Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И РУДОНОСНОСТЬ УСТАУРИХИНСКО-БЕРЁЗОВСКОГО ШТОКА ГОРНОГО АЛТАЯ

Гусев А.И. 1
1 Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина
В статье приведены данные по вновь выявленному Устаурихинско-Берёзовскому штоку и его рудоносности. Шток сложен породами 3 фаз: 1 – двуслюдяными гранитами, 2 – двуслюдяными лейкогранитами, 3 – умеренно-щелочными мусковитовыми лейкогранитами. Ранние двуслюдяные граниты и лейкограниты формировались за счёт дифференциации мантийных расплавов частичного плавления гранатовых лерцолитов, контаминированных граувакками, а поздние умеренно-щелочные мусковитовые лейкограниты – за счёт дифференциации расплавов большей степени частичного плавления шпинелевых лерцолитов и контаминированных граувакками и пералюминиевыми лейкогранитами.
граниты
лейкограниты
умеренно-щелочные лейкограниты
плавление мантийных магм
дифференциация
контаминация коровым материалом
пегматиты
1. Кривчиков В.А., Селин П.Ф., Русанов Г.Г. Геологическая карта масштаба 1:200 000. Издание второе. Серия Алтайская. Лист М-45-I (Солонешное). Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 2001. – 183 с.
2. Aldanmaz E., Pearce J.A., Thirlwall M.F., Mitchell J.G. Petrogenetic evolution of late Cenozoic, postcollision volcanism in western Anatolia, Turkey // Journal of Volcanology and Geothermal Research., 2000. – V. 102. – P. 67-95.
3. Castillo P.R. Origin of the adakite – high-Nb basalt association and its implications for postsubduction magmatism in Baja California, Mexico // GSA Bull., 2008. – V. 120. – № 3-4. – P. 451-462.
4. Ewart A. The mineralogy and penrology of Tertiary – Recent orogenic volcanic rocks: with special reference to the andesitic-basaltic compositional range // Andesites: Orogenic Andesites and Related Rocks. – Chichester, 1982. – P. 25-95.
5. Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta. 1999. – V. 63 – № 3/4. – P. 489-508.
6. Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids // Geological Soc. America Bulletin, 1989. – V.101. – P. 635-643.
7. Villaseca C., Barnero L., Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in intracontinental orogenic belts // Trans. of Royal Soc. of Edinburg Earth Science, 1998. – V. 89. – P. 113-119.

В пределах Белокурихинского плутона выявлено несколько штоков гранит-лейкогранитового состава (Осокинский, Курановский, Черновской), с которыми связано вольфрам-молибденовое и редкоземельное оруденение [1]. Гранитоидный Устаурихинcко-Берёзовский шток и пегматитовое проявление Раиса обнаружены в 2015 году при прокладке дороги на Сухую гриву при строительстве объекта Белокуриха 2 к западу от курорта Белокуриха. Актуальность изучения вновь выявленного штока и связанного с ним оруденения не вызывает сомнения. Цель исследования – выявление геохимических, петрологических особенностей штока и связанных с ним проявлений пегматитов.

Результаты исследования и их обсуждение

Ранее Устаурихинско-Берёзовский шток не выделялся, хотя он имеет значительные размеры. Он простирается от горы Сухая Грива на востоке до урочища Устаурихи (слияние рек Малой и Большой Сычёвки) на западе и с севера на юг от ручья Провальная Падь до верховьев реки Малой Сычёвки. Общая площадь штока составляет 20 км2. Он сложен породами трёх фаз: 1) гранитами двуслюдяными, 2) двуслюдяными лейкогранитами и 3) лейкогранитами умеренно-щелочными мусковитовыми.

Граниты двуслюдяные, слабо порфировидные, состоят из решетчатого микроклин-пертита (40-50 %), слабозонального олигоклаза (20-30 %), кварца (20-30 %), биотита (2-8 %), мусковита (2-4 %). Вкрапленники калишпата достигают иногда размеров 1 см по удлинению, часто характеризуются неоднородным пятнистым угасанием и тенями замещенных полисинтетических двойников плагиоклаза. Структура основной массы гипидиоморфнозернистая. Акцессорные минералы – апатит, магнетит, ортит, циркон, сфен, пирит.

