Условия формирования и метаморфизм хромитовых руд Халиловского массива

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Беус A.A., Григории C.B. Геохимические методы поисков и разведки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра. 1975. 270 с.

2. Кривиок А.И. Геологические основы прогнозирования и поисков медно-порфировых месторождений. М.: Недра, 1983. 256 с.

3. Омельяненко Б.И. Околорудные гидротермальные изменения пород. М.: Недра, 1978.

215с.

4. Продуктивные грани гоиды и метасоматиты медно-порфирэвых месторождений (на примере Урала) / Грабежев А.И., Белгородский A.Ii. Екатеринбург: Наука. Урал, отделение, 1992. 200 с.

УДК 551.461+553.321.6

A.B. Алексеев

УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И МЕТАМОРФИЗМ ХРОМИТОВЫХ РУД

ХАЛИЛОВСКОГО МАССИВА

Происхождение хромитовых руд, а также метасоматические процессы, протекающие в разные этапы их геологической жизни, давно являются предметом пристального внимания исследователей. Существует два основных взгляда на формирование руд - первично магматический [1J и мстасоматический [4] их генезис. При этом не отрицается наличие вторичных процессов метаморфизма, существенно сказывающихся на составе хромитовых руд. На примере Халиловского массива нами выделены несколько стадий метаморфизма, разных по времени и характеру проявления, но пространственно совмещенных в пределах единого рудного поля.

Халиловский массив расположен на Южном Урале в поле развития ультраосновного магматизма в зоне сочленения Центрально-Уральского поднятия с Магнитогорским погружением в западном борт) Вознесенско-Прмсакмарской зоны. Он вытянут в длину на 30 км. согласно господствующему простиранию структур вмещающих толщ и региональных разломов при средней ширине 9-10 км, вертикальной мощности ультрамафитов не менее 3,5-4,0 км.

В строении массива принимают участие гарцбургиты при подчиненном развитии дунитов и крайне незначительном распространении жильных пироксенитов. Более поздние габброиды либо прорывают (южная часть массива) гипербазиты и образуют жильную серию, либо (северная часть) перекрывают их, нередко с согласными контактами.

Массив распадается на несколько блоков, разделенных разломами, причем центральный блок считается наиболее приподнятым и характеризуется наибольшим развитием дуниговой составляющей. Дуниты образуют жилы субмериднонального простирания, к которым в подавляющей массе приурочено хромитовос оруденение. Остальные блоки сложены гарцбургитами с редкими шлировидными телами дунитов без хромита, изредка содержащими небольшие шлиры и сегрегации высокоглиноземистых и беднохромистых руд.

Происхождение хромитовых руд Халиловского массива связано с метасоматическими процессами высокотемпературной оливинизации, на что впервые обратила внимание С.В. Москалева [4]. Глубинные горизонты массива испытали гидротермальную проработку, приведшую к формированию мстасоматичсской колонны, в которой роль эдукта играли гарцбургиты, а результатом стали мономинеральные дуниты с оруденением. Хромитозые залежи возникали на конечных стадиях процесса в результате отложения из восходящих гидротерм хрома, железа и ряда других металлов, высвобождающихся из решетки замещаемого при этом энстатита. Наиболее подвижные элементы (кремний, алюминий, кальций) выносились гидротермами в более высокие горизонты и участвовали в формировании вторичных энстатититов и олнвин-энстатитовых пород. Именно этими процессами объясняется тесная связь состава рудных хромшпинелидов с вмещающими породами. Гак, с дунитами идут высокохром истые разности хромшпинелей (Сг20? от 11 и выше формульных единиц в пересчете на 24 катиона), с гарцбургитами, - постмагматические высокоглинозем истые (Сг20$ менее 11 формульных единиц) (см. рисунок). Хромш пи нелиды из вторичных пироксенитов по составу практически не отличаются от глиноземистых разностей.

