Минералогия, геохимия и рудоносность гранитоидов Ясытай-Чикойского междуречья Центрального Забайкалья

Ясытай-Чикойское междуречье находится в северо-западной части Монголо-Забайкальской складчатой системы. Район отличается широким развитием гранитоидов и является областью локализации рудопроявлений Бп, Аи и других элементов.

Гранитоидный магматизм характеризуется многоэтапностью проявления, сложными взаимоотношениями пород, отсутствием однозначных возрастных датировок, высокой вариабельностью состава магматитов даже на небольших участках, отражающейся на петрофизических параметрах и соответственно в геофизических полях. Это предопределило отсутствие общепринятой схемы расчленения гранитоидов региона и единого взгляда на их генетическую природу. Несмотря на многолетнюю историю изучения района до сих пор отсутствует комплексная характеристика гранитоидов. Существующие схемы формационного деления магматитов, кроме общегеологических материалов, базируются на петрографических, петрохимических, геохронологических, в меньшей степени геохимических данных, которые часто плохо увязаны друг с другом. При этом особенности акцессорно-мине-ралогического состава гранитоидов обычно не учитываются, либо приводятся лишь наиболее характерные ассоциации акцессо-риев. Поэтому, остро стоит вопрос именно комплексного рассмотрения магматитов с упором на их слабо изученную акцес-сорно-минералогическую характеристику. Изучение последней показало широкие возможности акцессориев в решении вопросов расчленения, корреляции и петрогенезиса гранитоидов.

Оловянно-вольфрамовые проявления генетически связаны с лейкогранитами. Большое количество лейкогранитных массивов, при крайне ограниченном числе рудопроявлений потребовало выявления причин, обусловивших различную рудную продуктивность лейкогранитов, и определения минералогических особенностей рудоносных гранитоидов.

Преимущественно кварцево-жильный характер оловян-но-вольфрамового оруденения, при широком развитии на рудных площадях и «пустых» кварцевых жил, слабая обнаженность рудных объектов, неравномерное распределение в объеме жил полезных компонентов вызвали необходимость выявления признаков, позволяющих экспрессно различать рудоносные и безрудные кварцевые жилы.

До сих пор открытым оставался также вопрос о месте и времени генерации золотоносных гидротерм.

Решение в работе перечисленных минералого-геохимических вопросов определяет актуальность темы диссертации.

Цель работы — всестороннее, с широким применением математических методов исследования, изучение гранитоидов ЯсытайЧикойского междуречья, выявление минералого-геохимических критериев их расчленения, корреляции, генезиса и рудоноснос-ти.

Основные задачи работы:

1. Выяснение особенностей строения массивов разновозрастных гранитоидов и установление их минералого-геохимичес-кой характеристики.

2. Выявление характера эволюции минеральных парагенези-сов, петрохимического и редкоэлементного составов по мере становления разновозрастных магматических комплексов и гра-нитоидного магматизма региона в целом.

3. Установление петрохимических и геологических факторов, определяющих поведение основных акцессорных минералов.

4. Выявление типоморфных особенностей породообразующих и акцессорных минералов, позволяющих использовать их в целях расчленения, корреляции, определения потенциальной рудонос-ности и условий образования гранитоидов.

5. Определение минералого-геохимической обусловленности петрофизических параметров, в первую очередь магнитной восприимчивости, и создание надежной петрологической основы для интерпретации данных магнитной съемки.

6. Выявление особенностей поведения Бп, Ш, Аи в процессе развития гранитоидного магматизма и определение минеральных ассоциаций магматитов различной рудно-геохимической специализации.

7. Выявление причин различия лейкогранитов по структурно-вещественным признакам и степени рудоносности.

8. Определение возможности использования термобарогео-химических методов исследования для получения объективных оценок рудной продуктивности кварцевых жил, не зависящих от характера распределения в объеме жил рудных минералов (на примере кварцевых жил оловянно-вольфрамового Кресто-во-Сенькинского рудного узла Центрального Забайкалья).

Фактический материал и методы исследований.

