалы, собранные автором в ходе полевых работ 1990-2003 гг. Геологическое строение Панского массива изучалось путем картирования коренных выходов пород с детальными зарисовками обнажений и элювиальных развалов, отражающих взаимоотношения пород, а также документации керна скважин и горных выработок. Для характеристики комплексного сульфидного медно-никелевого и платиноме талльного оруденения проводилось опробование пород с сульфидной минерализацией на всем протяжении Панского массива (бороздовое, керновое, штуфное). Изучено свыше 600 обнажений, задокументировано более 3000 пог. м керна скважин. По результатам работ составлялись геологические карты, разрезы, планы, сводные геологические колонки. Камеральные исследования включали просмотр и описание шлифов (свыше 1000), аншлифов и комбинированных шлифов (150). Выполнено 142 полных силикатных анализов пород, 60 микрозондовых анализов породообразующих минералов (столько же использовано из литературных источников), свыше 600 анализов пород и руд на PGE и Аи, а также Си, Ni, Со, S, атомно-абсорбционным методом. В работе были использовано около 157 анализов породообразующих и редких элементов, определенных методом ICP ("Chemix, Ванкувер, Канада) и любезно предоставленные автору к использованию инвесторами. Проводился систематический внутренний контроль результатов анализов на полезные компоненты с использованием международных и внутренних стандартов; внешний контроль выполнялся в российских и зарубежных лабораториях. Большая часть аналитических работ была выполнена в Геологическом институте КНЦ РАН. Микрозондовый анализ минералов проводился на рентгеновском анализаторе MS-46 Сашеса. В лаборатории геохронологии и изотопной геохимии ГИ КНЦ (зав. лаб., д.г.-м.н. Т.Б. Баянова) был проведен анализ 7 фракций цирконов U-Pb методом на масс-спектрометре "Finnigan - МАТ-262". Научная новизна.
1. На основании анализа геологических, минералогических и геохимических данных по строению различных блоков массива доказано единство Панского интрузива и высказана гипотеза о двухкамерном его строении с формированием расслоенных горизонтов в каждой камере.
2. U-Pb изохронный возраст по цирконам из пород габбровой зоны Восточно-Панского блока составил 2487 + 10 млн. лет и хорошо корреспондируется с ранее полученными возрастными данными для габброноритов Западно-Панского блока, соответственно 2501+1.7 млн. лет и 2470 + 9 млн. лет.
3. Показано, что происхождение критических горизонтов с малосульфидным платино-металльным оруденением в Панском интрузиве связано с эволюцией внутрикамерного исходного расплава, который на определенной стадии кристаллизационной дифференциации достигает предела насыщения S, что приводит к ликвации гомогенного расплава на сульфидную и силикатную жидкости.
4. Показана возможность выделения в восточной части Панского массива нового типа оруденения, локализованного в нижней части габбровой зоны и в котором концентрации
золота соизмеримы с концентрациями Pd и Pt.
Практическая значимость.
1. Единство Панского интрузива и приуроченность платинометалльного оруденения к определенным уровням разреза (расслоенным горизонтам) позволяют целенаправленно планировать усилия геолого-поисковых и разведочных работ, что существенно уменьшит затраты на их производство.
2. Установленные рудопроявления благородных металлов в ранее считавшихся бесперспективными в отношении оруденения Восточно-Панском блоке и юго-восточном окончании Панского интрузива расширяют благороднометалльный потенциал и будут способствовать привлечению новых инвестиций.
Основные защищаемые положения.
1. Панский ультрабазит-базитовый массив представляет собой единый интрузивный расслоенный комплекс, в котором на современном уровне эрозионного среза последовательно обнажаются разные части гипотетической магматической колонны (от нижних до верхних). Доказательством этого служат: сходство геологического строения, близкие петрохимические характеристики пород и составы породообразующих минералов верхней габброноритовой зоны (ВГНЗ) Западно-Панского блока, габброноритовой зоны (ГНЗ) Восточно-Панского блока, а также маркирующего верхнего расслоенного горизонта (ВРГ).
2. В строении Верхнего расслоенного горизонта (ВРГ), входящего в состав верхней габброноритовой зоны (ВГНЗ), впервые выделен нижний норит-анортозитовый подгоризонт, который содержит продуктивную благороднометалльную минерализацию и по набору участвующих в его строении пород, характеру расслоенности и, вероятно, генезису идентичен с Нижним расслоенным горизонтом (НРГ), входящим в состав нижней габброноритовой зоны (НГНЗ).
3. В норит-анортозитовой части Верхнего расслоенного горизонта платинометалльное ору-денение пространственно тесно связано с телами анортозитов и приурочено к кровле этих тел. В оливиновом подгоризонте платинометалльная минерализация развита локально и тяготеет к краевым его частям.
4. В Панском интрузиве выделяется несколько протяженных зон сульфидной минерализации, расположенных на различных уровнях, и при близком минеральном составе оруденения и количеству сульфидов лишь в пределах расслоенных горизонтов уровень накопления основных сульфидных компонентов (Си, Ni, Со) и благородных металлов в сульфидной фазе достигают максимальных значений (200-1000 г/т PGE+Au).
