Гетерогенные кобальт—медноколчеданные месторождения в ультрамафитан зоны главного Уральского разлома

Краткое описание

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ... 3

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОБАЛЬТ-МЕДНОКОЛЧЕДАННЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ... 10

1.1. Изученность месторождений... 10

1.2. Ишкининское месторождение... 14

1.3. Ивановское месторождение... 26

1.4. Дергамышское месторождение... 28

1.5. Ассоциации вмещающих пород... 31

1.6. История формирования рудных полей... 41

ГЛАВА 2. РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ: ТИПЫ, ТЕКСТУРНО-СТРУКТУРНАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ... 44

2.1. Ишкининское месторождение... 44

2.2. Ивановское месторождение... 51

2.3. Дергамышское месторождение... 53

2.4. Химический состав руд... 54

ГЛАВА 3. МИНЕРАЛОГИЯ РУД И ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РУДНЫХ

ЗАЛЕЖЕЙ... 60

3.1. Сульфиды... 60

3.2. Оксиды... 80

3.3. Сульфоарсениды... 85

3.4. Арсениды... 103

3.5. Теллуриды... 107

3.6. Самородные элементы... 108

3.7. Гипергенная минерализация... 114

3.8. Последовательность формирования рудных минералов... 124

3.9. Условия образования рудных минералов... 126

ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ И ДРЕВНИХ

КОЛЧЕДАННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ, АССОЦИИРУЮЩИХ С УЛЬТРАМАФИТАМИ... 130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 140

ЛИТЕРАТУРА... 142

ПРИЛОЖЕНИЯ... 160
Введение

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Урал является уникальной геологической структурой по концентрации и разнообразию колчеданных месторождений, представленных уральским, куроко, кипрским и бесси типами [Медноколчеданные ..., 1992]. Кроме этого еще известны кобальтсодержащие колчеданные месторождения, приуроченные к ультрамафитам Главного Уральского разлома. Ранее они не привлекали большого внимания из-за малых масштабов, но после открытия в начале 90-х гг. XX в. современных «черных курильщиков» на ультрамафитах в Срединно-Атлантическом хребте [Батуев и др., 1995; Krasnov et al., 1995; Богданов и др., 1995] интерес к подобным древним сульфидным месторождениям возрос. На Урале к таковым относятся Ишкининское, Ивановское и Дергамышское месторождения, расположенные в южной части зоны Главного Уральского разлома. Главными минералого-геохимичсскими особенностями руд месторождений являются присутствие в них сульфоарсенидов, арсенидов и хромитов и повышенные содержания Ni (до 0.5 %), Со (до 0.3 %), Сг (до 0.6 %). Кроме этого, руды имеют повышенные концентрации золота - среднее 3-6 г/т и до 16 г/т в рудах, насыщенных мышьяксодержащими минералами.

На происхождение этих месторождений существовало несколько точек зрения: рудообразование связывалось с габброидными [Субботин, 1942ф и др.] и гипербазитовыми [Бучковский, 1960; 1970] интрузиями; раннесилурийским базальтоидным магматизмом [Захаров, Захарова, 1969; Кривцов и др., 1970]. Существовало мнение о связи сульфидных руд с магнетитовыми залежами во вмещающих серпентинитовых массивах и с крупным колчеданным оруденением (Гайским, Бурибайским и Блявинским) [Бакиров, 1965]. Большинство исследователей в настоящее время относят их к кипрскому типу колчеданных месторождений [Контарь, Либарова, 1997; Еремин и др., 2000; Серавкин, 2002].

Однако, положение месторождений в сложной тектонической обстановке и в связи с нетипичными для колчеданных залежей ультрамафитами потребовало дополнительного выяснения их геологического развития. В результате работ была установлена слолшость формирования колчеданных руд, их неоднократные деформации и перераспределение рудного вещества [Мелекесцева и др., 2001; Мелекесцева, Зайков, 2001; Мелекесцева, 2002; 2003; Зайков и др., 2001, 2002; Мелекесцева, Зайков, 2003]. Был сделан вывод о сочетании придонного гидротермально-метасоматического, гидротермально-осадочного и кластогенного рудоотложения в раннепалеозойское время на субдукционном этапе развития месторождений с последующим преобразованием руд

под воздействием позднедевонской коллизии. Таким образом, выяснение генезиса колчеданных месторождений в ультрамафитах Главного Уральского разлома является важной металлогенической задачей.

