ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ПОРОД УНИВЕРСИТЕТСКОГО ЩЕЛОЧНО-ГАББРОИДНОГО МАССИВА (СВ КУЗНЕЦКИЙ АЛАТАУ, СИБИРЬ)
|
Введение
1 ГЕОТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ ЩЕЛОЧНО-ГАББРОИДНЫХ МАССИВОВ В СТРУКТУРАХ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ
2 ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ УНИВЕРСИТЕТСКОГО МАССИВА
3 ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ПОРОД УНИВЕРСИТЕТСКОГО МАССИВА
3.1 ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ РАЗНОВИД-НОСТЕЙ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД
3.2 ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИНТРУЗИВНЫХ ПОРОД
4 ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 ГЕОТЕКТОНИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ ЩЕЛОЧНО-ГАББРОИДНЫХ МАССИВОВ В СТРУКТУРАХ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ
2 ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ УНИВЕРСИТЕТСКОГО МАССИВА
3 ПЕТРОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ ПОРОД УНИВЕРСИТЕТСКОГО МАССИВА
3.1 ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ РАЗНОВИД-НОСТЕЙ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД
3.2 ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ ИНТРУЗИВНЫХ ПОРОД
4 ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность работы. Университетский массив является одним из наименее изученных объектов щелочно-габброидной ассоциации северного склона Кузнецкого Алатау или Мариинской тайги (в качестве местного термина данной территории). Он был открыт в результате поисковых работ геологов Мартайгинской геологоразведочной экспедиции и сотрудников Томского государственного университета в 1981-1987 гг. До сих пор некоторые исследователи считают, что данного геологического объекта в природе не существует (устное сообщение ведущего геолога «Запсибгеологосъемки» А.Н. Уварова). Тем не менее, в результате магнитометрической съемки, наземных горных и буровых работ в 1987 году были оконтурены и получены образцы полнокристаллических горных пород, соответствующих главным интрузивным фазам Кия-Шалтырского и ряда близко расположенных в данном районе щелочно-базитовых массивов. Во многом, уникальность Университетского интрузива определяется его геотектонической позицией и геоморфологическими условиями залегания.
Научный и практический интерес к данным разновидностям магматических пород обусловлен тем, что при их исследовании детализируются особенности строения, вещественного состава и условия формирования высокоглиноземистых щелочных ассоциаций Сибирского региона. В последние годы в результате минералого-геохимических исследований продуктов глиноземного производства Ачинского комбината, в том числе уртитов Кия-Шалтырского месторождения и других щелочных пород региона, были установлены признаки потенциальной рудоносности в отношении благородных металлов (Сазонов и др., 1996; Сазонов и др., 2000).
Цель исследования заключалась в выявлении закономерностей структуры и вещественной эволюции пород Университетского массива и его роли для оценки условий формирования щелочно-габброидных ассоциаций Кузнецкого Алатау и Центрально-Азиатского складчатого пояса в целом. В процессе исследования решались следующие задачи: 1) петрографическая и минералогическая аттестация основных интрузивных фаз данного плутона; 2) анализ петрохимических и геохимических особенностей горных пород; 3) оценка вероятной геодинамической обстановки щелочно-габброидного магматизма в северной части Кузнецкого Алатау на примере конкретного объекта; 4) обоснование перспектив рудоносности Университетского массива.
Фактический материал. Основу работы составляют результаты полевых исследований щелочно-габброидной ассоциации Университетского массива, которые были проведены геологами Мартайгинской геологоразведочной экспедиции и сотрудниками Томского государственного университета в 1981-1987 гг.
В последующие годы изучение данного геологического объекта были поддержаны Министерством образования и науки РФ в рамках ряда научных проектов НИЛ структурной петрологии и минерагении ТГУ. В настоящее время изучение магматизма повышенной щелочности в структурах Центральной Азии также реализуется в рамках научных исследований НИЛ СПМ (госзадание, проект 5.2352.247/ПЧ; грант правительства РФ, проект № 14.Y26.31.0012).