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и были представлены на: Всероссийском совещании «Геология и генезис месторождений платиновых металлов» (Москва, 1992); VII-ом Международном платиновом Симпозиуме (Москва, 1994); Всероссийской конференции «Золото, платина и алмазы Республики Коми и сопредельных регионов» (Сыктывкар, 1998); конференциях молодых ученых посвященных памяти К.О. Кратца (Апатиты, 1999; Санкт-Петербург, 2001; Петрозаводск, 2003); 31-ом Международном Геологическом Конгрессе (Рио-де-Жанейро, 2000); 9-ой научной конференции Института геологии КомиНЦ УрО РАН «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента» (Сыктывкар; 2000); Всероссийском Симпозиуме «Геология, генезис и вопросы освоения комплексных месторождений благородных металлов» (Москва, 2002); конференции Кольского отделения Всероссийского минералогического общества (Апатиты, 2004).
Публикации. По теме кандидатской диссертации опубликовано 23 научные работы (из них: статей: 7 - в центральных журналах; 4 - в региональных сборниках; 5 - в материалах конференций и совещаний; 7 - тезисов). Основные результаты исследований вошли в производственные и научно-исследовательские отчеты по работам, проводимым в Федорово-Панском интрузиве в период с 1991 по 2002 гг.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, и заключения. Общий объем работы состоит из 207 машинописных страниц, включая 87 рисунков и 11 таблиц. Список литературы состоит из 142 наименований.
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность своему научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук Б. В. Гавриленко!, Особую благодарность автор выражает директору Геологического института КНЦ РАН, академику Ф.П. Митрофанову за содействие в работе. Отдельную признательность хотелось бы выразить своим коллегам из лаборатории платинометалльного рудогенеза, которую возглавляет заведующий лабораторией кандидат геолого-минералогических наук А.У. Корчагин, а также сотрудникам других подразделений ГИ КНЦ РАН, помощь, поддержка и консультации которых существенно помогли в камеральной и экспедиционной работе: Т.В. Рундквист, В.В. Субботину, А.Н. Кулакову, К.О. Дудкину, П.В. Припачкину, Г.Л. Вурсию, Ю.В. Гончарову, М.И. Дубровскому, Ю.Н. Нерадовскому, А.А. Ефимову, В.В. Борисовой, А.Е Борисову, Т.Б. Баяновой, P.M. Латыпову, СЮ. Чистяковой, Ю.Л. Войтеховскому, В.К. Коржавину, З.М. Волошиной, СМ. Баржицкой, А.Ф. Трошкову, Г.И. Соколову, Л.Д. Чистяковой, Н.А. Мансуровой, Е.Э.Савченко, А.И. Медникову и многим другим.
Западно-Панский блок
Западная часть Панского интрузива занимает пространство длиной в 25 км от г. Каменник до г. Белая (рис.4) и имеет мощность от 2.5 до 4 км. Он разделен субмеридиональными тектоническими нарушениями на пять участков: Каменник, Сулейпахк, Киевей, Пешемпахк и г. Белая, имеющих сходное геологическое строение. Наиболее обнаженным и детально изученным является участок Каменник. Основные черты внутреннего строения разреза Западно-Панского блока рассматриваются автором на примере участков Каменник и Пешемпахк. Участок Каменник В разрезе западной части Панского массива по геолого-петрографическим признакам выделяются: краевая, норитовая и габброноритовая зоны (рис. 10). Основная часть разреза сложена габброноритами. Габбровая зона, слагающая верхи разреза в Восточно-Панском блоке, здесь не установлена. Все выделенные в разрезе слои, пласты, линзы, и горизонты пород в западной части интрузива имеют нормальное залегание, формируясь снизу вверх по разрезу и падая моноклинально на юг-юго-запад под углом 30-35. Границы между отдельными слоями в пределах зон согласные и не несут признаков перерыва во времени образования, что свидетельствует о сингенетичности пород.
Краевая и норитовая зоны разреза изучались по керну скважин (рис. 11, 12), и старым горным выработкам, пройденным в эндокон-тактовой части интрузива. На восточном фланге блока нижняя часть разреза не обнажена. Краевая зона. Породы краевой зоны имеют мощность около 70 м и представлены в28 различной степени метаморфизованными разностями базитов. В непосредственном контакте со щелочными гранитами основные породы интенсивно катаклазированы, развальцованы, превращены в зеленые сланцы и амфиболиты. Зеленые сланцы представляют собой мелкозернистые, тонко рассланцованные породы зеленовато-серого цвета, состоящие из актиноли-та, плагиоклаза, биотита, хлорита, кварца и минералов группы эпидот-цоизит. Повсеместно присутствуют зерна рудных минералов (магнетит и сульфиды). Изредка отмечается турмалин. В зависимости от количественных соотношений породообразующих минералов выделяются плагиоклаз-актинолитовые, биотит-актинолитовые, хлорит-актинолит-биотитовые разновидности пород. Микроструктуры описываемых пород бластокатакластические, лепи-донематогранобластовые, нематогранобластовые, фибробластовые. Текстуры - сланцеватые; сланцеватость пород ориентирована параллельно плоскости контакта. Иногда в этих породах сохраняются участки реликтовых магматических структур. В приконтактовой части встречаются согласные, реже секущие сланцеватость, прожилки и жилки кварц-полевошпатового состава, а так же прихотливой формы магнетит-титанит-циртолит-кварц-амфиболовые образования (реститы?). В одной из скважин между щелочными гранитами и основными породами вскрыт пятиметровый слой биотитовых гнейсо-сланцев. Верхняя часть краевой зоны представлена массивными мелкозернистыми габброно-ритами такситового сложения, мощность которых в разных частях массива изменяется от 10 до 20 м. Породы темно-серого цвета.