Результаты исследований базируются на фактическом материале, полученном автором при геологосъемочных работах масштаба 1:50 000 в 1986;1993 г. г. Всего использовано. 145 полных силикатных анализов пород, 34 анализа биотитов, 2 анализа вольфрамитов, 150 минералогических анализов протолочек, результаты приближенно-количественных спектральных анализов на 34 элемента свыше 1550 проб пород и 24 монофракций биотитов и вольфрамитов, 775 определений плотности и магнитной восприимчивости магматитов, 5 определений возраста изохронным ЕЬ-Бг методом. Кроме того, изучено 100 образцов кварцевожильного материала декрептометрическим методом и около 300 прозрачных шлифов. При обработке геологических и аналитических материалов широко использовались статистические методыкорреляционный, факторный и кластерный анализы.

Научная новизна.

1. Впервые комплексно (геология, минералогия, петрохи-мия, геохимия, петрофизика) с широким применением математических методов рассмотрены гранитоиды Ясытай-Чикойского междуречья Центрального Забайкалья.

2. Выработаны модели формирования разновозрастных гра-нитоидов с подсчетом привноса-выноса вещества при палинген-но-метасоматическом гранитообразовании.

3. Впервые выявлена поперечная латеральная зональность доюрских гранитоидов (даурского комплекса) по трем уровням организации вещества (атом, минерал, порода), во-многом обусловленная процессами юрского (асакан-шумиловского) гра-нитообразования.

4. Определена ведущая роль юрских метасоматических процессов в формировании акцессорно-минералогического состава более ранних магматитов.

5. Показана связь особенностей минералого-геохимическо-го состава юрских лейкогранитов с условиями их становления.

6. Выявлены типоморфные особенности ряда породообразующих и акцессорных минералов для целей расчленения, корреляции и определения условий образования гранитоидов.

7. Выявлены петрохимические зависимости поведения 10 наиболее распространенных акцессорных минералов.

8. Впервые обоснована потенциальная золотоносность юрских гранитоидов, наиболее дифференцированные разности которых обладают редкометальной специализацией.

9. На примере кварцевых жил Крестово-Сенькинского рудного узла показана возможность применения декрептометричес-ких исследований для достоверного разделения рудных и безрудных кварцевых жил.

Основные защищаемые положения.

1. Доюрские гранитоиды Ясытай-Чикойского междуречья характеризуются минералого-геохимической зональностью, обусловленной метасоматическими процессами, связанными с формированием юрских лейкогранитов.

2. В доюрских гранитоидах происходит смена, первичного ильменит-апатит-цирконового парагенезиса акцессориев на ор-тит-сфен-магнетитовую ассоциацию в разностях, преобразованных юрскими метасоматическими процессами.

3. Минералого-геохимические различия юрских лейкогранитов обусловлены условиями становления слагаемых ими плутонов (робщ> рн2о> Т, устойчивость этих параметров во времени, степень мобилизации гранитизированного субстрата).

4. Юрские лейкограниты являются не только редкометаль-ными, но и потенциально золотоносными. Профиль рудной специализации определяется степенью фракционирования (дифференциации) магматических расплавов.

5. Кварцевые жилы Крестово-Сенькинского рудного узла Центрального Забайкалья обладают широко варьирующими содержаниями вольфрамита. Рудоносные жилы от безрудных отчетливо различаются интенсивностью декрепитации кварца, не зависящей от характера распределения рудного минерала.

Практическая и научная значимость.

1. Установленная вторичная природа большей части магнетита в доюрских гранитоидах предопределяет необходимость более внимательного отношения к расшифровке магнитных аномалий и в целом интерпретации геофизических данных при геологическом картировании территории. Это позволит достоверно выделять метасоматически измененные фации доюрских гранитоидов, часть которых может отражать надынтрузивные зоны невскрытых тел юрских редкометальных лейкогранитов.

2. Выявленные типоморфные особенности породообразующих и акцессорных минералов в разнотипных гранитоидах расширяют возможности формационного и металлогенического анализов.

3. Установленные закономерности поведения Бп, Ш, Аи в ходе развития магматических систем и выявленные минералогические индикаторы пород различной геохимической специализации позволят более целенаправленно вести поисковые работы.

4. Выявленная потенциальная золотоносность лейкогранитов асакан-шумиловского комплекса расширяет перспективы региона в отношении этого вида оруденения и требует более комплексного подхода к изучению продуктов юрского этапа грани-тообразования, до последнего времени считавшихся лишь ред-кометаллоносными.