В результате проведенных работ был изучен фактический материал из буровых скважин и наземных горных выработок, а также интерпретированы данные по геофизическим параметрам магнитного поля в районе Университетского массива. Всего отобрано 25 образцов в совокупности двух скважин (скважина № 36, 41), из них было сделано 24 шлифа для проведения описания петрографической характеристики щелочных пород. Микрорентгеноспектральные исследования были проведены для 77 минеральных фракций. В 6 валовых пробах (2 габбро, 1 лейкотералит, 2 ийолит-порфира и 1 ийолит-порфир с ксенолитом уртита) определены содержания петрогенных окислов методом РФА, а также редких и рассеянных элементов методом ICP-MS (масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой).
Методы исследований. Базисная схема научного исследования заключалась в комплексном рассмотрении данных геолого-картировочных работ с включением петрографического описания, а также оценка геофизического поля массива (результаты наземной магнитометрической съемки) для выявления магнитной восприимчивости щелочных- габброидов, ультраосновных фоидолитов данного участка. Вещественный состав горных пород изучался с применением современных методов анализа геологических объектов, а именно: микрорентгеноспектральный (энерго-дисперсионный, рентгенофлюорисцентный (РФА) и ICP-MS-спектрометрии в ЦКП «Аналитический центр геохимии природных систем» НИ ТГУ (г. Томск). Петро- и геохимические построения осуществлялись с помощью программного пакета «Statistics», «Excel» и «CorelDRAW».
Основные защищаемые положения.
1.Особенности геологического строения Университетского массива предполагают его локализацию на границе двух контрастных ассоциаций карбонатного и вулканогенно-го ансамблей, что указывает на слабый эрозионный срез аналога близко расположенного Кия-Шалтырского месторождения нефелиновых руд и позволяет оценить строение верх-ней части интрузивного фронта щелочно-габброидного магматизма в конкретном сегменте Кузнецко-Алатауского региона. Широкое развитие дайковых разновидностей ультра- основных и основных фоидолитов подтверждает наличие вероятного тела потенциальных нефелиновых руд на границе карбонатной и вулканогенной толщ.
2. Геохимические параметры изученных пород Университетского массива позволяют предполагать формирование данной щелочно-базитовой ассоциации в условиях сложной окраинно-континентальной геодинамической обстановки, обусловленной сочетанием субдукционных и плюмовых процессов.
Апробация работы и основные публикации. Результаты проведенных исследований были опубликованы в двух научных журналах. Первая статья была представлена в международном журнале «Scientifik Light» (Польша, г. Вроцлав), выпуск № 5 (2017 г.), страницы 42-45, вторая - в журнале «Globus» (04 мая 2017 г., № 1, С. 28-40), отражающих материалы XIX международной научно-практической конференции «Достижения и проблемы современной науки» (г. Санкт-Петербург).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 64 страниц, включая 17 иллюстраций, 5 таблиц с аналитическими данными и список литературы из 69 наименований и 3 приложений.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доценту кафедры петрографии, кандидату геолого-минералогических наук, заведующему научно- исследовательской лаборатории структурной петрологии и минера- гении Национального исследовательского Томского государственного университета И. Ф. Гертнеру, за предоставленный материал, всемерную поддержку, при осуществлении всех этапов работы, постоянную помощь и критику.
При проведении геофизического анализа, большую помощь и ценные советы оказал заведующий кафедры геофизики Национального исследовательского Томского поли-технического университета, доцент геолого-минералогических наук, Ю. В. Колмаков.
При проведении лабораторных исследований огромную поддержку оказали сотрудники и студенты геолого-географического факультета: профессор А. И. Чернышев, доценты О. М. Гринев, И. В. Вологдина, П. А. Тишин, аспирант И. О. Кремер, магистранты А. И. Муравьев, А. Е. Марфин, а также заведующий шлифовальной лабораторией ГГФ С. В. Кузьмин. Автор выражает им свою благодарность. В процессе работы автор также получал поддержку и ценные советы своих старших коллег - доктора геол.-минерал. наук В. В. Врублевского и кандидата геол.-минерал наук Т. С. Красновой.
Научный и практический интерес к данным разновидностям магматических пород обусловлен тем, что при их исследовании детализируются особенности строения, вещественного состава и условия формирования высокоглиноземистых щелочных ассоциаций Сибирского региона. В последние годы в результате минералого-геохимических исследований продуктов глиноземного производства Ачинского комбината, в том числе уртитов Кия-Шалтырского месторождения и других щелочных пород региона, были установлены признаки потенциальной рудоносности в отношении благородных металлов (Сазонов и др., 1996; Сазонов и др., 2000).