Такситовое сложение породы обусловлено наличием участков шлировидной формы, отличающихся различным составом и размерами минеральных агрегатов, часто в пределах шлифа. Переход к норитам постепенный и осуществляется на расстоянии 0.5-1 м. Неритовая зона. Мощность рассматриваемого горизонта колеблется от 50 до 80 и более метров. Увеличение мощности норитов происходит в западном направлении. Зона нори-тов сложена мезо - и меланократовыми норитами, представляющими собой типично ортопи-роксеновые мезокумулаты, часто с оливином [ЬСр, Ь+оСра] и плагиоклаз-ортопироксеновые адкумулаты (рЬС) в верхней части. В незначительных количествах присутствуют интеркуму-лусный клинопироксен, кварц и участки, сложенные агрегатом кварц-полевошпатового состава с гранофировой текстурой (всех не более 5 %). Строение норитовой зоны неоднородное. Отмечаются следующие особенности строения вверх по разрезу: постепенное увеличение зернистости; уменьшение количества акцессорного магнетита; уменьшение количества ортопироксена. В нижней части выделенного слоя встречаются блоки тонкозернистых оли-винсодержащих плагиопироксенитов. Подошва и кровля их разбита на ряд мелких обломков -автолитов, пространство между которыми залечено среднезернистыми вмещающими норитами. Оливиновые плагиопироксениты представляют собой породы темно-серого цвета массивной текстуры, мелко- тонкозернистого сложения. Минеральный состав отличается от вмещающих пород присутствием оливина (до 20 %) и большей долей клинопироксена (10-15 %). Количество плагиоклаза составляет порядка 25-30 %, по форме выделений минеральных зерен он отнесен к интеркумулусной фазе. Мезократовые нориты относятся к ортопироксен-плагиоклазовым кумулатам (рЬС) и по количеству интеркумулусных минералов, представленных ксеноморфными зернами клинопироксена, кварцем, участками, сложенными агрегатом кварц-полевошпатового состава с гранофировой текстурой, магнетитом и сульфидами (всех не более 5 %) относятся к адкумулатам. Породы на 60-65 % состоят из ортопироксена и на 30-35 % из плагиоклаза. Структура мезократовых норитов габбровая.
Ортопироксен является главной кумулусной фазой рассматриваемого стратиграфического уровня пород. Он образует идиоморфные, призматические, бочонковидные зерна и в целом формирует облик породы. Плагиоклаз слагает межзерновое пространство и имеет отчетливо пойкилитовый облик; нередко наблюдаются мелкие (до 0.1мм) пойкилокристаллы плагиоклаза в зернах ортопироксена. В неизмененных разностях плагиоклаз неотчетливо зонален. В небольших количествах присутствуют бесцветные таблитчатой формы зерна клинопироксена (до 5 %). Второстепенные минералы представлены магнетитом, в ассоциации с которым отмечается биотит. Нередко в интерстициях развивается кварц. Переход в вышезалегающие породы постепенный. Главная габброноритовая зона состоит из трех различных частей (рис. 10). Снизу вверх выделяются: нижняя (НГНЗ), средняя (СГНЗ) и верхняя (ВГНЗ) габброноритовые зоны, которые разделены телами мелкозернистых магнетитовых габбро, а также два горизонта расслоенных пород - нижний (НРГ) и верхний («оливиновый» и «норит-анортозитовый»). Габбровая зона, слагающая верхи разреза в Восточно-Панском блоке, здесь не установлена и, по-видимому, эродирована. Основная часть разреза (около 80 об. %) сложена слабо дифференцированными габб-роноритами и только 20 % приходится на горизонты хорошо расслоенных пород (НРГ и ВРГ) и слои анортозитов. Нижняя зона (НГНЗ) имеет мощность до 1150 м и состоит из двух различных по строению частей: монотонной толщи и горизонта расслоенных пород (НРГ).