Гидротермальная проработка нередко проходит по участкам скопления первичных магматических глиноземистых руд, и в этом случае протекают процессы первичного высокотемпературного метаморфизма. Привносимые хром и железо обладали повышенной активностью по сравнению с алюминием и вытесняли его из кристаллической решетки хромшпинелида (табл. 1, № 4-7). Последний обычно сбрасывается в виде включений и/или кайм высокоглиноземистого хлорита - кочубеита или клинохлора, хорошо различимого и служащего своеобразным указателем происхождения руд (табл. 2). В связи с этим интересно, что подобным условиям образования на Халиловском массиве отвечает одиночное скопление высокохромистых нодулярных руд. Это рудное тело находится в поле развития дунитов и окружено типичными жильными телами хромитов, что указывает на невозможность метасоматического происхождения нодулей. В исследованных образцах всегда наблюдаются хлоритовые каймы вокруг хромшпннелидов, причем чем больше выделения хлорита, тем более высокохромистый состав руд.

Наиболее полно процесс высокотемпературного метаморфизма идет в ослабленных 301 ах, проницаемых для флюидных потоков. В данном случае формируются интенсивно катаклазированные руды, в которых зерна хром шпи нелидов частично или полностью замещены хром магнетитом (см. табл. 1, № 4-7), концентрации хрома при этом возрастают до максимально возможных содержаний (достигающих 68 % Сг20;).

В южной части массива находятся несколько месторождений глиноземистых руд. частично попавших в поле метасоматичсских процессов. В результате покруг рудных тел сформировались очень незначительные дунитовые оторочки, а сами руды приобрели зональное строение с глиноземистыми ядрами и высокохромистыми каймами замещения (см. табл. I). Характерно, что наряду с хромом и железом в таких каймах отмечаются повышенные концентрации ассоциирующихся с ними металлов - марганца и цинка, при инертном повелении титана [2].

Хромшпинелиды, связанные с дунитами, как правило не зональны по внутреннему строению, поскольку отлагались непосредственно из гидротермальных растворов, а не замещали первичьый субстрат (за исключением акцессорного хромшпинелида, содержания котсрого столь малы, что могут не учитываться). В связи с этим хлорит, ассоциирующийся с хромшпинелидом (кеммерерит), приобретает высокохромистый состав (см. табл. 2). Выделения кеммерернта в халиловских рудах не обладают столь значительным распространением, как в рай-ичских, где они образуют крупнозернистые агрегаты, тем не менее встречаются в каждой протолочке (1-2 %), нередко в срастании с хромшпинелидом, что подчеркивает их отложение из единого флюидного потока, но кеммерерит образовался на заключительных стадиях процесса при гораздо более низких температурах.

Четко выраженная зональность в высокохромистых рулах, как правило, возникает при развитии процессов низкотемпературного корового метаморфизма, происходящего в приповерхностных условиях. Первоначально из руд выносятся наименее связанные в решетке элементы, в первую очередь цветные металлы. Они входят в состав магнетита или образуют самостоятельные минеральные фазы - сульфиды, самородные металлы, металлические соединения, в халиловских рудах достаточно часто встречаются аваруит, рассеянные сульфиды никеля и цинка. Дальнейший процесс метаморфизма приводит к перераспределению рудсобразующих элементов: из решетки хромшпинелида выносятся хром и магний, а затем и алюминий, накапливается железо, в конечном итоге образуя типичные магнетиты с незначительными примесями, унаследованными от хромшпинелида.

Внедрение в улырабазиты более поздних основных и кислых интрузий существенно отразилось как на составе пород, так и на хромитовом оруденении. Гак, рядом с высокохромистыми рудными телами в дунитах обнаружены типичные магнетитовые руды в гарцбургитах с реликтами глиноземистых хромшпинелидов. Данное рудное тело не попало на фронт метасоматических процессов олнвинизации, но испытаю влияние более поздней флюидной проработки, в составе руд обнаружен кобальтин, а в магнетите содержатся существенные примеси мышьяка (до 0.15 %) при полной стерильности на остальные элементы (не более 0.01 %). И кобальтин и мышьяк не характерны для ультраосновных пород, поэтому более вероятен их вторичный генезис под действием поздних основных или кислых интручий. не выходящих на поверхность. На это указывают и процессы оталькования во вмещающих породах, а их локальный характер и пространственная разобщенность с высокохром истыми рудами свидетельствуют о более позднем по сравнению с оливинизацией прохождении.