Цель исследований - реконструкция процессов формирования и преобразования кобальтсодержащих медноколчеданных залежей в ультрамафитах Главного Уральского разлома.

Основные задачи: 1) характеристика геологического строения и структур рудных полей, 2) текстурно-структурная и минералогическая характеристика руд; 3) определение химического состава рудных минералов с акцентом на кобальт, никель, мышьяк, хром и благородные металлы; оценка температур кристаллизации; 4) сравнительный анализ древних и современных медноколчеданных залежей, ассоциирующих с ультрамафитами.

Объектами исследований послужили Ишкининское, Ивановское и Дергамышское месторождения.

Фактической основой для написания диссертации послужили материалы, собранные автором в 1999-2004 гг. на месторождениях при выполнении работ в рамках государственных тем: «Эволюция процессов минералообразования в колчеданоносных палеоокеанических структурах» (№ 01.20.0001589) и «Гидротермальные и гипергенные факторы формирования и преобразования месторождений полезных ископаемых в складчатых поясах» (№ 01.200.202519) в лаборатории прикладной минералогии и минерагении ИМин УрО РАН и хоздоговорных работ с ОАО «Башкиргеология» по теме «Минералогическая характеристика руд Ивановского и Дергамышского месторождений (Башкортостан)». Исследования по теме № 01.200.202519 входят в приоритетное направление Отделения наук о Земле РАН 5.1.13 «Уникальные и дефицитные минеральные месторождения, условия образования месторождений-гигантов». На заключительном этапе работа явилась составной частью темы «Сравнительный анализ минералогии, геохимии и биохимии сульфидных руд современного и палеозойского океанов» Приоритетного направления Президиума РАН № 14 «Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология».

Методика исследований. Полевые исследования проводились методами геолого-минералогического картирования, включавшими составление геологических карт масштаба 1 : 10 000, 1 : 1 000 и 1 : 500, документацию опорных обнажений, траншей и керна скважин. Отобранные образцы изучались в камеральных условиях оптическими, рентгеноструктурными, химическими и микрозондовыми методами.

Оптическое изучение минералов проводилось на микроскопах Axiolab (Carl Zeiss), Olimpus BX 50 (ИМин УрО РАН, Миасс), ПОЛАМ (СПбГУ) и Axiophot

(Фрайбергская горная академия, Фрайберг, Германия). Измерение спектров отражения рудных минералов было выполнено на микроспектрофотометре МСФ-10 совместно с М. М. Болдыревой (кафедра геологии МПИ Санкт-Петербургского государственного университета). Микротвердость измерялась на микротвердометрах Duromet (ИМин УрО РАН) и ПМТ-3 (СПбГУ, ИМин УрО РАН). Травление рудных минералов осуществлялось по стандартным методикам. Всего изучено более 100 аншлифов и шлифов.

Рентгенографические исследования выполнены в Институте минералогии УрО РАН на дифрактометре ДРОН-2.0 (Fe-анод, графитовый монохроматор, шаг сканирования 0.02°, время стояния счетчика 1с, внутренний эталон — Si) и приборе УРС-2.0 (камера РКД-57.3, FeKa-излучение, Мп-фильтр), аналитики П. В. Хворов, Т. М. Рябухина, Е. Г. Зенович.

Определение химического состава, микрогеохимическое картирование минералов, изучение морфологии минералов и их взаимоотношений осуществлялись на рентгеноспектральных микроанализаторах JEOL JCXA-733 (ИМин УрО РАН, аналитик Е. И. Чурин), JEOL JXA-8900RL (Фрайбергская горная академия, аналитик К. Беккер), Camebax SX 50 (Музей естественной истории, Лондон, Великобритания, аналитик Дж. Спратт и Бюро геологических исследований, Орлеан, Франция, аналитик К. Жиль), растровом электронном микроскопе с микроанализатором РЭММА-202 М (ИМин УрО РАН, аналитик В. А. Котляров) и электронном микроскопе-микроанализаторе Camscan-4DV с энергодисперсионным спектрометром AN-1000 (ООО «РС+», Санкт-Петербург, аналитики Н. С. Рудашевский и Ю. Л. Крецер). Получено более 400 анализов.

