Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




15.09.2020


15.09.2020


15.09.2020


04.09.2020


03.09.2020


03.09.2020


21.08.2020


05.08.2020


05.08.2020


05.08.2020





Яндекс.Метрика
         » » Генетическая модель сульфидной никелево-медной формации норильского типа

Генетическая модель сульфидной никелево-медной формации норильского типа

21.10.2017

Сульфидные никелево-медные месторождения, как известно, тесно связаны с магматическими формациями ультраосновных — основных пород, поэтому их происхождение нельзя рассматривать раздельно.
Состав минералов никеленосных магматических формаций определяется составом исходной магмы и физико-химическими условиями ее кристаллизации. Выявление этих параметров чрезвычайно важно для решения проблемы генезиса рудоносных интрузий и прогнозирования связанных с ними сульфидных месторождений. Информативными минералами при исследовании этих вопросов для никеленосных интрузий норильского типа, в частности для Талнахской, оказались моноклинные и ромбические пироксены.
Талнахская никеленосная интрузия имеет хонолитообразную форму, мощность ее около 200 м (максимальная 260 м). Сложена она четырьмя основными горизонтами пород: 1) нижним габбро (такситовые габбро-долериты); 2) ультраосновными породами, представленными горизонтом так называемых «пикритовых габбро-долеритов» (в состав этого горизонта входят плагиоклазовые оливиниты, перидотиты, верлиты, меланотроктолиты и другие породы); 3) верхним габбро (оливиновые, оливинсодержащие и безоливиновые габбро-долериты) и 4) горизонтом габбро-диоритов. Интрузия образовалась сложным путем. Два средних горизонта являются продуктом гравитационной и частично кристаллизационной дифференциации. В формировании первого и четвертого, кроме того, большую роль играли процессы автометаморфизма и перекристаллизации под воздействием летучих компонентов магмы и последующих интрателлурических флюидов.
К нижним горизонтам интрузии (такснтовым и пикритовым габбро-долеритам) приурочено богатое вкрапленное, реже жильное петландит-халькопирит-пирротиновое оруденение. К нижнему экзоконтакту — залежи сплошных сульфидных руд того же состава. Талнахская интрузия описывалась многими исследователями, поэтому подробнее на ее описании не останавливаемся. В связи с уточнением ее генезиса остановимся на вопросах состава пироксенов, являющихся наряду с оливином и плагиоклазом главными породообразующими минералами Талнахской интрузии.
Кристаллохимические исследования пироксенов, корреляционный анализ слагающих их катионов, а также сравнение хромистости пироксенов с пироксенами из глубинных ксенолитов кимберлитов, из меймечитов, пикритов и коматиитов позволили получить новую информацию о генезисе такого типа рудоносных интрузий.
М.Н. Годлевским, В.К. Степановым, А.Д. Генкиным и другими отмечалось, что в дифференцированных интрузиях норильского типа клинопироксен имеет устойчивый состав по разрезу. В ряде работ приводились данные об изменении их состава снизу вверх по сечению интрузии при постепенном обогащении в этом направлении железом. В.А. Шатков, В. В. Рябов, В.В. Дистлер характеризовали клинопироксены интрузий норильского типа как зональные. Их ядра сложены зеленым (хромистым) пироксеном, края — коричневым (титанистым). Предполагалось, что эти пироксены образовались в современной интрузивной камере в процессе кристаллизационной дифференциации, частично в результате протокристаллизации, из единой магмы.
Полученные нами данные в результате кристаллохимических исследований пироксенов позволили прийти к несколько иным выводам. Судя по десяткам зондовых (на приборе MS-46 «Камека») и рентгеновских анализов пироксенов, выполненных нами в минералогической лаборатории ВСЕГЕИ, оба клинопироксена относятся к авгитам (энавгитам), имеющим небольшой (5—7%) дефицит кальция. С учетом Fe2O3, которая зондом не определялась, но, судя по данным У.А. Дира, H.Л. Добрецова и других, не опускается ниже 1,5—2%, количество полуторных окислов в них достигает не менее 5,5—6,5%. Содержание молекулы Чермака небольшое, но достаточное, чтобы повлиять на параметры элементарной ячейки. Судя по установленным Е.П. Соколовой значениям параметров а, sin в и с, а также большему, чем у диопсида, углу моноклинности (угол в), изученные клинопироксены по содержанию трехвалентных катионов (ЕR2O3) в четверной координации отвечают начальным членам серии авгитов.