Монотонная толща мощностью до 1000 м сложена среднезернистыми габброноритами массивного сложения с габбровой и пойкилитовой структурой, преимущественно плагиоклаз-ортопироксен-клинопироксеновыми кумулатами и по количеству интеркумулусных минералов относятся большей частью к адкумулатам, реже - к мезокумулатам. В габброноритах с габбровой структурой ортопироксен присутствует как кумулусньш минерал (pbaC). Иногда встречаются линзы измененных пегматоидных разностей. Выделяются кварцсодержащие разности (содержание кварца до 5-10 %). В целом монотонная толща габброноритов характеризуется относительно однородным строением и постоянным количественным соотношением породообразующих минералов. Плагиоклаз составляет 50-55 об. %, ортопироксен 30-35 об. %, клинопироксен-15-20 об. %. В габброноритах с пойкилитовой структурой ортопироксен образуется как в кумулусе, так и в ин-теркумулусе в виде ойкокристаллов, содержащих включения лейст плагиоклаза (ра(Ь)СЬ). В верхней части НГНЗ габбронориты постепенно сменяются горизонтом тонкослоистых пород, нижним расслоенным горизонтом (НРГ), который является маркирующим горизонтом, протягивающийся вдоль всего Западно-Панского блока. НРГ в центральной части блока имеет мощность до 100 м, которая к западу и востоку сокращается до 80 - 50 м. В НРГ отмечается тонкое чередование пород, различающихся по содержанию мафических и салических минералов, крупности зерен, степени изменения и текстурным особенностям.
Петрохимическая характеристика пород
При проведении петрохимического анализа необходимо учитывать то обстоятельство, что породы магматического комплекса представляют собой смесь кумулятивных минералов и продуктов кристаллизации интерстициальных остаточных расплавов, доля которых может составлять до 40 % объема [Уэйджер, Браун, 1970]. Валовые химические анализы пород не могут дать прямой информации о характере дифференциации первичной магмы. Поэтому необходимо интерпретировать анализы пород с точки зрения состава кумулусных кристаллов, дораставших иногда интеркумулусным материалом, и с точки зрения состава одновременной магмы. Для петрохимического анализа пород использовалась петрохимическая классификация пород, основанная на их нормативно-минальном составе, и различные петрохимические коэффициенты с построением классификационных графиков-диаграмм [Уэйджер, Браун, 1970; Дубровский, 1987, 1993, 1998]. Наиболее изученным с петрохимической точки зрения являются породы Западно-Панского блока. Химический состав изученных пород здесь охарактеризован 72 пробами (табл. 2), отобранными относительно равномерно по разрезу, по наиболее обнаженному участку Каменник. На восточном фланге Западно-Панского блока разрез охарактеризован пробами менее детально (20 проб), в виду отсутствия естественных обнажений, горных выработок и скважин на южных и северных склонах возвышенностей (табл. 3). Разрез Восточно-Панского блока охарактеризован 34 пробами на участке Чуарвы-Сунгьйок (табл. 4). На участке Чурозерском из керна скважин, пробуренных в нижней части разреза было отобрано 16 проб на силикатный анализ (табл. 5).
Все породы Панского интрузива относятся к Fe-Mg отряду. Групповая принадлежность пород, отражающая степень насыщенности SiC 2, определяется по присутствию или отсутствию нормативных Кв и Ол (рис. 21). Как видно на рисунке, одна часть пород может иметь в норме Ол, другая - Кв. Но, судя по минеральному составу большинства пород, представленному трехминеральной ассоциацией Мпр+Опр+Пл, они попадают на границу между кварц-нормативной и оливин-нормативной группами, т.е. в их норме не должно быть ни Кв ни Ол. Реальное положение может быть объяснено главным образом неточностью химического анализа. Как показывает опыт пересчета изверженных пород Кольского полуострова [Дубровский, 1998], присутствие в породах до 5% нормативного оливина и кварца может быть связано с недостаточной точностью химического анализа, поскольку в реальном их составе данные минералы могут отсутствовать. Присутствие в породах более 5% нормативных оливина и кварца уже отражает реальный состав этих пород. По значению К щел. все породы относятся к ряду нормальной щелочности (КА1Щел=0.04-0.56) с натровым уклоном. Параметр п (натровости) изменяется в незначительных пределах (рис. 22). Основной рой фигуративных точек пород по Западно-Панскому блоку образует узкое поле при колебании n = 88-99. Несколько меньшее значение натровости наблюдается в породах норитовой зоны и расслоенных горизонтов, связанное с повышенной степенью вторичных изменений. В породах Восточно-Панского блока параметр п изменяется в тех же пределах, от 89 до 99, за исключением пород краевой верхней группы, в которых n = 80%.