Валовый химический анализ руд выполнялся, рентген-флюоресцентным методом (Фрайбергская горная академия), нейтронно-активационным (Activation laboratories Ltd, Онтарио, Канада), спектральным полуколичественным методом (Гайский ГОК, Гай, Россия). Химический состав пород определялся классическим химическим методом (Южно-Уральский центр коллективного пользования по исследованию минерального сырья ИМин УрО РАН, аттестат № РОСС RU.0001.514536; аналитик Т. В. Семенова) и химической лаборатории Объединенного Института геологии, геофизики и минералогии СО РАН (г. Новосибирск). Получено более 100 анализов.

Были привлечены фондовые материалы по геологоразведочным и геологосъемочным работам на месторождениях и литературные данные по сульфидной минерализации в океанических ультрамафитах различных регионов.

Личный вклад автора заключается в непосредственном участии во всех этапах работ: сборе каменного материала при полевых работах, составлении геологических карт,

документации опорных обнажений, траншей и керна, минераграфических и аналитических исследованиях.

Научная новизна и практическое значение работы. Впервые предложена гипотеза формирования месторождений на островодужном этапе развития структуры в обстановке аккреционной призмы Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги. Выделены первичные руды, формировавшиеся на островодужном склоне глубоководного желоба, и руды, преобразованные на коллизионной стадии. Установлены минералы-концентраторы кобальта, никеля, мышьяка, золота, теллура и висмута. Впервые для Урала обнаружен моноклинный сульфоарсенид кобальта — аллоклазит; для колчеданных руд Урала — диарсениды кобальта, железа и никеля — леллингит, саффлорит, раммельсбергит и крутовит. В результате парагенетического анализа установлена последовательность кристаллизации рудных минералов, а на основании сопоставления имеющихся природных данных по экспериментальным работам оценены температуры их образования.

Результаты работ представлялись в ОАО «Гайский ГОК», Комитет природных ресурсов по Оренбургской области, Восточную геологоразведочную экспедицию «Оренбурггеология» (Орск) и ОАО «Башкиргеология» в виде информационных записок и отчетов и использованы этими организациями при планировании геологоразведочных работ.

Апробация работы. Основные положения, защищаемые и рассматриваемые в работе, докладывались на пяти международных студенческих школах «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 2000—2004), Годичных собраниях Всероссийского Минералогического общества при РАН (Санкт-Петербург, 2001; 2003), Уральской минералогической школе-2001 «Геохимия, минералогия и минерагения техногенеза» (Екатеринбург, 2001), IV Международном Симпозиуме по истории минералогии и минералогических музеев, минералогии, геммологии, кристаллохимии и кристаллогенезису (Санкт-Петербург, 2002), Всероссийской научной конференции «Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XXI веков» (Москва, 2002), IV Всероссийском совещании «Минералогия Урала-2003» (Миасс, 2003), международной конференции SGA «Mineral exploration and Sustainable Development» (Athens, Greece, 2003), международной научно-практической конференции «Проблемы рудных месторождений и повышения эффективности геологоразведочных работ» (Ташкент, 2003), X Чтениях им. акад. А. Н. Заварицкого «Геология и металлогения ультрамафит-мафитовых и гранитоидных интрузивных ассоциаций складчатых областей» (Екатеринбург, 2004), X Съезде Всероссийского минералогического общества «Минералогия во всем пространстве этого слова» (Санкт-Петербург, 2004), 8

международном конгрессе по прикладной минералогии «Applied Mineralogy: Developments in Science and Technology» (Aguas de Lindoa, Brazil, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликована 31 работа, в том числе 1 монография и 4 статьи в центральной печати.

Анализ результатов проведенных исследований позволил сформулировать следующие защищаемые положения.

Положение 1. Кобальт-медноколчеданные месторождения в улътрамафитах Главного Уральского разлома приурочены к деформированным фрагментам иижнедевонскоп аккреционной призмы Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги. Современные структуры рудных полей обусловлены двумя главными процессами: субдукционным и коллизионным, в результате которых сформировались антиформа, сгшформа и блоковый меланж.

Полооюение 2. Установлено два этапа формирования руд — субдукционный и коллизионный с первичными и наложенными ассоциациями рудных минералов соответственно. Первичные минералы представлены пирротином, пиритом, халькопиритом и магнетитом (I и II ассоциация), образующими массивные, прожилково-вкраппенные и обломочные руды. Наложенная прожилково-вкрапленная минерализация состоит из арсенидов, теллуридов, золота, сульфоарсенидов (III ассоциация), сульфидов и оксидов (IV ассоциация).