Цель исследования заключалась в выявлении закономерностей структуры и вещественной эволюции пород Университетского массива и его роли для оценки условий формирования щелочно-габброидных ассоциаций Кузнецкого Алатау и Центрально-Азиатского складчатого пояса в целом. В процессе исследования решались следующие задачи: 1) петрографическая и минералогическая аттестация основных интрузивных фаз данного плутона; 2) анализ петрохимических и геохимических особенностей горных пород; 3) оценка вероятной геодинамической обстановки щелочно-габброидного магматизма в северной части Кузнецкого Алатау на примере конкретного объекта; 4) обоснование перспектив рудоносности Университетского массива.
Фактический материал. Основу работы составляют результаты полевых исследований щелочно-габброидной ассоциации Университетского массива, которые были проведены геологами Мартайгинской геологоразведочной экспедиции и сотрудниками Томского государственного университета в 1981-1987 гг.
В последующие годы изучение данного геологического объекта были поддержаны Министерством образования и науки РФ в рамках ряда научных проектов НИЛ структурной петрологии и минерагении ТГУ. В настоящее время изучение магматизма повышенной щелочности в структурах Центральной Азии также реализуется в рамках научных исследований НИЛ СПМ (госзадание, проект 5.2352.247/ПЧ; грант правительства РФ, проект № 14.Y26.31.0012).
В результате проведенных работ был изучен фактический материал из буровых скважин и наземных горных выработок, а также интерпретированы данные по геофизическим параметрам магнитного поля в районе Университетского массива. Всего отобрано 25 образцов в совокупности двух скважин (скважина № 36, 41), из них было сделано 24 шлифа для проведения описания петрографической характеристики щелочных пород. Микрорентгеноспектральные исследования были проведены для 77 минеральных фракций. В 6 валовых пробах (2 габбро, 1 лейкотералит, 2 ийолит-порфира и 1 ийолит-порфир с ксенолитом уртита) определены содержания петрогенных окислов методом РФА, а также редких и рассеянных элементов методом ICP-MS (масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой).
Методы исследований. Базисная схема научного исследования заключалась в комплексном рассмотрении данных геолого-картировочных работ с включением петрографического описания, а также оценка геофизического поля массива (результаты наземной магнитометрической съемки) для выявления магнитной восприимчивости щелочных- габброидов, ультраосновных фоидолитов данного участка. Вещественный состав горных пород изучался с применением современных методов анализа геологических объектов, а именно: микрорентгеноспектральный (энерго-дисперсионный, рентгенофлюорисцентный (РФА) и ICP-MS-спектрометрии в ЦКП «Аналитический центр геохимии природных систем» НИ ТГУ (г. Томск). Петро- и геохимические построения осуществлялись с помощью программного пакета «Statistics», «Excel» и «CorelDRAW».
Основные защищаемые положения.
1.Особенности геологического строения Университетского массива предполагают его локализацию на границе двух контрастных ассоциаций карбонатного и вулканогенно-го ансамблей, что указывает на слабый эрозионный срез аналога близко расположенного Кия-Шалтырского месторождения нефелиновых руд и позволяет оценить строение верх-ней части интрузивного фронта щелочно-габброидного магматизма в конкретном сегменте Кузнецко-Алатауского региона. Широкое развитие дайковых разновидностей ультра- основных и основных фоидолитов подтверждает наличие вероятного тела потенциальных нефелиновых руд на границе карбонатной и вулканогенной толщ.
2. Геохимические параметры изученных пород Университетского массива позволяют предполагать формирование данной щелочно-базитовой ассоциации в условиях сложной окраинно-континентальной геодинамической обстановки, обусловленной сочетанием субдукционных и плюмовых процессов.
Апробация работы и основные публикации. Результаты проведенных исследований были опубликованы в двух научных журналах. Первая статья была представлена в международном журнале «Scientifik Light» (Польша, г. Вроцлав), выпуск № 5 (2017 г.), страницы 42-45, вторая - в журнале «Globus» (04 мая 2017 г., № 1, С. 28-40), отражающих материалы XIX международной научно-практической конференции «Достижения и проблемы современной науки» (г. Санкт-Петербург).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы составляет 64 страниц, включая 17 иллюстраций, 5 таблиц с аналитическими данными и список литературы из 69 наименований и 3 приложений.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доценту кафедры петрографии, кандидату геолого-минералогических наук, заведующему научно- исследовательской лаборатории структурной петрологии и минера- гении Национального исследовательского Томского государственного университета И. Ф. Гертнеру, за предоставленный материал, всемерную поддержку, при осуществлении всех этапов работы, постоянную помощь и критику.