5. Установленные различия в интенсивности газовыделения кварца вольфрамитоносных и безрудных жил позволят применять метод декрепитации для разбраковки жил по степени рудной продуктивности. В отличие от традиционных химико-спектральных методов интенсивность декрепитации не зависит от неравномерности распределения рудных минералов в объеме жил.

6. Выявленная поперечная минералого-геохимическая зональность доюрских гранитоидов, совпадающая с региональной петрохимической зональностью увеличения содержаний калия в одновозрастных магматитах в северо-западном направление от центральной части Монголо-Забайкальской складчатой системы,.

— и вызывает необходимость изучения параллельно с петрохимичес-кой информацией и данных по акцессорно-минералогическому и редкоэлементному составам гранитоидов и использования в па-леотектонических реконструкциях комплексного минералого-гео-химического материала.

7. Приведенная комплексная характеристика всех основных фазово-фациальных разновидностей гранитоидов является наиболее полной для региона петрологической сводкой. Она может служить базой для сравнения гранитоидов Ясытай-Чикойского междуречья и сопредельных районов, являться исходным материалом для интерпретации геофизических материалов на обширной территории.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на региональных Российских конференциях «Локальный прогноз и разработка месторождений золота» (Чита, 1992), «Гидрогеология, инженерная геология, геоэкология месторождений полезных ископаемых» (Екатеринбург, 1994), первом Всероссийском петрографическом совещании «Магматизм и геодинамика» (Уфа, 1995), а также итоговых научных конференциях КГУ (Казань, 1993;1995).

Публикации.

Основные положения диссертации отражены в 9 печатных работах и 2 геологосъемочных отчетах.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий объем составляет 257 страниц, в том числе 38 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 124 наименований, объем текстовой части 153 с.

Выводы.

1. Охарактеризовано геологическое строение Крестово-Сенькинского рудного узла, закономерности размещения в его пределах рудных тел и их минералогия.

2. Выявлена возможность и необходимость использования декрептометрических исследований для объективного разграничения кварцевых жил по степени рудной продуктивности.

3. Дана прогнозно-перспективная оценка территории Ясы-тай-Чикойского междуречья на Бп, Ш, Аи.

— 235 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Регламентированные ограничения объема диссертаций не позволили автору с одинаковой полнотой осветить все проблемные вопросы магматической геологии Ясытай-Чикойского междуречья, сформулированные во введении в виде основных задач и в первой главе работы. В целом получены следующие основные результаты.

1. Гранитоиды Ясытай-Чикойского междуречья впервые рассмотрены комплексно с использованием широкого круга методов исследования, данные которых тесно увязаны друг с другом.

2. На основе геологических и минералого-геохимических данных обосновано выделение трех магматических комплексов, что предопределяет внесение корректив в существующие схемы двухкомплексного расчленения магматитов района.

3. Рассмотрены генетические модели палингенно-метасома-тического гранитообразования с подсчетом привноса-выноса вещества. Показано, что формирование гранитоидов даурского комплекса произошло за счет магматического замещения терри-генных отложений куналейской свиты, ингодинской серии и глу-бокометаморфизованных докембрийских образований. Становление магматитов асакан-шумиловского комплекса определилось мобилизацией вещества даурских крупнопорфировидных гранитоидов. Даурский и асакан-шумиловский этапы гранитизации по объемам перераспределенного вещества, составлявшим 97−202 г на 1000 см³, примерно равны. Метамагматизм сопровождался разуплотнением вещества в пределах 17−83 г на 1000 см³. Можно говорить о длительном (Т-^) и довольно равномерном поступлении гра-нитизирующих флюидов. Гранитизация выражалась в привносе.

К, а на заключительной стадии Р и выносе Т1, А1, Бе, Мп,.

