Геология Амурского стратиформного цинкового месторождения Сначев Михаил Владимирович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. История изученности месторождения 8

Глава 2. Геологическое строение месторождения .14

Глава 3. Петрографическая характеристика пород 28

3.1. Флишоидная толща .28

3.2. Вулканогенная толща .31

Глава 4. Петрогеохимическая характеристика магматических

пород Амурского месторождения 41

4.1. Петрохимическая характеристика пород 41

4.2. Геохимическая характеристика пород 63

Глава 5. Палеогеографические условия накопления сульфидного оруденения и вмещающих его углеродистых отложений 72

Глава 6. Рудоносность углеродистых отложений .97

6.1. Перспективы углеродистых отложений на благородные и редкие металлы .97

6.2. Перспективы углеродистых отложений на цинковое оруденение 112

Глава 7. История формирования Амурского стратиформного месторождения .116

Заключение 124

Список литературы .126

• Вулканогенная толща
• Геохимическая характеристика пород
• Перспективы углеродистых отложений на благородные и редкие металлы
• Перспективы углеродистых отложений на цинковое оруденение

Введение к работе

Актуальность. Амурское стратиформное существенно цинковое месторождение является единственным объектом в Магнитогорской мегазоне, залегающим среди углеродисто-карбонатных отложений и для которого не просматривается связь с вулканизмом, что предопределило его уникальное значение для изучения механизма формирования сульфидного оруденения в пределах Южного Урала.

Более 25 лет на месторождении практически не проводились поисковые работы, в открытой печати по нему была известна лишь краткая информация (Широбокова, 1992). И только в 2007-2008 г.г. здесь пробурено порядка 150 поисковых и разведочных скважин, подсчитаны и утверждены в ГКЗ запасы цинковых руд по категории С₁ и С₂, проведены научно-исследовательские работы. Это позволило по-новому взглянуть на ряд спорных моментов по геологическому строению рассматриваемой территории, провести серию новых исследований руд (Новоселов, Белогуб, 2008; Белогуб и др., 2011), рудовмещающих и перекрывающих пород (Сначёв, М.Сначёв, 2012; М.Сначёв и др., 2012), предложить свой вариант образования месторождения.

Известно, что углеродистые отложения представляют собой весьма информативный материал для реконструкции палеогеографических и физико– химических условий их накопления. Более того, образования черносланцевой формации являются благоприятной геохимической средой для первичной концентрации золота, элементов группы платины, вольфрама, молибдена и других металлов. Особый интерес в их пределах представляют участки проявления тектонической активности, зонального и контактового метаморфизма, дайкового комплекса. В этой связи рудовмещающие черные сланцы Амурского месторождения, расположенного вблизи Суундукского гранитного массива, породы которого имеют специализацию на вольфрам, представляются очень привлекательным объектом для всестороннего изучения их рудоносности.

Цель и задачи исследований. Главной целью представленной работы являлось уточнение геологического строения Амурского месторождения на основе нового бурового и научно-исследовательского материала.

Среди основных задач отметим следующие:

1. Решить вопрос о наличии или отсутствии крупного надвига между вулканогенной и флишоидной толщами.

2. Дать комплексную петрогеохимическую характеристику вулканогенных, интрузивных пород и сопоставить их с аналогичными образованиями соседних структурно-формационных зон.

3. Восстановить геодинамическую позицию формирования магматических пород, увязать её с историей развития региона.

4. Реконструировать палеогеографические условия накопления сульфидного оруденения и вмещающих его углеродистых отложений.

5. Дать оценку перспектив флишоидной толщи на цинковое, благородно- и редкометальное оруденение.

Фактический материал и методы исследований. В основу работы положен большой фактический материал, который включает: геологические маршруты, описание 50 поисковых (№№ 1-50), 86 оценочных (№№ 51-136) и 14 дополнительных оконтуривающих (с индексами “а”, “с”, “ю” и “в”) скважин; составление 9 геологических разрезов по поисковым профилям (№№ I-IX), карт палеогеографических условий накопления и изолиний значений температур эндотермического эффекта для углеродистых сланцев в пределах геологического отвода; изготовление и описание около 200 шлифов.

Из основных методов исследований, использованных в процессе изучения Амурского месторождения, отметим следующие: силикатный – 145 проб магматических и 51 – углеродистых пород (Институт геологии УНЦ РАН, г. Уфа), нейтронно-активационный – 184 пробы на редкоземельные и малые элементы (ЦЛАВ ГЕОХИ, г. Москва), атомно-абсорбционный с химико-спектральным окончанием и термическим атомизатором – 30 штуфных проб на Au, Pt, Pd, Ir, Rh (ИГЕМ РАН, г. Москва); пробирный и атомно-абсорбционный – 45 штуфных проб на Au, Pt, Pd (ФГУП ЦНИГРИ, г. Москва), фотометрический – 79 штуфных, 31 бороздовая проба на W, Mo и 762 бороздовые пробы на W (АСИЦ ВИМС, г. Москва); термогравиметрический – 47 проб углеродистых сланцев на дериватографе Q-1500 (Венгрия) (ИГ УНЦ РАН, г. Уфа).