Лейкограниты и субщелочные лейкограниты мусковитовые весьма схожи.

Лейкограниты розовато-серые и светло-серые двуслюдяные массивные неравномернозернистые породы. Вблизи контакта лейкогранитов с биотитовыми гранитами – порфировидные. Редко отмечаются участки пойкилитовых структур. Состав: микроклин-пертит – 25-35 %, кварц – 30-35 %, альбит-олигоклаз – 25-30 %, биотит – 5-3 %, редко встречается мусковит (1-2 %). Присутствуют микрографические сростки кварца и калишпата размером до 2 мм. Биотит по химическому составу относится к ряду истонит-сидерофиллит. Акцессорные минералы – апатит, магнетит, ортит, циркон.

Умеренно-щелочными лейкограниты мусковитовые отличаются присутствием низко железистого (ƒ = 37-44 %) биотита (до 2 %) с повышенными содержаниями F (4 % и более), MnO (2,8-3 %), мусковита (5-8 %) и иногда акцессорного флюорита (до 100 г/т) и турмалина (до 120 г/т), наличием миароловых текстур и пегматоидных прожилков и жил. Флюорит и турмалин в породах образуют вкрапленность размерами от 0,5 мм до 0,4 см. Изредка флюорит и турмалин отмечается в миароловых пустотах, указывая на то, что их кристаллизация связана с поздними стадиями становления пород под влиянием позднемагматических флюидов. Из других акцессориев присутствуют магнетит, сфен, циркон. Химический состав пород штока приведен в таблице.

Представительные анализы Устаурихинско-Берёзовского штока (оксиды в масс. %, элементы – в г/т)