Са, Р. На даурском этапе гранитообразования привносились РЬ, Ы, №э, НЬ, Ве, на асакан-шумиловском — Бп, Ве, В1, Ш, Аи, А&-, Б. :

4. Впервые выявлена поперечная латеральная зональность гранитоидов триас-раннеюрского даурского комплекса, заключающаяся в обогащенности магматитов Зачикойской СФЗ в сравнении с однотипными породами Менза-Шумиловской СФЗ щелочами (в первую очередь К), И, ТН, Ре203, М£, БрН. Зональность определяется уровнем и типом щелочности от которых зависит поведение других компонентов. Повышенная щелочность гранитоидов Зачикойской СФЗ, что сближает их с одновозрастными образованиями расположенной севернее Селенгинс—Яблоновой складчатой области, во многом обусловлена дегазацией формировавшихся здесь в ранней-средней юре очагов асакан-шуми-ловских лейкогранитов, являвшихся более высококалиевыми чем таковые в Менза-Шумиловской СФЗ. Последнее в пределах Ясы-тай-Чикойского междуречья может быть связано как с некоторой вариацией состава субстрата, подвергшегося в юрское время переплавлению, так и с различными глубинами генерации грани-тообразующих флюидов, интенсивное воздействие которых привело к образованию асаканшумиловских лейкогранитов. Т. е. обогащенность калием образований Зачикойской СФЗ могла возникнуть как в юре, так и в более раннее время. Но в концентрированном виде отмеченные особенности минералого-геохими-ческого состава даурских гранитоидов зоны сформировались в этап становления асакан-шумиловского комплекса.

Выявленная петрогеохимическая зональность совпадает с региональной петрологической зональностью для верхнепермской-нижнетриасовой и верхнетриасовой-нижнеюрской эпох. Которая выражается в увеличении щелочности магматитов в севе.

— 237 ро-западном направлении от мезозойского Монголо-Охотского прогиба, располагавшегося юго-восточнее рассмотренной зоны [46]. Причем, как определено автором, уровень щелочности и ее характер определяют многие особенности состава гранитои-дов. В первую очередь это касается тенденций поведения железа. Его «стремление» к образованию окисных акцессорных минералов, прежде всего в виде магнетита, в обогащенных калием магматитах, определяет и соответствующее выражение последних в геофизических полях. Вероятно вследствии этого, с указанной региональной петрологической зональностью, совпадает и поведение магнитного поля, уровень которого возрастает в северо-западном направлении от Даурской СФЗ Монголо-Забайкальской системы к Селенгино-Яблоновой складчатой области [17].

5. Показано, широкое развитие метасоматически измененных фаций гранитоидов даурского комплекса, обусловленное характером формирования магматитов асакан-шумиловского комплекса. Данные фации характеризуются специфическим составом, особенности которого ярко проявлены в количестве и наборе акцессорных минералов. По мере усиления метасоматического преобразования гранитоидов происходит резкое с 40−490 г/т до 6200−8650 г/т увеличение общего количества акцессориев, при этом 11-Ар-2г первичный парагенез неизмененных разностей сменяется Ог-БрТь-МЬ ассоциацией. Новообразование* ' ЗрП, МЬ происходит за счет разрушения НЫ, Вг и раскисления РI.

6. Впервые флуктуации состава лейкогранитов района, отнесенных к асакан-шумиловскому комплексу, связаны с условиями формирования слагаемых ими плутонов — Робц, Рнго> тУс тойчивость этих параметров во времени или степень открытости кристаллизующихся систем, степень мобилизации субстрата при палингенно-метасоматическом гранитообразовании и уровень эрозионного среза. Этими параметрами определяются — щелочность и ее тип, содержания Р, редких щелочей, 0, Ар, БрН, степень дифференцированности пород, соотношения фемафильных компонентов и уровни содержаний гранитофильных элементов.

7. Впервые выявлена комплексная Аи-Бп-Ш специализация асакан-шумиловских лейкогранитов. Оловои вольфрамоносными являются наиболее дифференцированные лейкограниты, становление которых проходило при максимальной активности ?, в условиях приближенных к термостатированным. Состав их приближается к составу плюмазитовых редкометальных лейкогранитов. Золотоносными являются лейкограниты и их гибридизированные разности, обладающие меньшей дифференцированностыз, обедненные многими гранитофильными элементами, при формировании которых повышенной активностью пользовались В и, вероятно, С1. Кроме того, родоначальные расплавы золотоносных магматитов характеризовались меньшей степенью мобилизации палингенного субстрата и их интенсивному фракционированию препятствовала неустойчивость термобарических условий вследствии относительной открытости магматических очагов. Редкометальные гра-нитоиды развиты в Менза-Шумиловской СФЗ, а золотоносные разности пользуются повсеместным распространением при формировании золоторудных проявлений в Зачикойской СФЗ.