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 6 статей в рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки РФ. Основные результаты диссертационной работы были доложены на: XVIII, XX, XXI научных молодежных школах «Металлогения древних и современных океанов» (г. Миасс, 2012, 2014, 2015 г.г.), научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (г. Пермь, 2012), научных чтениях памяти П.Н. Чирвинского «Проблемы минералогии, петрографии и металлогении» (г. Пермь, 2012), II Всероссийской молодежной геологической конференции «Геология, геоэкология и ресурсный потенциал Урала и сопредельных территорий» (г. Уфа, 2014), Международной научной конференции и Годичном собрании РМО «Минералогия во всем пространстве сего слова» (г. Санкт-Петербург, 2014), IV Международной конференции молодых ученых и специалистов памяти академика А.П. Карпинского (г. Санкт-Петербург, 2015). Доклад на тему «Перспективы рудовмещающих углеродистых отложений Амурского стратиформного месторождения на цинковое, благород-но-редкометальное оруденение» сделан на Челябинском цинковом заводе (ОАО ЧЦЗ, г. Челябинск), который является обладателем лицензии (выписка из протокола расширенного заседания горно-обогатительного отдела ОАО ЧЦЗ от 25 апреля 2015 г.).

Научная новизна и практическое значение работы. Научная новизна работы заключается в следующих основных положениях:

1. Впервые доказано отсутствие крупного надвига между вулканогенной толщей и флишоидной и установлен постепенный переход между ними.

2. Обосновано отнесение пород эффузивной (базальты) и интрузивной фаций (габбро, габбро-долериты, долериты) к единой вулканогенно-плутонической ассоциации.

3. Показано полное сходство базальтов вулканогенной толщи Амурского месторождения и греховского комплекса Магнитогорско-Богдановского грабена (C₁t₂-v₁), а также габбро, габбро-долеритов с аналогичными породами габбро-гранитной формации Магнитогорской мегазоны.

4. Установлены палеогеодинамические условия образования базальтов флишоидной и вулканогенной толщ.

5. Обосновано отнесение рудовмещающих углеродистых отложений к низкоуглеродистому типу, а также карбонатно-углеродистой и терригенно-углеродистой формациям.

6. Впервые проведена реконструкция палеогеографической обстановки накопления сульфидного оруденения и рудовмещающих углеродистых сланцев.

Практическое значение работы. В результате проведения научно-исследовательских работ в пределах геологического отвода Амурского месторождения нами выделены северо-восточный и южный участки, перспективные на цинковое оруденение. Первый из них был разбурен 8 скважинами, что позволило подсчитать прогнозные ресурсы цинка по категории Р₁ в размере 400 тыс. т. В рудовмещающих углеродистых отложениях установлены промышленные содержания золота и вольфрама, выявлены и прослежены по падению и простиранию стратиграфические уровни их накопления, подсчитаны прогнозные ресурсы по категории Р₂ золота – 2 т, Р₁ вольфрама – 5 тыс. т. При отработке цинковых руд попутное извлечение золота и вольфрама может иметь решающее значение для перевода руд Амурского месторождения из категории забалансовых в балансовые. Соответствующие рекомендации переданы руководству ОАО «ЧЦЗ».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из “Введения”, семи глав и “Заключения”. Общий объем работы включает 134 страницы текста, 48 рисунков, 18 таблиц и списка литературы из 119 наименований.

Вулканогенная толща

Для проверки рекомендаций Магнитогорской КГРП в 1972-1976 г.г. проводились поисковые работы масштаба 1:25 000 на рекомендованных площадях. На Амурском участке работы включали геофизические методы исследований (гравиразведка – 500х200 м; магниторазведка – 250х50 м; электроразведка ВЭЗ – 1215 ф.т. и ВП – 400х50 м), поисковые маршруты, картировочное (сеть 500-1500 х 200-500 м) и поисковое (сеть 250-500 х 100-300 м) бурение, геофизические исследования в скважинах (КС, АС, МЭП, ГК, МЭК, магнитный каротаж, инклинометрия, МЗТ), опробование и лабораторные исследования. Поисковыми скважинами уточнено строение рудного тела на основном профиле (скв. №№ 11, 12, 207); оруденение вскрыто южнее (скв. №№ 202, 203) и севернее (скв. №№ 7, 280) основного профиля (рис. 1.2). Руды отнесены к сплошным и вкрапленным разностям. Необходимо отметить, что в скважине № 7 отмечена наибольшая мощность рудного тела на месторождении (21,5 м) и самое высокое содержание цинка (26,7%).

