МЕТАСОМАТИЗМ И ФРАГМЕНТАЦИЯ ТРАППОВ ПРИ ВНЕДРЕНИИ В
КАРБОНАТНО-СОЛЕНОСНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ЧЕХЛА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ
, ,
Институт геологии и минералогии СО РАН, Новосибирск, *****@
Траппы Сибирской платформы отличаются от других крупных магматических провинций большим фациальным разнообразием. [1936] определил понятие "трапп" как совокупность интрузивных, эксплозивных, эффузивных и связанных с ними гидротермальных образований преимущественно основного состава. В последующие годы выяснено, что здесь встречается весь присущий основным магмам набор эффузивно-пирокластических, субвулканических, интрузивных тел, изменяющихся по форме, размеру, облику и степени преобразования слагающих их пород. Кроме того, характерной особенностью интрузивных разностей сибирских траппов является их локализация в пределах слоистых толщ неметаморфизованного платформенного чехла, включающих карбонатно-соленосные отложения, обычно рассматриваемые как мощный "геохимический" реактор, в котором активизируются процессы вторичных преобразований [Павлов, 1975; Виноградов и др., 2006]. В связи с этим, к изменениям, которые претерпевают базитовые магмы при перемещении от места зарождения к местам затвердевания, (в промежуточных магматических камерах и проводниках), добавляются процессы их взаимодействия с карбонатно-эвапоритовыми породами и захороненными в их поровом пространстве рассолами и растворами, в том числе содержащими нефть и газ. Становление магматических масс в неоднородной химически активной среде сопровождалось появлением и развитием флюидных рудно-магматических систем, обусловивших генезис месторождений черных, цветных и благородных металлов, бора, стронция, фосфора, графита, исландского шпата и коллекционного сырья. Особенно интенсивно эти процессы проявлялись в наиболее проницаемых структурах, таких как вулканотектонические постройки ангаро-илимского типа [Мазуров, Бондаренко, 1997; Фон-дер-Флаасс, Никулин, 2000], наиболее широко распространенных в южной части платформы.
Взаимодействие траппов с вмещающими породами включает широкий круг физических и химических явлений, неодинаково проявленных на разных глубинах и отраженных в вещественном составе и облике реакционно-метасоматических новообразований. К числу механических процессов относится фрагментация пород и расплава, начиная с глобулирования и/или ликвации магмы, обособления продуктов кристаллизационной дифференциации в магматический этап и заканчивая дроблением, брекчированием в связи с формированием трещин усадки или наложенных разрывных дислокаций. Фрагментация и трещинообразование имеют определяющее значение для формирования проницаемых зон и развития обменных реакций. В протяженных более чем на 3,5 км по вертикали рудоносных вулканотектонических постройках ангаро-илимского типа встречается большое число дезинтегрированных траппов и вмещающих пород. В верхней эффузивно-пирокластической части построек можно наблюдать брекчиевидное строение долеритов и базальтов, обычное для охлаждающихся лав, включая фреато-магматические и эксплозивные текстуры, осложненные более поздним катаклазом. В этом плане они подобны магмовыводящим эффузивным структурам других районов [Куренцов, 2002].
Центральная часть вулканотектонической постройки представляет собой субвертикальную диатрему (трубку взрыва, жерло, некк), в которой сосредоточены эруптивные и эксплозивные брекчии траппов, раздробленные вмещающие карбонатно-терригенные породы, пронизанные сетью даек долеритов. Все породы претерпели многостадийный метасоматизм, в разной степени насыщены рудной минерализацией. Характерное для вулканогенных построек центрально-симметричное строение здесь наблюдается только в тех частях, где преобладают однородные терригенные свиты. В чередующихся пачках пород разной компетентности, насыщенности флюидами и контрастных химических свойств внедряющиеся магматические массы образуют ветвящиеся тела сложной формы. При многократных импульсах магматической активности, просадках над опустошающимися промежуточными магматическими камерами создаются предпосылки для развития процессов смешения отдельных порций магм с разными вмещающими породами, что приводит к формированию магматогенных брекчий и брекчий смешанного состава с магматическим или гидротермально-метасоматическим цементом. Многоэтапное стадийное развитие метасоматических реакций, особенно с вовлечением активизированных рассолов, значительно дополняет видовое разнообразие пород и минералов в этих наиболее проницаемых для флюидов частях постройки. Если в верхней эффузивно-пирокластической части постройки главные метасоматические преобразования траппов заключались в пропилитизации, зеленокаменном перерождении, то в этой более глубинной зоне были образованы известковые и магнезиальные скарноиды по мергелистым свитам и песчаникам с карбонатным цементом, инфильтрационные и диффузионно-биметасоматические известковые скарны по долеритам и другим дезинтегрированным породам. Характерно, что метасоматические колонки скарнов слагают цементирующую массу гетерогенных брекчий, а не образуют сплошных однородных залежей, как в плутоногенных структурах складчатых областей. Поэтому облик скарнов своеобразен, он отражает сочетание механизмов замещения и выполнения, изобилует неоднородными текстурами.