Как видно из табл. 1, 2, зеленые клинопироксены богаче алюминием, хромом, магнием, кальцием, калием, коричневые помимо титана — железом и марганцем. В авгитах зеленого цвета содержится высокое количество окиси хрома (Cr2O3 — 0,84%, среднее из 49 анализов), в отдельных случаях достигающее 1,03—1,05% по сравнению с коричневыми авгитами (Cr2O3 — 0,31%, среднее из 46 анализов).
По количеству хрома зеленые авгиты близки к клинопироксенам из глубинных ксенолитов кимберлитовых трубок Мир, Обнаженная и Айхал и превышают его количество в моноклинных пироксенах пикритов Камчатки (Cr2O3 — 0,45%, среднее из 20 анализов), меймечитов (Cr2O3 — 0,43%, среднее из 15 анализов) и коматиитов Австралии и Канады (Cr2O3 — 0,49%, среднее из 10 анализов). Эти данные свидетельствуют, судя по содержанию хрома, об одном порядке глубинности образования пироксенов из глубинных ксенолитов, кимберлитов и хромистых пироксенов из пикритовых габбро-долерптов норильских никеленосных интрузий и о других термодинамических условиях образования клинопироксенов из пикритов, меймечптов и коматиитов. Для ромбического пироксена горизонта пикритовых габбро-долеритов Талнахской интрузии также характерно повышенное количество хрома, близкое содержанию его в ромбических пироксенах глубинных ксенолитов кимберлитов, что также свидетельствует об одном порядке глубинности их образования. По мнению Н.В. Соболева, повышение давления способствует увеличению хрома в силикатах.
Наличие повышенного количества хрома в пироксенах делает возможным предположение об участии в образовании Талнахской интрузии ультраосновной магмы, выплавлявшейся из недеплетированной мантии. О разных условиях образования клинопироксенов двух цветов свидетельствуют вариации их составов по разрезу интрузий. Если хромистый авгит имеет в горизонтах, где он встречен, одинаковый или слабо колеблющийся состав, то состав титанистого (коричневого) авгита плавно изменяется от горизонта пикритовых к горизонту безоливиновых габбро-долеритов (см. табл. 1, 2). Чувствительным показателем изменчивости состава пироксенов является коэффициент железистости FeO/(FeO + MgO), который для хромистых авгитов почти постоянен (0,15—0,16) во всех горизонтах, а для титанистых — существенно выше уже в начале их кристаллизации (0,18) в пикритовых габбро-долеритах и плавно увеличивается (до 0,23) в безоливиновых габбро-долеритах (по данным Д.А. Додина, до 25,9).

Наибольшее количество хромистого авгита отмечается в горизонте пикритовых габбро-делеритов, где он составляет до 78% пироксенов тяжелой фракции, в то время как коричневый авгит в этом горизонте достигает в среднем 3,25%, образуя каемки вокруг ярко-зеленого авгита. Наоборот, в горизонтах оливинсодержащих, безоливиновых и такситовых габбро-долеритов коричневый авгит достигает 80% тяжелой фракции и присутствует в виде самостоятельных зерен. Количество зеленого авгита более бледной окраски (возможно, перекристаллизованного), но также с повышенным содержанием хрома (см. табл. 1) составляет в габброидных горизонтах 1,5—6% тяжелой фракции. Ромбический пироксен присутствует в низах интрузии, главным образом в горизонте пикритовых, в нижней части оливиновых и такситовых габбро-долеритов. Содержание его в составе тяжелой фракции этих пород составляет 2,5—10%. Состав ромбического пироксена почти не меняется, что подчеркивается также коэффициентом железистости, имеющим одинаковое значение (табл. 3).
Наблюдается корреляция между составами зеленого и ромбического пироксенов и отсутствие ее для этих минералов и коричневого клинопироксена, что ранее было подмечено В.В. Золотухиным для сходной по формационной принадлежности Мантуровской интрузии.
О физико-химических условиях образования пироксенов, по данным Н.В. Добрецова и др., можно судить по силе корреляционных связей между катионами. Анализ связей катионов пироксенов Талнахской интрузии свидетельствует о кристаллизации их в различных термодинамических условиях. Зеленые клинопироксены отличаются от коричневых по направленности и силе корреляционных связей. Следует подчеркнуть, что зеленый авгит имеет больше значимых связей (более 0,70), чем коричневый (табл. 4). Исходя из вывода Н.В. Добрецова с соавторами об отображении изоморфизма элементов сильными отрицательными связями, можно отметить, в частности, что для хромистых пироксенов характерен равнозначный изоморфизм кальция как с железом, так и с магнием. Для титанистых — кальций изоморфен с железом при более ограниченном его изоморфизме с магнием. Особенно интересны для зеленых пироксенов сильные отрицательные связи кремния с хромом (—0,81) и алюминием (—0,89), а также магния и хрома (—0,76). Существенное содержание хрома (приближающееся к 1%) и, видимо, высокие давления и температура кристаллизации хромистого (зеленого) клинопироксена обусловили его вхождение в решетку как в шестерной, так и в восьмерной координации. Для коричневых клинопироксенов сильная отрицательная связь титана с кальцием обусловлена также, видимо, их изоморфизмом. Коричневая окраска клинопироксена зависит от вхождения титана в трехвалентной форме в позицию M2. Судя по силе корреляционных связей, для зеленых клинопироксенов характерен более широкий изоморфизм катионов, что свидетельствует о кристаллизации их при более высоком давлении и температуре, когда становится возможен гетеровалентный изоморфизм. Образование же коричневых пироксенов началось при более низких давлениях (и температурах), что выразилось в более слабых корреляционных связях, отражающих ограниченный изоморфизм элементов.

