Малоглубинные пегматиты Южно-Варзобского гранитного массива, Южный Тянь-Шань

Актуальность темы

.

Гранитные пегматиты — специфическая, во многих отношениях уникальная, группа геологических образований, в которых тесно сочетаются характерные черты горных пород и руд. Как горные породы они изучаются петрографией, как промышленные источники различных видов минерального сырья, рассматриваются в учении о месторождениях полезных ископаемых. Но какая бы ветвь геологических наук ни занималась пегматитами, методический подход к ним до недавнего времени, оставался несколько односторонним — преимущественно минералогогеохимическим (Гинзбург А.И. и др., 1979).

Приступая к изучению гранитных пегматитов ЮжноВарзобского гранитоидного массива, мы осознавали, что разработка таких «традиционных» вопросов, как их внутреннее строение, минералогия и геохимия, вряд ли привела бы к получению принципиально новых данных. Поэтому, главное внимание было уделено слабо освещаемой в литературе проблеме геологоструктурных условий формирования, размещения, петг рохимии и геохимии пегматитоносных гранитов и связанных с ними пегматитов. В настоящее время при выяснении закономерностей пегматитогенеза (Косалс Я.А., Темников Ю. И., 1983) имеют большое значение такие вопросы, как структурноморфологические особенности и фациальные условия становления, типизация структур и зональности пегматитовых полей, петрохимия и геохимия гранитов в связи с их пегмати-тоносностью. Вопросы генетической связи гранитов и пегматитов, изучение петрогео-химичеких особенностей гранитовопегматитовых систем являются приоритетными направлениями в современном учении о пегматитах (Гинзбург А.И., 1979).

Интенсивные геологические исследования за последние годы привели к накоплению огромного материала о зональности и морфологии разных типов пегматитов, об их геохимической специализации и минералогических особенностях (Гинзбург А.И., 1960, Ермаков Н. П., 1957, Камерон E.H. и др., 1951, Клочков В. Т., Сорокин Ю. Г., 1969,.

Поля редкометальных. 1974, Редкие элементы., 1962, Солодов H.A., 1962, Шмакин Б. М., 1976 и др.).

Все это позволило с учетом геологических условий нахождения расчленить пегматиты по глубинам их образования на четыре группы (формации): 1) формацию наиболее глубинных редкоземельных пегматитов- 2) формацию слюдоносных пегматитов, образующуюся на больших глубинах- 3) формацию редкометальных пегматитов, формирующуюся на средних глубинах, и 4) формацию хрусталеносных пегматитов, образующуюся на малых глубинах (Гинзбург А.И., Родионов Г. Г., 1960). Известно, что малоглубинные пегматиты или пегматиты хрусталеносной формации, как правило, локализованы в апикальных участках пологих гранитных куполов, либо приурочены к волнистой поверхности пологих контактов интрузивов со вмещающими породами (Гинзбург А.И., 1970, Солодов H.A., 1962, Эфрос Б. Д. и др., 1969). Имеющиеся в геологической литературе данные, полученные по небольшим разрезам гранитоидов, горным выработкам и буровым скважинам, указывают, что зона скопления пегматитовых тел от удалении от кровли в глубь массива обычно составляет 200- 300 метров (Гинзбург А.И., 1979), редко больше (Лазаренко Е.К. и др., 1973). Ниже и выше зоны скопления размеры пегматитовых тел и их количество уменьшаются.

В этой связи, несомненный научный интерес представляют разрезы гранитов южноварзобского комплекса, позволяющие не только обнаружить крупные пегматитовые тела хрусталеносной формации на глубину около 2 км, но и проследить закономерности их размещения, смену текстурнопарагенетических типов пегматитов в условиях расчлененного альпийского рельефа, а также исследовать петрогеохимче-ские особенности гранитовопегматитовых систем. Исследования с подобными условиями для изучения вертикальной амплитуды и зональности, проводились ранее только длля формации редкометальных пегматитов Гиндукуша (Россовский Л.Н. 1976, 1980).