Положение 3. Вариации химического состава руд, разнообразие и состав минералов кобальта и никеля определяются гетерогенностью месторождений по способу рудоотложения. Этим обусловлена различная минералого-геохимическая специализация руд: дифференцированная кобальт-никелевая — для Ишкининского месторождения, дифференцированная никель-кобальтовая - для Ивановского и недифференцированная кобальтовая — для Дергамышского. Мышъяксодержащие минералы являются индикатором гидротермальных процессов, сопутствовавших коллизии, и характеризуются оригинальными особенностями химического состава.

Положение 4. Палеозойские и современные медноколчеданные залежи, ассоциирующие с ультрамафитами, характеризуются сходными текстурно-структурными чертами руд и кобальт-никелевой минералого-геохимической специализацией. Их главным отличием являются различные геодинамические обстановки нахождения и геологическая история залежей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 82 страницы текста, 125 рисунков, 10 таблиц, 12 приложений. В списке литературы 201 наименование, из них 15 - фондовые материалы.

В первой главе дан очерк изученности месторождений, поставлена проблема происхождения кобальтсодержащего оруденения, связанного с ультрамафитами, охарактеризовано геологическое строение месторождений. Во второй главе приведена характеристика руд: типы, состав, текстурно-структурные особенности. Третья глава посвящена минералогии руд: минераграфической характеристике и химическим особенностям рудных минералов, анализу последовательности минералообразования, сравнению природных и экспериментальных данных в целях оценки температур рудообразования, истории рудообразования. В четвертой главе сопоставляются древние Уральские и современные колчеданные залежи, ассоциирующих с ультрамафитами.

Автор глубоко благодарен своему научному руководителю — профессору, доктору геолого-минералогических наук Виктору Владимировичу Зайкову за постоянное внимание и ценные советы. Выражаю благодарность директору ИМин УрО РАН, член-корр. РАН В. Н. Анфилогову, а также сотрудникам института д.г.-м.н. В. В. Масленникову, к.г.-м.н. Е. В. Белогуб, к.г.-м.н. К. А. Новоселову, д.г.-м.н. В. А. Попову, к.г.-м.н. В. И. Поповой, к.г.-м.н. С. Г. Тесалиной, к.г.-м.н. Н. Р. Аюповой и другим коллегам за всестороннюю помощь в исследованиях, консультации, критические замечания и поддержку. Большая помощь в минераграфических исследованиях была оказана к.г.-м.н. М. М. Болдыревой (СПбГУ). Автор признателен к.г.-м.н. В. А. Котлярову, Е. И. Чурину, к.г.-м.н. П. В. Хворову, Т. М. Рябухиной, Е. Г. Зенович, Н. И. Кашигиной, Т. В. Семеновой (ИМин), д.г.-м.н. Н. С. Рудашевскому и Ю. Л. Крецеру (ООО «РС+»), К. Беккеру (Фрайбергская горная академия) и Дж. Спратту (Музей естественной истории) за выполнение аналитических работ; Д. В. Плугину (ГУПР МПР России по Оренбургской обл.), Ю. И. Старостину, С. И. Кузнецову и Г. К. Ямщикову (Райский ГОК) за содействие в полевых работах и предоставление фондовых материалов. Отдельное спасибо — Н. С. Рудашевскому за предоставление множества опубликованных работ по сульфоарсенидам и арсенидам кобальта, никеля и железа. За оформление графических материалов диссертации выражаю благодарность Р. 3. Садыковой (ИМин УрО РАН).

Автор сердечно признателен своим друзьям и коллегам из Института минералогии УрО РАН за помощь в оформлении работы и созданную дружескую атмосферу, безусловно, способствовавшую успешному проведению работ. Выражаю признательность друзьям и коллегам из других организаций (СПбГУ, МГУ, ИГЕМ РАН, ИГГ УрО РАН) за теплый прием, помощь и поддержку на всех этапах работ.

