Минералогия Баженовского офиолитового комплекса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.05, кандидат геолого-минералогических наук Ерохин, Юрий Викторович

• Ерохин, Юрий Викторович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Ерохин, Юрий Викторович

Введение

1. История минералогического и геологического изучения Баженовского офиолитового комплекса

2. Положение Баженовского офиолитового комплекса в структуре Урала

2.1. Геологическое окружение Баженовского офиолитового комплекса

2.2. Геологическое строение Баженовского офиолитового комплекса

2.3. Возраст Баженовского офиолитового комплекса

2.4. Тектоника района

3. Вещественный состав пород Баженовского офиолитового комплекса

3.1. Ультрамафиты

3.2. Габброиды

3.3. Пироксениты

3.4. Минералогия родингитов

3.5. Амфибол-асбестовая минерализация

4. Хромитовое оруденение Баженовского офиолитового комплекса

4.1. Акцессорная хромитовая минерализация

4.2. Хромититы

4.3. Гидротермально-измененные хромититы (метахромититы)

4.4. Геохимия хромититов Баженовского офиолитового комплекса

5. Борное оруденение Баженовского офиолитового комплекса

5.1. Борные минералы Баженовского офиолитового комплекса

5.2. Генезис борного оруденения

6. Гипергенная минерализация Баженовского офиолитового комплекса

6.1. Минералогия коры выветривания по ультрамафитам

6.2. Минералогия коры выветривания по габброидам

7. Техногенная минерализация Баженовского офиолитового комплекса

7.1. Сульфатная минерализация в габброидах

7.2. Сульфатно-нитратная минерализация в родингитах 165 Заключение 169 Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Минералогия Баженовского офиолитового комплекса»

Актуальность исследований. Несмотря на широкую известность Баженовского офиолитового комплекса, вмещающего крупнейшее месторождение хризотил-асбеста, его минералогия до последнего времени была изучена относительно слабо. Недавние исследования минералогии родингитов Баженовского месторождения хризотил-асбеста [Минералогия., 1996; Антонов, 2003] осветили только незначительный фрагмент самого офиолитового комплекса. И это на фоне детальной геологической изученности Баженовского месторождения, которое исследуется и разрабатывается с 1885 года. Вместе с тем подробное минералогическое исследование в совокупности с хорошо изученной геологией [Татаринов, 1928; Соболев, Волочаев, 1966; Золоев и др., 1985 и др.] позволит выделять Баженовский офиолитовый комплекс как эталонный объект среди офиолитов востока Урала. Детальное изучение офиолитового комплекса поможет уточнить природу образования и эволюции подобных объектов, что важно и для понимания условий формирования крупных месторождений хризотил-асбеста.

Целью настоящей работы является описание минералогии Баженовского офиолитового комплекса, а также сопряженного с ним хромитового и борного оруденения.

Основные задачи работы заключаются:

- в обобщении материалов по минералогии Баженовского офиолитового комплекса для составления кадастра минеральных видов;

- в диагностике минералов и выявлении их морфологических и кристаллохимических особенностей;

- в изучении минерального состава, геохимии и петрохимии каждого комплекса пород, встречающихся в пределах Баженовского офиолитового массива, с целью определения генезиса и последующих преобразований (метаморфических, гидротермальных или метасоматических);

- в исследовании хромитового и борного оруденения в ультрабазитах комплекса.

Научная новизна и практическая значимость.

1. Детально изучена минералогия Баженовского офиолитового комплекса, и составлен кадастр минеральных видов Баженовского месторождения, насчитывающий 150 наименований; 25 из них автором установлены впервые для объекта, в том числе 5 минералов - впервые для уральского региона (девиллин, герхардтит, ликазит, алюмоселадонит, волластонит-7Т).

2. Установлена приуроченность хромитового оруденения к зонам развития дунит-клинопироксенитового комплекса, что позволяет предполагать новые находки хромитовых руд на севере Баженовской офиолитовой пластины, где данный комплекс развит максимально широко.

3. Определен источник бора в гипербазитах массива и причины его консолидации в виде оруденения.

4. Детально изучена минералогия и геохимия гипербазитов и базитов Баженовского офиолитового комплекса, а также амфибол-асбестовая минерализация.

5. Впервые для Баженовского офиолитового комплекса описана уникальная техногенная минерализация в габброидах и родингитах, а также гипергенные минералы меди в габброидах.

