Минералогия и петрография кианитсодержащих пород Борисовских сопок

Светлинская толща залегает непосредственно на кучинских мраморах с некоторым угловым несогласием. Контакт тектонический. В разрезе толщи выделяются две пачки пород. Нижняя, терригенно-карбонатная пачка сложена метапесчаниками, которые кверху постепенно сменяются карбонат-биотитовыми, карбонат-амфиболовыми плагиосланцами бластоалевролитовой и бластопсаммитовой структур, чередующиеся с прослоями мраморов. Кроме того, в составе пачки присутствуют прослои серых и темно-серых графитистых кварцитов, двуслюдяных и мусковитовых плагиосланцев.

Верхняя, терригенная, пачка представлена преимущественно биотитовыми, карбонат-биотитовыми плагиосланцами и развивающимися по ним биотит-кварц-серицитовыми метасоматитами. Следует подчеркнуть присутствие на различных стратиграфических уровнях верхней пачки светлинской толщи серии пластовых и линзовидных тел метагаббро-диабазов и метадиабазов баштауского комплекса.

Разновидности плагиосланцев в зависимости от количественного соотношения слагающих их минералов соответствуют грауваккам, полимиктам и гидрослюдистым глинам (Сначев, 1989).

Условные обозначения

                            1

                  2

                   3

                   4

                   4а

                   5

                            5а

                   6

                            7

                   8

                           9      

Рис 2. Геологическое строение района Борисовских сопок. Масштаб 1: 50000 (по Федосееву В.В., 1995). Метаморфические образования: 1 – кукушкинская толща (С1v2-3k)– метагравелиты, метапесчаники, метаалевролиты и метапелиты с прослоями графитистых кварцито-сланцев; 2 – светлинская толща (С1v1-2sv) – биотит-плагиоклазовые, карбонат-биотитовые, биотит-амфиболитовые сланцы, кварцито-сланцы, кварцевые метапесчаники; 3 – благодатская толща (С1v1-2bl) – брекчиевидные силикатно-карбонатные и карбонат-силикатные породы, верхняя часть – битотитовые, амфибол-биотитовые, кварц-биотитовые, кварц-плагиоклаз-биотитовые сланцы; 4 – кучинская толща (С1t2-v1kc) – мраморы с рубиновой минерализацией и Pb-Zn оруденением, 4а – графит-карбонатные, графит-биотитовые, биотитовые сланцы; 5 - еремкинская толща PZ1er – биотитовые, мусковит-биотитовые, гранат-биотитовые плагиогнейсы, кристаллические сланцы, 5а - кианитовые кварциты (qs). Интрузивные образования: 6 - санарский комплекс – биотитовые граниты, граниты с жильной серией пегматитов, аплитов и кварцевых жил, 7 – пластовский комплекс pmC1p – плагиоклазовые мигматиты с жильной серией диоритов, спессартитов, аплитов, кварцевых жил, 8 - борисовский комплекс mqC2-3b – мигматиты гранитные с жильной серией гранитов, аплитов, пегматитов, кварцевых жил, 9 – западно-кочкарский комплекс – антигорит-оливиновые, тальк-оливиновые, энстатит-оливиновые породы, серпентиниты.

Александровская толща прослеживается в западной части площади, в зоне сочленения Кочкарского антиклинория с Сухтелинским синклинорием, слагая Александровскую зону смятий. Суммарная мощность отложений толщи более 1500 м.

В составе александровской толщи принимают участие регионально метаморфизованные осадочные, вулканогенно-осадочные и вулканогенные породы. В разрезе толщи преобладают биотитовые, серицит-биотитовые, хлоритовые, биотит-актинолитовые, хлорит-актинолитовые сланцы, обычно тонко переслаивающиеся с графитистыми и слюдисто-графитистыми кварцитами.

Вулканогенные образования приурочены к средней части толщи. В составе толщи выделяются образования эффузивной фации (метабазальты, субщелочные метабазальты) субвулканической и дайковой фаций.

