Глава 2. Аргиллизиты докембрия (стр. 1 )

Глава 2. Аргиллизиты докембрия

2.1. Геолого-структурные и литологические условия локализации аргиллизитов

Основные особенности распространения аргиллизитов рассматривались ранее (первая часть научного отчёта). Ниже рассматриваются особенности проявления аргиллизитового метасоматоза в типовых структурных обстановках.

Околорудная аргиллизация в вулканических породах Улканского прогиба. Проявления околорудной аргиллизации рассматриваются на примере Элгэтэйской площади в западной части Улканского прогиба (рис. 24), где они распространены особенно широко. Площадь отмечается высокой рудонасыщенностью: на территории в 25 кв. км зоны аргиллизитов контролируют десятки рудопроявлений и проявлений, в том числе бериллия, ниобия, молибдена, урана и два месторождения: «Элгэтэ» (Мо, с U) и «Красная Горка» (Та, Nb).

Рис. 24. Геологическая карта и разрез Элгэтэйского рудного поля.

1 – четвертичные отложения, 2-7 – покровные образования элгэтэйского комплекса: 2 – трахиты, 3 – игнимбриты трахитов, 4 – игнимбриты кислого состава, 5 – риолиты, 6 – туфы риолитов, 7 – лавобрекчии умеренно-кислого состава, 8 – песчаники топориканской свиты, 9 –гнейсы тырканской серии, 10 – трахиты экструзивной фации, 11 – трахириолиты экструзивной фации, 12 – сиениты, 13 – граниты, 14 – дайки основного состава, 15 – разрывные нарушения, 16 – ореолы аргиллизитов с участием смешанно-слойных минералов, 17 – ореолы иллитовых аргиллизитов, 18 – рудопроявление Ве, 19 – рудопроявление U, 20 – месторождение Мо, 21 – рудопроявления Nb, 22 – проявления флюоритовой минерализации.

В пределах рассматриваемой площади вулканиты элгэтэйской свиты слагают депрессионную структуру. С окружающими выходами архейского фундамента (на севере и западе) и другими вулканогенными образованиями (на юге и востоке) структура граничит по разрывным нарушениям. Метаморфические породы, слагающие основание вулканитов, представлены преимущественно интенсивно гранитизированными биотит - амфиболовыми и пироксеновыми гнейсами и амфиболитами.

Геологическое строение центральной части Элгэтэйской структуры отличается значительной сложностью. Наряду с развитием покровной фации, широко распространены породы экструзивной и околожерловой фаций, встречаются интрузии сиенитов субвулканической и силловой фаций. Вулканические породы представлены преимущественно трахириолитами, их туфами и игнимбритами; в строении западной части структуры заметную роль играют трахиты и трахиандезиты. Диагностика вулканических пород значительно усложняется из-за широко и интенсивно развивающейся по их массе гематитизации. Местами в виде блоков, ограниченных крутопадающими разломами, на земную поверхность выходят подстилающие вулканиты существенно кварцевые песчаники

В пределах вулканогенного поля исключительно широким распространением пользуются нарушения, среди которых заметно преобладают крутопадающие. Встречаются отдельные блоки, целиком подвергшиеся объемному дроблению. Нарушения выполнены линейными зонами трещиноватых, брекчированных, катаклазированных пород мощностью до 200м. Из числа разломов преобладают субмеридиональные, субширотные, северо - западные и северо - восточные (круговые диаграммы рис. 24).

Ореолы приразломной околорудной аргиллизации имеют в плане линейную или овальную форму и всегда контролируются разрывными нарушениями. Наиболее значительного масштаба изменения приобретают в трахириолитах, трахитах и в их вулканокластических разностях. Мощность ореолов варьирует от первых метров до нескольких сотен метров, протяженность – от десятков метров до нескольких километров. На участках пересечения разломов мощность ореолов увеличивается.

Аргиллизация в породах осадочных прогибов. Проявления аргиллизитового метасоматоза на территории Учуро-Майского прогиба распространены достаточно широко, развиваясь в терригенных, реже терригенно-карбонатных породах на разных уровнях слоистой толщи платформенного чехла. Различается объемная и приразломная околорудная аргиллизация. Первая обширно распространена в восточной части Амуликанского грабена и в западной, центральной частях Учурского прогиба. Сопровождается выносом большинства микроэлементов. Вторая отчетливо контролируется разрывными нарушениями, как крутопадающими, так и надвиговыми, и проявилась в западной и центральной частях Учурского прогиба.

