Формация расслоенных интрузий на примере массива Стиллуотер

Массив расположен в пределах выступа фундамента Североамериканской платформы в юго-западной части Скалистых гор. На юге он интрудирует архейские гнейсы, частично превращенные в роговики, а на севере перекрывается платформенными осадками нижнего кембрия, залегающими на его эродированной поверхности. Возраст массива, на основании данных различных изотопных методов, оценивается в 3200 — 2700 млн. лет. интрузив рельеф порода геологический Массив представляет собой линзообразное тело длиной 48 км, под углом 70 — 800 падающее на северо-запад (рис. 1). В результате изучения обнаженной части интрузива было установлено, что он кристаллизовался в форме горизонтально залегающего тела. Современное крутое залегание расслоенности возникло в результате наложенных тектонических движений.

Основные сведения по геологии и петрологии интрузива содержатся в работах Г. Хесса, Э. Джексона, Л. Уэйджера и Г. Брауна, С. Тодда и др. По данным этих исследователей, в вертикальном разрезе массива выделяется ряд зон, сложенных какой-либо одной главное разновидностью пород.

Вдоль контакта с породами подошвы массива развита Базальная зона, представленная в экзоконтакте мелкозернистыми габброноритами и норитами. Снизу вверх они сменяются более крупнозернистыми бронзитами, а затем гарцбургитами. Мощность зоны 200 м.

Выше расположена Ультрамафитовая зона мощностью около 1050 м. Нижние две трети разреза зоны образованы ритмичным чередованием дунитов (минералы кумулуса: Ol + Crt), хромититов (Crt), гарцбургитов (Ol + Opx + Crt) и бронзититов (Opx), а верхняя — представляет единый мощный горизонт бронзититов. В породах отмечается, убога вкрапленность медно-никелевых сульфидов. Петрографические породы зоны являются полными аналогами Базальной зоны Бушвельда и перидотитовой и бронзитовой зон Мончегорского плутона.

В ультрабазитах нижней части Ультрамафитовой зоны наблюдаются жилы «вторичных» или метасоматических", дунитов, секущих первичную расслоенность. Мощность таких жил обычно составляет первые десятки сантиметров; в осевой части нередко отмечаются ортопироксеновые «ядра». Железистость вторичных дунитов обычно выше, чем вмещающих их ультрабазитов. Их возникновение связывается с пневматолитовыми процессами: с воздействием на породы существенно водного флюида, распространявшегося по системе трещин.

Верхняя граница Ультрамафитовой зоны определяется появлением кумулятивного плагиоклаза, который совместно с ортопироксеном слагает следующую, Норитовую (Полосчатую), зону мощностью около 810 м. В этой зоне также хорошо развита ритмичная слоистость, образованная чередованием слоев бронзитов, норитов и анортозитов, иногда троктолитов (кумулус: Ol + Pl; интеркумулус: Opx + Cpx) и плагиоклазсодержащих перидотитов (кумулус: Ol, иногда 1 — 2% Crt; интеркумулус: Opx + Pl). Последние встречаются в пачке тонкого ритмичного переслаивания мощностью около 50 м в 400 м выше основания Норитовой зоны. В верхней части этой пачки наблюдается резко обогащенный вкрапленниками сульфидов (0,5 — 1,5%) плагиноносный горизонт (риф J-M) мощностью 1- 3 м (Todd et ai., 1982). Он протягивается практически по всей длине расслоенного комплекса. По петрологическим особенностям породы рифа напоминают породы рифа Меренского в Бушвельде и «рудного пласта» Сопчи в Мончегорском плутоне. Здесь наблюдаются многочисленные нарушения расслоенности, текстуры оползания, эруптивные автобрекчии и др.

Появление клинопироксена в качестве минерала кумулуса характеризует зону Нижнего габбро мощностью 660 м. Выше залегает Анортозитовая зона мощностью около 1900 м. В ней наблюдаются три мощных (по 400 — 450 м) слоя анортозитов, разделенные прослоями габбро. Верхняя Габбровая зона мощностью 640 м образована чередованием мощных слоев лейкократовых габброноритов с маломощными прослоями анортозитов. Дальнейший разрез интрузива перекрыт палеозойскими породами.

Так же как и в других интрузивах, в массиве Стиллуотер хорошо выражена скрытая расслоенность (Уэйджер, Браун, 1970). Исключение составляет Ультрамафитовая зона. Специальные исследования скрытой расслоенности в ее пределах показали, что отношение Mg/(Mg + Fe) в кумулятивных мафических минералах несколько возрастает снизу вверх только в самых нижних 400 м разреза комплекса, а затем сохраняется приблизительно на одном уровне.

Следует отметить, что постоянство состава темноцветных минералов в пределах ультрамафических частей разреза нередко наблюдается и в других интрузивах — Мончегорском, Иоко-Довыренском, Маскокском и др. Если обратная направленность тренда скрытой расслоенности в самых нижних частых разреза объясняется охлаждающим влиянием контакта (Шарков, 1980), то постоянство состава минералов во всем остальном разрезе ультрамафитов пока не нашло адекватного объяснения. Общая мощность обнаженной части массива составляет 6000 м. Г. Хесс предполагал, то первоначальная его мощность была не менее 8000 м.

Характер ритмичного переслаивания в перидотитовой зоне комплекса Стиллуотер в целом аналогичен наблюдаемому в Мончегорском плутоне. Однако в отличие от последнего здесь широко развиты хромитовые кумулаты. Их мощность варьирует в довольно широких пределах — от нескольких миллиметров до 50 -70 см, иногда до 4 м. Хромитовые кумулаты обычно тесно ассоциируют с оливин-хромитовыми кумулатами (дунитами, пойкилитовыми гарцбургитами). При этом нижняя граница хромититов, как правило, резкая, а вверх они постепенно сменяются оливин-хромитовыми кумулатами через хромит-оливиновые, т. е. наблюдается своего рода ритмичность, где наиболее высокотемпературной фазой является хромшпинелид.

Согласно Э. Джексону, содержания хрома в хромшпинелидах убывают снизу вверх по разрезу зоны, а Fe3+, наоборот растут. С другой стороны, количество Cr и Fe3+ зависит от соотношений в слоях кумулятивных хромшпинелида и оливина: хромит в хромитовых кумулатах содержит больше Cr и меньше Fe3+ по сравнению с хромитами хромит-оливиновых кумулатов. Аналогичные закономерности выявлены в Бушвельдском интрузиве. Весьма характерно наличие функциональной зависимости между содержаниями Cr и Fe3+ в сосуществующих хромитах и оливинах, свидетельствующий о существовании в данном случае равновесной ассоциации минералов. Недавними исследованиями в хромитовых и оливиновых кумулатах Ультрамафитовой зоны, а также в бронзитовых кумулатах Базальной зоны Стиллуотерского массива выявлены сравнительно высокие концентрации металлов платиновой группы (до 8 — 11 г/т) и золота (до 1 г/т). Однако наиболее крупное месторождение платиноидов связано с рифом J-M в Полосчатой зоне. Здесь с сульфидами (халькопиритом, пирротитом, пентландитом) ассоциируют мелкие зерна платиновых минералов (мончеита, брэггита, куперита, котульскита и Pt-Fe сплавов). Один сегмент этого рифа длиной 5,5 км и мощностью 2,1 м содержит в среднем 22,3 г/т Pt и Pd при отношении Pt к Pd около 1:3,5. В остальных породах интрузива содержания благородных металлов незначительны.