На рис. 23 произведена классификация пород на уровне семейств и родов. По количественному соотношению миналов в разрезе Западно-Панского блока выделяются пять родов кри-сталлизатов пород: 1) мезократовые нориты; 2) мелано-мезократовые габбронориты; 3) ме-зократовые оливиновые габбронориты; 4) лейкократовые оливиновые габбро и троктолиты; 5) анортозиты. Наибольший объем в разрезе занимает род мезократовых габброноритов, с различным соотношением пироксенов. Наибольшей «растянутостью» (по КНу) отличаются породы ВГНЗ, что свидетельствует об их наибольшей дифференцированности. В Восточно-Панском блоке присутствуют те же кристаллизаты за исключением анортозитов и троктоли-тов. В целом же рой фигуративных точек габброноритовой части разреза весьма схож с ВГНЗ Западно-Панского блока. При рассмотрении диаграмм, отражающих информацию по поведению железа и окислительно-восстановительного потенциала (рис. 24 а, б) установлено, что железистость пород (FaT) в Западно-Панском блоке изменяется от 19 до 66,5% синхронно с нормативной желези-стостью темноцветных f - от 10 до 52%. Наиболее железистыми являются магнетитовые габбро нижнего уровня. Резко отскакивают от этого ряда рудные анортозиты и автолиты ВГНЗ, характеризующиеся повышенной общей железистостью и относительно низким f. Степень окисления железа F0 варьирует в пределах - от 2 до 74%, при этом высокие значения характерны для тех же анортозитов и автолитов ВГНЗ. В обычных разностях колебания сужаются до 2-39%. В целом, если не брать во внимание положение в разрезе отдельных породных групп, расположение фигуративных точек пород типично для расслоенных основных массивов. Однако стройная картина резко нарушается при привязке анализируемых проб к гипсометрическому уровню разреза (рис. 25). На разрезе отчетливо проявляется неоднозначность и сложность, возникающая при расшифровке порядка кристаллизации интрузива. Здесь наиболее железистые породы расположены в средней части разреза, а наименее железистыми являются породы норитовой зоны и ВГНЗ. Это обстоятельство породило две принципиально различные концепции о становлении интрузива [Козлов, 1973, Латыпов, Чистякова, 2000, Борисова, Дубровский, Карпов и др., 1999]. В Восточно-Панском блоке (рис. 24, 26) отмечается постепенное закономерное увеличение железистости пород и темноцветных ми нералов снизу вверх по разрезу. Наименее железистыми породами являются габбронориты нижней части разреза и породы оливинового горизонта (FaT =19-33%), которые сменяются более железистыми габброноритами (FaT -34-39%) и завершается разрез высокожелезистыми габбро верхней части (FaT =31-71%). Соотношение железистости компонентов в породах, в целом, согласуется с нормативной железистостью темноцветных минералов. Степень окис-ленности пород варьирует в пределах - от 9 до 43 %. Причем, в породах габброноритовой зоны окисленность характеризуется отрицательной корреляцией с железистостью темноцветных минералов, а в габбровой — положительной. На диаграммах (рис. 27 а, б) показано соотношение an-FaT-Si02, что позволяет классифицировать породы на уклонном (или подсериальном уровне). Фигуративные точки большинства пород Западного блока располагаются вдоль «уклонной» границы, большая их часть в поле Mg-Na уклона. В поле Fe-Ca уклона попадают анортозиты и автолиты ВГНЗ, магнетитовые габбро нижнего уровня, а также обрамляющие их пижонитовые габбронориты. Породы Восточно-Панского блока характеризуются теми же петрохимическими параметрами. Основная часть фигуративных точек габброноритовой части разреза попадает в поле Mg-Na уклона, а породы габбровой зоны в Fe-Ca. По критерию Миаширо FaT-Si02 породы габброноритовых зон Панского интрузива попадают в известково-щелочное поле. Магнетитовые габбро нижнего уровня, анортозиты и автолиты, а также верхние части пород габбровой зоны Восточно-Панского блока - в поле толеитов.
Диаграмма, отражающая соотношение нормативного номера плагиоклаза an и его количества (рис. 28 а), показывает, что в породах Западно-Панского блока отсутствует ожидаемая обратная корреляция между этими параметрами. Наиболее основные плагиоклазы характерны для пород ВГНЗ (до 83%). Наименее основной нормативный состав плагиоклаза имеют магнетитовые габбро самого нижнего уровня (ап=50,4-56,6). В породах СГНЗ и НГНЗ статистически значимых различий в составе плагиоклаза не выявлено (ап=63-70), отмечается незначительное повышение основности плагиоклаза в породах НРГ (до 75%). В породах Восточно-Панского блока также не проявлена обратная корреляция между нормативным составом плагиоклаза и его количеством (рис. 286). В габброноритовой зоне основность плагиоклаза изменяется от 66 до 77%, в отдельных пробах достигая до 89% an. Породы габбровой зоны, слагающие верхи разреза, характеризуются пониженными значениями an = 57-70%. Отсутствие обратной теоретической корреляции между составом плагиоклаза и его количеством, характерной для расслоенных массивов, свидетельствует о том, что кристаллы плагиоклаза практически не фракционировали, и их состав находился в равновесии с составом расплава.
Верхний расслоенный горизонт
Верхний расслоенный горизонт (ВРГ) основных пород назван по положению его в разрезе. Он прослеживается вдоль южных склонов Западно-Панского блока от г. Каменник до г. Белая. В Восточно-Панском блоке расслоенный горизонт обнажен на северных склонах возвышенностей. За ВРГ до проведения детальных исследований и обнаружения проявлений сульфидной платинометалльной минерализации раннее принимались породы расслоенной части разреза, для которых характерно присутствие оливина. Детальными работами в составе ВРГ нами была выделена нижняя норит-анортозитовая часть расслоенного горизонта, залегающая в разрезе ниже распространения оливиновых пород. Строение ВРГ изучалось с различной детальностью на наиболее обнаженных участках. На участках развития платиноме-талльного оруденения, ассоциирующихся с малосульфидной минерализацией, в ограниченных объемах были проведены буровые работы. Верхний расслоенный горизонт в Западно-Панском блоке расположен в 3050-3100 м от подошвы интрузива на участке Каменник и примерно в 1150 м на участке Пешемпахк.