Все перечисленные факты говорят о кристаллизации зеленого пироксена в докамерных условиях на значительных глубинах из ультра-основной магмы в отличие от коричневого, образовавшегося в современной камере из магмы существенно базальтового состава. М.Н. Годлевский считал магму, образовавшую интрузии норильского типа, «гибридной». Перидотитовая магма, по его мнению, на путях подъема раскислялась при ассимиляции боковых пород. Позднее М.Н. Годлевский установил, что интрузии норильского типа занимают промежуточное положение между базальтами и хондритами.
Известна точка зрения М.И. Иванова о двухфазном внедрении никеленосной ультраосновной и «стерильной» основной магмы интрузий такого типа, однако обе магмы, по его мнению, следовали к поверхности после дифференциации из неглубокого периферического очага, существовавшего под лавами Норильской, Хараелахской и других мульд. Нами неоднократно подчеркивалось, что интрузии норильского типа не являются производными толеит-базальтовой магмы, предполагался особый «хондритовый» тип магмы, содержащей сульфиды.
В последнее время ряд авторов считают, что исходная магма для интрузий норильского типа отличается от толеит-базальтовой, возникла за счет более полного плавления мантийного субстрата и близка коматиитам.
Однако среди большей части исследователей господствует представление об интрузиях норильского типа как о производных толеит-базальтовой («трапповой») магмы, горизонты ультраосновных пород которых образовались в результате кумулятивного накопления минералов ранней кристаллизации. В то же время гипотеза существования единой исходной магмы не может объяснить петрохимическую, минералогическую и геохимическую дискретность горизонтов ультраосновных пород и габброидов этих интрузий, двойственность состава которых отмечалась неоднократно. В одной из последних работ М.Н. Годлевский писал об интрузиях норильского типа: «Связь рудоносного матматизма с трапповым представляется сложной и неразрешимой».
При рассмотрении генезиса Талнахской и других интрузий норильского типа наиболее приемлема модель смешения двух исходных магм, поступавших из очагов, расположенных на разных глубинах мантии, по одним каналам. Смешение магм с разницей температур 100—200°С из разных очагов, по мнению В.С. Соболева, — обычное явление.
Приведенные факты говорят о том, что пикритовые габбро-долериты со шлирами плагиоперидотитов и оливинитов не являются результатом фракционирования базальтового расплава, а представляют собой горизонт, обособившийся преимущественно из ультраосновной магмы. Судя по содержанию хрома, пироксены (зеленый и ромбический) ультраосновного горизонта интрузий норильского типа кристаллизовались из магм, имевших, видимо, состав, более близкий недеплетированной мантии, чем пикриты, меймечиты и коматииты, упомянутые выше.
В силу глубокой степени гравитационной дифференциации мантии (или первоначальной ее неоднородности) мантия содержала сульфидную фракцию вещества, не смешивающуюся с силикатным расплавом. Весьма сложный состав сульфидных медно-никелевых руд, не имеющих на Земле аналогов, кроме метеоритов, позволяет считать их близкими глубокомантийной фракции сульфидного вещества.
Высокохромистый состав магмы и значительное содержание в ней сульфидов меди, никеля, кобальта, платиноидов, а также (по данным А.А. Маракушева, А.Д. Генкина) карбидов металлов позволяют сопоставлять глубины генерации никеленосной магмы с глубинами выноса включений кимберлитов лерцолитового состава (порядка 150—200 км).