Гранитные пегматиты Южного Гиссара привлекали и привлекают внимание многих исследователей (Полякова Е.Д., 1933, Смольянинов Н. А, 1936, Баратов Р. Б., 1952, 1956, 1959, 1965, 1968, Бабаходжаев С. М., 1955, 1961, Ахмеров Д. Х., 1958, 1961 .Фай-зиев А.Р. и др., 1977,, Россовский Л. Н., Скочилов Ю. В., 1992 а, б, в. Скочилов Ю. В., Баратов O.P., 1994 и др.) Интерес к этим образованиям связан, прежде всего, с тем, что они являлись ранее (1930; 1960 г. г.) важным источником промышленной добычи высокосортного оптического сырья. В настоящее время пегматиты Южного Гиссара продолжают привлекать интерес производственных и научных учреждений, как возможный источник высококачественного керамического сырья. В связи с этим, изучение закономерностей размещения пегматитов в ЮжноВарзобском массиве может оказать весьма действенную практическую помощь в направлении поисковооценочных работ на керамическое сырье. Цели и задачи исследований.

1. Изучение закономерностей размещения пегматитов малоглубинной формации на примере пегматитовых полей ЮжноВарзобского массива. Впервые для пегматитов малоглубинной формации показать закономерности размещения на глубину пегматитов различных текстурнопарагенетических групп.

2. Создание сстематики всего разнообразия проявлений пегматитовых тел, значительно облегчающей поиски и оценку практически важных групп пегматитов.

3. Выявление общей петрогеохимической специфики и закономерностей поведения малых элементов в различных типах пегматитов.

4. Выявление особенностей петрогенезиса в малоглубинной гранитовопегматитовой системе ЮжноВарзобского массива.

Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в следующем:

1. Впервые изучено размещение пегматитов малоглубинной формации по вертикали на глубину 2.0- 2.5 км. в Гиссарском хребте в условиях прекрасной обнаженности альпийского глубокорасчлененного рельефа.

2. Впервые разработана текстурнопарагенетическая классификация малоглубинных внутригранитных пегматитов, учитывающая весь спектр пегматитовых диффе-ренциатов в разрезах гранитов ЮжноВарзобского массива. Классификация значительно облегчит поиски, и оценку промышленно важных тел, как в самом массиве, так и сможет оказать значительную помощь при изучении и разработке хрусталеносных пегматитов в других пегматитовых провинциях.

3. Впервые для Таджикистана проведены комплексные (геологоструктурные, минералогогеохимческие и петрологические) исследования пегматитов хрусталенос-ной формации. Получены новые данные, наиболее полно характеризующие формацию малоглубинных пегматитов в Таджикистане. Так например:

— систематизированы данные об условиях залегания и структурном контроле пегматитов;

— получены наиболее полные данные о структурно-вещественных комплексах пегматитов, формировавшихся в «существеннозамкнутых», «относительно-замкнутых» и «относительнооткрытых» гранитовопегматитовых системах;

— среди типичных представителей малоглубинной формации выделено две группы пегматитов, значительно различающихся по своей геохимической специализациивпервые получены усредненные химические составы пегматитов района, являющиеся своего рода эталоном, характеризующим пегматиты на Южном Гиссаре;

— показано, что особенности распределения редких элементов, особенно отношение Ва: ЯЬ в калиевых полевых шпатах, может быть использовано в качестве критерия для оценки вертикальной зональности пегматитовых полей ЮжноВарзобского массива;

— получены новые петрологические данные, наиболее полно характеризующие гранитовопегматитовые системы, впервые доказана неоднородность эволюции петроге-неза в малоглубинной гранитовопегматитовой системе южноварзобского комплекса;

— Впервые получены научные данные о типах пегматитов ЮжноВарзобского массива, перспективных на керамическое сырьепоказано, что малоглубинные пегматиты могут служить источником высококачественного сырья для получения фарфора и фаянса.