В Восточно-Панском блоке к расслоенному горизонту ранее относили лишь верхнюю часть оливинсодержащих пород, обнажающихся на северо-западных склонах Панских возвышенностей и располагающихся в нижней части разреза, мощностью около 50 м [Проскуряков и др., 1964; Одинец, 1971]. Результаты поисковых работ последних лет позволили существенно дополнить информацию о строении расслоенного горизонта, особенно нижних его частей. Бьшо установлено, что в нижних частях разреза наблюдаются тонко расслоенные пачки пород сходные в общих чертах по строению с нижними частями ВРГ западного фланга интрузива. Изучение вещественного состава пород и минералов, слагающих расслоенный горизонт, проводилось с различной степенью детальности. Наиболее изученными в этом плане являются участки Каменник и Сулейпахк в Западно-Панского блока. Для Восточно-Панского блока силикатные анализы пород и их геохимические характеристики приведены в ограниченном объеме. 2.2.1. Магматическая стратификация, взаимоотношение пород. В составе верхнего расслоенного горизонта по набору пород участвующих в его строении, отчетливо выделяются две части (подгоризонты): нижняя габбронорит-норит-анортозитовая (норит-анортозитовый подгоризонт) и верхняя часть, сложенная оливинсо-держащими основными породами (оливиновый подгоризонт). Они объединены в одну структурную единицу, поскольку пока нет убедительных свидетельств об их автономности. Нижняя граница ВРГ выделяется по появлению в разрезе относительно мощных и протяженных тел анортозитов и лейкократовых габбро. В Западно-Панском блоке она расположена примерно в 250 - 300 м от верхней кромки тел магнетитовых габбро верхнего уровня.
На участке Чурозерский, где работами последних лет установлены тела магнетитовых габбро в приподошвенной части, расстояния сопоставимы с таковыми в Западно-Панском блоке. Лишь на участках Чуарвы и Сунгйок норит-анортозитовая часть расслоенного горизонта не выявлена. Нижняя граница появления оливиновых пород здесь располагается примерно в 150-180 м от контакта массива со щелочными гранитами. Это обстоятельство, а также отсутствие явных признаков пород краевой фации, предполагает, что нижняя часть разреза срезана тектоническим нарушением. Верхняя граница ВРГ характеризуется резкой сменой модального состава пород и проводится по исчезновению оливина и резкому возрастанию доли пироксена. В обнажениях и в керне скважин верхний контакт отчетливый, прямолинейный, согласный с общим залеганием структурных элементов магматической расслоенности. Рассмотрим строение Верхнего расслоенного горизонта в отдельных блоках, поскольку в каждом конкретном случае имеются как сходные черты, так и свои специфические особенности. Западно-Панский блок. Строение ВРГ рассматривается на примере трех участков: Ю. Каменник (рис.42), Ю. Сулейпахк (рис.43) и Ю. Пешемпахк (рис. 44). На последнем участке ввиду низкой обнаженности доступной для изучения являлась габбронорит-норит-анортозитовая часть разреза, где пробурено несколько скважин, информация по которым существенно дополнила результаты поверхностных наблюдений. Горизонт оливиновых пород здесь практически не изучен, особенно его верхние уровни. В разрезе ВРГ в Западно-Панском блоке отчетливо выделяются три тонко расслоенные пачки пород, между которыми залегают относительно монотонные породы, мощностью до 100 м. Нижняя тонко расслоенная часть по строению и набору пород обнаруживает сходство с НРГ. Мощность ее на разных участках колеблется от 40 до 100 м, в среднем составляя 50 м. В основании норит-анортозитового подгоризонта залегают достаточно мощные (10-30 м) и протяженные (до 1000 м) линзы крупнозернистых анортозитов, имеющие резкие границы с вмещающими их мезо - меланократовыми габброноритами и их метаморфизованны-ми разностями. На участках выклинивания анортозитов отмечаются раздувы и апофизы, залегающие субсогласно с магматической расслоенностью. Затем прослои анортозитов постепенно исчезают. На продолжении горизонта нижняя граница расслоенной пачки фиксируется неоднородностью строения в габброноритах.