Значительная часть материалов диссертации вошла в два путеводителя по Баженовскому месторождению хризотил-асбеста, выпущенных под эгидой Международной конференции «Чтения А.Н. Заварицкого» в 2000 и 2006 году. Кроме того, часть авторской коллекции каменного материала была передана в Уральский геологический музей, где автором создана экспозиция по минералогии родингитов Баженовского месторождения.

Фактический материал. Материал для исследования был собран автором в течение 1994-2005 гг. на Баженовском месторождении хризотил-асбеста и в его окрестностях. Уникальные образцы некоторых родингитов и хромититов были любезно предоставлены для изучения в геологическом музее при УГГУ В.В. Григорьевым и Д.А. Клейменовым.

Для изучения пород и слагающих их минералов применялся комплекс современных методов исследования вещества. Химический состав минералов изучен методом рентгеноспектрального микроанализа (JXA-5, ИГГ УрО РАН, аналитики Е.С. Шагалов, В.Г. Гмыра; JEOL-733 Superprobe, ИМин УрО РАН, аналитики Е.В. Чурин, В.А. Муфтахов; Cameca SX-50, МГУ, аналитики Н.Н. Кононкова, И.В. Пеков). Силикатный анализ минералов и пород проводился как рентгеноспектральным методом (СРМ-18, ИГГ УрО РАН, аналитики Н.П. Горбунова и др.), так и обычным методом «мокрой» химии (химическая лаборатория УГГУ, аналитики Н.В. Пенкина и др.). Рентгеноструктурное изучение минералов проводилось на приборах ДРОН-О.5 и ДРОН-2.0 (УГГУ, аналитик Н.Г. Сапожникова). Геохимические характеристики пород и минералов получены методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) (ИГЕМ РАН, аналитик С.А. Горбачева; ИГГ УрО РАН; ELAN-9000, аналитики Д.В. Кисилева, Н.В. Чередниченко; ELAN-6100, Element2, аналитическая группа Ю.Л. Ронкина). ИК-спектроскопическое исследование минералов проводилось на приборах SPECORD 75-IR и SPECORD М-80 (ИХФ РАН, аналитик доктор геол.-мин. наук Н.В. Чуканов; Институт Металлургии УрО РАН, аналитик канд. техн. наук О.Б. Яковлев).

В целом, работа базируется на изучении 200 петрографических шлифов, 20 полных геохимических анализов '(ICP-MS), 30 полных силикатных анализов горных пород и минералов, около 190 микрозондовых анализов минералов, 9 К-Ar датировок возраста минералов и пород, 15 ИК-спектров минералов, гониометрическом измерении 21 кристалла и 100 рентгеноструктурных анализов минералов.

Защищаемые положения.

1. В Баженовском офиолитовом комплексе впервые установлено 25 минеральных видов, ранее для этого объекта неизвестных (тенорит, перовскит, стилышомелан, фторапатит, магнезиальная роговая обманка, монтмориллонит, каолинит, хризоколла, дравит, вермикулит, брошантит, гоннардит, филлипсит-Са, магнезиофойтит, малахит, гипс, халькантит, лангит, бонаттит, эсколаит), в том числе и для Уральского региона (девиллин, герхардтит, ликазит, алюмоселадонит, волластонит-7Т).

2. Хромитовое оруденение гипербазитов Баженовского офиолитового комплекса относится к глиноземистому типу, обнаруживающему при метаморфизме два тренда изменения: хромистый (от магнезиохромитов к хромитам) и железистый (от магнезиохромитов к магнетитам).

3. Гипербазиты Баженовского офиолитового комплекса содержат борное оруденение, сложенное такими минералами, как ссайбелиит, датолит, борсодержащий везувиан, дравит, магнезиофойтит, и образованное при участии морской воды.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, заключения и семи глав. Ее объем 184 стр, из которых 170 стр текста, 88 иллюстраций и 45 таблиц. Список литературы включает 236 публикаций и 8 фондовых отчетов.

Заключение диссертации по теме «Минералогия, кристаллография», Ерохин, Юрий Викторович

Выводы:

Таким образом, впервые для Баженовского офиолитового комплекса установлена техногенная минерализация, представленная в габброидах - сульфатами (девиллин, брошантит, гипс, лангит, халькантит, бонаттит), а в родингитах - сульфатами (гексагидрит) и нитратами (герхардтит, ликазит). Девиллин, герхардтит и ликазит описаны автором как минералы, впервые найденные в Уральском регионе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований автор пришел к следующим выводам:

1. Баженовский массив ультрамафитов сложен однородными гарцбургитами с крайне незначительным развитием лерцолитов, дунитов и верлитов. По минералогическим и геохимическим данным имеет реститогенную природу образования и относится к альпинотипной формации. Минеральный состав гарцбургитов с высококальциевым и глиноземистым энстатитом позволяет предполагать слабую деплетированность ультрабазитов Баженовского массива. Серпентинизация баженовских гипербазитов происходила с существенным привносом и выносом микроэлементов, в том числе лантаноидов. В отличие от «свежих» гарцбургитов с отрицательной европиевой аномалией, их серпеитинизированные разности характеризуются положительной аномалией этого элемента. Серпентинизация гипербазитов скорее всего происходила при участии морской воды.