Компоненты

1

2

3

4

5

6

7

8

SiO2

72,7

74,12

74,02

74,0

74,84

76,6

75,2

76,9

TiO2

0,23

0,18

0,17

0,18

0,13

0,07

0,07

0,06

Al2O3

13,71

13,75

13,73

13,4

13,43

13,0

13,3

13,4

Fe2O3

0,75

0,7

0,73

0,95

0,75

0,52

0,51

0,5

FeO

1,3

1,2

1,25

0,66

0,6

0,33

0,39

0,35

MnO

0,05

0,08

0,07

0,08

0,06

0,04

0,04

0,04

MgO

0,41

0,3

0,28

0,45

0,34

0,21

0,24

0,25

CaO

0,9

0,83

0,81

0,55

0,6

0,3

0,35

0,33

Na2O

2,8

3,3

3,2

4,6

3,95

4,28

4,3

4,2

K2O

4,9

4,65

4,61

4,55

4,87

4,2

4,3

4,5

P2O5

0,09

0,1

0,11

0,05

0,2

0,03

0,03

0,04

Сумма

99,8

99,85

99,9

99,88

99,9

100,05

100,0

99,95

Mo

1,2

1,1

1,2

1,1

2,8

2,5

2,7

2,5

Be

6,5

5,7

5,5

1,7

0,6

1,0

1,5

1,4

V

11,7

9,5

9,2

9,1

9,8

9,2

9,1

9,0

Cr

12,6

10,5

11,5

9,8

9,3

9,5

9,2

8,7

Ga

23,3

23,4

23,8

21,2

23,8

23,5

23,8

23,3

Rb

297

301

312

140

172

165

174

182

Sr

143

82

95

205

8,5

10,1

15,1

16,5

Y

20,5

16,2

16,1

10,8

19,2

11,3

11,1

10,9

Zr

45

35

38

225

215

195

197

201

Nb

22

24

23

62,2

77

68,5

66,5

62,7

Cs

16,1

19,1

19,0

3,8

2,1

2,5

2,6

2,2

Ba

375

310

313

250

35

45

55

48

Th

23,5

8,9

9,2

9,0

47

35

34

31

U

9,7

3,9

3,7

4,3

4,1

5,2

5,7

5,5

Ag

1,3

1

1,1

1

1,2

1,1

1,1

1,3

Co

5,0

4,87

4,85

1,43

2,89

1,9

1,95

1,5

Ni

7,0

7,1

7,12

3,3

4,18

3,8

3,5

3,3

Zn

67,9

70,1

65,1

34,7

9,19

10,5

13,5

14,1

Pb

40,2

34,5

35,1

13,7

7,48

7,3

9,3

8,7

Li

141

167

172

122

48,3

49,9

49,3

50,7

Sc

3,1

2,72

2,8

3,49

2,4

2,5

2,5

2,3

Ge

1,6

1,1

1,2

1

1,1

1,3

1,4

1,5

Cu

14,6

13,7

14,5

6,92

16,6

15,1

17,1

16,9

Hf

7,5

7,3

7,2

7,8

4,5

5,1

5,3

5,2

Окончание таблицы

Компоненты

1

2

3

4

5

6

7

8

Ta

2,9

5,4

5,5

5,5

4,8

4,5

4,6

4,4

W

4,2

3,9

4,5

4,3

4,1

4,0

4,3

4,5

Sn

8,1

7,3

7,1

7,4

10,2

8,5

8,3

9,1

La

38,0

27,8

28,1

3,08

5,64

4,5

4,0

5,1

Ce

96,5

60,1

58,1

6,73

15,2

7,1

10,1

14,9

Pr

7,1

6,8

6,9

0,93

1,87

1,05

1,0

1,1

Nd

34,1

25,4

23,4

3,15

7,11

4,1

4,2

5,8

Sm

6,4

4,61

4,6

1,11

2,25

1,8

1,9

2,0

Eu

0,7

0,49

0,45

0,06

0,03

0,12

0,13

0,11

Gd

4,7

3,89

3,8

1,24

2,17

1,5

1,9

2,0

Tb

0,9

0,55

0,65

0,27

0,46

0,35

0,3

0,5

Dy

3,2

3,01

3,1

1,77

2,87

2,05

2,1

2,2

Ho

0,8

0,51

0,5

0,32

0,61

0,5

0,7

0,8

Er

1,5

1,48

1,42

0,98

1,88

1,2

1,2

1,3

Tm

0,3

0,22

0,23

0,16

0,34

0,2

0,2

0,23

Yb

1,9

1,5

1,4

1,37

1,43

1,41

1,5

1,4

Lu

0,24

0,2

0,21

0,21

0,38

0,28

0,25

0,23

∑TR

216,84

152,76

148,32

32,18

61,44

37,46

40,58

48,57

TE1,3

0,99

1,04

1,09

1,17

1,15

1,08

0,92

0,98

U/Th

0,41

0,44

0,4

0,48

0,09

0,15

0,17

0,18

Nb/La

0,58

0,89

0,82

20,2

13,6

15,2

16,6

12,3

Примечание. Анализы выполнены в Институте минералогии, кристаллографии, геохимии редких элементов (ИМГРЭ, г. Москва) методом ICP-MS. TE1,3 – тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов, как среднее между первой и третьей тетрадами по [5]. Породы Берёзовского штока: 1 – гранит двуслюдяной, 2–3 – двуслюдяные лейкограниты, 4-8- лейкограниты умеренно-щелочные мусковитовые.

На канонических диаграммах фигуративные точки составов пород попадают в поля пересыщенных глинозёмом (рис. 1, а) и железистых (рис. 1, б) пород.

gus1.tif

а) б)

Рис. 1. а – диаграмма Al2O3/(N2O+K2O) – Al2O3/(N2O+K2O+CaO) по [6], б –диаграмма SiO2 – Fe2O3/(Fe2O3+MgO) по [7] для пород Устаурихинско-Берёзовского штока. Породы штока: 1 – гранит двуслюдяной, 2 – двуслюдяные лейкограниты 3 – лейкограниты умеренно-щелочные мусковитовые

Все породы характеризуются низкими отношениями U/Th, указывающими на относительно свежие породы, не претерпевшие наложенных процессов. Суммарные содержания редких земель в них умеренные и варьируют от 32,18 до 216,84 г/т. Большие концентрации свойственны боле ранним фазам.

