Красноярский научно-исследовательский институт геологии и минерального сырья
Национальный исследовательский Томский государственный университет
Петрогеохимические особенности платиноносных метапикритов Кулибинского потенциального рудного узла (Восточный Саян)
Н.А. Бабинцев, А.И. Чернышов
г. Красноярск, г. Томск
Аннотация
рудный ультрамафитовый геохимический зональность
Объектом исследования являются мафит-ультрамафитовые комплексы Кулибинского потенциального рудного узла, включая интрузивные образования кингашского комплекса и метаэффузивы кулижинской и кузьинской толщ; изученные объекты располагаются на северо-западном окончании Канского зеленокаменного пояса в Восточном Саяне. Актуальность исследования обусловлена появлением новых данных о геологических образованиях Канского зеленокаменного пояса, являющихся объектом широких дискуссий. По результатам исследования установлено, что перспективы территории связаны с малосульфидным платинометалльным типом руд, которые были обнаружены в мафит-ультрамафитовых телах кингашского дунит-верлит-пикритового магматического комплекса. Характер геохимической зональности и положение платинометалльного оруденения - типичное для известных магматических платинометалльных месторождений в расслоенных мафит-ультрамафитовых комплексах. Дана характеристика рудовмещающих толщ, описаны особенности их геохимической зональности, химического и минерального состава, закономерности распределения полезных компонентов. Установлено, что наиболее перспективными на элементы платиновой группы являются пластовые тела метапикритов, дифференцированные от пикробазальтов в кровле до высокомагнезиальных оливиновых пикритов в подошве. Выявлены геологогеохимические критерии выделения продуктивных горизонтов. Дана характеристика попутного оруденения. По комплексу признаков в качестве аналога предложены платинометалльные месторождения комплекса Портимо (Финляндия) - Контиярви, Ахмаваара.
Ключевые слова: ультрамафиты, пикриты, платина, палладий, малосульфидные платинометалльные месторождения, зеленокаменный пояс.
Annotation
Petrogeochemical Features of PGE-Bearing Metapicrites from Kulibinsky Potential Ore Territory (East Sayan)
N. A. Babintsev Krasnoyarsk Research Institute of Geology and Mineral Resourses, Krasnoyarsk National Research Tomsk State University, Tomsk
A. I. Chernyshov National Research Tomsk State University, Tomsk
The objects of the study are mafic-ultramafic complexes of Kulibinsk potential ore unit, including intrusive bodies of kingashsk complex and metavolcanic rocks of kuliginskaya and kuzinskaya series; studied objects are located at the north-west edge of Kansk greenstone belt in East Sayan. The relevance of the study is due to the appearance of new data on geological formations of the Kansk Greenstone Belt, which are the object of extensive discussions. Studied Kulibinst potential ore unit (POT) is a north-west part of Kansk greenstone belt. Its territory is composed of rocks from volcanic-sedimentary complexes, which are composed of orthoamfibolites, orthogneisses, and different metasedimentary rocks with mineral associations of epidote-amphybolic and amphybolic facies of metamorphism. Metavolcanic strata intruded with mafic-ultramafic bodies of magmatic kingash and restitic idarsk complexes. Based on the results of the study, it was established that prospects of the territory associated with lowsulfidic type of PGE (platinum-group elements) mineralization, which founded in maficultramafic bodies of kingashsk dunite-verlite-picritic magmatic complex. The nature of the geochemical zonality and the position of platinum-mineralization are typical for known magmatic platinum-metal deposits in stratified mafic-ultramafic complexes, which were formed during the differentiation of the initial high-magnesian picritic melt in repeatedly occurring intermediate magmatic chambers. In the productive part of the ore-bearing bodies of metapicrites, the magnesia concentration is gradually growing down the section, which is reflected in the change of the mineral composition. At the top of the bodies, these rocks are close in chemical and mineral composition to picritic basalts, and in the bottom - to hi-Mg olivine picrites. The rocks of Kulibinsk POT are characterized by an increase of Pd concentrations with a decrease of MgO and an increase in the TiO2 content in rocks, but within the PGE-bearing picritic strata, an inverse regularity is observed: downward along the section MgO grows together with an increase in the concentrations of palladium. A direct correlation between the Cu and Pd concentrations is typical for all rocks, correlation between the Ni and Pd contents is not so clear and is noted only in the late differentiates. The criteria for the separation of productive horizons is the predominance of copper sulphides in the sulfide phase of the bottom parts from the picritic strata. Numerous dykes of plagiogranites, penetrating the productive strata of the Kulibinsky distribution substation, have a significant effect on the redistribution of Pd. In the exocontact parts of such dikes, there is an increase in the concentration of PGE. In some cases, metasomatites are formed on contacts with plagiogranites, containing ore sulphide-oxide mineralization up to 50 %. By the set of signs, PGE-metal deposits of Portimo complex (Finland) proposed as the object-analogue.