В результате этих работ оконтурены рудные тела; изучены их морфология, минералогический и химический состав, подсчитаны прогнозные ресурсы цинка (967,1 тыс.т), обоснованы перспективы расширения месторождения, даны рекомендации на постановку детальных поисковых работ (Штейнберг и др., 1976). По морфологическим особенностям, минеральному составу, литологическим особенностям вмещающих пород месторождение относилось к группе месторождений филизчайского типа.

Детальные поисковые работы проводились на участке в 1977-79 г.г. с целью оценки перспектив рудоносности второго рудного горизонта и флангов основной рудной залежи (Смирнова, Юшков, 1979). Однако из-за прекращения финансирования пробурены лишь 3 скважины (1665 п. м) в южной части площади месторождения.

В восточной части месторождения пройдена скважина № 294, которая вскрыла нижние горизонты рудовмещающей толщи без признаков оруденения. Две другие скважины (№№ 293 и 296) выявили оруденение различной интенсивности. В скв. № 293 (инт. 208,5-213,0 м) вскрыты цинково-медистые вкрапленные руды с содержанием цинка от 0,05 до 0,33% и меди от 0,27 до 1,2%. В 500 м восточнее скважиной № 296 подсечены два рудных тела в интервалах 67,0-70,0 м и 246,0-249,7 м. Первое из них (инт. 67,0-70,0 м) с содержанием цинка 0,96 и 1,96% увязывалось с рудным телом, вскрытым в скважине № 293 (инт. 208,5-213,0 м) и предполагалось, что это тело представляет второй рудный горизонт. Второе рудное тело (инт. 246,0-249,7 м) с содержаниями цинка 0,77 и 0,38%, по-видимому, являлось частью третьего рудоносного горизонта (Смирнова, Юшков, 1979).

Был выполнен пересчёт прогнозных ресурсов цинка (1012 тыс. т) при средних его содержаниях – 2,64% (вкрапленные) и 4,88% (сплошные руды) и даны рекомендации на проведение поисково-разведочных работ в западной, северозападной, восточной и южной частях площади месторождения.

На основе изучения керна скважин, пробуренных в 70–е годы, Т.И.Широбокова и А.Д.Штейнберг опубликовали статью в обобщающей монографии по колчеданным месторождениям Урала (Широбокова, Штейнберг, 1985), препринт (Широбокова, 1984) и монографию (Широбокова, 1992), где приводятся первые в открытой печати данные по структурному положению Амурского месторождения, составу и минералого-геохимическим особенностям руд и вмещающих их пород, изотопным характеристикам серы в сульфидных минералах, сделаны выводы по условиям образования и модели формирования оруденения.

При производстве поисково-оценочных работ (1991-94 г.г.) в центральной части месторождения пройдены лишь три скважины, после чего работы остановлены из-за прекращения финансирования (Гром, 1994). Скважинами вскрыто рудное тело, представляющее верхний рудоносный горизонт. Скважина 309, пройденная в 175-180 м западнее скважины № 7, в интервале 215,5-219,5 м вскрыла рудное тело, сложенное серным колчеданом с невысоким (0,05-0,07%) содержанием цинка. Скважина № 311, расположенная между скважинами № 158 и 162, вскрыла вкрапленные руды мощностью 22,5 м (интервал 263,5-286,0 м) с содержанием цинка от 0,7% до 3,59%. Необходимо отметить, что бурение скважины остановлено до выхода из рудного тела. В 100 м южнее скважины № 158 пройдена скважина № 312, вскрывшая вкрапленные руды в интервале 261,4-264,6 м с содержаниями цинка 0,8-1,8% и массивные руды в интервале 264,6-268,4 м с содержаниями цинка от 0,33% до 4,0% и свинца от 0,17 до 0,58%.

С использованием результатов предшествующих работ исследователями выделена площадь с известными рудными подсечениями, для которой прогнозные ресурсы категории Р1 оценивались в 509 тыс. т цинка. Северо-западнее этой площади по данным геофизических и геохимических исследований выделен перспективный участок, прогнозные ресурсы (Р2) которого оценивались в 505 тыс. т цинка. На 1.01.1998 г. прогнозные ресурсы цинка Амурского месторождения составляли по категории Р1 – 1080 тыс. т (Савинков, Рапп, 1998).