Аргиллизация рассматриваются на примере месторождения Ba, Cu с мoлибденом, Mn, Sr «Адаргай» (рис. 25), где проявлены оба типа аргиллизации (Кириллов и др., 1999). Рудные обьекты располагаются в центральной части Учурского прогиба. Месторождение барита, выявленное с использованием бурения, оценено как крупное, перспективы других полезных ископаемых в должной мере не оценены. Рудные проявления находятся в пределах крупной (площадью до 15 км2) комплексной (Ni, Co, Cr, U, V, Ag, Mo) геохимической аномалии, контролируемой ореолами аргиллизитовых изменений. Рудные залежи располагаются в породах протоплатформенных отложений, расчлененных на три пачки.

Нижняя пачка мощностью свыше 600м сложена светло-розовыми кварцевыми и олигомиктовыми песчаниками с маломощными горизонтами гравелитов и алевролитов. Средняя мощностью110 м, представлена сероцветными песчаниками, песчанистыми доломитами и пелитоморфными доломитами с прослоями алевролитов и алевропесчаников. Верхняя пачка мощностью около 200 м сложена красноцветными кварц-полевошпатовыми песчаниками, алевролитами с маломощными прослоями доломитов в верхней части. Кристаллический фундамент осадочной толщи, по геофизическим данным, находится на глубине 950 м.

Рис. 25. Геологический разрез через центральную часть Адаргайского рудного поля (по Горошко, Гурьянову, 2007).

1 -2 – платформенные отложения: 1 – песчаники и алевролиты адаргайской свиты; 2 – песчаники гонамской свиты с горизонтами гравелитов и алевролитов, 3 – зона надвига, 4 – разрывные нарушения, 5 – нижняя граница ореола аргиллизитовых изменений, 6 – нижняя граница комплексного ореола рассеяния рудных элементов (урана, свинца, мышьяка, кобальта, никеля, меди, ванадия, молибдена, серебра) 7 – залежь метасоматических баритовых руд, 8 – штокверк жильных баритовых руд, 9 – буровые скважины с указанием абсолютных отметок их устья и глубины в метрах.

Образования второй и третьей пачек выполняют вытянутую в северо-западном направлении пологую брахисинклиналь, осложняющую моноклинальное залегание пород гонамской свиты. Площадь брахисинклинали составляет 25 км2. В 3-5 км к северу отложения гонамской свиты перекрываются доломитами омахтинской свиты.

Площадь находится в зоне влияния крупных крутопадающих разломов субмеридионального, субширотного, СЗ и СВ простирания, выраженными линейно-вытянутыми участками трещиноватых пород и брекчий. Кроме них, установлена надвиговая структура, полого (5-200) падающая на северо-запад. Надвиг, прослеженный бурением на расстояние более чем 1 км, выражен интенсивно перетертыми породами и косо, под острым углом срезает границу нижней и средней пачек.

Аргиллизация развивается в песчаниках, охватывая зону надвига и распространяясь от него на глубину 80-200м.

В других местах (западная часть Учурского прогиба, Амуликанский прогиб) аргиллизация отчётливо приурочена к нижней и базальной частям терригенной толщи.

2.2. Минеральный состав и зональность аргиллизитов

Улканский прогиб. В вулканитах, уверенно выделяются ореолы околорудных аргиллизитов двух типов, хорошо различающихся минеральным составом центральных зон колонок и рудной специализацией. Зоны первого типа контролируют уран-молибденовое, второго – тантал - ниобиевое оруденение.

По своей геолого-структурной позиции ореолы двух типов несколько отличаются между собой.

Зоны уран- молибденового оруденения контролируются нарушениями северо-западного и северо-восточного простирания и тяготеют к участкам, сложенными вулканокластическими образованиями кислого состава покровной фации в центральной и восточной части структуры.

Зоны с тантал-ниобиевым оруденением контролируются нарушениями северо-западного и субширотного простирания и преимущественно тяготеют к вулканическим постройкам трахитового состава в западной части структуры, в меньшей мере, к вулканитам кислого состава в ее центральной части.

Ореольные околорудные аргиллизиты имеют симметричное зональное строение и довольно отчетливые внешние границы, хорошо определяемые по разнице цветовых окрасок пород. Таблица 13 представляет минералы околорудных аргиллизитов по вулканитам, таблица 14 - метасоматическую колонку «первого» типа, таблица 15 -«второго» типа. Обе разновидности колонок рассматриваются на примере измененных трахириолитов. К петрографическим особенностям трахириолитов Элгэтэйской структуры относятся более развитие флюидальной текстуры, метасферолитовой и микропойкилобластовой структур. Из акцессорных минералов характерны апатит и гранат.

