Введение к работе
Настоящая работа - итог восьмилетних детальных и региональных исследований геологического строения, структуры, магматических образований и рудных месторождений в бассейнах рек Яны и Индигирки. Наиболее детально изучена автором Северо-Западная часть Главного пояса гранитоидных батолитов Северо-Востока СССР (бассейн р. Туостах, Селениях, и Неннели - хр. Тао-Хаях-Тах, Хадараньинский и Курундя, принадлежащие горной системе Черского). Этот район включает в себя все основные структурно-формационные элементы Верхояно-Чукотской складчатой системы и характеризуются развитием благородно-редкометального оруденения. В значительной степени, на результатах изучения этого района, а также привлечения данных по другим районам Берхояно-Колымской складчатой области базируются вывода данной работы.
" Цель и задачи исследования. Главная цель работы - создание на современном уровне знаний модели, в которой проблема взаимосвязи эндогенного оруденения и позднемезозойского грани-тоидного магматизма рассматривается на фоне общей вещественной и металлогенической эволюции региона. Это потребовало решения нескольких задач в определенной последовательности, что обусловило несколько нетрадиционную компоновку разделов работы.
Создание геодинамической модели развития осадочных и магматических формаций региона на основе представлений о коллизионной природе Северо-Востока России определялось задачей расшифровки генезиса и формационной принадлежности гранитоидных массивов северо-западного окончания Главного батолитового пояса.
В процессе создания такой модели, выявилась закономерная вещественная эволюция земной коры региона во времени и пространстве, что определило возможность рассмотрения общей металлогенической эволюции региона и места в ней благородно-редко-метального оруденения проотранственно ассоциирующегося с поздне-мезозойскими гранитоидами. Определение характерных особенностей минералогии благородно-редкометальных проявлений диктовалось задачей: проследить эволюцию рудоносных флюидов на постмагматическом и гидротермальном этапе. Это необходимо для последующей реконструкции поведения флюидно-магматической системы.
Только после этого стало возможным рассмотреть причинную взаимосвязь эндогенного оруденения и конкретных типов гранитоид-
них интрузивов, предложить общую схему генезиса гранитоидов.
Это в свою очередь определило задачи экспериментального обоснования выводов,полученных при геологических и минералогических исследованиях. Эти задачи состояли в экспериментальной проверке принципиальной возможности формирования гранитоидов за счет палингенеза- и магматического замещения гетерогенных, преимущественно песчано-сланцевых серий пород в присутствии водно-солевого флюида близкого к природным; изучению поведения висмута и золота в расплаве, сосуществующих с ним кристаллических и закалочных фазах, а также распределению висмута и золота между расплавом и сложным солевым флюидом.
Актуальность темы определяется необходимостью'комплексного подхода к задачам теологического и металлогенического картирования с учетом современного уровня развития учения об островных дугах, континентальных окраинах и коллизионных магматических поясах. Это связано с начавшимся выпуском новой серии геологических карт 1:200 000 масштаба и проводимой в регионе съемки масштаба 1:50 000. "Морально" устаревшие карты 50-601 годов уже не могут служить цели планомерного изучения рудных районов и поисков новых промышленных объектов. Изучение характера взаимоотношений редкометального оруденения с различными осадочными и магматическими струкгурно-формационннми комплексами позволяет подойти к решению задач генетической и эволюционной металлогении - разделов геологических знаний, бурно развивающихся последние годы. Металлогеническая зональность и минерально--геохимические особенности оруденения, связанного с определенными геодинамическими обстановками и конкретными осадочными и магматическими телами, позволяет подойти к решению задачи "экспертной" оценки рудных районов, не требующей значительных затрат на предварительные поисково-оценочные работы. Последнее приобретает особое значение в настоящее время,.во-первых в связи с исчерпанием золото-редкометальных объектов, обнаженных на современной поверхности эрозионного среза; во-вторых с переносом основной тяжести в разработке редкометальных объектов на Северо-Восток России в связи с потерей источников добычи золота, серебра, вольфрама и т.д. в Средней Азии и Казахстане.
Фактический материал и, методы исследований.