В 2008 г. (Тевелев и др., 2009) на территории, куда входит и район Амурского месторождения, завершены работы по ГДП-200 (лист N-40-XXXVI). Получены новые данные по стратиграфии, интрузивному магматизму, тектонике и металлогении площади, которые использованы в настоящей работе.

Приведенные выше данные свидетельствуют о достаточно детальной геологической изученности района Амурского месторождения. Эта информация использована при написании последующих глав данной работы.

В 2007–2008 гг. ОАО «Челябинский цинковый завод» проводило на Амурском месторождении поисковые и оценочные работы, которые позволили провести подсчет и утверждение в ГКЗ запасов цинка. В пределах геологического отвода пробурено 50 поисковых (№№ 1 – 50), около 100 (№№ 51–136 и несколько уточняющих скважин) оценочных и ряд гидрогеологических, инженерно-геологических скважин (Баль, Пужаков, 2008).

В этот период научные исследования по детальному изучению руд месторождения, вмещающих и перекрывающих толщ велись небольшими коллективами сотрудников Института минералогии Уральского отделения РАН (г. Миасс, руководитель доктор геол.-мин. наук Е.В.Белогуб) и Института геологии Уфимского научного центра РАН (г. Уфа, руководитель доктор геол.-мин. наук В.И.Сначев). В результате проведенных работ описаны сотни шлифов и аншлифов, дана петрографическая, петрохимическая, геохимическая и минералогическая характеристика пород и руд; доказано отсутствие крупного надвига между вулканогенной и флишоидной толщами, изучены формы нахождения цинка, по преобладающей форме его нахождения выделены сульфидные (скальные и рыхлые) и несульфидные (окисленные) типы руд; реконструированы палеогеографические, физико-химические и палеогеодинамические условия образования углеродистых сланцев и магматических пород, дана оценка черносланцевых отложений и сульфидных руд на благородные и редкие металлы, подсчитаны прогнозные ресурсы золота и вольфрама по категории P1 и P2, сформулирована своя точка зрения на генезис месторождения (Новоселов, Белогуб, 2008; Белогуб и др., 2011; Новоселов, Белогуб, 2011; Сначев и др., 20101; Сначев, Сначев, 2012; Сначев и др., 20121,2).

Геохимическая характеристика пород

Детальное изучение оценочных скважин, проведенное в последние годы, позволило (Белогуб и др., 2011; Новоселов, Белогуб, 2008) разделить руды Амурского месторождения по преобладающей форме нахождения цинка на сульфидные (скальные и рыхлые) и несульфидные (окисленные). Скальные сульфидные руды развиты в западной наиболее глубокой части залежи (400-600 м). В восточном направлении, что равноценно уменьшению глубины залегания руд, скальная их разновидность постепенно сменяется рыхлой. Фазовый химический анализ руд показал, что несульфидные руды до 90 % цинка содержат в «упорной» форме цинкистого смектита или смектитизированного хлорита (Белогуб и др. 2011).

В составе сульфидных руд исследователями выделялись рудообразующие минералы – пирит и сфалерит и второстепенные – пирротин, галенит, халькопирит. Редко наблюдаются арсенопирит, иорданит, буланжерит, серебросодержащий теннантит, свинецсодержащая блеклая руда, сульфоарсениды кобальта, гринокит, ульманнит, золотисто-ртутистое серебро, миаргирит, ксантоконит, штромейерит, дигенит, гематит, магнетит, рутил. В состав нерудной матрицы входят кварц, полевой шпат, карбонаты (кальцит, доломит, родохрозит, сидерит), слюдистые и гидрослюдистые компоненты, каолинит, антигорит, тальк, иногда – барит (Новоселов, Белогуб, 2008).

Основными минералами окисленных руд являются смектиты с различным содержанием цинка (вплоть до соконита), гидратированный хлорит, кварц, в некоторых случаях слюда (гидратированные биотит, возможно мусковит и каолинит как продукт разложения мусковита). Реликтовые минералы представлены альбитом, эпидотом, магнетитом, кальцитом (устанавливается в шлифах). Пирит обнаруживается очень редко в виде единичных вкрапленных зерен (Белогуб и др. 2011).

По минеральному составу и содержанию главных компонентов руды разделялись на цинковистые и медно-полиметаллические. Вторые встречены только в одной скважине (№ 280). Преобладают на месторождении цинковистые руды, среди которых по текстурным особенностям выделяются сплошные и прожилково-вкрапленные.

По данным А.Д. Штейнберга и др. (1976) сплошные руды составляют около 20% руд месторождения. Они имеют массивную текстуру и состоят, главным образом, из пирита и сфалерита. Среднее содержание цинка в них – 4,88%.