Таблица 13. Минералы рудоносных аргиллизитов, Улканский прогиб

Встречае мость, %	Измененные трахириолиты	Измененные трахиты
Основные	Иллит*, кварц, гематит, гетит, смешанно-слойные минералы*	Иллит*, смешано-слойные минералы*, кварц, гематит, гетит
Второстепенные, 2-10 %	Сидерит*, флюорит, халцедон, каолинит	Бертрандит*, флюорит, каолинит
Акцессорные, редкие, рудные	Селадонит*, хлорит, эпидот, анатаз, рутил, ильменит, магнетит*, пирит, лейкоксен	Сидерит*, хлорит, эпидот, халцедон, рутил, пирит, халькопирит, сфалерит, гидротизированный настуран*, самородная медь, золото, эвксенит*
Гиперген ные	Ферримолибдит*, гидроокислы марганца, вульфенит, ярозит, лепидокрокит, лимонит, купросклодовскит, метаураноцирцит	Вульфенит, лимонит

Примечание: диагностика помеченных «*» минералов уточнена рентгено-структурным анализом.

Таблица 14. Элгэтэйское рудное поле. Строение метасоматической колонки в аргиллизированных трахириолитах (зоны первого типа)

№ зоны	Название зоны	Минеральный состав	Реакции замещения
0	Фельдшпатоли тизированные породы	Ортоклаз, кварц, адуляр, биотит, амфибол, хлорит	Темноцветные минералы® хлорит, каолинит; калишпат® каолинит
1	Внешняя	Ортоклаз, кварц, адуляр, хлорит, каолинит	Калишпат, хлорит, каолинит® иллит
2	Промежуточная	Ортоклаз, кварц, адуляр, иллит	Ортоклаз, адуляр ®иллит
3	Внутренняя	Кварц, иллит	иллит®смешанно-слойные минералы
4	Центральная	Кварц, смешанно-слойные минералы (гидрослюда-монтмориллонит)

Таблица 15. Элгэтэйское рудное поле. Строение метасоматической колонки в аргиллизированных трахириолитах (зоны второго типа)

№ зоны	Название зоны	Минеральный состав	Реакции замещения
0	Фельдшпатоли тизированные породы	Ортоклаз, кварц, адуляр, биотит, амфибол, хлорит	Темноцветные минералы® хлорит, каолинит; калишпат® каолинит
1	Внешняя	Ортоклаз, кварц, адуляр, хлорит, каолинит	Калишпат, хлорит, каолинит® иллит
2	Промежуточная	Ортоклаз, кварц, адуляр, иллит	Ортоклаз, адуляр ®иллит
3	Внутренняя	Кварц, иллит	иллит®гематит
4	Центральная	Кварц, иллит, гематит

Для обоих типов метасоматических колонок, вне зависимости от исходного состава пород, изменения вплоть до центральной зоны проявляются одинаково. Во внешних зонах ореолов отмечается каолинизация (особенно интенсивно проявляющаяся в породах кислого состава) и хлоритизация. Каолинит развивается по калишпату и темноцветам, хлорит – по темноцветам. В промежуточных зонах колонок появляются гнездообразные выделения иллита (тонкочешуйчатого гидросерицита), по выделениям ортоклаза, адуляра, новообразованным каолиниту и хлориту, а также по основной массе; калишпат частично сохраняется. Во внутренних зонах исчезают все минералы, кроме новообразованных кварца и иллита и основная масса полностью преобразуется. В этих частях колонки структура становится полностью метасоматической, с очень неравномерным распределением минералов. Есть участки сложенные, в основном, иллитом, где содержания кварца не превышают 20 –25% и, наоборот, такие, где кварц составляет 60-70%.

Наиболее характерный минерал этой зоны – тонкочешуйчатый гидросерицит (иллит) бесцветен; под микроскопом, в скрещенных николях имеет характерные низкие желтовато – белые цвета интерференции. Показатель двупреломления иллита – 0., размеры чешуек не превышают 0.01 мм. В массах иллита можно выделить реликтовые участки, замещенные этим минералом, но сохраняющие первоначальную структуру породы, например, перлитовую отдельность. Присутствуют агрегаты, выполняющие прямоугольные формы (полностью замещенные выделения калишпата).