8. Впервые с применением математических методов исследовано поведение акцессорных минералов в разнотипных образованиях. Выявлены петрохимические и геологические факторы этого поведения. Установлено, что в даурском комплексе «судьба» акцессориев определялась, главным образом, фемич-ностью (основностью) пород и степенью их метасоматического преобразования, а в гранитоидах асакан-шумиловского комплекса — окислительно-восстановительным потенциалом. Индиффе.

— 239 рентным к изменениям петрохимических показателей является II.

9. Выявлена минералого-геохимическая обусловленность магнитной восприимчивости гранитоидов. Она в первую очередь зависит от содержаний МЬ (минеральная форма зависимости) и окисного железа (геохимическая зависимость). Рассмотрены особенности поведения М£ и петрохимические факторы, определяющие активность кислорода. Устойчивое развитие МЬ контролируется многими факторами, из которых наибольшее значение имеет величина окислительно-восстановительного потенциала. Развитие минерала в гранитоидах даурского комплекса большей частью определяется петрохимическими параметрами, кроме повышенного окислительного потенциала необходим калиевый характер щелочности (Ма20/К20 <0,9), а в асакан-шумиловских образованиях важны щелочность, ее тип и длительность становления пород (скорость кристаллизации). Для предварительного определения магнитных свойств магматитов предложены графики — Ре203/Ре0 — ЗЮ2- Ре203/Ре0 — Ш20+К20 с эмпирически установленной границей устойчивого развития Ш. Кроме того, приведенные материалы позволяют по данным аэромагнитной съемки и геологической карты 1:200 000 масштаба приближенно определить развитие того или иного петротипа гранитоидов.

10. Показаны типоморфные особенности М£, БрК 1 т, Р1, От, Мг, Сг, Ру, Ар, золота и породообразующих минералов. Важное значение в целях формационного и металлогенического анализа гранитоидов имеет типоморфизм следующих минералов:

3 — а) окраска — происходит потемнение минерала по мере становления комплексовб) погасание — резко волнистая его форма проявлена в ранних магматических выделениях в наиболее «напряженных» породах: даурских кварцевых диоритах, магмати.

— 240 тах Зачикойской ОФЗ и лейкогранитах Крестовского и Ясы-тай-Кинкитуйского массивовв) степень идиоморфизма ранних выделений — (2 более идиоморфен чем, а иногда и РI, в породах Крестовского и Толстогривского массивов. Гер — проявление решетчато-сдвойникованного строения зерен магматической генерации — оно отсутствует лишь в пермских гранитоидах, кварцевых диоритах и части порфировидных грано-диоритов даурского комплекса.

Вг — а) степень идиоморфности — везде корродирован всеми фельзическими минералами, степень которой выше в асакан-шу-миловских магматитах, при максимуме в породах очаговых плутоновб) состав — по мере развития магматизма происходит увеличение железистости и глиноземистости минерала. Вг даурских гранитоидов Зачикойской СФЗ более калиевые, магнезиальные и окисленные чем Вг однотипных магматитов Менза-Шуми-ловской СФЗ. С увеличением железистости и глиноземистости минерала возрастают степень его окисленности, содержания в нем ?, редких щелочей и Бп, Аи.

МЬ — а) содержание — концентрации минерала более 100 г/т характерны для метасоматически измененных доюрских гранитоидов и магнитных гранитоидов асакан-шумиловского комплексаб) форма выделений — в породах с содержанием М£ > 100 г/т фиксируется метасоматическая генерация минерала, обладающая максимальными до 2,5 мм размерами, скульптурами роста, наличием включений породообразующих минералов, скелетными выделениями.

БрП — а) содержание — концентрации более 400 г/т отмечаются лишь в измененных доюрских гранитоидах, в породах асакан-шу-миловского комплекса наиболее характерные содержания — до 10 г/тб) форма выделений — в измененных доюрских гранитоидах.