Фактическая основа и методика исследования.

В основу работы положены материалы полевых исследований пегматитовых полей ЮжноВарзобского гранитного массива. Основными методами полевых работ были поиски, описание и картирование пегматитовых тел. Картирование пегматитов проводилось как структурное в масштабах 1: 500 до 1: 10, так и минералогическое от 1:10 до 1:1. При составлении структурных планов учитывалась внутренняя зональность пегматитов, характер взаимоотношения и состава зон, изучались элементы прототек-тоники вмещающих гранитоидов, исследовались условия размещения и структурный контроль практически каждого пегматитового тела. При составлении минералогических планов и зарисовок, изучался характер срастания минералов в агрегатах зон, форма минеральных индивидов, их ориентировка. В полевых условиях проводилось также описание многочисленных штуфов, минералогических протолочек и т. д., было отобрано большое количество проб на химические, спектральные, минералогические анализы. Всего автором в пределах Оджукского, Бигарского, Пугусского, Такобского, Харангонского и Моговского пегматитовых полей ЮжноВарзобского интрузива изучено и задокументировано более 740 пегматитовых тел, более 350 из них обнаружено впервые.

Основу камеральной обработки материалов составил анализ и систематизация собранного полевого материала, просмотр и описание шлифов (более 200 шт), замеры оптических констант породообразующих, второстепенных и акцессорных минералов на столике Федорова (более 40 определений) и в иммерсионных жидкостях (более 30 определений), данные силикатного (более 40 анализов), химического (более 100) анализов, рентгеноструктурные определения (более 30), термобарогео-химические исследования (более 30 анализов). Геохимические характеристики базируются на результатах количественного спектрального анализа (более 170 анализов), атомноабсорбционного (110 анализов), рентгеноспектрального (более 90) анализов, инфракрасной спектрометрии (10 анализов).

Анализы выполнены в ФХЛ Института геологии АН Республики Таджикистан, ПО «Таджикгеология», ИМГРЭ, МГУ. Реализация и апробация работ.

Результаты исследования вошли в коллективный научный отчет Лаборатории полезных ископаемых и минерагении «Изучение и оценка новых видов минерального сырья в эндогенных месторождениях Таджикистана» (1996). По теме диссертации было опубликовано $ научных статей в журналах «Известия Академии наук Республики Таджикистан, «Доклады Академии наук Республики Таджикистан» и Докладах Академии наук России.

Объем диссертации: 6 глав, 157 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 74 рисунка, список литературы состоит из 101 наименования.

Защищаемые положения.

1. Среди внутригранитных пегматитов малоглубинной формации, пространственно и генетически связанных с различными фазами ЮжноВарзобского интрузивного массива, выделяется 9 текстурнопарагенетических типов.

2. В разрезе Южно-Варзобского массива, в котором вертикальная амплитуда пегмати-тообразования составляет не менее 1800 м., выделяется три этажа локализации пегматитов. Наблюдающаяся в пределах каждого этажа вертикальная зональность отражает петрохимическую эволюцию пегматитовых расплавов, выражающуюся в последовательной смене их составов с существенно калиевых на кремнекислые.

3. Граниты и генетически связанные с ними пегматиты образуют две гранитовопегматитовые системы, различающиеся по петрохимическим особенностям и характеру рудоносности.

4. Пегматиты ЮжноВарзобского массива являются типичными представителями хрусталеносной формации. В настоящее время их промышленные перспективы связаны с неполнодифференцированными, слабозамещенными кварцмикроклиновыми пегматитами, содержащими в большом количестве полевошпатовое сырье для производства фарфора и фаянса.