Исследования в разные годы были поддержаны РФФИ (проекты 98-05-64818, 01-05-65329, 02-05-06473-мас, 03-05-06312-мас, 04-05-96014-р2004урал_а), программой "Университеты России" (проект УР 01.01.014), программой поддержки молодых ученых УрО РАН на 2003 и 2005 гг. и проектом Европейского Союза MinUrals Copernicus ICA2-СТ-2000-10011.

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОБАЛЬТ-МЕДНОКОЛЧЕДАННЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

1.1. Изученность месторождений

Ишкининское, Ивановское и Дергамышское кобальт-медноколчеданные месторождения находятся на южном фланге Главного Уральского разлома - важнейшей геосутуры Евразии [Пучков, 2000; Серавкин и др., 2003]. На схемах геологического районирования данный отрезок обычно выделяется как Присакмаро-Вознесенская структурно-формационная зона. Она имеет ширину 10-20 км и отделяет метаморфические толщи Урал-Тау от вулканогенных комплексов Магнитогорско-Мугоджарской палеоостроводужной системы (рис. 1). Кобальтсодержащие медноколчеданные месторождения примыкают к наиболее продуктивным по запасам меди и цинка рудным районам Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги: Ишкининское - Гайскому, Ивановское и Дергамышское - Баймак-Бурибайскому [Зайков, 1991].

Медные руды месторождений были предметом горного промысла еще в древние времена, возможно, в бронзовом веке [Субботин, 1942ф; Юминов, Зайков, 2002]. Десятки воронок и ям, являющихся следами полузасыпанных древних карьеров, и конусы отвалов, свидетельствуют о происходивших в те времена широких открытых работах (см. рис. 8). На территории Ишкининского месторождения было задокументировано 9 древних карьеров, где даже были найдены кости и орудия труда [Субботин, 1941ф]. Самый большой древний карьер располагается на Дергамышском месторождении — поперечником до 80 м и глубиной до 12 м, в западном борту которого были вскрыты окисленные руды [Тесалина и др., 2000]. На Ивановском месторождении также сохранился один древний карьер в восточной части рудного поля.

Ишкининское месторождение было открыто в 1927 г. по древним горным выработкам, когда десятником Ниасгуловым был пройден шурф глубиной 3.5 м (в 5 м к югу от устья штольни № 1) с целью прослеживания медной зелени [Субботин, 1942ф]. На глубине 1.5 м были вскрыты мелкие линзы мышьяково-кобальтовых руд среди карбонатизированных конгломератовидных серпентинитов. В руде присутствовала густая вкрапленность кобальтина и обильные малиново-розовые корочки эритрина и землисто-черного гетерогенита (?). В том же году Башкирский трест производил пробную добычу окисленных медных руд. В 1929 г. на месторождении были пройдены канавы и траншеи Институтом прикладной минералогии, а с 1930 по 1933 г. производились поисковые работы Средне-Волжским горным трестом. В начальный период изучения месторождения незначительные поисковые работы проводились также и другими организациями под

10

/ с U • Магнитогорск I ?1/7' I 7 |

1

2

s s

s s

Рис. 1. Положение кобальтсодержащих медноколчеданных месторождений в палеогеодинамических структурах Южного Урала по [Зайков, 1991] с изменениями.

1 - палеоостровные дуги: З-Мг - Западно-Магнитогорская, В-Мг — Восточно-Магнитогорская; 2 - Магнитогорский междуговой палеобассейн; 3 - Присакмарская офиолитовая зона; 4 - Домбаровский задуговой палеобассейн; 5 - краевые аллохтоны: С — Сакмарский, К — Кракинский; 6 - Восточно-Уральский континент; 7 - Главный Уральский разлом; 8 — разломы, ограничивающие сегменты палеоостроводужной системы; 9 — исследованные месторождения.

руководством Н. К. Разумовского и Л. И. Константиновой (30-е гг.), Л. Я. Меламуда [1940ф].

Этот этап исследований был завершен поисковыми работами треста «Уралцветметразведка» и Ишкининской геологоразведочной партии под руководством инженера-геолога К. Д. Субботина, который внес неоценимый вклад в изучение месторождения. Разведка проводилась с применением подземных горных выработок, и полученные данные стали основополагающими для дальнейших работ и понимания истории формирования месторождения. К. Д. Субботиным были составлены два крупных отчета: «Кобальтоносность сульфидных месторождений Южного Урала» [1941ф] и «Ишкининское месторождение медно-кобальтово-мышьяковых и серноколчеданных руд в серпентинитах» [1942ф] с обоснованием необходимости дальнейшей разведки и разработки этого месторождения.