2. Асбестовский габбро-норитовый массив относится к альпинотипной дунит-гарцбургитовой формации и образовался в условиях задугового (надсубдукционного) бассейна. Габброиды испытали повсеместный регрессивный метаморфизм от амфиболитовой фации до зеленосланцевой, в результате чего преобразовались в соссюрит-амфиболовые породы. На локальных участках массива метаморфизм дошел до цеолитовой фации с признаками гидротермальной системы. Дайковый комплекс основных пород внедрялся в габбро-норитовый массив до зеленосланцевого метаморфизма.

3. В Баженовском офиолитовом комплексе выделяются пироксениты двух формаций: офиолитовой и возможно платиноносной (или подобной ей). Это достаточно хорошо устанавливается при сопоставлении минерального, химического и геохимического составов пород. Преобразование пироксенитов в амфиболовые породы уже происходило при сходных условиях на фоне регрессивного метаморфизма от верхов амфиболитовой фации к низам зеленосланцевой.

4. В результате минералогических исследований родингитов были описаны такие новые минералы для баженовских родингитов, как перовскит, волластонит-7Т (новый минерал для Урала), филлипсит-Са, гоннардит, а также натролит-сколецитовые срастания и кристалломорфология многих минералов, встречающихся в этих метасоматитах. Кроме того, описан ксонотлит ранее упомянутый в родингитах.

5. Детально описана амфибол-асбестовая минерализация Баженовского офиолитового комплекса, и установлено, что волокнистые амфиболы сложены тремолитом (вплоть до железистых разностей) и антофиллитом.

6. Первичный хромшпинелид в ультрамафитах Баженовского офиолитового комплекса относится к глиноземистому типу и является магнезиохромитом, метаморфогенные хромшпинелиды в измененных ультрамафитах относятся к хромистому типу и являются хромитом. Для хромшпинелидов Баженовского офиолитового комплекса при метаморфических преобразованиях отмечается два основных тренда эволюции: от глиноземисто-хромистого типа к железистому и от глиноземисто-хромистого типа к хромистому. Хромшпинелиды хромититов и родингитов имеют единый тренд, который отличается от тренда вебстеритов, дунитов и гарцбургитов.

7. Хромититы Баженовского офиолитового комплекса относятся к глиноземистому типу повышенной железистости. Они сложены гранат-везувиан-хлорит-магнезиохромитовым парагенезисом, и, по всей видимости, их образование происходило при формировании дунит-пироксенитового комплекса на контакте габброидов с ультрамафитами. Метахромититы, сложенные эсколаит-турмалин-слюдисто-хромитовым парагенезисом, являются продуктом метасоматического преобразования ранних глиноземистых хромититов за счет флюидного потока, образовавшегося при становлении Адуйского гранитного массива. Метахромититы по сравнению с хромититами резко обеднены лантаноидами, но обогащены ураном, хромом, ниобием, стронцием и щелочными элементами при относительно одинаковом содержании сидерофильных элементов, что является результатом гидротермальной (метасоматической) проработки. Отнесение хромитового оруденения к дунит-пироксенитовой зоне Баженовского офиолитового комплекса позволяет надеяться на новые находки хромититов. Вся северная часть комплекса сложена породами подобной ассоциации и поэтому является потенциально хромитоносной. В метахромититах автором установлен новый минерал для Урала - алюмоселадонит-1М и новые минералы для Баженовского месторождения -фторапатит и эсколаит (вторая находка на Урале).

8. Борное оруденение на Баженовском офиолитовом комплексе, образовалось за счет морской воды, при участии которой серпентинизировались гипербазиты. Локальные находки боросиликатов в тальк-турмалиновых породах, хромититах и родингитах, по всей видимости, связаны с перераспределением бора из серпентинитов. Впервые для данного объекта описаны дравит и магнезиофойтит, а также исследована геохимия всех борных минералов.