— 241 минерал обладает максимальными до 3 мм размерами, преобладанием скелетных форм, проявлением на поверхности штриховки и наростов, включениями породообразующих минералов. ?I — а) содержание — весовые концентрации характерны для асакан-шумиловских гранитоидов, где в наименее дифференцированных лейкогранитах оно составляет до 3−4 г/т, а в максимально дифференцированных более 10 г/тконцентрации более 20−30 г/т отмечаются в породах, обогащенных Бпб) — окраска — темно окрашенные выделения отмечаются лишь в наиболее дифференцированных лейкогранитах очаговых плутонов. Лр — содержание — в наименее дифференцированных гранитоидах асакан-шумиловского комплекса 4−33 г/т, в максимально дифференцированных — до 1−2 г/т.

Мг — содержание — весовые концентрации лишь в асакан-шумиловских — гранитоидах, разности которых, обогащенные Р и Ы, фиксируются содержаниями Мг более 15−20 г/т. бг — содержание и форма выделений — в гранитоидаг. даурского комплекса концентрации более 4 г/т маркируют породы, обогащенные Бп и Шв асакан-шумиловских образованиях максимальные содержания минерала (в среднем 1078 г/т) приходятся на двуслюдяные лейкограниты первой фазы, где вйделения минерала характеризуются черепичной скульптурой граней с многочисленными субпараллельными наростами.

Ру — содержание — в даурских гранитоидах концентрации более 10 г/т приходятся на метасоматически измененные разности, в асакан-шумиловских гранитоидахвесовые содержания в породах, обогащенных Аи.

1 г — а) огранка кристаллов — в даурских образованиях развиты призматические и дипирамидально-призматические сложно ограненные кристаллы, по мере дифференциации этих гранитоидов происходит смена острой пирамиды на тупую, а преобладающий вид призматической грани подчинен латерально-структурному контролю (в магматитах Менза-Шумиловской СФЗ преобладают выделения гиацинтового типа с гранью (100), а в Зачикойских гранитоидах — цирконового типа (110)) — в асакан-шумиловских гранитоидах минерал также в виде дипирамидально-призматичес-ких, но менее сложно ограненных кристаллов с преобладанием пирамиды (111), поведение призматической грани Zr аналогично таковому в гранитоидах даурского комплексаб) удлинение кристаллов — по мере дифференциации даурских гранитоидов происходит укорачивание 1 г (Кудл от 8−10 до 2−6), в асакан-шумиловских образованиях этот параметр прямо связан со скоростью становления плутонов (Кудл 5−7 в породах Крестовского и Толстогривского массивов быстрого становления, и 2−3 в породах очаговых плутонов длительного формирования).

И. Выявлены минералогические индикаторы гранитоидов разной геохимической специализации. В даурских магматитах ими являются — Ру и Сг для пород, обогащенных Бп и в асакан-шумиловскихПи Мг для оловоносных гранитоидов, Ру и ¿-г для пород, обогащенных Аи. Установлено, что потенциально олововольфрамоносные лейкограниты асакан-шумиловского комплекса обладают более 10% вкладом в общее весовое количество акцессориев содержаний Мг-И-1г триады, а реально рудоносные более 40% вкладом содержаний этих трех минералов.

12. Определена возможность применения метода декрепитации для достоверного разделения рудных и безрудных кварцевых жил Крестово-Сенькинского рудного узла. Они отчетливо различаются интенсивностью газовыделения в температурной области 150−310° С, которая не зависит от неравномерности в распределении рудного компонента и от положения исследованных об.

— 243 разцов в объеме жил. Эти данные возможно перенести и на соседние оловянно-вольфрамовые рудные объекты.

13. Дана общая прогнозно-перспективная оценка территории на Бп, У, Аи. Показана целесообразность глубинного изучения выхода гранитаплито-порфиров третьей фазы асакан-шу-миловского комплекса в южной части Жергоконского массива в связи с которыми возможно обнаружение невскрытого оловян-но-вольфрамового оруденения грейзенового типа, аналогичного оруденению Шумиловского месторождения.

Выполненный комплекс работ, базирующийся на детальной геологической основе объектов минералого-геохимических исследований, в первую очередь имеет прикладное значение. Полученные результаты могут быть использованы в практике геологоразведочных работ. Особенно это касается следующих пунктов вышеприведенных выводов -2, 7, 9, 10, 11, 12.