Работа выполнена в лаборатории полезных ископаемых и минерагении Института геологии АН РТ. Исследования проводились с 1989 по 1992 год под научным руководством доктора геологоминералогических наук Л. Н. Россовского, затем с 1997 по 1999 г. под руководством доктора геологоминералогических наук, профессора, членакорреспондента АН РТ А. Р. Файзиева. Автор признателен за поддержку и помощь в проведении исследований кандидатам г.-м. наук О. Р. Баратову, Э. А. Дмитриеву, А. К. Литвиненко, Ю. М. Мамаджанову, В. Е. Минаеву, В. В. Могаровскому чьи пожелания и конструктивные замечания были весьма полезны и учтены автором в окончательной редакции текста диссертации. Автор особенно признателен и благодарен доктору г.-м. наук Россовскому Л. Н. и академику АН РТ Баратову Р. Б. за консультации и помощь, которые имели важнейшее значение для проведения исследований. Автор искренне благодарен доктору геологоминералогических наук, профессору, членукорреспонденту АН РТ Файзиеву А. Р. за поддержку и внимание, которые были решающими для завершения настоящей работы.

Заключение

.

1. В пегматитовых полях ЮжноВарзобского массива выделяется две генетические пегматитовые серии. Перваясвязана с гранитами главной фазы, объединяет фациальные кварцполевошпатовые пегматиты, сформированные в условиях «существенно замкнутой» системы. Пегматиты располагаются согласно ориентировки плоскостных текстур гранитов. В центральной части массива, в Оджукском пегматитовом поле, ориентировка совпадает с длинной северозападной ОСЬЮ массива, в периферийных частях, ориентировка повторяет линию контакта с вмещающими породами (Харангонское, Моговское, Бегарское, Пугусское поля). Втораягенетически связана с гранитами дополнительной фазы и сформирована в «относительно замкнутой» и «относительно открытой» гранитовопегматитовых системах. Пегматиты преимущественно локализуются в субгоризонтальных внутригранитных трещинах и пластовых трещинах контракции. В массиве выделяется две куполообразные структуры, контролирующие размещение пегматитов. Пологие крупные пегматитовые жилы развиты в системе внутрикупольных трещин в верхних частях купольных полей, более мелкие жилы расположены в депрессионных прогибах куполов. Повторяемость тел жильных гранитов и пегматитов в разрезах Харангонского и Оджукского пегматитовых полей свидетельствует о спокойном режиме остывания массива.

2. Общая вертикальная амплитуда распространения пегматитов всех типов составляет 1800 метров от высот 1400 до 3200 м. Ниже прикровлевой зоны интрузива выделено три этажа локализации пегматитов. В пределах этажа наблюдается смена составов пегматитов с существенно калиевых на кремнекислокалиевые и кремнекислые. Вертикальная зональность выражается в переходе от полнодифференциро-ванных микроклиновых пегматитов к менее глубиннымнеполнодифферецированным микроклиновым и далее к недифференцированным микроклинкварцевым пегматитам и силекситам. В разрезе пегматитоносного интрузива трижды (в каждом из трех этажей) повторяется подобная зональность пегматитовых дифференциатов и в каждую стадию, в свою очередь, происходит повторение режимов пегматитообразования.

3. По степени дифференцированное&tradeвыделяется 6 текстурных групп пегматитов, среди них выделяется 9 минеральных типов пегматитов. Выделяются следующие текстурнопарагенетические типы пегматитов: серия пегматитов, генетически связанных с главной фазой южноварзобского комплекса: № 1- блоковые полнодифферен-цированные пегматиты микроклинового камерного минерального типа, № 2- блоковые полнодифференцированные, микроклинового минерального типа, № 3- блоковые неполнодифференцированные, микроклинового типа, № 4- блоковые неполнодифференцированные, кварцмикроклинового типа, № 5- блоковые неполнодифференцированные, микроклинкварцевого типа (или силекситы), № 6- блоковые недифференцированные, микроклинового типасерия пегматитов, генетически связанных с дополнительной фазой: № 7- полнодифференцированные, микроклин (амазонит)-альбитового типа, № 8- блоковые неполнодифференцированные, микроклинолигоклазового типа, № 9- аплитпегматоидный, микроклинолигоклазовый тип.