9. Впервые для Баженовского офиолитового комплекса установлена и описана гипергенная медная минерализация, представленная карбонатами и силикатами меди -малахитом, азуритом и хризоколлой. Изучена геохимия гипергенных кальциевых карбонатов (арагонита и кальцита). Установлено, что их спектр распределения подобен геохимическим трендам вмещающих серпентинитов, при этом концентрация элементов либо ниже, либо совпадает с ультрамафитами.

10. Впервые для Баженовского офиолитового комплекса установлена техногенная минерализация, представленная в габброидах - сульфатами (девиллин, брошантит, гипс, лангит, халькантит, бонаттит), а в родингитах - сульфатами (гексагидрит) и нитратами (герхардтит, ликазит). Девиллин, герхардтит и ликазит описаны автором как минералы, впервые найденные в Уральском регионе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Ерохин, Юрий Викторович, 2006 год

1. Александров С.М., Барсуков В.Л., Щербина В.В. Геохимия эндогенного бора. М.: Наука, 1968. 183 с.

2. Альпинотипные гипербазиты Урала: Информационные материалы. Под руков. К.К. Золоева, Д.С. Штейнберга. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1985. 65 с.

3. Аникина Е.В., Пушкарев Е.В., Ерохин Ю.В., Вилисов В.А. Хлорит в хромо-платиновых рудах платиноносного пояса Урала: особенности состава и парагенезисы // Записки ВМО, 2001. № 2. С. 92-100.

4. Аникина Е.В., Пушкарев Е.В., Поленов Ю.А. и др. Хромсодержащие гранаты из хромитов дунит-клинопироксенит-габбровых комплексов Урала состав и парагенезисы // Ежегодник-2001 ИГГ УрО РАН, Екатеринбург, 2002. С. 161-169.

5. Антонов А.А. Гранаты родингитов Баженовского месторождения хризотил-асбеста, Урал // Минералогичекий Музей-210. Тезисы докладов. СПбГУ, 1995. С. 20-21.

6. Антонов А.А. Минералогия и генезис родингитов Баженовского месторождения хризотил-асбеста. Автореферат. канд. геол.-мин. наук, Санкт-Петербург, 1997|. 16 с.

7. Антонов А.А. Кристалломорфология шабазита из родингитов Баженовского месторождения // Зап. ВМО, 19972. № 5. С. 74-78.

8. Антонов А.А. Минералогия родингитов Баженовского гипербазитового массива. СПб.: Наука, 2003. 128 с.

9. Антонов А.А., Габидулин Ф.И. Цеолиты из родингитов Баженовского месторождения хризотил-асбеста, Урал // Минералогичекий Музей 210. Тезисы докладов. СПбГУ, 1995. С. 21-22.

10. Антонов А.А., Попель И.А. Кристалломорфология филлипсита и шабазита из родингитов Баженовского месторождения // Материалы Уральской летней минералогической школы, УГГГА, Екатеринбург, 1995. С. 45-47.

11. Антонов А.А., Гойло Э.А., Попель И.А. Кристаллохимические особенности везувиана (на примере родингитов Баженовского месторождения) // Материалы Уральской летней минералогической школы, УГГГА, Екатеринбург, 1998. С. 116-119.

12. Антонов А.А., Кривовичев В.Г. Петрохимические особенности родингитов Баженовского месторождения // В сб.: «Минералогия Урала». Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. Т. 1. С. 10-12.

13. Антонов А.В., Кривовичев В.Г., Антонов А.А. Анализ минеральных равновесий в родингитах Баженовского месторождения для системы Si02-Mg0-Ca0-Al20j-H20 // Материалы Уральской летней минералогической школы, УГГГА, Екатеринбург, 1996. С. 151-153.

14. Баталина А.А., Ерохин Ю.В. Цоизит из Баженовского месторождения хризотил-асбеста // Материалы Уральской летней минералогической школы, УГГГА, Екатеринбург, 1998. С. 125126.

15. Батурин Г.Н., Люк Ж., Прево-Люк Л. Европиевая аномалия в океанических фосфоритах // ДАН. 2001. Т. 379. N5. С. 647-650.

16. Базылев Б.А. Развитие аваруитсодержащей минеральной ассоциации в перидотитах из зоны разлома 15°20' (Атлантический океан) как одно из проявлений океанического метаморфизма // Российский журнал наук о Земле. 2000. Т. 2. № 3-4. С. 279-293.

17. Барсуков В.Л., Курильчикова Г.Е. О бороносности серпентинитов // Геохимия, 1957. № 5. С. 389-391.18