Кукушкинская толща имеет малую площадь распространения, протягиваясь в виде узкой полосы в северо-западной части рассматриваемой территории, и представлена в основном терригенными отложениями. Суммарная мощность равна 500-700 м. В сложении кукушкинской толщи участвуют метагравелиты, метапесчаники, метаалевролиты и метапелиты. В качестве вероятных источников сноса при формировании отложений кукушкинской толщи могут рассматриваться гранитоиды борисовского комплекса. Возраст предположительно вендский.

Карбонатная толща мощностью около 400 м развита только в юго-восточной части исследованной площади в виде небольшой полосы, слагая мульдообразную синклинальную структуру, вытянутую в субмеридиональном направлении.

Состав толщи довольно однообразен. Это серые, темно-серые до черного цвета мраморизованные рифогенные известняки. Мраморизованные известняки содержат богатую фауну брахиопод, стеблей криноидей, фораминифер, кораллов, которые свидетельствуют о раннекаменноугольном возрасте отложений карбонатной толщи (Сначев, 1989).

2.2 Магматизм Кочкарского метаморфического комплекса

В пределах Кочкарского метаморфического комплекса широко представлены различные по возрасту, формационной принадлежности, структурному положению и составу массивы. Как видно из рис. 2, они занимают не менее 50 % территории.

Тела ультрабазитов разновозрастные, резко отличаются по структурному положению. Ранние (O-S1), очевидно автохтонные, развиты в западной части района, нередко ассоциируют с габброидами, примитивными вулканитами (базальтового состава), представлены небольшими телами ультрамафитов, залегающих среди метаморфических пород западнее Еремкинского массива, а также в обрамлении Борисовского массива в виде небольших тел. Сложены тела преимущественно антигоритизированными серпентинитами, оливин-тальковыми, пироксен-амфиболовыми породами и метасоматическими образованиями антофиллитового, тальк-антофиллитового, тремолитового составов. Данные образования отнесены В. И. Сначевым к западнокочкарскому плутоническому комплексу.

Массивы магматических пород габбро-диорит-плагиогранитной формации находятся в западной части района и представлены кукушкинским комплексом (Сначев,1989). Интрузивные породы комплекса имеют уплощенную форму и сложены габбро, габбро-диоритами, кварцевыми диоритами, здесь же отмечены гранитоиды габбро-сиенитовой и монцонит-гранодиоритовой формаций.

На территории Кочкарского метаморфического комплекса закартировано более десятка массивов гранитоидов. В восточной части района развиты аллохтонные гранитоиды тоналит-гранодиоритового формационного ряда, по данным Г. Б. Ферштатера и Н. С. Бородиной (1975), сформировавшимся из маловодной андезито-дацитовой магмы в гипо- и мезоабиссальной зонах глубинности. Преобладающими породами данного формационного типа являются плагиограниты и гранодиориты. Эталонным объектом данной формации является пластовский плутонический комплекс, в состав которого входят кроме Пластовского Коелгинский, Чернореченский, Каменский. Простирание массивов субмеридиональное, подчеркивающее структуру древнего основания. Все они испытали процессы бластокатаклаза и перекристаллизации с проявлением метасоматических процессов, выразившихся в площадной микроклинизации, альбитизации, мусковитизации, завершающих процессы метаморфизма и метасоматизма поздней коллизии, что подтверждается данными абсолютного возраста 387-320; 310-240 млн лет (калий-аргоновый метод). Сопоставляя эти данные с геологическими материалами, приходим к выводу, что массивы тоналит-гранодиоритового ряда образовались на границе девона и карбона, отчасти, возможно, в верхнем девоне. Более поздние датировки обусловлены наложением позднеколлизионных процессов, когда внедрялись массивы гранитной формации. С массивами тоналит-гранодиоритовой формации связано оруденение золото-сульфидно-кварцевого типа.

Борисовский магматический комплекс объединяет преимущественно автохтонные гранитоиды, слагающие крупные куполовидные структуры – Варламовскую, Борисовскую, Санарскую, Еремкинскую.