Основной фактический материал собран автором при участии в съемочных, поисковых и тематических работах в партиях Янской
ГРЭ Якутского ИГО в период с 1983 по 1991 г. Это более десяти детальных разрезов -через основные складчатые структуры и интрузивные массивы, отбор геохимических, минералогических, диалогических проб, образцов для исследований микроскопическими методами. В период с 1988 по І9УІ год автором проводились также экспериментальные исследования в ИЭМ АН СССР и на кафедре петрологии геологического факультета МГУ. Всего в работе использовано более 150 полных силикатных анализов гранитоидов и вмещающих пород (выполнено в ДЕТИ ДО АН СССР); более 150 количественных спектральных анализов на 12 рудных компонентов (выполнено в ДВГИ ДО'АН СССР); около 100 качественных спектральных анализов на 44 рудных элемента (выполнено в ЯнГРЭ Якутского ПГО); около 100 атомно-абсорбционпых, нейтронно-активационных и рент-гено-радиометрнческих анализов руд на золото, серебро, висмут, кобальт, никель, селен, теллур и др. элементы (выполнены в ЯнГРЭ Якутского ПГО); около 50 микрохимических анализов стекол (ДВГИ ДО АН СССР); более 2000 микрорентгеноспектральных анализов породообразующих и рудных минералов, а также экспериментально полученных стекол и кристаллов (выполнены в ЯФ СО АН СССР, ДВГИ ДО АН СССР, ЦЖГРИ Мангео СССР, ИЗЛ АН СССР, на кафедрах минералогии и петрографии ШУ). Большинство мшсрорентгено-споктральпых анализов принадлежит сложным искусственным стеклам и природным минералам, среди которых есть очень редкие и новые фазы с золотом, селеном виснутом и др. элементами. Изучено около 300 прозрачных и 60 прозрачно-полированных шлифов магмати- . ческих, осадочных и гадротермально-метасоматических пород, по 40 илифам подсчитан количественно-минеральный состав. Также изучено более 200 полированных шлифов и протолочек руд различных месторождений района. Кроме того использованы данные пред-вествующих исследователей: Вишневского А.Н., Дубовикова І.К., Дорофеева А.В., Заусаева А.Ф., Соловьева В.Н., Соловьева Ы.Н., Шошина В.В. и др., включающие более 30 силикатных анализов пород, 20 определений абсолютного возраста К-Дг-м методом, многочисленные анализы акцессорных, литогеохимических и рудных проб; описание геологических разрезов и интрузивных образований, характеристики различных месторождений. При расчете системы алюмосиликат-водносолевой флюид было использовано около 500 анализов древних я современных океанских пород, приведенных в различных литературных источниках. Положения'работы обсужда-
_ 4 _
иись автором с членом-корреспондентом И.Я.Некрасовым, докторами геолого-минералогических наук Г.Е.Гамаяниным и Л.М.Парфено-вым, старшим научным сотрудником ИЭМ АН СССР Р.А.Некрасовой. Научная новизна работы:
-
Впервые для региона на основе плейт-тектонической концепции, показана закономерная эволюция осадочных и магматических комплексов во взаимосвязи с эволюционной и генетической металлогенией. Показана гетерогенность строения коллизионного пояса хрЛерекого, присутствие в его составе одновозрастных структурно-вещественных комплексов, принадлежащих различным структурным элементам. Впервые выделены докембрийские и палеозойские структурно-вещественные комплексы активных континентальных окраин островных дуг и эпиколлизионных поясов. Показана эволюция земной коры региона в позднедокембрийское-фанеро-зойское время, выраженная в закономерном изменении вещественного состава и условий формирования магматических и осадочных комплексов.
-
Предполагается и экспериментально обосновывается возможность формирования некоторых гранитоидных батолитов Главного пояса за счет палингенеза и магматического замещения гетерогенных, преимущественно песчано-сланцевых толщ верхних горизонтов земной коры в зонах сквозькоровых надвигов. Показано, что такие гранитоиды относятся к активационному геохимическому типу, т.е; связь магматизма и оруденения опосредована через руд-*но-флюидные системы. Выявлена зависимость характера оруденения от состава флюидных систем, генерируемых гранитоидами; соотношения летучиых компонентов в них. Впервые показана латеральная зональность оруденения разных типов гранигоидов, объяснимая изменениями характера фракционирования летучих в зонах сквозькоровых надвигов по направлению к Сибирской платформе.
-
Впервые для сложной системы алюмосиликат-водно-солевой флюид, близкой к природным, получены коэффициенты распределения золота и висмута между расплавом и флюидом. Впервые получены также коэффициенты распределения золота и висмута между двумя несмешивающимися расплавами. Показано концентрирование золота
и висмута на кинематической стадии экспериментов в кристаллах железо-магниевых пироксенов и высокотемпературных закалочных фазах.
4. Впервые доказана первичная химическая неоднородность
сложных алшосиликатннх стекол. Показана зависимость этой неоднородности от времени плавления стекол и давления в системе. На основе релаксационной теории стеклования качественно объясняется физическая сущность характера зависимости химической негомогенности от времени плавления.
