Территория Горного Крыма характеризуется масштабным развитием мезозойских субвулканических интрузий, которые слагают крупные массивы, малые тела различной формы и дайки. Их формирование связано с тремя основными тектоно‑магматическими циклами, проявленными c позднего триаса до раннего мела [10]. Интрузивные образования в целом имеют достаточное разнообразие вещественных типов с преобладанием пород габбро-диоритового состава.
При изучении интрузивных комплексов особый интерес вызывает характер гидротермально-метасоматических изменений, проявленных в них и в контактовых зонах с вмещающими породами.
Интенсивность метасоматических преобразований очень разная и зависит от целого ряда факторов. В первую очередь — это состав интрузивных пород, особенности строения зон разрывных нарушений, физико-механические свойства вмещающих пород, продолжительность гидротермального процесса и, наконец, термобарометрические характеристики растворов. Влияние отдельных факторов, как, например, вещественный состав пород, а также особенности трещинно-разрывной тектоники можно оценить достаточно полно, о роли других – можно высказать лишь наиболее вероятные предположения.
В пределах юго-западного Крыма площадные метасоматические изменения в около- и внутриинтрузивных системах изучены недостаточно. В ряде работ приводятся данные о характере наложенных минеральных ассоциаций в различных субвулканических телах [1,3]. Но чаще описание гидротермально-метасоматических преобразований в магматитах ограничивается трещинным пространством [4 — 6].
С целью систематизации метасоматических образований и установления их зонального распределения были проведены комплексные минералого-петрографические исследования интрузивных тел и вмещающей их рамы по некоторым участкам на территории среднего течения р. Бодрак (учебный полигон СПбГУ).
Полученные результаты позволили авторам предположить существование в пределах одного из изученных массивов двух сопряженных зон метасоматитов – апикальной и центральной, сложенной березитами, и более глубинной – пропилитовой.
Не менее важным вопросом для авторов явилось и определение РТ-условий обстановок формирования установленных типов метасоматических парагенезисов. Экспериментально определенные значения температуры и давления для Сa- и Na- цеолитов [14] позволили вычислить диапазоны температур и парциального давления воды при формировании новообразованных минеральных парагенезисов в обеих зонах метасоматитов, используя ассоциации цеолитов из изученных проб в трещинах Первомайского штока.
Этот относительно крупный интрузив, известный в литературе как Первомайский шток, располагается на правобережье р. Бодрак примерно в 11 км северо-восточнее от г. Бахчисарай.
Шток имеет в плане изометричную форму: он прослеживается в субширотном направлении на 340 м, а в субмеридиональном – на 180 — 200 м. Массив вскрыт карьерными работами на глубину 90 м от современной дневной поверхности (фото 1). Возраст магматитов, слагающих шток, определён как среднеюрский [1]. В верхней части штока, перекрытой готеривскими органогенными известняками, фиксируется древняя кора выветривания, предположительно, позднеюрского возраста. Вмещающими породами являются флишевые отложения таврической серии (Т2-J1) [9].
Фото 1. Ступени карьерных выработок в Первомайском штоке. Фото А. Савельева, 2012 г.
В структурном отношении шток приурочен к зоне тектонического меланжа субширотного простирания постбайосского возраста.
В вертикальном сечении наблюдается дифференциация интрузива: устанавливается постепенный переход от микродиоритов в апикальной части — к габбро-долеритам в центральной и глубинной частях. Их различия отчетливо обнаруживаются по петрографическим признакам: по содержанию цветных минералов, основности плагиоклаза и микроструктурно‑текстурным характеристикам [9].
При петрографическом изучении микродиоритов установлено, что их основная масса имеет гипидиоморфнозернистую структуру. Они состоят из плагиоклаза An40-50, единичных зерен авгита, редко в составе наблюдается роговая обманка.
Габбро-долериты характеризуются габбро-офитовой и пойкилоофитовой структурой. Они состоят из плагиоклаза An50-70 и авгита. Из акцессорных минералов отмечаются апатит, рутил, гранат, ортит, циркон.
Все породы, слагающие Первомайский шток, являются в той или иной степени метасоматически измененными. Новообразованные ассоциации минералов составляют от 15% до 60% объема породы. Устанавливаются два типа гидротермалитов – это пропилиты и березиты.