Борисовский массив представляет собой автохтонное, линзообразное тело мощностью до 2-3 км, залегающее в докембрийских гнейсах нижней толщи и сложенное порфиробластовыми гранитными мигматитами, в ряде мест прорванными более молодыми аллохтонными нормальными гранитами. В эндоконтактовых частях Борисовского массива преобладают гранитогнейсы, среди которых картируется богатый набор жильных гранитов, аплитов, пегматитов. Гранитные мигматиты в основном среднезернистые, с гнейсовой текстурой. Контактовая зона совершенно нечеткая и часто вообще теряется ввиду постепенного перехода от гнейсов нижней толщи к гранитным мигматитам.

Санарский магматический комплекс объединяет нормальные аллохтонные граниты гранитной формации, образующие отдельные изометричные тела в пределах Санарского гранитогнейсового мигматизированного купола, где занимают около 80% пространства. Граниты санарского комплекса в виде небольших изометричных тел встречаются среди гранитоидов Борисовского массива и занимают всего около 30 % площади.

Возраст нормальных гранитов санарского комплекса 310-240 млн лет соответствует завершающему этапу поздней коллизии и наложению гидротермально-метасоматических преобразований (Львов, 1965; Болтыров, 1973; Сначев, 1989).

Глава 3. Методика исследований

В ходе работы при сборе и аналитической обработке фактического материала были использованы различные методы полевых и лабораторных исследований минерального вещества.

3.1 Полевые исследования

В ходе преддипломной практики был отобран геологический материал для дальнейших аналитических лабораторных исследований. Привязки образцов проводились с помощью GPS-прибора Garmin с точностью привязки 5-15 м.

3.2 Лабораторные исследования

Лабораторные исследования проводились на геологическом факультете ЮУрГУ в г. Миассе и в Институте минералогии УрО РАН. Были использованы следующие методы исследования:

- метод оптической микроскопии;

- рентгеноспектральный микроанализ;

- рентгенофазовый анализ;

3.2.1 Метод оптической микроскопии

Метод оптической микроскопии в отраженном и проходящем свете – применялся в целях диагностики, минералого-петрографического изучения, определения текстурно-структурных особенностей строения горных пород и минералов. Образцы пород изучались под бинокулярным микроскопом МБС – 9. Горные породы изучались в 20 шлифах на микроскопе для проходящего света ПОЛАМ Р-312 и микроскопе OLIMPUS BX 51 c цифровой камерой DP 12. Сделан ряд микрофотографий, характеризующих петрографические особенности пород.

3.2.2 Рентгеноспектральный микроанализ

Рентгеноспектральный метод применялся для исследования количественного состава кианитов в породах. Для этого использовался электронно-зондовый микроанализатор JEOL Superprobe 733.

3.2.3 Рентгенофазовый анализ

Рентгенофазовый анализ проводился для диагностики минералов (слюды) методом порошка на дифрактометре ДРОН-2,0 с CuKa-излучением.

Глава 4. Минералогическая и петрографическая характеристика кианитсодержащих пород Борисовских сопок

В Борисовских сопках различают первую сопку – северную, ближайшую к поселку Борисовка, с наиболее округленной вершиной, вторую – среднюю, к югу от р. Топкой и третью – южную, наиболее высокую со скалистой вершиной (Игумнов, 1935).   Образцы кианитсодержащих пород были отобраны с северной и средней сопок (рис. 3).

Рис. 3. Топографическая карта района Борисовских сопок.

Масштаб 1:50 000 (лист №-41-62-А)

1-первая сопка (обр. № Б1.4, Б1.5, Б-1, Б-2, Б-9),

2-вторая сопка (обр. № Б1.10, Б1.7, Б1.11, Б1.9, Б1.6, Б-5),

3-третья сопка.

Рис. 4. Выход мусковит-кианитового сланца (вторая сопка, средняя).

Участок Борисовского месторождения сложен в основном кварцево-слюдяными и дистеновыми кварцево-слюдяными сланцами (рис. 4), которые непосредственно контактируют с гранитами. Среди этих сланцев встречаются глинисто-слюдяные сланцы (филлиты), а также кварциты. Вдоль западного контакта сланцев с гранитами, а также и частью среди кварцево-слюдяных сланцев наблюдаются метаморфизованные породы основного состава.