Прожилково-вкрапленные руды имеют более широкое (около 80%) распространение на месторождении. Они представлены редкими ветвящимися сульфидными прожилками в нерудной массе или вкрапленностью мелких зёрен сульфидных минералов (пирит, сфалерит). Среднее содержание цинка в прожилково-вкрапленных рудах –2,64%.

Микрозондированием установлено, что в темных сфалеритах содержание железа достигает 7,58 – 8,56 мас.%, марганца – 0,16 – 0,19 мас. %, в клейофане – железа 0,56 мас.%, марганца – 0,05 мас.%, кадмия – 0,22 мас.%. В железистых разновидностях сфалерита содержание кадмия колеблется в пределах 0,18 – 0,27 мас.% (Широбокова, 1992).

Сульфиды массивной и полосчатой руд обладают относительно однородным изотопным составом серы – от +8,4 до – 2,4, в среднем +1,9.Сульфиды прожилково – вкрапленных руд сильно варьируют по изотопному составу – от +6,8 до – 28,6, причем большая часть проб существенно и в разной степени обогащена легким изотопом 32S (Широбокова, Штейнберг, 1985).

Основным полезным компонентом руд является цинк, содержание которого в рудном теле меняется по отдельным пробам от 0,7% до 26,7%, средние содержания по скважинам варьируют от 1,39 до 4,91%, составляя в среднем по месторождению 2,76% (Штейнберг и др., 1976). Содержание серы в руде - от 2,03% до 45,14%. Руды характеризуются низким содержанием свинца (0,01-0,46%) и меди (до 0,1%). В небольших количествах (от следов до 50 г/т) присутствует серебро, золото (от следов до 0,1 г/т), мышьяк (0,01-0,08%), барий (0,05-4,4%). Из элементов примесей присутствуют: кадмий (0,005-0,052%), селен (0,0003-0,0014%), теллур (0,0001%), германий (2,0-2,3 г/т), галлий (2,5-33,0 г/т), таллий (3,8-39,2 г/т), индий (2,0 г/т). В средней части разреза рудовмещающей толщи выделен второй, близ расположенный и субпараллельный верхнему, рудоносный горизонт (Смирнова, Юшков, 1979). С этим горизонтом сопоставлялись прослои бурых железняков, вскрытые скважинами №№ 166, 165, 168, 220, 221, и маломощные рудные тела, подсеченные скважинами №№ 293, 296, в которых содержание цинка колебалось от 0,33% до 1,96%, а содержание меди достигало 1,2%. С этим горизонтом связываются перспективы обнаружения новых рудных тел, как в восточном, так и в западном крыльях антиклинальной складки.

Примечательно, что оруденение отмечено и в вулканогенной толще, к которой приурочены прослои алевролитов. Так, в скв. № 3 на северном фланге месторождения в этой толще в инт. 147,2-148,6 м встречены сульфидные цинковые руды.

По геологическим условиям, залеганию и составу руд Амурское месторождение ранее относилось к филизчайскому типу (Широбокова, Штейнберг, 1985; Широбокова, 1984, 1992). По мнению других исследователей (Серавкин, Сначев, 2012), образование Амурского стратиформного цинкового месторождения скорее всего происходило в конце среднего девона в связи с завершением среднедевонского вулканического цикла на соседней с запада территории, но в удаленной от вулканизма зоне. Современными гомологами Амурского месторождения, по-видимому, являются сульфидные проявления в осадочных породах хребта Хуан-де-Фука и Калифорнийского залива Тихого океана (Бортников, Викентьев, 2005). Подобные стратиформные месторождения, включая Филизчайское, приуроченные к терригенным и терригенно-карбонатным породам и имеющие возраст вмещающих их пород, в последние время принято относить к типу SEDEX (Новоселов, Белогуб, 2008), что несет генетическую нагрузку, тогда как термин филизчайский содержит лишь аналогию.

Итак, приведенный в данной работе фактический материал по Амурскому стратиформному месторождению, позволяет сделать следующие основные выводы: 1. Флишоидная толща постепенно переходит в вышележащую вулканогенную. В верхней части первой из них присутствуют маломощные тела базальтов, а в нижней части второй – многочисленные прослои известняков, углеродистых сланцев. 2. Согласные и секущие тела габброидов несомненно присутствуют во флишоидной толще, что подтверждается также буровыми и геофизическими исследованиями. 3. На участке месторождения нет крупного надвига, по которому вулканогенная толща могла бы быть надвинута на флишоидную.

Перспективы углеродистых отложений на благородные и редкие металлы

Значительная часть выборки основных пород представлена раскристаллизо-ванными разновидностями, образующими постепенные переходы от долеритов до крупнозернистых габбро (табл.3.3). Наибольшим распространением пользуются долериты и габбро-долериты (рис.3.7, 3.8).