Новообразованные минеральные парагенезисы пропилитов представляют собой ассоциацию следующих минералов: хлорит, серицит, карбонат и альбит, реже – эпидот, биотит и цеолит. Из рудных — присутствует магнетит, титаномагнетит и ильменит (фото 2).
Фото 2. Пропилитизированный габбро-долерит (а – без анализатора, б – с анализатором). Chl — хлорит; Ser — серицит; Carb – карбонат.
Березитовые парагенезисы образованы такими минералами как: кварц, серицит, карбонат, хлорит и сульфиды (пирит, халькопирит, пирротин). Доля кварца всегда меньше, чем серицита и карбоната (фото 3). Результаты микрозондового анализа (ресурсный центр «Геомодель») показали наличие в зёрнах сульфидов тонкодисперсного золота.
Фото 3. Березитизированный габбро-долерит (а – без анализатора, б – с анализатором). Px – пироксен; Pl — плагиоклаз; Chl — хлорит; Ser – серицит; Qu – кварц.
Метасоматические изменения обоих типов имеют определенную зональность – пропилитовые фации приурочены преимущественно к краевым частям Первомайского массива, а березитовые – к центральной и апикальной. Степень метасоматических изменений пропилитового типа в интрузивных породах варьирует от 15 до 60%, березитового – от 15 до 40%, а во вмещающих породах их доля не превышает 7% объема породы.
Исследования шлифов позволяют сделать вывод, что кислотные (березитовые) парагенезисы разрастаются, замещая пропилитовые зоны. Последовательность гидротермально-метасоматических образований направлена от пропилитовых парагенезисов к березитовым [8, 7, 11, 12].
Преобладание березитовых ассоциаций наблюдается в самой верхней части интрузива. Мы полагаем, что мощность этой зоны была значительнее по масштабам проявления, но процессами эрозии апикальная часть интрузива денудирована.
Для вычисления термобарометрических параметров гидротермально-метасоматических процессов, проявленных в позднебайосское время, а также для возможно более точного определения границ распространения березитовых и пропилитовых метасоматитов были использованы пробы минеральных агрегатов из трещин в габбро-долеритах.
Поскольку интрузив разрабатывается карьерным способом, то на данный момент имеется четыре уровня выработок. Это позволяет детально проследить структурный рисунок и характер трещин в прекрасно отпрепарированных породах на глубину 90 м.
Исследования трещинной тектоники позволили установить следующую закономерность: минерализация приурочена к определенным системам открытых трещин с азимутом падения 200 – 230о и углами падения 40 – 50о. В трещинах другого структурного положения — минерализация отсутствует (тип закрытых трещин).
Для определения минеральных агрегатов были опробованы трещины всех четырех уровней горных выработок в карьере. Пробы были подготовлены согласно методике проведения рентгенофазового анализа [13]. Затем были получены и проанализированы порошковые рентгенограммы для всех кристаллов минералов. Эксперимент проводили методом Гандольфи на монокристальном дифрактометре STOE IPDS II (MoKα –излучение), оснащенного рентгеночувствительной пластиной с оптической памятью (Image Plate) кафедры кристаллографии ИНЗ СПбГУ и на порошковом дифрактометре Bruker D2 PHASER ресурсного центра рентген-дифракционных исследований СПбГУ.
По результатам рентгенофазового анализа определены минеральные виды, рентгенограммы которых сравнивались с эталонными значениями в базе данных Inorganic Crystal Structure Database. Кроме рентгенофазового анализа (РФА) все минеральные агрегаты были изучены на растровом электронном микроскопе (РЭМ) HITACHI TM3000 Tabletop Microscope.
Полученные результаты приведены в сводной таблице минералов (таблица 1). Зависимость состава минералов из группы цеолитов от вариаций температур и парциального давления водных флюидов отражена на графике 1. На него нанесены точки состояния минеральных фаз согласно экспериментальным данным, полученным в работах [2, 14]. Выбор цеолитов как объекта для модельных исследований обусловлен их уникальными свойствами, а именно: селективными, ионообменными и адсорбционными.
График 1. Положение трещинных цеолитовых ассоциаций Первомайского штока в РТ полях устойчивости [2, 14].
Полученные результаты позволяют сделать определенный вывод: ассоциации цеолитов имеют развитие в габбро-долеритах ниже глубины 25 м от современной дневной поверхности. Выше этого уровня методами РФА цеолиты не установлены.
