Введение к работе
Актуальность исследований. Рудообразующие системы, по определению Д.В. Рундквиста [1968], представляют собой комплекс элементов месторождения, объединяющий источники рудного вещества, пути и способ его перемещения, места локализации оруденения. На Урале наименее изучены рудообразующие системы кобальтсодержащих колчеданных месторождений, приуроченных к ультрамафитам Главного Уральского разлома (ГУР). Аналоги этих систем известны в ультрамафитах Срединно-Атлантического хребта, что объясняет повышенный интерес к данным объектам, связанный с их уникальной геологической позицией и важной минерагенической специализацией, заключающейся в повышенных концентрациях в рудах Со, Ni и Сг.
Выяснение состава и природы минералообразующих флюидов и их эволюции важно для понимания рудообразующих процессов. Открытым остается вопрос о роли вмещающих ультрабазитов в формировании типоморфной рудной минерализации этих месторождений. По мненшо ряда исследователей [Белинский и др., 2004], вмещающие офиолиты не являются источниками вещества при формировании колчеданного оруденения; другие предполагали некоторое участие вмещающих пород в формировании кобальт-никелевого оруденения [Захаров, Захарова 1975; Варлаков, 1978], третьи же утверждали ігх первостепенную роль [Богданов и др., 2002; Леин и др., 2004; Третьяков, Мелекесцева, 2008; Артемьев, Зайков, 2008].
Целью работы является установление геологических и минералого-геохимических особенностей, а также условий формирования рудообразующих систем кобальт-медноколчеданных месторождений в ультрамафитах, включающих околорудные тальк-карбонатные метасоматиты, карбонатные жилы и серпентинит-карбонатные брекчии.
Задачами исследования стали:
геологическая и петрографическая характеристика околорудных пород;
изучение минералого-геохимических особенностей тальк-карбонатных метасоматитов, карбонатных жил и серпентинит-карбонатных брекчий;
установление условий формирования тальк-карбонатных метасоматитов и серпентинит-карбонатных брекчий;
сравнительный анализ исследованных околорудных пород с аналогами.
Объектами исследования выбраны рудообразующие системы кобальт-
медноколчеданных месторождений и рудопроявлений - Ивановского, Дерга-
мышского, Ишкининского и Казанского, локализованных в офиолитовых
разрезах зоны Главного Уральского разлома. Они включают зоны околоруд
ных тальк-карбонатных метасоматитов, колчеданные залежи, различные
карбонатные жилы и серпентинит-карбонатные брекчии.
Фактический материал. В основу диссертации положены материалы, собранные автором в 2001-2008 гг. в ходе полевых работ и при выполнении исследований в рамках государственных тем: «Гидротермальные и пшерген-
ные факторы формирования и преобразования месторождений полезных ископаемых в складчатых поясах (№01.200.202519), «Эволюция процессов минералообразования в колчеданоносных палеоокеанических структурах» (№ 0.20.0001589). Работы выполнены в лаборатории минералогии рудогенеза Института минералогии УрО РАН (зав. лабораторией д.г.-м.н., проф. В.В. Масленников).
Методы исследований. В ходе полевых работ было проведено геологическое картирование и документация опорных обнажений, естественных и искусственных выработок и керна 4-х скважин (1200 п.м.). Была собрана и исследована коллекция каменного материала: штуфные (300 шт.), керновые (150 шт.) и шлиховые пробы и протолочки (10 шт.).
В работе использованы следующие методы изучения минерального вещества: рентгеноспектральный (300 ан.), рентгенофлуоресцентный (40 ан.) и рентгеноструктурные (30 ан.), силикатный (60 ан.), атомно-абсорбционный (20 ан.), масс-спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) (50 ан.), изотопный (L3C/l2C, 180/160) (20 ан.), микротермометрический (70 ан.).
Оптическими методами изучено 250 петрографических шлифов и 50 ан-шлифов. Исследования проводились на микроскопах Axiolab Carl Zeiss, Olympus BX50 (ИМин УрО РАН), ПОЛАМ Р-111 (МГФ ЮУрГУ). Рентгенофлуоресцентный анализ производился на приборе РФА-ВЭПП-3 (ИМин УрО РАН). Рентгено-структурные анализы проводились методами дифрак-тометрии (ДРОН-2.0, аналитик П.В. Хворов, ИМин УрО РАН) и Дебая-Шерера (УРС-2.0, аналитик Е.Д. Зенович, ИМин УрО РАН). Химический состав минералов изучался на рентгено-спектральном микроанализаторе JEOL JCXA-733 (аналитик Е.И. Чурин, ИМин УрО РАН) и на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным микроанализатором РЭММА-202МВ (аналитик В.А. Котляров, ИМин УрО РАН). Валовый химический анализ пород выполнялся классическим химическим методом (Южно-Уральский центр коллективного пользования по исследованию минерального сырья ИМин УрО РАН, аттестат № РОСС RU.0001.514536). Атомно-абсорбционная спектрометрия проводилась в химической лаборатории ИМин УрО РАН (аналитик Ю.Ф. Мельнова). Масс-спектроскопия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) проводилась на приборе Perkin Elmer ELAN 9000 (аналитик Д.В. Киселева, ИГТ УрО РАН). Изотопный анализ углерода в кальците проводился на приборе Delta+ Advantage, Thermo Finnigan (аналитик C.A. Садыков, ИМин УрО РАН) - значения 813С/12С определялись относительно стандарта PDB, значения 180/160 - относительно стандарта SMOW. Термобарогеохимические исследования флюидных включений проводились в термокриокамере THG-600 (Linkam) с микроскопом Olympus ВХ50 (аналитики Д.А. Артемьев, Н.Н. Анкушева) - солевой состав растворов определялся по температурам эвтектик [Борисенко, 1977], концентрации солей - по температурам плавления льда [Bodnar, Vityk, 1994].