Из жильных образований на участке месторождения встречаются гранитные аплиты и пегматиты, а также жилы молочного кварца (Игумнов, 1935).

4.1 Разновидности кианитсодержащих пород Борисовских сопок

Кианитсодержащие породы Борисовских сопок по результатам петрографического изучения, по минеральному и особенностям химического составов разделяются на мусковит-кианитовые сланцы и кианитовые кварциты.

4.1.1 Минералого-петрографическая характеристика мусковит-кианитовых сланцев

Мусковит-кианитовые сланцы (обр. № Б1.11, Б1.10, Б1.7, Б1.6, Б-5, Б-1, Б1.5) – порода от серебристо-серого до красно-бурого цвета. Окраска обусловлена выделениями кианита серого цвета и мелкопластинчатого мусковита в гематитизированной основной ткани породы. Текстура породы сланцеватая, подчеркнутая ориентированным кристаллам кианита. Внешне структура породы порфиробластовая, обусловленная крупными кристаллами кианита серого цвета с синеватым оттенком размером до 0,7×3 см (обр. № Б1.10) (рис. 5).

Рис 5. Мусковит-кианитовый сланец. Текстура сланцеватая, структура порфиробластовая (обр. №Б 1.10).

Рис. 6. Развитие гематит-магнетитовых прослойков в мусковит-кианитовых сланцах (обр. № Б1.6).

Породы в целом содержат до 10% гематита, который развивается равномерно вплоть до образования магнетит-гематитовых прослоев черного цвета (обр. № Б1.6). Мощность слоев не выдержана и достигает 1,5 мм (рис. 6). Сланцы трещиноваты (обр. № Б-1). В сланцах макроскопически кианит наблюдается как в виде удлиненно-призматических кристаллов, так и в виде радиально-лучистых агрегатов (рис. 7).

Рис. 7. Радиально-лучистые агрегаты кианита в мусковит-кианитовых сланцах (обр. № Б-1).

Таблица 1

Количественно-минералогический состав мусковит-кианитовых сланцев.

Рис. 8. Порфиробласты кианита на фоне лепидогранобластовой структуры основной ткани сланца (шлиф № Б5, николи +) Ky-кианит, Q-кварц, Mus-мусковит

Рис. 9. Лепидогранобластовая структура основной ткани породы (шлиф № Б17, николи +) Ky-кианит, Q-кварц, Mus- мусковит

Микроскопически порода обладает порфиробластовой структурой (рис.8) благодаря крупным выделениям кианита, которые отчетливо видны на фоне лепидогранобластовой структуры основной ткани (рис. 9).

Кианит наблюдается в шлифе в виде бесцветных удлиненно-призматических, столбчатых, иногда уплощенных кристаллов, которые в сечениях дают прямоугольные разрезы. Удлинение кристаллов совпадает со сланцеватостью. Размеры зерен колеблются в широких пределах от 0,05×0,1 до 9×30 мм. Контуры большинства зерен неровные, отдельные зерна раздроблены. Отчетливо развиты две системы спайности: одна совершенная по (100) и повторяется чаще, чем вторая по (010). В зернах кианита наблюдаются включения кварца, размер которых достигает до 0,5 мм, включения рутила размером до 0,3 мм. Также имеются включения ксенотима, монацита и магнетита размером до 0,1 мм (шлиф № Б110) и тонких пластинок мусковита размером до 0,1 мм. Включения составляют от 5 до 25% и распределяются в большинстве случаев согласно удлинению зерен кианита. Границы между зернами кианита и кварца извилистые (рис. 8). Наблюдается прямое погасание кристаллов кианита в сечениях с четкой спайностью и косое – в сечениях с плохо проявленной спайностью. Удлинение положительное, минерал отрицательный.

С помощью электронно-зондового микроанализатора было проведено измерение химического состава кристалла кианита по профилю (пластинка № D1, D2) (табл. 2, 3).

Таблица 2

Химический состав кристаллов кианита в мусковит-кианитовых сланцах (мас.%).

Страницы: 1, 2, 3, 4