В послевоенный период геологоразведочные работы выполнены под руководством

A. П. Сидоренко [1957ф], А. Г. Полуэктова [19б5ф]. Основное значение имели данные бурения, в результате чего получена информация о структуре месторождения до глубины 300-500 м.

Геологическое строение рудного поля изучались Л. Радугиной (30-е гг.),

B. С. Шарфманом и др. [1952ф], Е. С. Контарем и др. [1966ф], В. Т. Тищенко [1978ф]. Минералогические исследования выполнялись ГЛ. Круговым, Е. П. Царицыным. Сведения о месторождении были опубликованы Э. С. Бучковским [1970],

A. С. Варлаковым [1978], Е. С. Контарем и Л. Е. Либаровой [1997], В. В. Масленниковым [1999].

Дергамышское месторождение было открыто в конце 20-х гг. XX в. В последующее десятилетие небольшие разведочные работы выполнялись Башкирским геологическим управлением. Первые значительные сведения о месторождениях Дергамышской группы (Юго-Восточном и Северо-Западном) были опубликованы в сводном отчете К.Д.Субботина [1941 ф], где упоминается, что «... шахта работалась в начале XX в., и по словам местных жителей добывалось золото».

Ивановское месторождение, открытое в 1954 г. Э. С. Бучковским и Н. И. Шкатовым, разведывалось около 10 лет. Поисково-разведочные работы на Ивановском и Дергамышском рудных полях проводили: Переволочанская партия в 1959 г. и 1961 г. под руководством Н. И. Шкатова, Р. А. Фатхуллина [1960ф], В. И. Гордицы [1961ф] и Байгускаровская геолого-поисковая и геофизическая партии в 1964-66 гг. под руководством Э. С. Бучковского [1966ф]. Вещественный состав руд изучался

B. П. Москвичевым (Башкирское геологическое управление) [1964ф] и

12

М. И. Исмагиловым (Горно-геологический институт). Значительные сведения о геологии, минералогии и геохимии рудных полей опубликованы Э. С. Бучковским [1960; 1970], М. И. Исмагиловым [1962], П. В. Аржавитиным и Г.С.Ильясовым [1962], А. А. Захаровым и А. А. Захаровой [1969, 1971ф; 1975].

Относительно генезиса кобальт-медноколчеданных залежей в зоне Главного Уральского разлома было высказано несколько точек зрения. Первые исследователи Ишкининского месторождения - К. Д. Субботин [1942ф], А. П. Сидоренко [1957ф], Г. А. Кругов, А. Т. Полуэктов и А. Б. Гудков [1965ф] связывали рудообразование с воздействием интрузий габрроидов и считали руды гидротермальными, отложение которых происходило в трещинных структурах. Э. С. Бучковский [1960, 1970] полагал, что образование сульфидных медно-кобальтовых месторождений обусловлено становлением гипербазитовых интрузий. При этом структуры Ишкининского и Дергамышского полей рассматривались как антиклиналь и синклиналь.

А. Г. Бакировым [1965] было высказано предположение о тесной генетической связи месторождений с магнетитовыми залежами в серпентинитовых массивах. При этом формирование сульфидов и магнетита он связывал не с самими ультраосновными интрузиями, а рассматривал их в качестве флангов колчеданного оруденения прилегающих рудных полей (Гайского, Блявинского, Бурибайского). Исследователи Ивановского месторождения А.А.Захаров и А.А.Захарова [1969, 1975] отстаивали парагенетическую связь рудообразования с нижнесилурийским базальтоидным магматизмом. «Наличие в гальках конгломератов венлока-нижнего лудлоу обломков руды и околорудных метасоматитов датирует возраст месторождения как нижнесилурийский. Сульфидное медно-кобальтовое оруденение Ивановской группы месторождений предлагается рассматривать как некоторую фацию группы колчеданных месторождений, своеобразие которой обусловлено заимствованием никеля и кобальта из вмещающих более древних серпентинитов» [Захаров, Захарова, 1969]. По аналогии с этими исследователями такой же точки зрения придерживаются А. И. Кривцов и др. [Кривцов и др., 1970].