Другой распространенный минерал, кварц, представлен зернами овальной или неправильной формы с извилистыми неровными очертаниями с размерами не более десятых долей миллиметра.

На участках породы с небольшим содержанием кварца минерал образует единичные редкие зерна, а там, где его количество возрастает – гранобластовые агрегаты.

Зоны аргиллизитов первого типа (с уран-молибденовым оруденением) характеризуются наличием центральной зоны, сложенной агрегатом кварца и смешанно-слойных (гидрослюда-монтмориллонит) минералов. Отмечается закономерная смена их качественного состава к осевым частям зон – в структуре смешанно-слойных минералов увеличивается количество слоев монтмориллонита с 2 до 15 %. Кондиционное оруденение приурочено только к центральным частям зон, мощность которых достигает нескольких десятков метров.

Смешанно-слойные минералы имеют тонкочешуйчатый облик, размеры в сотые доли миллиметра. Их характеризуют низкие (серые, светло-серые) интерференционные окраски, понижение двупреломления до 0.006 – 0.004 %.

Между количеством слоев монтмориллонита в структуре смешанно-слойного минерала и содержанием урана, молибдена в породах существует определенная зависимость, выражающаяся в том, что до осевой части зоны содержания рудных элементов возрастают пропорционально количеству монтмориллонита (рис. 26).

Рис. 26. Зависимость содержаний молибдена в породах от количества слоев монтмориллонита в структуре смешано-слойного минерала

1 – содержание монтмориллонита (м) в %; 2 – содержание молибдена, в %; 3 – трахириолиты; 4 – участки трещиноватых пород; 5 – участки интенсивно трещиноватых пород; 6 – участки интенсивно брекчированных пород.

Процесс оруденения непосредственно сопровождал аргиллизацию, более поздние гидротермальные жильные образования рудной минерализации не содержат. Первичные рудные минералы не встречены, вторичные представлены вульфенитом и ферримолибдитом, присутствуют гидратированный настуран и гипергенные урановые минералы. Ферримолибдит и урановые минералы образуют корочки, волосовидные прожилки, тонкую вкрапленость, вульфенит встречается более обильно, насыщая тонкочешуйчатую слюдистую массу.

Вслед за аргиллизитовым метасоматозом в центральных, наиболее нарушенных частях зон образовалась жильная минерализация, последовательность появления которой устанавливается по взаимоотношениям прожилков: 1)образование прожилков и жил мощностью до нескольких десятков сантиметров микрозернистого кварца, вмещающего гнезда темно-фиолетового флюорита, а также обильную мелкую вкрапленность пирита, 2)образование многочисленных взаимопересекающихся прожилков и гнезд флюоритового, флюорит-бертрандитового, пирит-гематит-флюоритового состава. Самостоятельный интерес могут представлять флюоритовая и бертрандитовая минерализация. Эти минералы выполняют как прожилки, так и цемент тектонических брекчий, мощность жил флюорита может достигать 1 метра, бертрандита – нескольких десятков сантиметров.

Зоны второго типа характеризуются развитием в центральной зоне иллита и кварца, а также обильной гематитизации (рис. 27). Переходы из зоны в зону не резкие, но границы центральной зоны выражены отчетливо и хорошо различимы визуально вследствие резкого изменения цвета породы с фисташково-зеленого на красный. Оруденение ограничено только центральной зоной колонки, мощность которой колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. В игнимбритах трахитового состава откартирована центральная зона аргиллизитов второго типа мощностью 280 метров. Процесс метасоматических изменений в зонах второго типа проявился в два этапа: 1)образование кварца и иллита, 2)образование кварца и буро-красного гематита вдоль трещин. Эти минералы замещают скопления иллита. Кроме прожилковидных выделений, гематит присутствует в виде крошечных комковатых частиц, окрашивающих породу в красный цвет.

Рис. 27. Особенности проявления гематитизации (черное) в аргиллизитах. Серое – иллит, белое – кварц

Шлиф К-532-6, увеличение 25, николи //.

Вслед за метасоматической, проявилась жильная гидротермальная стадия. Жильная минерализация образовалась на участках наиболее интенсивной тектонической нарушенности: 1)образование прожилков и гнезд гематита – «железного блеска» тонкопластинчатого строения, содержащего гнезда темно-фиолетового флюорита; 2)образование жил светлого (желтоватого, зеленоватого) флюорита и, что более характерно для зон этого типа, карбоната (сидерита); 3)образование прожилков халцедона.