Условия залегания и морфология пегматитов свидетельствует о различном характере замкнутости гранитовопегматитовых систем, что находит свое отражение в различном характере структурновещественных комплексов слагающих пегматиты. Пегматиты сложены кварц-полевошпатовыми минеральными комплексами и имеют отчетливую структурновещественную зональность. Для них свойственны зоны агрегатов с аплитовидными, графическими, пематоидными, блоковыми структурами, зона, блокового кварца и полости, менее обычны зоны :.п.иiu агрегатов с ритмичнозональными текстурами.

4. Последовательная смена зон отражает эволюцию систем пегматитовых расплавов в сторону увеличения содержания щелочей (преимущественно калия) относительно содержаний MgO, CaO, FeO и А120з. На поздних этапах начинает возрастать роль натрия. В пегматитах, генетически связанных с гранитами главной фазы, при переходе от внешних к внутренним зонам пегматитов свойственно увеличение желе-зистости биотита (87−99%) и отношения Si/Al, (Mg + Fe)/AI, глиноземистость падает (28−24%), это свидетельствует об увеличении химического потенциала воды в пегматитовой системе, которая относительно типичных флюидномагматических систем камерных пегматитов все же остается «маловодной», наследуя «сухость» режима от материнских гранитов. Это объясняет слабое развитие в пегматитах зон гидротермального замещения и полостей с гидротермальным кварцем. Биотит пегматитов, генетически связанных с гранитами дополнительной фазы, отвечает низкощелочным по К20 низкотемпературным расплавам, обогащенным воднофлюидной составляющей, в минералогическом плане это выражается в появлении высокоглиноземистых мусковит, гранат), фтористых (топаз, флюорит) минералов, концентрации олова в биотите, Шэ, Се в калишпате.

Эволюционный ряд пегматитоносных гранитов от биотитовых гранитов до гранитлейкогранитов включает в себя две гранитовопегматитовых системы: раннюю (граниты главной фазыфациальные пегматиты) и позднюю (граниты дополнительной фазыжильные пегматиты). Эволюция петрогенеза от ранней системы к поздней направлена в сторону уменьшения общей щелочности. Первая гранитнопегматитовая система формируется из относительно высокотемпературных, «маловодных», щелочных расплавов и завершается формированием пегматитов с редкоземельной минерализацией, а иногда фаялитом. Вторая система характеризуется более низкими температурами становления, большей флюидонасыщенностью, глиноземистостью и завершается формированием «обычных» пегматитов, в отличие от первых, содержащих высокоглиноземистые минералы и редкометальную минерализацию, что сближает их с формацией редкометальных пегматитов.

5. Среди пегматитов выделяется две группы значительно отличающихся по характеру геохимической специализации. Группа пегматитов, генетически связанная с гранитами главной фазы, обогащена Ве, У, № и Тх. А пегматиты, генетически связанные с гранитами дополнительной фазы, характеризуются повышенными концентрациями ЯЬ, N6, Эп и Я. Средние содержания этих элементов в пегматитах несколько превышает кларки, что определяет их редкометальную специализацию и позволяет выделить их в самостоятельный гипабиссальный редкометальный тип.

6. Доля хрусталеносных объектов среди различных морфогенетических типов пегматитов ЮжноВарзобского массива составляет менее 3%. Проведенные в 30- 60 годы разведочные и добычные работы практически исчерпали запасы кристалло-оптического кварцевого сырья в пегматитах. Однако, среди пегматитов остается большое количество тел неполнодифференцированных, слабозамещенных, микроклиновых, кварцмикроклиновых пегматитов, содержащих высококачественное сырье для производства фарфора и фаянса. Калишпатовое сырье из блоковых зон характеризуется однородностью состава и незначительным содержанием красящих окислов и элементовпримесей. На основании полученных данных необходимо провести мине-рагеническую переоценку пегматитов Южного Варзоба, как источника керамического сырья.