В результате формационного анализа колчеданных месторождений Е. С. Контарь и Л. Е. Либарова [1997] выделили серно-медноколчеданную (кобальтоносную) рудную формацию, к которой отнесли Ивановское и Ишкининское месторождения. Эти исследователи сопоставляют Присакмарскую метал л огениче скую зону Западно-Магнитогорского пояса с окраинно- и внутриконтинентальными рифтовыми зонами на палеозойской коре океанического типа. Они считают, что по условиям локализации и составу руд месторождения относятся к кипрскому типу колчеданных месторождений.

13

Н. И. Еремин и др. [2000] и И. Б. Серавкин [2002] также относят кобальт-медноколчеданные месторождения в зоне ГУР к кипрскому типу, свойственному офиолитам.

Придонное происхождение сульфидных руд Ишкининского месторождения предполагает В.В.Масленников [1999]. По его мнению, колчеданные залежи «сложены ритмично-слоистыми сульфидными песчаниками, реже гравийными брекчиями. Наблюдаются признаки пирротинизации халькопирит-пиритовых рудокластических фаций и последующего замещения пирротина новообразованным кобальтоносным пиритом. В халькопирит-пирит-пирротиновых агрегатах угадываются тонкополосчатые текстуры, вероятно отражающие первичное тонкослоистое строение руд» [Масленников, 1999, с 25].

Таким образом, сложился круг генетических вопросов, которые потребовали анализа позиции месторождений в рудоносных структурах, их возраста, механизма отложения и преобразования руд. Проведенные исследования показали сложность формирования колчеданных руд, их неоднократные деформации и перераспределение рудного вещества. Это позволило прийти к выводу о сочетании придонного гидротермально-метасоматического, гидротермально-осадочного и кластогенного рудоотложения с последующим изменением облика месторождений и руд под воздействием позднедевонской коллизии [Мелекесцева и др., 2001; Зайков и др., 2001; 2002; Мелекесцева и др., 2003; Мелекесцева, Зайков, 2003; Зайков, Мелекесцева, 2005].

1.2. Ишкининское месторождение

Ишкининское кобальтсодержащее медноколчеданное месторождение приурочено к антиформе из трех тектонических пластин, сложенных серпентинитами, базальтами и кремнистыми отложениями [Зайков и др., 1999а]. Оруденение локализовано на крыльях серпентинитовой пластины и сопровождается карбонатными и тальк-карбонатными апосерпентинитовыми метасоматитами. Рудное поле ограничено на западе и востоке крутопадающими меридиональными разломами сдвигового характера.

Первая снизу пластина вскрыта скважинами в ядре антиформы на глубинах 300-700 м и слагает тектонические блоки в северной части рудного поля, разделенными серпентинитовыми протрузиями (рис. 2, 3) [Мелекесцева, Зайков, 2003]. Пластина сложена базальтами, кремнистыми и углеродистыми сланцами сакмарской свиты с небольшими серпентинитовыми протрузиями.

14

L С

L

Рис. 2. Геологическая карта и разрез Ишкининского кобальтсодержащего медноколчеданного месторождения. Составили В. В. Зайков, И. Ю. Мелекесцева с использованием материалов К. Д. Субботина, А. П. Сидоренко, А. Т. Полуэктова.

1 - аподунитовые и апогарцбургитовые серпентиниты (O2-S|?) с зонами тальк-карбонатных метасоматитов; 2 — сакмарская свита (S sk): базальты и силициты с силлами и дайками диабазов и базальтоидов (v^iS), 3 - линзы известняков; 4, 5 - баймак-бурибайская толща (D(b-br): 4 - базальты, андезито-базальты, вулканомиктовая олистострома с андезит-базальтовыми дайками, 5 - диориты, габбро-диориты (8,v5D|) с дайками базальтоидов (v(iD|); 6 - ишкининская толща (D2ish): силициты и вулканомиктово-кремнистая олистострома; 7 - худолазовский комплекс (?) (vC|): дайки габбро-пегматитов; 8 - четвертичные отложения (Qiv); 9 - рудоносные зоны с кобальтсодержащими медноколчеданными рудами (внемасштабный знак); 10 - разломы; 11 - границы стратиграфических подразделений и интрузивных тел; 12 - границы серпентинитовых пластин; 13 - разведочные скважины.