Keywords: ultramafites, picrite, platinum, palladium, PGE, low-sulfidic PGE deposits, greenstone belt.
Введение
В последние годы в результате прогнозных, поисковых и тематических работ в пределах Кулибинского потенциального рудного узла (ВосточноСаянской платино-никеленосной провинции) выявлены геологические перспективы обнаружения промышленных скоплений руд платиноидов. Оруденение относится к малосульфидному платинометалльному типу, который на данной территории изучен слабо, авторами проведены исследования рудоносности образований Кулибинского потенциального рудного узла (ПРУ) и геохимии его мафит-ультрамафитовых магматических комплексов. Петрогеохимические особенности и их взаимосвязь с оруденением описаны в данной работе.
Региональная позиция Кулибинского ПРУ
Канская глыба, ограниченная зонами разломов, занимает пограничное положение между юго-западной окраиной Сибирского кратона и структурами складчатого обрамления. Такое положение обусловливает сложное блоково-чешуйчато-надвиговое строение и интенсивную тектонизированность амфиболито-гнейсовых толщ, для которых характерны минеральные ассоциации зеленосланцевой, эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций [Состав, строение и условия..., 2001]. В Канской глыбе выделены Идарский и Канский зеленокаменные пояса (ЗКП), в пределах которых значительным распространением пользуются мелкие тела ультрамафитов [Chernyshov, Nozhkin, Mishenina, 2010] (рис. 1). При этом наличие зеленокаменных поясов указывает на возможность обнаружения в них магматических сульфидных медно-никелевых и платинометалльных месторождений [Barrie, Naldrett, 1988; Condie, 1981; Gresham, Loftus-Hills, 1981; Naldrett, 1989; Naldrett, Turner, 1977]. Наиболее изученным является Идарский ЗКП, в пределах которого выделяется Кингашский рудный район (Кингашский РР), на его территории выявлено Кингашское медно-никелевое месторождение с платиноидами и ряд более мелких месторождений и рудопроявлений. Ультрамафиты Идарского и Канского ЗКП объединяются в два комплекса: кингашский магматический дунит-верлит-пикритовый и идарский реститовый дунит-гарцбургитовый [Chernyshov, Nozhkin, Mishenina, 2010], с первым из них связаны медно-никелевые оруденения. Исследуемый нами Кулибинский потенциальный рудный узел является Кирельским фрагментом Канского ЗКП [Состав, строение и условия..., 2001].
