Введение к работе
Актуальность данных исследований для Кузнецкого Алатау определяется тем, что несмотря на сравнительно хорощув геологическую изученность региона, до настоящего времени никем не рассматривался вопрос образования карбонатитов, связанных с проявлением на его территории щедочно-габброидного магматизма в эпоху девонской тектоно-магматической активизации. До сих пор продолжают оставаться такяе дискуссионными вопросы формациокной и возрастной принадлежности магматических комплексов щелочных основных пород, проблема их происховдения, роль и масштабы соотношения интрузивных и ыетасог.атаческих процессов в породо образ ованип.
Цель исследований состояла в выявлении специфики вещественного состава карбонатитояосной ассоциации щелочных основных пород, установлении природы источника исходной щелочно-базитозой магмы, в определении характера и ролевой значимости петрогенеги-ческих процессов, контролировавших формирование пород изученной ассоциации.
Основные задачи исследования:
уточнить геологические взаимоотношения и последовательность формирования пород путем детального изучения, керна глубоких буровых сквакин;
изучить состав найманеє измененных интрузивных образований массива, показать преемственность и закономерное изменение их вещественного состава внутри дифференцированной серии щелочных основных пород и карбонатитов;
сопоставить характер изменчивости химизма пород и главных породообразующих минералов с цельо выявления особенностей эволюции рассматриваемой магматической системы;
на основании особенностей химического состава и других
свойств (изотошш, термолюминесцеиция, термометрия) сосуществую-" щих породообразующих минералов получить данные о физико-химических условиях формирования пород;
- изучить изотопный состав кислорода, углерода и стронция
пород и минералов щелочяо-габброидной карбонатигоносной ассоциа
ции с целью установления «источника их вещества, а также определе
ния степени взаимодействия (контаминации) магматических распла
вов коровым карбонатным материалом и его роли в щелочном петро-
генезисе.
Фактическая основа и методы исследования. Первичные материалы собраны при полевых работах автора в центральной части Марианской Тайга (Кузнецкий Алатау) в период с 1979 по 1986 гг. в составе тематических научно-исследовательских групп Томского госуни-верситета и ИГЕМ АН СССР (г. Москва).
Лабораторные исследования образцов горных пород включали: а) их петрографическое изучение (1000 шлифов и аншлифов); измерение оптических констант минералов; б) определение компонентов химического и микроолементного состава пород и минералов (32 обр.) классическими методами химического и приближенно-количественного спектрального анализа, методами рентгено-флюоресценг-ным и пламенной фотометрии (ИГиГ СО и УО АН СССР, НТО "Запсибгео-логия"); в) обработка и сопоставление петрохимичаских данных методом главных компонент (R-модификация факторного анализа)на ЭВМ Cnnon-cx 1 в ИГЕМ АН СССР с одновременным использованием вариационных диаграмм; г) определение химического состава главных породообразующих минералов и микровключений в них (145 анализов) на микроанализаторе "Cameca" MS-46 (ИГЕМ АН СССР); факторный анализ полученных данных; д) термометрические исследования микро-включений в минералах карбонатитов методами гомогенизации и де-крепигациц; изучение гермолшинесцентных свойств, ренггено-сгрук-гурный анализ (ДРОН-3) и ИК-опектроскопия (Specord 75 JR) минералов карбонатитов (ИГЕМ АН СССР, ТГ7, ИГиГ СО АН СССР); е) изучение изотопного состава кислорода' (48 ан.), углерода (15 ан.) а стронция (20 ан.) по валовым пробам пород и мономинералышм фракциям на масс-спектрометрах МИ-І20ІВ и WIAT-260 (ГИН АН СССР).
Научная новизна. В результате проведенных исследований:
- впервые на территории Кузнецкого Алатау обнаружены и де
тально изучены карбонатигы, минералого-геохимические и изотошше
особенности которых свидетельствуют о высокотемпературной магма-
тогешшй природе этих образований; на примере Верхнепегропавлов-
- 2 - ,.
ского массива выделяется комагматичная ассоциация, представляющая собой дифференцированную интрузивную серию щелочных основных пород и карбонатитов;
микроректгеноспектральным зондированием получены неизвестные ранее данные о закономерном характере изменчивости и вариациях химического состава главных породообразующих минералов как внутри конкретных минеральных фаз, так и в пределах всей дифференцированной серии пород; сопоставление результатов микрозондо-вого анализа о петрохимическими данными показало, что ход магматической эволюции контролировался не только процессами кристаллизационного фракционирования, но сопровождался также десиликацией и повышением основности производных щелочных расплавов, контами-нированных веществом осадочных известняков;
впервые для объяснения генезиса пород щелочно-основной формации севера Кузнецкого Алатау (Марианская Тайга) привлекаются данные по изотопии стронция, кислорода и углерода; при этом на основании особенностей изотопного состава пород и минералов обосновывается важная роль процесса взаимодействия исходной мантийной щалочяо-мафической магмы и ее дериватов с материалом земной коры, в данном случае с известняками вмещающей осадочной толщи.