Таблица 1

Состав хромшпинелидов из массивных хромитовых руд среди гарцбургитов (1-3) и дунитов (4-8) Халиловского массива

Компоненты Гарцбургиты Дуииты

255 91

Место Центр Край Кайма Центр Край Кайма

ТЮ: 0.07 0.07 0,07 0.17 1 0.15 0.18 0.07

А120, 17.29 17.84 8.01 12.40 11.87 12.5 1.49

СггО, 53.87 54.14 61,33 58.63 58.24 57.6 67.79

0.10 1.36 2.43 2.3 4.49 4,46 1.83

РеО 12.85 11.77 16,26 10.69 9.44 9.23 21.66

МпО 0.18 0.18 0,66 0.26 0.22 0.28 0.44

/ПО 0.09 0.09 0.31 0.22 0.06 0.00 0.15

МкО 13.86 15.07 18,45 15.09 15.97 16.19 6.62

Сумма 98.31 103.52 99.53 100.29 100.44 100,44 \ 100,05

Кристаллокимическая формула в пересчете на 32

Т1 0.014 0.013 0.014 0.032 0.028 0.034 0.015

А1 5,164 5,180 2.524 3,690 3.518 3.690 0.494

Сг 10.791 10.543 12.958 11.706 11.575 11,402 15.089

Гс3* 0.018 0.252 0.488 0,537 0.849 0.840 0.387

Ре5' 2,722 2.424 3.634 2.256 1.985 1,932 5.101

Мп 0.038 0.037 0.149 0.040 0.041 0.039 0.105 1

2п 1 0.018 0.018 0.066 0.051 0.015 0.000 0.043

Мй | 5.234 5.553 4.167 5.679 5.986 6.043 2.778 .

Пересчет на основные минеральные фуппировки. %

Ульвошпинель 0.24 0.23 0.25 0.60 0.50 0.60 0.28

Шпинель 32.24 3134 15.76 23.00 22,00 23.00 3.09

Машохромит 33.15 36,79 36.30 47.80 52.70 52.40 31.61

Хромит 34.25 29.06 44.63 25.20 19,50 18,70 62.61

Магнетит 0.12 1*58 3.06 2.40 5.30 5.20 2.42

(Хлювиые расчетные параметры %

Г=ГсО/1:еОАМйО 34.2 30.5 46.6 28.5 24.9 24.2 64.74

У<г/Сг+А1 67.6 67.1 83.7 76.0 76.7 75.6 96.83

'¿= Рс^/Я 0.1 1 1,6 3.1 3.4 5.3 ! 5.3 2.43

Примечания. Аналитик В Н. Ослоповских. 255. 91 - номера образцов.

Таблица 2

Анализы хлоритов из высокохромистых руд Халиловского

Компоненты 1 2 3 4 5 6

БЮ, 34.29 36.77 34.69 31.55 24.39 28.28

ТЮ, 0.07 0.05 0.04 0.03 0.12 0.12

А1:0, 12.15 9.66 12.58 16.53 16.59 16.33

Сг?0, 2.62 3.04 4.56 7.89 4.90 5.59

ГсО 1.08 2.61 0.94 0.69 1.64 1.64

МйО 35,22 36.89 33.87 32.70 36.18 33.61

СаО 0.01 0.04 0.01 0.03 не опр. не опр.

Сумма 85.43 89.05 86.69 89.42 88.82 85.57

Кристаллохимичсская формула в расчете на 14

Бг* 3.273 3.398 3.314 2.924 2.Т54 2.755

тг 0.005 0.003 0,004 0.002 0.008 0.009

4ЛГ 0,727 0.602 0.686 0.729 0.586 0.630

•АГ 0.640 0.450 0.728 1.076 1.246 1.245

Сг*' 0.197 0.222 0.344 0.578 0.363 0.431

0.086 0.202 0.076 0.053 0.129 0.134

! м^' 5.011 5.082 4.817 4.517 5.054 4.881

С?4 0.001 0.004 0.001 0.003 | -

Примечание. 1,2- аналитик В.Н. Ослоповских, 3 - автор А.Б. Макеев 12], 4 - автор ПЛ. Бурмако [3], 5-6 - автор И.В. Савохин [3].