В условиях слабой обнаженности границу установить весьма сложно. Она проводится условно до следующего тела анортозитов. Расстояниє по латерали между отдельными мощными телами анортозитов иногда достигает 500 м. Анортозиты представляют собой типичные плагиоклазовые адкумулаты [рС, и рС(а)], в которых присутствует не более 5 % интеркумулусного клинопироксена. Вышезалегающие породы представлены ритмичным переслаиванием анортозитов (рС), габброноритов (pabC, paCb, рЬСа), норитов (рЬС) и габбро (раС). Мощность отдельных прослоев варьирует от десятков сантиметров до первых метров. Границы в отдельном ритме постепенные, между ритмами резкие. Разновидности пород, главным образом, нориты и лей-кократовые габброиды, в виде эшелонированных маломощных линз залегают на разных уровнях разреза. Закономерности в их распределении по разрезу не устанавливается. Переход в выше залегающие массивные породы постепенный, выраженный в уменьшении степени контрастности. Мощность массивных пород составляет около 80 - 100 м. Среди монотонных габброноритов нередко встречаются маломощные прослои лейкократо-вых габбро и меланократовых габброноритов, зафиксированные лишь по керну скважин (рис.44). На дневной поверхности они не наблюдаются ввиду отсутствия обнажений. Вполне логично предполагать, что расслоенный норит-анортозитовый подгоризонт имеет более широкое распространение, вплоть до нижней границы оливиновых пород. Нижняя граница оливинового подгоризонта выделяется по появлению оливина в составе пород и характеризуется резким переходом от ниже залегающих габброноритов.
Общая мощность оливинсодержащих пород составляет 200-220 метров. В его составе выделяются две расслоенные пачки, тяготеющие к краевым частям. Средняя часть разреза ВРГ представлена относительно монотонными габброноритами с редкими зернами оливина. Пачка расслоенных оливиновых пород, залегающая в основании подгоризонта, имеет мощность от 10 до 20 м. На участках Каменник и Сулейпахк, в ее составе снизу вверх выделяются: троктолиты (рСо, роС) мощностью 1.5-2 м; среднезернистые оливиновые габбронориты [pboCa, pbaC, pbaoC] мощностью 1.5 м; пятнистые неравномернозернистые оливиновые габбронориты [pboCa, рСЬоа] мощностью 5-7 м; равномернозернистые оливиновые габбронориты (pbaoQ мощностью 10 м. Внутри каждой разновидности отмечается полосчатость, обусловленная вариациями отношений породообразующих минералов, главным образом оливина и ортопироксена. Переходы между разностями отчетливые. По латерали разновидности часто выклиниваются. На участках Пешемпахк и г. Белая контрастность этой части разреза выражена лишь в послойном неравномерном распределении оливина в габбронори-товой основной массе. Границы постепенные, переход осуществляется на расстоянии около 20 см. Мощность уменьшается по сравнению с западной частью и составляет около 10м.
Минералого-геохимические особенности уровней сульфидного и платинометалльного оруденения
Проявления сульфидной и платинометалльной минерализации в Федорово-Панском интрузиве расположены на разных уровнях разреза, и вероятно, образовались в результате различных эволюционных процессов, происходящих в магматической камере при определенных физико-химических условиях. Поэтому, кроме общих геохимических характеристик, являющихся отличительным признаком для всего интрузива и которые зависят главным образом от первичного состава родоначального расплава (или субстрата), должны существовать определенные отличия, как в минералогическом, так и геохимическом плане выделенных типов оруденения в массиве. Рассмотрим ряд минералогических и геохимических характеристик для различных типов минерализации. Платинометалльное оруденение пространственно связано с сульфидной минерализацией. При изучении взаимосвязи главных рудных элементов по выделенным рудным зонам Панского массива было установлено, что, с одной стороны, во всех выделенных рудных зонах сульфидные компоненты (Ni, Си, S) тесно взаимосвязаны между собой (рис. 71), с другой, связь их с благородными металлами для каждой зоны различна. Для оруденения Северного рифа существует явно выраженная положительная корреляционная зависимость между концентрациями как отдельных благородных металлов (Pt и Pd) так и 2PGE+Au и основных сульфидных компонентов Ni, Си, S (рис. 72). Распределение концентраций 2PGE+Au и S резко асимметричное и может быть аппроксимировано логнормальным законом (рис. 73).
Для большинства пар элементов исследованной выборки коэффициенты корреляции значительно выше минимального статистически значимого (табл. 10). Pd, как главный элемент из группы платиновых металлов, имеет тесную положительную связь со всеми рудными элементами. Близкие связи с Ni, Си и S обнаруживают Pt и Rh. Но у Rh по сравнению с Pt связь с Ni более тесная, поскольку этот элемент не образует собственных минералов, а концентрируется в качестве примеси преимущественно в пентландите и сульфидах платиновых металлов [Балабонин и др., 1998]. Наименьшую, но все же значимую для данной выборки, коре- ляционную зависимость с другими элементами обнаруживает Аи. Для минерализации Южного рифа связь благородных металлов с основными сульфидными компонентами существенно слабее, чем в Северном рифе (табл. 11).Распределение элементов также как и в Северном рифе - асимметричное близкое к логнормальному закону (рис. 74). Несмотря на пространственную связь с сульфидной минерализацией, абсолютные значения 2PGE+Au напрямую слабо зависят от содержания сульфидных компонентов. Существует достаточное количество проб с высокими содержаниями благородных металлов при одновременно незначительных концентрациях сульфидных компонентов. Фигуративные точки на диаграммах (рис. 75, 76) концентрируются в два (а возможно и три?) поля, что свидетельствует о существовании, по крайней мере, двух однородных совокупностей, которые следует изучать раздельно [Поротов, 1985]. Один из выделенных трендов подобен таковому в Северном рифе, который условно можно назвать малосульфидный платинометалльный.