Практическая значимость. Выделение карбонатитов в составе ассоциации щелочных основных пород подтверждает ранее высказанные предположения о их полиформационяой природе и гетерогенности. Это повышает вероятность их обнаружения, в том числе и более низкотемпературных рудоносных фаций, в магматических комплексах различных щелочных пород. Характер и масштабы рудной минерализации карбонатитов в таком случае определяются, в первую очередь, редкоэле-ментным составом исходных силикатных магм.
Контаминация щелочно-базитовой магмы и ее дифференциатов карбонатным веществом повышенной основности приводит к появлению производных десилицированных расплавов, -обогащенных глиноземом и щелочами. При их дальнейшей кристаллизации возникают существенно нефелиновые породы, которые могут быть использованы в качестве глиноземного сырья. Кроме этого, насыщение магмы солевыми карбонатными компонентами в значительной степени могло способствовать ликва-ционному обособлению карбонагитовой жидкости.
Основные защищаемые положения:
I. Впервые выделена и всесторонне охарактеризована комагматичная ассоциация щелочных основных пород и карбонатитов в северной части Кузнецкого Алатау (Мариияская Тайга). На примере Верх-
непетропа—човского массива показана ее принадлежность к дифферен- " дарованной интрузивной серии: 'субщелочное габбро - тералит - по-лезошпатозый пиелит - фойянт - апатитсодерзащий кальцитовий карбонати?. Генетическое родство рассматриваемых образований выражается в их совместной пространственной локализации, закономерном изменения химизма пород и минералов, а также в близком сходстве их изотопно-геохимических характеристик.
-
Установлено, что формирование изученной серии щелочных основных пород происходило в относительно глубинных условиях (интервал 2-7 кбар) при ведущей роли процесса фракционной кристаллизации исходной мантийной мафической магмы повышенной щелочности. На магматическую эволюцию уяе на уровне промежуточных очагов существенное влияние оказывала контаминация коровым материалом, в данном случае веществом известняков вмещающей осадочной толща.
-
Обоснована высокотемпературная (~890С) кагматогенная мантпйно-коровая природа кальцитових карбонатнтов Верхнепетропавловского массива. Предполагается ликвационный механизм обособления карбонатитовой еидкости, что связывается не только с процессом глубинной карбояатизации исходной щелочно-базитовой магмы, но и, главным образом, с предельным насыщением производного ийолито-вого расплава в промежуточном очаге солевыми компонентами осадочных известповых пород.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференциях молодше ученых ".Молодые ученые и сиециалисты-народному хозяйству" (Томск, 1983) и "Геология месторождений рудных и неметаллические полезных ископаемых" (и'осква, 1986), Всесоюзном совещании "Теория и методология минералогии" (Сыктывкар, 1985), XI Всесоюзном симпозиуме по геохимии изотопов (Москва, 1986), ХШ семинаре "Геохимия магматических пород" (.Москва, 1987). По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем работы. "Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения общи:.! объемом2Z6 стр., включая/37 стр. машинописного текста, 33 рис. и 25 табл. Список литературы включает 200 наименований.
Работа выполнена в КГЕІ.І АН .СССР в соответствии с планом НИР под руководством доктора геолого-минералогпчееких наук Р.:,1.Яли-ной. Полевые исследования в Кузнецком Алатау проводились совместно с сотрудниками Томского госуниверситета и ИГО "Запсибгеология" П.З.Осиновым, Н.А..Макаренко, СМ-Гриневым, З.Н.Влнсафекко, СЮ. Гельродом, А.П..'."остоескпм, сотрудниками московских академических ;
институтов Р.Ід.Яшноп (ИГЕМ) и Б.Г.Покровским (ГКН). При обсуждении результатов исследований с докторами геол.-ыин. наук В.А. Кононовой, В.П.Петровы:.! (ИГЕМ АН СССР), профессором М.П.Кортуео-вым (ТГУ), кандидатами геол.-мин. наук Е.Д.Аядреезой, Е.В.Свешниковой, В.А.Первовым (ИГВ.',5 АН СССР), Н.М.Подгорных (ИГиГ СО АН СССР), С.И.Коновалєнко (ТГУ) диссертант получил ряд ценных советов.
Автор признателен научным сотрудникам ИГЕМ и ТШ АН СССР кандидатам геол.-мин. наук С.Е.Борисовскому, А.Д.Бабанскому, В.Н.Кулешову и Б.Г.Покровскому, доктору геол.-глин, наук В.И.Виноградову за практическую помощь и обцее руководство при проведении микрозондовнх, минералотермометрических и изотопных исследовании. Большой объем аналитических работ выполнен также Н.В.Тро-певой, И.П.Лапутияой, Г.Н.Муравицкой, Ю.Л.Погорелозым, Л.А.Танеевой, Н.К.Власовым, О.Ц.Хлебниковой и другими. В математической обработке аналитических данных большую помощь оказал А.И.Цепия.
Всем перечисленным лицам автор зырагае? искреннюю благодарность.