Ишкининское

Дергамышское

Ивановское

Y

Y

8

+At

VI

V

IV

III

II

В

D.b-br s"sk(?)

oO-S,

oO-S,

D,b-br(?)

oO-S,

300

Tob-15P.

_70

50-' J00

300-

300-500

500

D

L L L

300- ,^T 400 t Y

A

IV

III

II

В

D,b-br(?)

ctO-S,

S sk(?)

oO-S,

Ssk

200

100-200

400

250

300

D

L

L

L

Y

Y

Y

3

10 И

4

11 —------

5 12

L

L

а

13

Рис. З. Тектоностратиграфические колонки рудных полей. Составили В. В. Зайков, И. Ю. Мелекесцева.

А - номера пластин, В - возраст, С - мощность, D - состав пластин, Е - фауна.

1 - серпентиниты (O2-Si?); 2 - обломочные сульфидные руды и серпентинит-сульфидные обломочные породы; 3 - массивные и прожилково-вкрапленные руды с зонами тальк-карбонатных метасоматитов; Сакмарский комплекс (S sk): 4 -толеитовые базальты, углеродистые силициты и алевролиты с остатками граптолитов, микститы; Баймак-бурибайский комплекс (D]b-br): 5 - вулканомиктовая олистострома с блоками гранитоидов и габброидов, 6 - офикальцитовые брекчии, 7 - андезито-базальты; Иишкининский комплекс (D2ish): 8 - кремнисто-терригенная олистострома; Мукасовский горизонт и Зилаирская свита (D3-Ci): 9 - кремни, песчаники; 10 -системы даек и силлов базальтоидов; 11 - дайки габбро-пегматитов; 12 - тектонические границы пластин; 13 - фауна: а - брахиоподы, б - граптолиты, в - конодонты.

При крупномасштабном картировании рудного поля в его северо-западной части, на периклинальном замыкании антиформы, была определена следующая стратиграфическая последовательность отложений сакмарской свиты:

а) Нижняя толща (S sk1) представлена гофрированными плитчатыми кварцитами, микститами (матрица кремнистая, обломки и глыбы кварцитов, реже базальтов, известняков), редкими потоками базальтов. Мощность толщи более 100 м. В кровле залегают линзы известняков, перекрытые базальтами, эта граница является маркирующей;

б) Средняя толща (S sk2) представлена базальтами с прослоями микститов и реже гофрированных кварцитов, мощность ее более 70 м;

в) Верхняя толща (S sk3) представлена углеродистыми алевролитами и песчаниками с остатками силурийских граптолитов и гофрированными кварцитами, мощность ее более 100 м.

При детальном петрографическом изучении песчаников из всех названных толщ в составе акцессорных минералов хромшпинелиды не были установлены, что следует рассматривать как свидетельство того, что серпентиниты в период накопления этих отложений еще не были экспонированы.

Вторая пластина мощностью 200-400 м представлена преимущественно меланжированными апогарцбургитовыми и аподунитовыми серпентинитами (рис. 4). Геологическое картирование показало, что апогарцбургитовые серпентиниты расположены в центральной части антиформы, аподунитовые серпентиниты локализованы в виде отдельных блоков в крыльях антиформы [Мелекесцева, Зайков, 2003]. Серпентиниты осложнены зонами меланжа, которые обычно разделяют аподунитовые и апогарцбургитовые разности. Зоны имеют преимущественно субмеридиональное простирание, ширина их от 5 до 30 м. Они содержат будины всех разновидностей серпентинитов размером до нескольких метров.

В кровле пластины ультрамафитов установлены рудоносные конгломератовидные серпентиниты. По данным К. Д. Субботина [1942ф] они сосредоточены в пачке мощностью 10-40 м и длиной 300 м (центральная часть Восточной рудной зоны). Конгломератовидные породы образуют прослои мощностью от 1 до 12 м. Состав обломков разнообразен: апогарцбургитовый, аподунитовый, пироксенитовый. Форма их округлая, размер 1-5 см, редко до 20^40 см. Цемент псаммито-псефитовый, представленный серпентинитами, фрагментами кристаллов пироксенов, обломками сульфидов. Псаммитовые и псефитовые частицы заключены в мелкочешуйчатой массе, состоящей из хризотила, антигорита, серпофита, талька, хлорита в различных соотношениях. Обломки и цемент часто подвержены карбонатизации, оталькованию и

17

Список литературы