Рудоносность штока. В последнее время в пределах северной периферии Белокурихинскогно плутона обнаружено несколько новых проявлений пегматитов. Они располагаются по реке Берёзовка и её притокам и объединены в Берёзовское пегматитовое поле. В пределах этого пегматитового поля локализуется Устаурихинско-Берёзовский шток двусдюдяных гранитов и лейкогранитов, к которому и приурочены пегматитовые проявления: Устаурихинское, Карьерное, Правая Берёзовка и Раиса. Все они, за исключением Карьерного, приурочены к штоку, а Карьерное – к экзоконтакту штока с порфировидными гранитами главной фазы Белокурихинского плутона. Карьерное проявление локализуется в порфировидных гранитах главной фазы Белокурихинского плутона, и в отличие от всех остальных проявлений, характеризуется интенсивно проявленной эпидотизацией.

Проявления пегматитов Карьерное и Правая Берёзовка локализуются в бортах ручьёв Карьерный и Правая Берёзовка. На каждом из проявлений обнаружены по нескольку пегматитовых тел мощностью от 1,5 до 3,5 м и протяжённостью в несколько десятком метров. Пегматиты дифференцированы и состоят из кварца, ортоклаза, альбита, мусковита, турмалина, граната, эпидота, редко – тантало-ниобатов, ортита. Все они относятся к числу камерных пегматитов, локализующихся в лейкогранитах, с которыми они пространственно связаны. Проявления слабо изучены и требуют вскрытия канавами.

Устаурихинское проявление пегматитов локализуется в двуслюдяных гранитах и лейкогранитах в самом урочище Устауриха, а также в бортах Малой и Большой Сычёвки. Мощности пегматитов варьируют от 10 до 80 см, видимые протяжённости от 15 до нескольких десятков метров. В наиболее крупных телах пегматитов отмечается зональность с кварцевым ядром, крупноблоковой частью и мелко-агрегатными микро-пегматитовыми оторочками. Состав: кварц нескольких генераций, мусковит, биотит, калиевый полевой шпат, альбит, реже гранат, турмалин, тантало-ниобаты.

Проявление пегматитов Раиса находится в правом и левом бортах ручья Берёзовка. Выявлено Раисой Ивановой в 2015 году. Проявление обнаружено при прокладке дороги на Сухую гриву при строительстве объекта Белокуриха 2.

Пегматиты уникальные. Они приурочены к Берёзовскому штоку двуслюдяных гранитов и лейкогранитов площадью более 20 км2. Пегматиты образуют пегматитовое поле и вскрыты по вертикали более чем на 400 м. В нижней части пегматиты пронизывают гранитоиды штока в виде жил мощностью от 10 см до 1,1 м с субширотным простирание и падением на юг. Пегматитовых жил насчитывается более 50. А в верхней части пегматиты образуют своеобразный штокверк, где более мощные тела образуют субгоризонтальные жилы мощностью от 0,5 до 1,5 м, от которые ответвляются субвертикальные и вертикальные жилы. Создаётся впечатление, что пегматиты здесь наследуют трещины отдельности, образовавшиеся при застывании гранитоидов. В местах сочленений разнонаправленных жил пегматитов образуются раздувы до 10 м. Пегматиты сложены среднезернистыми и крупнозернистыми пегматоидными породами, состоящими из розового микроклина, дымчатого кварца, альбита, часто принадлежащего клевеландитовой разновидности, зеленоватого и белого мусковита, чёрного биотита, редко турмалина, граната, эпидота, монацита, танталита, колумбита, пирохлора, циркона. Местами отмечаются хорошие участки с письменной текстурой. Изредка отмечаются зональные пегматиты с кварцевым ядром, крупноблоковой полосой и мелкопегматитовой оторочкой. В этой части пегматитов реки Берёзовки обнаружены кварц-турмалиновые и кварц-гранатовые шлиры размерами от 5 до 7 см. Среди таких шлиров отмечены графические срастания граната с кварцем и цирконом. Здесь гранат образует специфические удлинённые выделения до 2-3 см в длину. Изредка среди пегматитов отмечаются «инее-подобные» срастания мусковита. Содержания элементов по штуфным пробам составляют: тантала и ниобия от 0,05 до 0,7 %, циркония от 0,1 до 0,5 %, церия от 0,1 до 1,2 %, иттрия от 0.2 до 1,3 %. Пегматиты требуют доизучения, так как содержат повышенные концентрации редких и редкоземельных элементов.

