Петрохимические особенности базальтов и интрузивов Норильского района и генезис рудоносной магмы

Горбачев Н.С.

ИЭМ РАН, г.Черноголовка

Впервые все еще дискуссионная проблема образования супер- концентраций сульфидов и металлов в них в небольших по объему (3-5 км³) трапповых интрузивах была поставлена и исследовала М.Н. Годлевским. На основе современных геологических, геохимических и экспериментальных данных рассматривается возможная модель формирования рудоносной магмы.

Геология и магматизм. Трапповый магматизм района развивался на имеющей блоковое строение северо-западной части платформы. Фундамент Ar-Pr возраста перекрыт мощным (до 12 км) Pr-Pz осадочным чехлом и эффузивной толщей мощностью до 3.5 км. Тектоно-магматическая (ТМ) активизация носила циклический характер со сменой режимов растяжения, с интенсивным эффузивным вулканизмом, режимами сжатия, с его затуханием. Главные ее этапы: 1) ранний (рифтогенный), 2) переходный 3) поздний (рассеянного спрединга) характеризуют эволюцию ТМ деятельности во времени и пространстве. Вулканизм первых двух этапов развивался только в пределах района, третьего √ на всей территории трапповой провинции платформы. Выделяется эффузивная и интрузивная фации траппов. Цикличный характер ТМ деятельности отчетливо проявлен в эффузивах, состоящих из 11 свит, на 90% представленных лавами.

Норильский и Талнахский рудные узлы, площадью 100-150 км² включают рудоносные интрузивы верхне-норильского (ВН) и внедрившиеся несколько раннее безрудные интрузивы нижне - норильского (НН) типов. Локализованы они в зонах сочленения Норильско-Хараелахского глубинного разлома с краевыми частями Норильской и Хараелахской мульд.

Петрохимия. По геохимическим особенностям лав и интрузивов выделяются два типа первичной базальтовой магмы √ обогащенной (ВТ) и обедненной (НТ) титаном. Производные ВТ магмы (снизу вверх iv, sv, gd свиты) сформировались в ходе первого, производные НТ магмы √ в ходе второго (туфогенная hk, tk, nd свиты) и третьего (mr, mk, hr, km и sm свиты) этапов. Из всей 3.5 км эффузивной толщи лавы nd свиты характеризуются аномальным геохимическим составом, существенно обеднены медью, никелем, золотом, платиноидами. Эти элементы обладают ярко выраженной способностью концентрироваться в магматических сульфидах. Сульфиды слагают также руды месторождений района. Все это дает основание считать nd магму источником не только рудных элементов, но и сульфидов, а обеднение лав nd свиты рудными элементами - их мобилизацией в сульфиды. Пожалуй единственным в отношении эффективности механизмом мобилизации металлов из магм и их концентрирования в сульфидах является расслоение (ликвация) магматического расплава на несмешивающиеся силикатную и сульфидную жидкости, обусловленное низкой (0.15-0.25 мас.% серы или 0.4-0.6 мас. сульфида железа) растворимостью серы в силикатных расплавах.

В геохимическом отношении интрузивы НН типа сходны с лавами верхней части nd3 свиты конца второго этапа, а рудоносные интрузивы ВН типа √ с лавами mr2-mk свит начала третьего этапа. В тоже время, наряду со сходством лав и интрузивов, наблюдаются и отличия. В отличие от базальтов НН интрузивы обогащены магнием и хромом, а рудоносные ВН интрузивы кроме того обогащены сульфидами.

Используя в качестве теста комагматичности лав и интрузивов геохимические параметры, а в качестве относительной временной шкалы √ последовательность эффузивных свит в вертикальном разрезе приходим к выводу, что интрузивы НН типа комагматичны лавам верхней части nd3 свиты, а рудоносные интрузивы ВН типа √ лавам mr2-mk свит, что и определяет время их становления в ходе траппового магматизма.

Источники первичной трапповой магмы. Общепринят подкоровый источник первичной магмы. Исходя из плюмовой гипотезы внутриплитового магматизма, формирование первичных магм и их геохимические особенности связывают с частичным плавлением вещества плюма и взаимодействием образующихся магм с вышележащей обедненной литосферной мантией. В тоже время, субдукция Арктической плиты под Сибирский кратон, предшествующая трапповому магматизму района могла привести в формированию в мантии МК резервуара, содержащего протолиты субдуцированной океанической коры. Имеющиеся геохимические данные подтверждают МК источник первичных магм. Особенности и эффективность магмообразования из такого источника нами была изучена при экспериментальном изучении системы перидотит-базальт-сульфид-летучий (Н₂О, Н₂О+СО₂). В интервале P=1.5-4.0 кбар, T=1250-1450^ºC формировались расплавы пикритобазальтового состава. Состав ликвидусной ассоциации отвечал гарцбургиту или пироксениту вследствие нестабильности Ol при взаимодействии перидотита с флюидсодержащими базальтовыми расплавами. Пироксенизация перидотитовой мантии свидетельствует о возможности пироксенитового источника магнезиальных магм. Объем расплавов, лимитируемый объемом исходного базальта, несоизмеримо больше объема расплавов, образующихся при прямом частичном плавлении перидотита при тех же Р и Т. При плавлении МК резервуара магнезиальные расплавы формируются относительно низких температурах (1250-1350ºС). Приведенные выше особенности плавления МК резервуаров позволяют рассматривать их в качестве альтернативного источника магнезиальных магм при формировании крупнейших базальтовых магматических провинций.

Генезис рудоносной магмы. Генезис рудоносной магмы определялся характером цикличности ТМ деятельности (длительный перерыв между первым и вторым этапами), накоплением летучих в промежуточных магматических камерах (маркируемый туфогенным характером hk свиты начала второго этапа), способствующий эффективному развитию процессов магматической дифференциации с участием процессов коровой контаминации, сульфидно-силикатной ликвации и кристаллизационной дифференциации. В ходе этих процессов происходило преобразование родоначальной магмы tk типа в силикатный расплав nd типа и кумулос, обогащенного сульфидами, протовыделениями оливина, хромита. Последовательная смена режимов сжатия и растяжения приводила к формированию эффузивной nd свиты, на заключительном этапе - интрузивов НН типа, а затем, в начале mr времени - интрузии рудоносной магмы.

Геологические и экономические ресурсы территории. Используя уравнения, описывающие распределение элементов между силикатным и сульфидным расплавами Cm = [Co (R+1)]/(D+R); a = Cm/Сo = (D+R)/(R+1); Cs = Co[ D (R + 1)]/(R+D) а также имеющиеся данные по объемам и содержаниям рудных элементов в лавах и рудах, рассчитаны геологические (количество и состав сульфидного расплава, содержание в нем металлов, выделившегося из родоначальной магмы tk типа при преобразовании ее в магму nd типа) и экономические (в известных в настоящее время рудоносных интрузивах норильского типа) ресурсы территории. Сравнение экономических и геологических ресурсов показывает, что экономические ресурсы составляют не более 2% от геологических, что позволяет надеяться на открытие в районе новых месторождений.

РФФИ ╧ 06-05-64895

зеркало на сайте "Все о геологии"