Долериты с офитовой структурой сложены на 40-60% идиоморфным плагиоклазом, образующим призматические, реже – таблитчатые выделения размером от 0,2 до 0,8 мм, реже до 1,4 мм. По составу он обычно соответствует лабрадору (№50-60). Интерстиции между зернами плагиоклаза занимают вторичные минералы, образовавшиеся на месте высокотемпературных мафических: уралит (до 37%), биотит (до 18%), хлорит (до 15%), кальцит (до 7%), минералы группы эпидота (до 15%). Уралит обычно образует псевдоморфозы по пироксену размером до 1,0 мм, он обладает волокнистым строением, плеохроирует в голубовато-зеленых и зеленоватых тонах. Часто уралитизация сопровождается выделением кальцита.

Одной их характерных особенностей рассматриваемых пород является практически постоянное присутствие в них вторичного биотита, плеохроирующего в зеленоватых и буровато-зеленоватых тонах. Скорее всего, биотит замещает уралит, он слагает агрегаты листоватых и пластинчатых кристаллов размером от 0,05 до 0,3 мм. Биотит замещается мелкочешуйчатым хлоритом. В небольших количествах в долеритах постоянно присутствуют рудные минералы: магнетит (1-3%), пирит (до 5%). По первичному титаномагнетиту развивается сфен (до 2-3%).

Типичные габбро с габбровой структурой, обусловленной примерно равной степенью идиоморфизма широких призм плагиоклаза и пироксена, среди интрузивных пород вулканогенной и флишоидной толщ встречаются редко. Чаще всего в разрезе присутствуют породы, переходные от габбро к долеритам (рис.3.8, 3.9). Они отличаются от описанных выше пород главным образом более крупнозернистой структурой. Здесь, так же как в долеритах, наиболее устойчивым к вторичным изменениям из первичных минералов является плагиоклаз. В габбро он образует преимущественно широкие призмы, реже – таблитчатые выделения. Размер зерен его колеблется от 0,5 до 3 мм по длинной оси и от 0,3 до 2 мм - по короткой. Состав плагиоклаза изменяется от андезина (№40-45) до лабрадора (№60-65).

Первичные темноцветные минералы не сохранились, они полностью замещены вторичными, чаще всего агрегатом волокнистого уралита и зеленоватого биотита, а также эпидотом, хлоритом и кальцитом. Уралит образует псевдоморфозы по зернам клинопироксена таблитчатого габитуса, обычно представлен актино-литом, плеохроирующем в зеленоватых и голубовато-зеленоватых тонах. Размер первичных зерен клинопироксена заметно меньше, чем плагиоклаза (0,05-0,8 мм).

В габбро практически постоянно присутствует биотит в количестве от 5 до 20%. Он встречается в виде мелколистоватых выделений (0,1 мм), образующих мономинеральные скопления в интерстициях призматических зерен плагиоклаза. Из рудообразующих минералов в габброидах встречаются титаномагнетит либо магнетит и пирит. Титаномагнетит по периферии лейкоксенизирован, содержание его в породах составляет до 4%. Пирит и магнетит часто образуют гнезда размером до 3-5 мм, а также присутствуют в виде отдельных идиоморфных и гипидиоморфных зерен размером 0,1-1 мм, содержание их в породе достигает 3-5%. Рис.3.9. Микроструктуры габброидов из субвулканических тел вулканогенной и флишоидной толщ Амурского месторождения. а - уралитизированное габбро, в - габбро-долерит, д - габбро-диорит, ж - диорит. Длина масштабной линейки 2,5 мм, цена деления 0,1 мм; увеличение х30.

Между основными и средними интрузивными породами переход постепенный через габбро-диориты. Данные породы по минеральному составу сходны с габброидами, но обладают гипидиоморфнозернистой структурой, в них постоянно присутствует кварц (3-5%), роговая обманка (до 20%), биотит (около 20%). Плагиоклаз слагает 40-60% объема породы, но менее основного состава по сравнению с габбро (андезин-лабрадор №40-50). В небольших количествах в породах присутствует калиевый полевой шпат (2-3%).

Диориты. Макроскопически это как правило породы массивного сложения, серого цвета, от мелко- до крупнозернистых, чаще всего встречаются среднезерни-стые разновидности. Диориты характеризуются устойчивым минеральным составом и структурными особенностями.

Главным породообразующим минералом рассматриваемых пород является плагиоклаз, состав которого изменяется от андезина до лабрадора (№ 40-60), содержание его в породе составляет от 50 до 70%. Обычно плагиоклаз образует идиоморфные выделения в виде широких и слабо удлиненных призм размером от 0,2 до 2,5 мм. Они частично затронуты серицитизацией и эпидотизацией.