Граниты двуслюдяные и лейкограниты двуслюдяные обогащены легкими РЗЭ и в сочетании с повышенными содержаниями Nb (> 20 г/т) и высокими отношениями Nb/La ppm = 0,58-0,89 (таблица), относятся к дериватам, образовавшимся за счёт плавления обогащенных Nb базальтоидов (NEB-типа).

Лейкограниты умеренно-щелочные мусковитовые характеризуются ещё более высокими концентрациями ниобия (62,2 – 77 г/т) и максимальными отношениями Nb/La ppm = 12,3-20,2, что позволяет их рассматривать в качестве выплавок высокониобиевых базальтов (HNB-типа). Для высоко-Nb базальтов считается, что их источник находится в астеносферной мантии [3].

На диаграмме соотношений La/Sm – La фигуративные точки составов пород попадают на различные кривые плавления родоначальных источников базальтоидов (рис. 2).

gus2.tif

Рис. 2. Диаграмма La/Sm – La по [2] для пород Устаурихинско-Берёзовского штока. DMM – деплетированный мантийный источник MORB. РМ – примитивная мантия; ЕМ – обогащённый мантийный источник; E-MORB – и N-MORB – составы обогащённых (Е) и нормальных (N), базальтов срединно-океанических хребтов; точечные линии – тренды плавления источников DMM и EM, засечки с цифрами на точечных линиях – степень частичного плавления для соответствующих мантийных источников. Породы штока: 1 – гранит двуслюдяной, 2 – двуслюдяные лейкограниты 3 – лейкограниты умеренно-щелочные мусковитовые

gus3.tif

Рис. 3. Экспериментальные диаграммы: (a), (b), (c) – диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусовитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для пород Устаурихинско-Берёзовского штока; (d) – диаграмма SiO2 – A/CNK) для пород штока. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов по [4]. A- Al2O3, CNK – Сумма CaO, Na2O, K2O. Остальные условные те же, что на рис. 1

Все породы попадают на кривые плавления обогащённой мантии. Однако, если двусдюдяные граниты и лейкограниты отвечают очень низкой степени частичного плавления гранатового лерцолита, то лейкограниты умеренно-щелочные мусковитовые отвечают высокой степени частичного плавления шпинелевого лерцолита и локализуются вблизи среднего состава базальтоидов E-MORB) (рис. 2).

Проверка на возможность контаминации коровым материалом и выяснение возможных источников плавления проведена с использованием экспериментальных данных (рис. 3).

Такая контаминация коровым материалом подтверждается приведенными анализами и осуществлялась за счёт плавления метаграувакков (для двуслюдяных гранитов и двуслюдяных лейкогранитов) и пералюминиевых лейкогранитов для мусковитовых умеренно-щелочных лейкогранитов (рис. 3).

Выводы

1. Формирование Устаурихинско-Берёзовского штока проходило в рамках сложного сценария – на первом этапе за счёт низкой степени частичного плавления и дифференциации гранатового лерцолита, а для поздних мусковитовых умеренно-щелочных лейкогранитов – за счет большей степени частичного плавления шпинелевых лерцолитов и последующей дифференциации расплава.

2. На позднем этапе расплавы в области нижней коры были контаминированы коровым материалом. Для двуслюдяных гранитов и лейкогранитов таким контаминатом были граувакки, а для умеренно-щелочных мусковитовых лейкогранитов – граувакии и пералюминиевые лейкограниты.

3. Завершение магматического процесса ознаменовалось генерацией редкометалльных пегматитов с тантало-ниобатами.


Библиографическая ссылка

Гусев А.И. ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ И РУДОНОСНОСТЬ УСТАУРИХИНСКО-БЕРЁЗОВСКОГО ШТОКА ГОРНОГО АЛТАЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 4-3. – С. 555-560;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11514 (дата обращения: 22.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074