Наконец, в северной части массива развиты протяженные (до 200 м по длине при мощностЛ 20-50 м) зоны серпентинизирозанных гарцбургитов (дунитов?) с убоговкраплеиными рудами! полностью замещенными серпентином. При микроскопических исследованиях отчетливо виднЛ хлоритовая кайма вокруг зерен бывших хромшпинслидов, по границам выделяется магнетит с реликтами хромита, а центральная часть практически полностью замещена серпентином. Подобные преобразования достаточно редки и происходят в локальных зонах под действием кислых растворов.

Таким образом, в пределах единого хромоворудного поля устанавливается целый ряд метасоматических процессов, каждый из которых привел к изменению, и нередко полному, состав« хромитовых руд. Но если процессы высокотемпературного преобразования приводят к обогащению руд хромом и, отчасти, железом, а следовательно - улучшению их качества, то низкотемпературные явления приводят к формированию низкохромистых магнетитов, не имеющих существенного промышленного значения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бетехтии А.Г., Кашин С.А. Хромиты СССР. М: Изд-во All СССР, 1937. Т. 1. 388 с.

2. Макеев А. Б., Брянчанинова Н. И. Топоминералогия ультрабазитов Полярного Урала. 1999.252 с.

3. Малахов И.А., Савохип И.В., Бурмако ПЛ., Кузнецов В.И. Влияние процессов метаморфизма и метасоматизма на состав хромшпинелидов в ультрамафитов и хромитах Урала If Известия Уральской гос. горно-геол. акад. Серия: Геология и геофизика. Екатеринбург, 2001. Вып. 13. С. 66-73.

4. Москалева C.B. Гипсрбазиты и их хромитоносность. Л., 1974. 279 с.

УДК 553.32

И.А. Никулина

ПЕРСПЕКТИВЫ МАРГАНЦЕНОСНОСТИ ПРИПОЛЯРНОГО УРАЛА

На современном уровне изученности на Урале выделяются 11 стратиграфических уровней марганценосности - от срсднерифейского до верхнемелового-нижнепалеогенового. Из них только верхнемеловой-нижнепалеогеновый (североуральский) уровень на сегодняшний день является промышленно значимым: в настоящее время добыча марганцевых руд в России ведется практически только на Тыньинском месторождении в Северо-Уральском бассейне [4].

Севсро-Уральский бассейн протягивается узкой меридиональной полосой почти на 300 км от широты г. Серова на юге и до пос. Бурматггово на севере и включает 15 месторождений. 9 из них разведаны детально: Березовское, Ново-Березовское, Южно-Березовское, Екатерининское, Марсятскос, Юркинское, Лозьвинское, Ивдсльскос, Тыньинское; 5 месторождений исследованы на стадиях предварительной разведки или поисково-оценочных работ: Бурмантовское, Южно-Ивдельское, Вишсрское, Глухарнснское, Колинское. Кроме того, выделяется ряд перспективных площадей, в пределах которых пласты марганцевых руд промышленной мощности вскрыты нескольким профилями скважин.

По общему мнению, марганцеворудный бассейн не ограничивается описанной территорией. На основании детального изучения стратиграфии и тектоники мезокайнозоя Северного Зауралья установлено, что этот бассейн охватывает лишь часть обширной зоны шельфа инфрапалеоценовой: трансгрессии, которая наступала с севера. Следовательно, рудосодсржатцис осадки этого возраста могут быть найдены по простиранию шельфа вдоль восточного склона Урала. В целом бассейн должен соответствовать всей сохранившейся от размыва области шельфа самой древней трансгрессии палеогена на Урале [6]. Эти соображения обусловили целесообразность проведения прогнозных исследований к северу от Ссверо-Уральского бассейна, на территории Ханты-Мансийского автономного округа.

Методика прогнозных построений определяется масштабом работ, изученностью оцениваемой площади и объемом информации по эталонным объектам.

Гсолот-ическим заданием предусматривался мелкомасштабный прогноз (1:500000), что-предполагает применение простых методических схем и элементарных приемов математической