Калиевые полевые шпаты встречаются в небольших количествах (1-5%) и занимают обычно интерстиции между призмами плагиоклаза, размер зерен достигает 0,6 мм, иногда в них наблюдаются вростки альбита. Биотит в диоритах присутствует в значительном количестве (10-25%), он чаще всего образует скопления мелких чешуек по границам зерен плагиоклаза и калиевого полевого шпата, плеох-роирует в буроватых тонах, при замещении его хлоритом появляются зеленоватые тона плеохроизма.

Приведенное описание петрографических особенностей вулканогенных и осадочных пород изученной площади позволяет сделать следующие выводы.

1. Габброиды, долериты и базальты надрудной толщи Амурского месторождения характеризуются близостью минерального состава. Габброиды и долериты имеют постепенные переходы между собой, а также к более кремнекислым породам (диоритам и плагиогранитам).

2. В структурном отношении они также очень близки. Базальты отличаются от габбро и диоритов постепенным уменьшением зернистости основной массы, редко – наличием миндалин и порфировых выделений.

3. Все породы вулканогенной толщи (вулканогенные, интрузивные и туфо-генные) метаморфизованы изофациально. Из вторичных минералов здесь наибольшим распространением пользуются уралит и зеленый биотит. В меньших количествах встречаются хлорит, минералы группы эпидота (цоизит и железистый эпидот), кальцит, кварц, лейкоксен. Реликтовые минералы представлены плагиоклазом (№40-60), магнетитом и пиритом.

4. Большая часть из перечисленных минералов характерна для зеленосланце-вой фации регионального метаморфизма. Одной из характерных особенностей метаморфизма этой фации для метабазитов является довольно широкое распространение в породах биотита, плеохроирующего в зеленоватых тонах и отсутствие бурого биотита (Добрецов и др., 1972).

5. Первичные осадочные породы рудовмещающей толщи полностью преобразованы в метаморфиты. На месте терригенных отложений образовались слюдистые сланцы и филлиты (микросланцы), по карбонатным осадкам – кристаллические доломитизированные известняки и мрамора.

Перспективы углеродистых отложений на цинковое оруденение

Перейдем к описанию микроэлементного состава основных пород Амурского месторождения. Элементы группы железа по характеру распределения в породах можно разделить на две группы. В первую группу входят хром и никель, поведение которых в базальтоидах и габброидах практически не коррелирует ни с главными петрогенными компонентами (MgO, SiO2), ни с другими сидерофилами (TiO2, Co, Sc).

На статистической гистограмме наблюдается два максимума встречаемости содержаний хрома и одно – никеля (рис. 4.12). Оба они соотвествуют минимальным концентрациям (за пределами чувствительности метода - 50 г/т). В остальном поле гистограммы для хрома характерен максимум встречаемости значений содержания в интервале 100-150 г/т и далее с увеличением содержаний элемента количество проб резко убывает. Для никеля характерны еще большие вариации содержаний: от 50 до 750 г/т с незначительными второстепенными максимумами в интервалах 50-100, 200-250 и 300-350 г/т.

Более устойчиво и закономерно поведение скандия и кобальта (рис.3.10). Оба элемента обнаруживают отчетливую обратную зависимость от содержания в породах кремнезема, положительную корреляцию с MgO, TiO2 и между собой. Для скандия и кобальта характерны четкие максимумы встречаемости в интервале 20-40 г/т при нормальном законе распределения. Рис.4.12. Статистические гистограммы распределения в породах вулканогенной толщи сидерофильных элементов (г/т).

На рис.4.13 представлен вариант диаграммы Ti – Zr, позволяющий разделять поля составов базальтов вулканических дуг, внутриплитных базальтов и базальтов срединно-океанических хребтов. Она была впервые предложена Дж.Пирсом (Pearce, 1982). Поле внутриплитных базальтов охватывает составы с высокими концентрациями титана, по цирконию наблюдаются значительные перекрытия внутриплитных и островодужных базальтов. Базальты СОХ занимают промежуточное положение по содержанию как титана, так и циркония, они отличаются меньшими вариациями концентраций рассматривамых элементов. В изученных нами основных породах постоянно фиксируются достаточно высокие содержания двуокиси титана (1,55-3,12%), что резко отличает их от островодужных базальтов.