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии во всех этапах изучения: сборе каменного материала, геологическом картировании и документации опорных обнажений и разведочных траншей, выполнении оптических и термобарогеохимических исследований, статистической обработке аналитических данных, интерпретации и обобщении полученного материала.
Научная новизна проведенных исследований заключается в установлении гидротермального генезиса офикальцитовых брекчий и тальк-карбонатных пород на кобальт-медноколчеданных месторождениях Главного Уральского разлома. Доказана определяющая роль тальк-карбонатного метасоматоза серпентинитов в формировании кобальт-никелевого орудене-ния в колчеданных рудах. Установлены минералого-геохимические и типо-химические особенности карбоната и талька в тальк-карбонатных метасома-титах и офикальцитовых брекчиях. Проведено сравнение с аналогичными породами других складчатых поясов и гидротермальных полей в океане. Построена модель формирования тальк-карбонатных пород и серпентинит-карбонатных брекчий в рудообразующих системах в придонной обстановке палеоостроводужной окраины.
Практическое значение. Исследования колчеданоносных рудообразующих систем в ультрамафитах, заключающиеся в выявлении условий их образования и установлении источников вещества, являются основополагающими в выявлении критериев прогнозирования и поиска новых рудных объектов в сходных геологических обстановках.
Результаты исследований представлялись в ОАО «Башкиргеология», ОАО «Башмедь» в форме отчетов и информационных записок, и были использованы этими организациями при планировании геологоразведочных работ.
Апробация работы. Основные выводы и положения, рассматриваемые в работе, докладывались на Уральской минералогической школе (Екатеринбург, 2002, 2008); Научной студенческой школе «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 2003-2009); Международной Школе по морской геологии (Москва, 2003, 2007, 2009); Уральском региональном литоло-гическом совещании «Карбонатные осадочные последовательности Урала и сопредельных территорий: седименто- и литогенез, минерагения» (Екатеринбург, 2004); XVII Симпозиуме по геохимии изотопов им. акад. А.П. Виноградова (Москва, 2004); Международной конференции «Девонские наземные и морские обстановки: от континента к шельфу» (Новосибирск, 2005); IV Уральском металлогеническом совещании «Рудные месторождения: вопросы происхождения и эволюции» (Миасс, 2005); VI Межрегиональной научно-практической конференции «Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана» (Уфа, 2006); IV Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2008); XIV Чтениях памяти акад. А.Н. Заварицкого «Петрогенезис и рудообразование» (Екатеринбург, 2009).
Публикации. По тематике диссертации опубликованы 22 работы, в том числе 1 монография и 2 статьи в рецензируемых научных изданиях, включенных в перечень Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки РФ.
Исследования в разное время были поддержаны РФФИ (04-05-96014-р2004урал_а, 07-05-00260а), Министерством образования РФ (РНП.2.1.1.1840), Федеральным агентством по образованию РФ (40/21-176), программой Приоритетного направления Президиума РАН №14: «Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология», «Университеты России» (УР.09.01.048), Южно-Уральским государственным университетом (проект 1.9.08), интеграционным проектом ученых УрО и СО РАН, грантом молодых ученых УрО РАН (2009) и Правительством Челябинской области (2007).
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю В.В. Зайкову за помощь в выполнении работы, обсуждении ее результатов и поддержку. Также автор благодарен директору ИМин УрО РАН член-корр. В.Н. Анфилогову, зав. лабораторией минералогии рудогенеза В.В. Масленникову, сотрудникам Института минералогии УрО РАН - A.M. Юминову, И.Ю. Мелекесцевой, В.А. Попову, Г.Г. Кораблеву, Н.И. Вализер, А.И. Бел-ковскому, В.Г. Кориневскому, Н.Н. Анкушевой, Е.В. Белогуб и другим коллегам за помощь в исследованиях, консультации и критические замечания. Автор признателен Н.Б. Кузнецову (ГИН РАН, Москва), Д.Е. Савельеву (ИГ УНЦ РАН, Уфа), А.Ю. Дунаеву и P.P. Шавалееву за ценные советы. Большая помощь в аналитических исследованиях при выполнении работы была оказана Е.И. Чуриным, С.А. Садыковым, П.В. Хворовым, В.А. Котля-ровым (ИМин УрО РАН), коллективами шлифовальных мастерских ИМин УрО РАН и ГФ ЮУрГУ и лабораторией геоэкологии и техногенеза ИМин УрО РАН во главе с В.Н. Удачиным.
Похожие диссертации на Серпентинит-карбонатные брекчии и тальк-карбонатные метасоматиты в рудообразующих системах колчеданных месторождений Главного Уральского разлома