Защищаемые положения
-
Установлена гетерогенность строения коллизионного пояса хр. Черского - присутствие в его составе одновозрастных вещественных комплексов, принадлежащих разным структурным элементам, сформированным в различных геодинамических обстановках.
-
Доказана закономерная эволюция во времени однотипных, но разновозрастных структурно-вещественных магматических комплексов региона, выраженная в увеличении кремнекислотности и
К ЛІЗ отношения.
3. Показана принадлежность рудных месторождений простран
ственно ассоциирующих с гранитоидными батолитами северо-запад
ного окончания. Главного пояса золото-кварцевой малосульфидной
и золото-редкометальной формациям. В отдельных случаях на руды этих формаций наложена .золото-серебряная минерализация, что позволяет относить такие месторождения к зопото-серебро-поли-металлической полигенной формации.
4. На основе изучения геологического строения, структур
ной позиции, петрографических и штролого-геохимических особен
ностей Куреньинского и Хадараньинского гранитоидных батолитов,
показана принципиальная возможность формирования гранитоидов
за счет палингенеза и магматического замещения, гетерогенных, преимущественно осадочных толщ, верхних горизонтов земной коры в зонах сквозькоровых надвигов коллизионного пояса.
5. Выявлена эволюция флюидно-силикатной системы, модели
рующей плавление осадочных пород при Р-Т условиях, характерных
для зоны коллизии. Состав алгамосиликатной системы при П00С
и 2 кбар, приближается к гранитной эвтектике за счет преимущественного выноса в раствор избыточных железа, кальция и магния
(Крре =1.65; Кр Са -0.42; Кр М g - 0.25). Экспериментально
получены равновесные коэффициенты распределения петрогенных и летучих компонентов, а также золота и висмута (Крflu -5.85; Кр Б і- =2.22 - в пользу раствора).
6. Показано, что среди двух несмешиващихся расплавов в
железисто! ( Ре.0 - 2&%) алюмооиликатной системе золото и висмут концентрируются в железистом, более основном составе (К fla =6.00; KpSL =9.67). Входе экспериментов доказано преимущественное экстрагирование золота и висмута сернисто-хло-рядннм флюидом из стекол среднего состава и кислого состава повышенной основности. Показано избирательное концентрирование золота и висмута на кинетической стадии флюидно-магматического взаимодействия в кристаллах железо-магниевых пироксенов сосуществующих со стеклом, а также во внутренних высокотемпературных зонах флшдно-силикатной системы.
7. Показаны физико-химические и термодинамические причины первичной химической негоыогенности сложносоставных алюмосили-катных стекол. Показаны закономерности изменения размеров и химического состава областей неоднородности в зависимости от увеличения давления и времени плавления стекол. Химическая неоднородность изменяется в сторону контрастного накопления SlOg , FeO , MgO, Р2О5- с одной'стороны и Са 0 , Na2 » К? 0 другой стороны, при инертной поведении алюминия.
'Практическое значение работы.
I. На основе фациального и струкгурно-формационного анализа в коллизионном поясе хр. Черского выделены одновозрастные осадочные комплексы, принадлежащие разным структурным элементам (островным дугам, континентальным окраинам Сибирского и Колымо--Омолонскйго континентов). По литературным данным (Недосекин, Шходзинский, 1991) и результатам исследований автора выделены три близковозрастные группы гранитоидных интрузивов разной глубинности и генезиса,'совмещенные в современном эрозионном срезе хр.Черского. Показана связь с каждой из этих групп определенного оруденения. Все это позволяет на новом уровне проводить геопого-съемочные и поисковые работы в регионе.
2. Разработана методика получения "максимально" гомогенных алшосилика'тных смесей сложного состава, что повышает точность экспериментальных данных.
'Апробация работы. Результаты исследований изложены в отчете "Поиски золота масштаба 1:50 000, в долине р.Неннели (Бата-гай, 1989). По теме диссертации подготовлено 3 статьи.
Объем работы. Текст,диссертации включает введение, заключение и четыре раздела общим объемом i$5" страниц машинопис- . ного текста; 78 таблиц, 92 рисунка и микрофото; 12 текстовых и
табличных приложений и список литературы, содержащий 420 наименований.
Структура работы.
Раздел I Структурно-вещественные комплексы и геодинамическое развитие Яно-Индигирского междуречья.
Раздел 2 Благородно-редкометапьное оруденение северо--западной части хр. Тао-Хаях-Тах.
Раздел 3 Позднемезозойские гранитоиды Главного батолито-вого пояса северо-западной части хр.Черского.
Раздел 4 Изучений распределения петрогенных компонентов, золота и висмута во флюид-аиомосиликатной системе близкой к природной.