В благоприятных тектонических условиях по разуплотненным путепроводам мантии, в понимании Е.В. Артюшкова, при значительном растяжении земной коры и глубоко проникающим разломам (в условиях рифтогенеза), при наиболее энергоемких процессах, связанных с мантийным диапиризмом, обусловленным расположением над восходящей ветвью конвективных течений, к поверхности вместе с глубинной ультраосновной магмой поднималась и содержащаяся в ней сульфидная фракция. Вторая магма была менее глубинной, имела обычный базальтовый состав и в расплавленном виде достигала современной камеры. То есть интрузии норильского типа образовались из соединения магм глубинного и малоглубинного мантийных источников.
Повышенное содержание хрома в ультраосновной магме привело не только к обогащению хромом пироксенов, но и к выделению самостоятельных хромитовых зерен нескольких генераций, изученных А. Д. Генкиным и др., одна из которых содержала до 44% Cr2O3. Эти хромиты также близки по составу хромитам из глубинных включений кимберлитов и других ультрамафитов.
После смешения на глубине вязкой ультраосновной и менее вязкой базальтовой магм кристаллическая фаза с жидкими сульфидами, попав в современную камеру, под воздействием силы тяжести опускалась к ее дну, образовав обособленный по составу и структуре горизонт плагиоклазсодержащих ультраосновных пород с вкрапленным и жильным пентландит-халькопирит-пирротиновым оруденением.
Кристаллизация второй — толеит-базальтовой — магмы происходила главным образом в современной камере, где, в частности, началось выделение авгита с резко изменившимся цветом (вместо ярко-зеленого коричневый) и составом (см. табл. 1, 2), а также оливина с повышенной железистостью.
Исходя из модели смешения двух магм, детали которой, безусловно, нуждаются в доработке, становятся яснее многие ранее необъяснимые факты. Например, наличие интервала температур гомогенизации расплавных включений в пироксенах и оливинах горизонтов ультраосновных пород и габброидов; нередко отчетливая граница между этими горизонтами, иногда со срывом и инпротрузивными отношениями, описанными В.К. Степановым; им же подмеченное несоответствие мощностей ультраосновных пород интрузий и габброидной их части, не отвечающее процессам дифференциации в камере; различная последовательность кристаллизации минералов и отсутствие постепенных переходов между горизонтами пикритовых и габброидных пород, описанные А.А. Маракушевым и др. и т. п.
Все эти особенности, включая специфику минералогического и геохимического состава горизонта ультраосновных пород (высоконикелистый оливин, высокохромистые пироксены, несколько генераций хромитов и др.) и габброидов, в том числе резкое изменение на их границе модального состава пород, а также состава и окраски авгитов, свидетельствуют о генетической самостоятельности образования ультраосновного горизонта.
Резюмируя все сказанное, подчеркнем, что:
1) ультраосновная магма, с которой пространственно и генетически ассоциируют сульфидные месторождения никеля, меди, кобальта и платиноидов, поднималась с больших глубин, чем толеит-базальтовая, и при продвижении к поверхности была разбавлена последней;
2) судя по содержанию хрома, пироксены (зеленый и ромбический) пикритового горизонта Талнахской интрузии кристаллизовались из магмы, имевшей состав, более близкий составу недеплетированной мантии, чем пикриты Камчатки, меймечиты и коматииты Австралии и Канады;
3) вынос ультраосновной магмы с сульфидами был обусловлен энергоемкими процессами, связанными с мантийным диапиризмом, подтверждающимся в Норильском районе сейсмическими данными;
4) интрузии долеритов так называемой «трапповой формации» (широко развитые на северо-западе Сибирской платформы), производные толеит-базальтовой магмы (без примеси ультраосновной) не перспективны для генерации сульфидных никелево-медных месторождений.