Наиболее масштабные и своеобразные преобразования траппов осуществлялись при вторжении магмы в слоистые карбонатно-соленосные отложения, которые в южной части платформы относятся к кембрийским свитам: литвинцевской, ангарской, булайской, бельской и усольской. Поисково-разведочным бурением глубоких горизонтов и окрестностей Коршуновского и Рудногорского месторождений в конце восьмидесятых годов прошлого столетия обнаружено, что на уровне ангарской свиты траппы образуют лакколитоподобное тело мощностью более 500 м с послойными ответвлениями силлов, совпадающими с замещенными пачками каменных солей. Это промежуточная магматическая камера, формирование которой явилось началом развития флюидной рудообразующей системы. В пределах формирующейся камеры происходило многостадийное механическое, термическое и химическое взаимодействие двух субстанций: 1) базитовой магмы, состоящей из твердых фаз – интрателлурических вкрапленников оливина, пироксена и плагиоклаза, сульфидно-оксидно-силикатного расплава и равновесного с ним газа, 2) карбонатно-соленосных пород, в зернах минералов и в поровом пространстве которых заключены растворы, рассолы и газо-нефтяные смеси. В участках послойных внедрений базитовой магмы в неоднородно-слоистую карбонатно-соленосную толщу происходила дезинтеграция как магмы, так и вмещающих пород. В краевых частях быстро остывающий расплав претерпевал глобулирование и смешение с доломитами, мергелями, известняками и каменными солями. Реакционно-термическое взаимодействие магмы с породами приводило к частичному плавлению и растворению эвапоритов, появлению солевых расплавов и флюидов, главных агентов преобразования затвердевающих расплавов.
Глобулированные долериты составляют внутренний ореол долеритовых ответвлений главной лакколитоподобной интрузивной залежи. Они представлены сфероидальными частицами переменного размера, от долей мм до нескольких см, которые слагают полосчатые, псевдослоистые, похожие на конгломераты обособления в кальцифировой массе. При первичной документации керна неоднократно отмечались переход сплошного долерита к глобулированным разностям через зону прожилкового скарнирования. Детальным исследованием состава и зональности магнезиальных скарнов из таких участков [Мазуров, Титов, 1999] уточнен генезис этих пород как продуктов смешения базитовой магмы с эвапоритами. Степень дезинтеграции и скарнирования долеритовых глобулей варьирует в зависимости от литологии замещаемых пород, мощности интрузивного тела. На передовом фронте мелкие скарнированные частицы долеритов могут находиться вместе с остроугольными реликтовыми обломками известняков и галопелитовых прослоев солей.