Важную информацию о глубине генерации расплавов дает диаграмма Rb-Sr (рис.4.13). В рассматриваемых нами базальтоидах содержание рубидия и стронция очень близко к таковому в породах гавайит-муджерит-трахириолитовой формации раннего карбона (Бочкарев, Язева, 2000) и несколько ниже, чем в фаменских эффу-зивах шошонит-абсарокитовой формации, образовавшихся в условиях зрелой островной дуги. Кроме того, наблюдается последовательное углубление источника расплавов: в базальтоидах основания разреза она соответствует 15-20 км, а в средних и верхних частях увеличивается до 30 км и более. На наш взгляд, это подтверждает высказанную В.В.Бочкаревым и Р.Г.Язевой (2000) точку зрения о последовательном заглублении очагов магмогенерации во времени при эпиорогенном рифто-генезе на активной окраине Уральского палеоокеана, а также об уменьшении степени плавления под Восточно-Уральским микроконтинентом.

По содержанию урана и тория основные магматические породы рассматриваемой территории (базальты, долериты и габброиды) практически не различаются между собой, поля их полностью перекрываются. Концентрация тория варьирует в базитах от 0,05 до 9 г/т, урана – от 0,6 до 10 г/т. Несколько более высокие средние содержания тория зафиксированы в туфах, в одном образце обнаружена аномальная концентрация урана (19 г/т). Более высокие содержания тория характерны для кремнекислых пород: в риодацитах скв. № 50 и гранитоидах скв. № 18 они варьируют от 10 до 30 г/т, концентрация урана в породах сопоставима с таковой в базальтах.

Использование трендов распределения РЗЭ для реконструкции геодинамических условий образования базальтов основано на различном их поведении в современных вулканитах, образующихся в разных геодинамических обстановках (ГДО), а также – на результатах экспериментальных геохимических исследований, моделирующих магматические процессы. В экспериментах установлена зависимость поведения редкоземельных элементов от степени частичного плавления источника и его минерального состава.

Характер распределения РЗЭ в магматических породах контролируется концентрацией их в источнике и равновесиями минерал–расплав, которые имеют место в процессе кристаллизации. Например, европиевая аномалия чаще всего проявляется при фракционировании плагиоклазов. Основной плагиоклаз является концентратором Eu+2 по сравнению с другими РЗЭ, которые имеют степень окисления +3. Поэтому в более поздних дифференциатах расплава чаще всего наблюдается отрицательная аномалия европия. Положительная аномалия европия часто бывает связана с повышенным содержанием в породах плагиоклаза. Кроме того, на поведение Eu значительное влияние оказывает флюидный режим, что может быть наиболее ярко выражено в породах эффузивной фации.

Поведение средних РЗЭ в магматических породах контролируется главным образом роговой обманкой и клинопироксеном, которые являются основными их концентраторами (Савельев, Савельева, 2004), причем наибольшие коэффициенты распределения наблюдаются в ряду Dy-Er (Интерпретация …, 2001). Иногда сходный эффект проявляется при кристаллизации сфена в кислых и средних породах. Основными концентраторами тяжелых РЗЭ в магматических породах является гранат (Балашов, 1976; Интерпретация …, 2001), поэтому наличие или отсутствие его в источнике может оказывать существенное влияние на поведение элементов ряда Tu–Yb–Lu в расплаве. Например, низкие содержания тяжелых РЗЭ в базальтах свидетельствуют о выплавлении их из более глубоких частей мантии (поле устойчивости гранатового перидотита), а высокие – о менее глубинных условиях генерации расплава (шпинелевая или плагиоклазовая фации).

На распределение РЗЭ в кремнекислых породах значительное влияние оказывает содержание в них акцессорных минералов, таких как апатит, сфен, циркон, монацит. Согласно проведенным геохимическим исследованиям (Интрепретация …, 2001), в цирконах концентрируются главным образом тяжелые лантаноиды, в монаците и апатите – легкие, а в сфене – промежуточные.

В основных магматических и вулканогенно-осадочных породах Амурского месторождения, вне зависимости от степени раскристаллизации и структурных особенностей, наблюдается один и тот же характер распределения хондрит-нормированных значений РЗЭ. В базальтах, туфах, туффитах, туфопесчаниках и в габброидах наибольшим распространением пользуются графики с преобладанием легких лантаноидов над тяжелыми (первый тип) (LaN SmN LuN) (рис. 4.14). При этом минимальный разброс значений характерен для лантана и самария, а максимальный – для лютеция.

В породах с данным типом распределения РЗЭ содержание лантана меняется от 7,3 до 33,8 г/т, величина LaN - от 20 до 100 единиц; самарий содержится в количестве 0,76-10,2 г/т (SmN= 10-50 единиц), а концентрация лютеция варьирует в пределах 0,1-1,44 г/т (LuN = 3-30 единиц). Во многих пробах наблюдаются положительные и отрицательные аномалии европия, для данного элемента характерна наиболее высокая дисперсия значений EuN (4-100 ед.).