Другой, бессульфидный пла-тинометалльный тренд, характеризуется относительно низкими концентрациями S (до 0.5 %) при аномально высоких значениях благородных металлов. Коэффициенты корреляции между 2ЭПГ+Аи и S в пределах каждого из трех выделенных полей (совокупностей), существенно выше по сравнению с общей выборкой (рис. 77). Согласно геологическим данным, границы распространения платинометалльного оруденения часто распространяются за пределы видимой сульфидной вкрапленности (но все же в непосредственной близости от сульфидов) и устанавливаются только по результатам опробования. Это дало основание о выделении в пределах рифа бессульфидного платинометалльного типа минерализации [Balabonin, et.al., 2000]. Возможно, в Южном рифе мы имеем дело с процессом концентрирования части МПМ не связанным напрямую с кристаллизацией сульфидов, который мог привести к перераспределению рудного вещества на локальных участках. Либо максимальное выделение сульфидов и МПМ было несколько разорвано во времени и отвечает типу офсетной минерализации MSZ в Великой дайке [Wilson, 1996]. В оруденении краевой зоны и минерализации СГНЗ тесной корреляционной связи между основными сульфидными компонентами и благородными металлами не наблюдается (рис. 78). Распределение значимых концентраций благородных металлов здесь носит в целом случайный незакономерный характер. По минералогическому составу отчетливо прослеживается увеличение доли халькопирита и пентландита в сульфидной составляющей руд по направлению вверх по разрезу: от оруденения краевых зон к рифовым типам минерализации (рис. 79). Минерализация краевой зоны (тип I-K) представлена преимущественно пирротиновыми рудами (Ро- 84 %), среди которых отмечаются халькопирит-пирротиновые разности (Ро - 70 %). В придонных норитах и такситовых габброноритах Федоровой тундры количество пирротина в сульфидной фракции уменьшается до 57 %.
Суммарная доля халькопирита и пентландита в оруденениях рифового типа составляет свыше 50 отн.%, при возрастающей роли халькопирита в верхних уровнях. Минералогический состав сульфидной составляющей в СГНЗ занимает промежуточное положение между рудами краевой зоны и оруденением рифового типа. Обнаруженная сульфидная минерализация на юго-восточном фланге интрузива по составу ближе к оруденению Федоровой тундры (или типу І-П). Минералогические исследования МПМ по различным типам руд до настоящего времени проведены с разной степенью детальности. Наиболее изученными являются руды перспективные в плане их промышленного потенциала, к которым относятся: тип І-П (Федорова тундра) и тип П-Р (Северный и Южный рифы Западно-Панского блока). Распространенность отдельных МПМ и их состав варьирует даже в пределах отдельного образца, не говоря уже о рудной зоне в целом. Поэтому говорить о латеральной изменчивости или минеральной зональности по отдельным рудным зонам пока преждевременно, но, по-видимому, она существует. Главный минералогический облик платинометалльного оруденения интрузива, как и всей провинции в целом, определяется четырьмя классами минералов и фаз платиновых металлов (ФПМ). Это висмуто-теллуриды, теллуриды, сульфиды, арсениды [Митрофанов и др., 1998; Балабонин и др., 1999; Балабонин и др., 2000 а, б]. Отмечается определенное различие типов руд по частоте встречаемости МПМ и ФПМ (рис. 80). Так, в рудах Федоровой тундры (тип І-П) доминирующим является котульскит (40 %). Относительная доля минералов ряда меренскиит-мончеит и сульфидов ПМ составляет здесь по 26 %. В оруденении Северного рифа (тип П-Р) специфика платинометалльной минерализации определяется главным образом минералами ряда меренскиит-мончеит (47 %), а относительная частота встречаемости котульскита уменьшается до 27 %. Заметный вклад в специфику оруденения Северного рифа вносит сперрилит (до 10 %). Характерной чертой платинометалльной минерализации Южного рифа является отсутствие минералов - «лидеров». Распространенность главных разновидностей МПМ имеет примерно одинаковую частоту встречаемости. Изучение минералогии благородных элементов по оруденению габбровой зоны систематически не проводилось. Но уже на первых этапах установлена главная особенность минерализации этого уровня: это высокая доля сперрилита (56 %) и котульскита (34 %), при меньшей частоте встречаемости минералов ряда меренскиит-мончеит (9 %). Мончеиты Pt(Te,Bi)2 - меренскииты Pd(Te,Bi)2 с их «сквозной» распространенностью в рудах интрузии четко фиксируют в своем составе типовое различие руд. В придонных рудах Федоровой тундры развит главным образом мончеит [Балабонин и др., 2000; Don Schissel et. al., 2002].