При проведении геофизического анализа, большую помощь и ценные советы оказал заведующий кафедры геофизики Национального исследовательского Томского поли-технического университета, доцент геолого-минералогических наук, Ю. В. Колмаков.
При проведении лабораторных исследований огромную поддержку оказали сотрудники и студенты геолого-географического факультета: профессор А. И. Чернышев, доценты О. М. Гринев, И. В. Вологдина, П. А. Тишин, аспирант И. О. Кремер, магистранты А. И. Муравьев, А. Е. Марфин, а также заведующий шлифовальной лабораторией ГГФ С. В. Кузьмин. Автор выражает им свою благодарность. В процессе работы автор также получал поддержку и ценные советы своих старших коллег - доктора геол.-минерал. наук В. В. Врублевского и кандидата геол.-минерал наук Т. С. Красновой.
Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие основные выводы, отражающие необходимость дальнейшего изучения Университетского щелочно-габброидного массива.
Во-первых, данный объект представляет интерес для обоснования структурной позиции залежей богатых нефелиновых руд в регионе. Особенности его геологического строения и локализация на границе двух контрастных по степени дислоцированности и вещественному составу ассоциаций карбонатного и вулканогенного ансамблей позволяет изучить строение верхней части интрузивного фронта щелочно-габброидного магматизма.
Во-вторых, анализ геофизического магнитного поля, позволил выявить сложные по своей структуре интрузивные тела, соответствующие фоидолитовому магматизму, помимо найденных горными работами, которые занимают особое внимание на данной территории и носят аргументированный характер проведенной магниторазведки.
В третьих, широкое петрографическое и петрохимическое разнообразие слагающих его пород обеспечит реконструкцию процессов генезиса высокоглиноземистых разновидностей в составе магматических комплексов данного региона.
В четвертых, детальное геохимическое тестирование будет способствовать разработке наиболее приемлемой геодинамической модели проявления подобного магматизма повышенной щелочности в складчатых структурах Северной и Центральной Азии.
Вышеизложенный материал показывает, что развитые в пределах рассмотренных проявлений фоидолиты представляют собой потенциальные рудоносные породы, относящиеся по содержанию петрогенных компонентов к высоко- и среднесортным рудам (Прусевич и др., 1978). Одновременно с этим сонахождение фоидолитов с щелочными габбро- идами указывает на возможное присутствие невскрытых эрозией природно-богатых легкообогатимых тел нефелиновых руд.
Во-первых, данный объект представляет интерес для обоснования структурной позиции залежей богатых нефелиновых руд в регионе. Особенности его геологического строения и локализация на границе двух контрастных по степени дислоцированности и вещественному составу ассоциаций карбонатного и вулканогенного ансамблей позволяет изучить строение верхней части интрузивного фронта щелочно-габброидного магматизма.
Во-вторых, анализ геофизического магнитного поля, позволил выявить сложные по своей структуре интрузивные тела, соответствующие фоидолитовому магматизму, помимо найденных горными работами, которые занимают особое внимание на данной территории и носят аргументированный характер проведенной магниторазведки.
В третьих, широкое петрографическое и петрохимическое разнообразие слагающих его пород обеспечит реконструкцию процессов генезиса высокоглиноземистых разновидностей в составе магматических комплексов данного региона.
В четвертых, детальное геохимическое тестирование будет способствовать разработке наиболее приемлемой геодинамической модели проявления подобного магматизма повышенной щелочности в складчатых структурах Северной и Центральной Азии.
Вышеизложенный материал показывает, что развитые в пределах рассмотренных проявлений фоидолиты представляют собой потенциальные рудоносные породы, относящиеся по содержанию петрогенных компонентов к высоко- и среднесортным рудам (Прусевич и др., 1978). Одновременно с этим сонахождение фоидолитов с щелочными габбро- идами указывает на возможное присутствие невскрытых эрозией природно-богатых легкообогатимых тел нефелиновых руд.