Особенности проявления процесса аргиллизации в трахитах для зон второго типа принципиально не отличается от аналогичных в трахириолитах. При этом, в краевых и промежуточных зонах наряду с иллитом и каолинитом появляется монтмориллонит. В центральной части колонки калиевые полевые шпаты полностью замещены иллитом, но форма и положение псевдоморфоз восстанавливают трахитовую структуру.

Для вулканокластических пород характерна большая избирательность изменений. В игнимбритах трахитов при умеренном проявлении процессов гидрослюдистые агрегаты развиваются не повсеместно, а на отдельных участках и по некоторым обломкам. Мелкие гнезда, жилковатые выделения, сыпь гидрослюды присутствуют и во фьямме. Размер гнездообразных выделений редко превышает 0.03 мм. В массе породы отмечаются единичные, тончайшие (мощностью 0.02 мм), но очень выдержанные по простиранию прожилки гидрослюды. Гематитизация, гетитизация игнимбритов проявлена повсеместно по обломкам, фьямме и цементирующей массе, причем участками настолько интенсивно, что становится неразличимым минеральный состав пород.

Рис. 28 демонстрирует два петрофизических разреза через зоны аргиллизации. Для зон первого типа в целом характерно, от периферии к центру, уменьшения плотности и сопротивления, увеличение пористости; для зон второго типа – увеличение плотности, с падением сопротивления и уменьшением пористости в иллитовой зоне (последнее, вероятно, в связи с заполнением микротрещин и пор породы).

Рис. 28. Петрофизический разрез через зоны метасоматической колонки аргиллизированых трахириолитов: а – зоны первого типа с молибденовым оруденением; б – зоны второго типа с ниобиевым орудененеием.

Зоны колонки: 0 – фельдшпатолитизированные трахириолиты; 1 – внешняя; 2 – промежуточная; 3 – внутренняя; 4 – центральная.

Платформенные прогибы. Таблица 16 дает представление о минералах аргиллизитов, таблица 17 – об их метасоматической колонке. Примечательно, что аргиллизиты характеризуются большим количеством акцессорных, редких и рудных минералов, что косвенно может свидетельствовать об участии различных источников формирования растворов.

Таблица 16. Минералы аргиллизитов, Учурский прогиб

Встречаемость	Минералы аргиллизитов, развивающиеся по терригенным и терригенно-карбонатным породам
Основные, >10%	Кварц, иллит, смешанно-слойные (гидрослюда-монтмориллонит*), монтмориллонит*
Второстепенные (2-10%)	Каолинит*, хлорит, адуляр*, доломит*, кальцит*, сидерит*, барит*
Акцессорные, редкие, рудные	Серицит, сфен, фторапатит*, гипс*, сильвин*, ярозит*, альбит*, лепидокрокит*, ректорит*, гекторит, гониерит*, лейтонит*, лизардит*, углеродистое вещество, турмалин*, мусковит*, гематит, вернадит*, ильменит, магнетит, пирит*, галлуазит*, пиролюзит, псиломелан*, рутил, вюртцит*, зусманит*, арсенопирит, халькопирит*, блеклая руда*, елизаветинскит*, бераунит*, штренгит*, марказит*, халькозин*, галенит*, арканит*, атакамит*, малахит*, брошантит*, азурит*, хризоколла.

Примечание: «*» помечены минералы, диагностика которых уточнена рентгено-структурным анализом.

Таблица 17. Метасоматическая колонка аргиллизитов по кварц-полевошпатовым песчаникам гонамской свиты, Учурский прогиб

№ зоны	Название зоны	Минеральный состав	Реакции замещения
0	Песчаники	Кварц, ортоклаз, адуляр, плагиоклаз, цемент (кварц, полевой шпат, серицит)	Кварц, адуляр, цемент® альбит
1	Внешняя	Кварц, альбит, ортоклаз, адуляр, цемент	Альбит ®кварц, гидрослюда. Ортоклаз, адуляр ®кварц, гидрослюда. Цемент® кварц, гидрослюда
2	Промежуточная	Кварц, гидрослюда, серицит	Гидрослюда, серицит® монтмориллонит, гекторит
3	Внутренняя	Кварц, гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, гекторит

Субстратом, по которому развивались метасоматиты, служили преимущественно песчаники и более тонкообломочные породы, характер изменений во всех типах пород в целом однотипен.