Типичное строение глобулей долерита показано на рисунке (вставка рисунка). На нем видно, что глобули повсеместно окружены узкой каймой вторичных минералов шириной в доли мм. В левой верхней частице есть только фенокрист оливина, в правой глобуле – коленчатое срастание зональных фенокристов плагиоклаза первой генерации (от № 80 в центре до № 65 на периферии). В других, не попавших в поле зрения глобулях, есть вкрапленники авгита. Во всех глобулях в стекловатой основной массе выделяются скопления удлиненно-призматических скелетных и футлярных зерен плагиоклаза второй генерации (№ 65-60). Микродолеритовая основная масса породы представлена тонкими срастаниями лейст плагиоклаза (№ 50-55, вплоть до № 43), пироксена, сложных оксидов железа и титана, вторичными минералами. Имеются участки пилотакситового и интерсертального строения. Структура породы свидетельствует о том, что фрагментация магмы началась в момент, когда выделились только оливин и плагиоклаз. В сумме их количество составляло не более 15%. По расчетным данным оливин состава Фо80,9Фа19,1 появляется в этих породах при температуре 1218°С, плагиоклаз № 78 – при 1193°С и авгит – при 1170°С. Быстрое охлаждение привело к стеклованию расплава и выделению скелетно-каркасных плагиоклазов второй генерации, а все остальные минералы явились уже продуктом девитрификации.
Формирование промежуточной магматической камеры среди карбонатно-соленосных отложений чехла, по-видимому, осуществлялось путем импульсного внедрения отдельных порций расплава. Об этом можно судить по неоднородности строения вскрытых скважинами вертикальных сечений. Оно также могло явиться причиной неоднократной дезинтеграции и смешения магмы с разными породами рамы. Смешение основной магмы с эвапоритовым субстратом вызывало изменение агрегатного состояния расплавов, расширяло интервал его кристаллизации и текучести [Шарапов, Фон-дер-Флаасс, Хоменко, 1992]. Кроме механической дезинтеграции расплавов, явлений глобулирования в краевых зонах и на передовом фронте послойных силлов-апофиз, происходило изменение химического состава расплава как в отношении петрогенных, так и редких и рассеянных элементов. Контаминированные долериты содержат больше калия и магния, меньше – кремния, железа, фосфора, имеют высокое торий-урановое отношение, аномальные количества бария, стронция и ряда других элементов.
Минералообразующий флюид, образованный в результате смешения газов, выделявшихся из магмы, солевого раствора-расплава, возникающего при плавлении и растворении эвапоритов, явился главным агентом генезиса большой группы метасоматических пород и руд. Свой вклад в создание проницаемых трещинных структур в послемагматический этап внесло гравитационное обрушение над магматической камерой и в связи с опустошением растворенного пространства эвапоритов. Приток в сферу базит-эвапоритового взаимодействия захороненных рассолов из удаленных зон и нагрев их охлаждающимися телами долеритов дал возможность развития широкого ореола гидротермальной минерализации вокруг и внутри высокотемпературных пород и руд. Таким образом, внедрение траппов в карбонатно-соленосные отложения Сибирской платформы сопровождалось процессами преобразования магматических масс и вмещающих отложений платформенного чехла, приводило к зарождению и многостадийному развитию суперсоленых (до 70% CaCl2-экв.) флюидов, эволюция которых способствовала созданию уникального разнообразия пород, руд и минералов неповторимого облика.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № , и Министерства образования и науки РФ, грант РНП.2.1.1.702.
Список литературы
, , и др. Изотопные признаки условий накопления и преобразования соленосных пород нижнего кембрия Иркутского амфитеатра. Сообщение 1. Изотопный состав серы // Литология и полезные ископаемые, 2006, № 1. С.96-110.
Трапповый вулканизм и его роль в формировании корового слоя континентов // Вертикальная аккреция Земной Коры, факторы и механизмы. М., Наука, 2002. С.95-104.
, Структурно-генетическая модель рудообразующей системы ангаро-илимского типа // Геология и геофизика, 1997, Т. 38, № 10. С..
, Магнезиальные скарны из участков послойных инъекций базитовой магмы в эвапориты платформенного чехла // Геология и геофизика, 1999, Т. 40, № 1. С. 81-88.
Магнетитовое рудообразование при участии экзогенных хлоридных вод. М., Наука, 1975, 246 с.
Петрология траппов Сибирской платформы. Л., изд-во Главного управления Севморпути, 1936, 227 с.
Фон-дер-, Атлас структур рудных полей железорудных месторождений. Иркутск, изд-во Иркут. ун-та, 2000, 192 с.
, Фон-дер-, Реакционно-термическое взаимодействие с вмещающей средой базитового расплава при его интрузии в слоистые толщи чехла Сибирской платформы // Геология и геофизика, 1992, Т. 93, № 3. С. 43-56.