Данная группа минералов является одной из важных составляющих пропилитовых парагенезисов. Отсутствие Ca-Na цеолитов в апикальной части Первомайского массива может свидетельствовать о развитии в этой зоне исключительно кислотного метасоматоза. Важно, что наличие выявленной зональности подтверждает и микроскопическое изучение магматитов штока, в объеме которого наблюдается наложение березитовых минеральных парагенезисов на пропилитовые в интервале от 90 до 30 ‑20 м.
Таким образом, цеолитовая минерализация в трещинах штока позволяет достаточно уверенно провести границу между двумя установленными метасоматическими фациями. Учитывая характер проявления гидротермально-метасоматических процессов в пределах Первомайского штока габбро-долеритов, можно сделать вывод о тектоногенной (постмагматической) природе пропилит-березитовых парагенезисов. Время образования гидротермалитов следует связывать с этапом поднятия территории, что, вероятней всего, происходило в позднеюрское время.
Приуроченность цеолитовых ассоциаций только к строго определённым системам открытых трещин (азимут падения 200 — 230о, угол падения 40 — 50о) подтверждает их тектоногенный характер.
Наиболее информативными минералогическими индикаторами физико-химических условий формирования эпигенетических процессов в пределах штока явились цеолиты — минералы из группы водных каркасных алюмосиликатов.
Авторы выражают благодарность Н.В. Платоновой, Е.Н. Перовой, С.В. Кашину, Э.М. Пинскому и В.В. Иваникову.
Таблица 1. Сводная таблица минералов, определенных РФА* и РЭМ.
|
Уровень выработки и её глубина |
Кол-во мине-ралов | Химическая формула |
Минерал |
| 1
(15-30 м) |
1 | Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6 | авгит |
| 2 | Ag2S | акантит | |
| 3 | Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 | актинолит | |
| 4 | K(Mg,Fe)3(Si3AlO10)(OH,F)2 | биотит | |
| 5 | CaCO3 | кальцит* | |
| 6 | Na0.1Fe2(Si,Al)4O10(OH)2(H2O)2 | нонтронит 15А* | |
| 7 | K(AlSi3O8) | микроклин* | |
| 8 | Zr(SiO4) | циркон | |
| 2
(30-50 м) |
1 | Na2(AlSi2O6)(H2O)2 | анальцим |
| 2 | (Na,K)Ca4Si8O20(F,OH)(H2O)8 | апофиллит | |
| 3 | K(Mg,Fe)3(Si3AlO10)(OH,F)2 | биотит | |
| 4 | (Ca,Sr,K2,Na2)(Al2Si6O16)(H2O)5 | гейландит* | |
| 5 | Fe2O3 | гематит | |
| 6 | CaCO3 | кальцит* | |
| 7 | SiO2 | кварц* | |
| 8 | CaAl2(SiO4)3(H2O)3 | леонгардит* | |
| 9 | CaAl2(SiO4)3(H2O)4 | ломонтит* | |
| 10 | CaMn(SiO3)2(OH)(H2O)2 | руизит | |
| 11 | Ca4Na(Al9Si27O72)(H2O)30 | стильбит* | |
| 12 | Ca4Na4(Al12SiO48)Br | цеолит А | |
| 13 | Сa(AlSi3O8)2(H2O)4 | ягаваралит | |
| 3
(50-70 м) |
1 | Na2(AlSi2O6)(H2O)2 | анальцим* |
| 2 | Са (AlSi2O6)2(H2O)2 | вайракит | |
| 3 | K(Mg,Fe)3(Si3AlO10)(OH,F)2 | биотит * | |
| 4 | (Na,K,Ca)(Al,Fe,Mg)4(Si,Al)8O20(OH)4(H2O)4 | бринроберсит | |
| 5 | Ca10(Mg,Fe)2Al4(SiO4)(Si2O7)2(OH) | везувианит | |
| 6 | Ca(Al2Si7O18)(H2O)2 | гейландит* | |
| 7 | CaCO3 | кальцит* | |
| 8 | CaAl2(SiO4)3(H2O)3 | леонгардит* | |
| 9 | CaAl2(SiO4)3(H2O)4 | ломонтит* | |
| 10 | (Mg,Fe)2Si2O6 | пироксен | |
| 11 | Mg3Al2(SiO4)3 | пироп | |
| 4
(70-90 м) |
1 | Fe3Al2(SiO4)3 | альмандин |
| 2 | Na2(AlSi2O6)(H2O)2 | анальцим* | |
| 3 | Ca3Fe2Si3O12 | андрадит | |
| 4 | K(Mg,Fe)3(Si3AlO10)(OH,F)2 | биотит | |
| 5 | Са (AlSi2O6)2(H2O)2 | вайракит | |
| 6 | Ca(Al2Si7O18)(H2O)2 | гейландит* | |
| 7 | FeTiO3 | ильменит | |
| 8 | CaCO3 | кальцит* | |
| 9 | CaAl2(SiO4)3(H2O)4 | ломонтит* | |
| 10 | CuSn(OH)6 | мушистонит | |
| 11 | (Mg,Fe)2Si2O6 | пироксен | |
| 12 | Fe2(TeO3)2(SO4)(H2O)3 | поухит | |
| 13 | Ca2MgAl2(SiO4)(Si2O7)(OH)(H2O) | пумпеллиит | |
| 14 | (Mg,Fe)2(SiO4) | оливин | |
| 15 | FeCr2O4 | хромит | |
| 16 | Ca4Na4(Al12SiO48)Br | цеолит А | |
| 17 | Ca2Al2Fe(SiO4)3(OH) | эпидот |
Список литературы
- Геологическое строение Качинского поднятия Горного Крыма (Стратиграфия, кайнозоя, магматические, метаморфические и метасоматические образования) / Под ред. О. А. Мазаровича и В. С. Милеева. М.: МГУ, 1989, 156 с.
- Годовиков А. А. Минералогия, 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, 647 с.
- Кочурова Р. Н. Магматизм северо-западной части Горного Крыма, ЛГУ, 1968, 111 с.
- Лебединский В. И. Геологические экскурсии по Крыму, 1976, Таврия, 145 с.
- Лебединский В. И. О происхождении кварца в микродиабазах Горного Крыма, Записки ВМО, 1964, ч. 93, вып. 4, с. 481-484
- Макаров Н. Н., Сизова Р.Г. О датолите из диабазового порфирита (Крым). Записки ВМО, 1967, ч. 96 вып.3, с. 336-339
- Метасоматизм и рудообразование под. Ред Д.С. Коржинского М., Наука, 1978, 215с.
- Метасоматические изменения боковых пород и их роль в рудообразовании. Труды первой конференции по околорудному метасоматозу. М., Недра, 1966, 379 с.
- Полевые практики в системе высшего профессионального образования. IVМеждународная конференция. Тезисы докладов. Симферополь «ДИАЙПИ», 2012 с.12, 66-69, 72-80, 303
- Морозова Е. Б., Сергеев С. А., Суфиев А. А. «U-Pb цирконовый (SHRIMP) возраст Джидаирской интрузии как реперного объекта для геологии Крыма (Крымский учебный полигон СПбГУ)», Вестник Санкт-Петербургского университета, выпуск 7, №4, 2012, c. 25 — 34
- Плющев Е. В., Ушаков О. П., Шатов В. В. Гидротермально-метасоматические образования. Л., Недра, 1981, 262 с.
- Плющев Е. В., Шатов В. В. Геохимия и рудоносность гидротермально-метасоматических образований, Л., Недра, 1985, 247с.
- Пущаровский Д. Ю. Рентгенография минералов. М: «Геоинформмарк», 2000, 292 с.
- G. Liou, Christian de Capitani & Martin Frey. Zeolite equilibria in the system CaAl2Si2O8 – NaAlSi3O8 – SiO2 – H2O. New Zeland Journal of Geology and Geophysics, 1991, Vol. 34. p. 293 – 30[schema type=»book» name=»МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ИНДИКАТОРЫ ТЕРМОБАРИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГИДРОТЕРМАЛЬНО-МЕТАСОМАТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ГАББРО-ДОЛЕРИТАХ ПЕРВОМАЙСКОГО ШТОКА (СРЕДНЕЕ ТЕЧЕНИЕ Р. БОДРАК, ГОРНЫЙ КРЫМ)» author=»Морозова Елена Борисовна, Савельев Александр Дмитриевич, Чернятьева Анастасия Петровна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-28″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)» ebook=»yes» ]