Геологическое строение Кулибинского ПРУ и смежных территорий
В центральной части Канского ЗКП картируется преимущественно вулканогенный разрез, представленный в нижней части амфиболитами с горизонтами мраморов и биотитовых ортогнейсов (мощность 300-1100 м), а в верхней сложен преимущественно ортогнейсами с редкими телами амфиболитов и горизонтами парагнейсов (мощность ~700 м). На северозападе пояса увеличивается доля гнейсов, разрез наращивается толщей амфибол-биотитовых парагнейсов, кварцево-слюдяных сланцев с горизонтами кварцитов. Для юга Канского ЗКП характерно переслаивание биотитовых, биотит-амфиболовых, реже амфиболовых ортогнейсов с подчиненными амфиболитами и редкими прослоями мраморов (мощность --1400 м). Разрез наращивается толщей биотитовых, двуслюдяных парагнейсов с очковой текстурой (мощность --700 м). Указанные толщи вмещают субвулканические рудоносные массивы ультрамафитового состава, выделяемые в кингашский магматический комплекс. Встречаются многочисленные мелкие тела апоперидотит-дунитового состава, которые, очевидно, являются протрузиями либо будинами и относятся к идарскому реститовому комплексу. Характерна также насыщенность толщ субсогласными и согласными с гнейсовидностью, реже секущими жилами плагиогранитов и их пегматоидными разностями [Состав, строение и условия..., 2001]. Вулканогенно-осадочные толщи Канского ЗКП датируются как раннепротерозойские возрастом --22,4 млрд лет [Состав, строение и условия. , 2001], возраст ультрамафитов, их интрудирующих, оценивается по аналогии с Кингашским массивом одноимённого комплекса и принимается равным --1,4 млрд лет [Возраст и природа вещества..., 2009]. По данным предшественников [Состав, строение и условия. , 2001], формирование вулканогенно-осадочных толщ Кулибинского ПРУ происходило в обстановке энсиалической палеоостровной дуги, развитие которой осложнялось зоной задугового спрединга.
Территория Кулибинского ПРУ сложена метаморфитами кулижинской толщи - амфиболитами, гнейсами, биотит-амфиболовыми сланцами, которые вмещают небольшие тела базитов и гипербазитов кингашского и идарского комплексов, а также малые тела гранитоидов кирельского (саянского) комплекса.
Породы кингашского комплекса характеризуются существенной неоднородностью состава, что обусловлено значительной степенью дифференцированности исходных высокомагнезиальных пикритовых расплавов и глубиной их кристаллизации [Чернышов, Бабинцев, Ворошилов, 2017]. Ранние дифференциаты комплекса образуют линзовидные, пластообразные и чашеобразные тела (фрагменты тел?) мощностью до первых сотен метров, пространственно сближенные и приуроченные к крупным разломам. Они сложены дунитами и вторичными по ним породами. Оливин в таких дунитах подвержен интенсивному замещению вторичными минералами и отличается пониженной железистостью [Чернышов, Бабинцев, Ворошилов, 2017]. В породах отмечается рассеянная первично-магматическая пирротинпентландитовая вкрапленность, рудные минералы образуют сфероидальные срастания и замещаются вторичным магнетитом. Более поздние дифференциаты кингашского комплекса образуют дайки различной мощности (до первых десятков метров) и пластовые тела мощностью до 80 м. Они сложены метапикритами, пироксенитами, брекчиями по ультрамафитам, а также ассоциирующими габбро-долеритами. В этих породах зачастую отмечается эпимагматическая сульфидная минерализация, в отдельных случаях до 50 % от объема породы.
Рис. 1 Геологическая карта Канской гранит-зеленокаменной провинции [Состав, строение и условия..., 2001]
1 - осадочно-вулканогенные образования девона (Рыбинская впадина); 2 - вулканогенно-осадочные отложения позднего рифея-кембрия; 3 - метатерригенно-карбонатные комплексы протерозоя; 4-5 - позднерифейские метаморфические гнейсово-амфиболитовые комплексы: 4 - Шумихинского террейна, 5 - Кирельского ареала; 6-15 - метаморфические толщи зеленокаменных поясов раннего протерозоя: 6 - биотитовых и гранат-биотитовых парагнейсов, 7 - гнейсово-амфиболитовая (дацит-базальтовая), 8 - биотитовых и амфиболовых ортогнейсов (андезит-дацит-риодацитовая), 9 - амфиболитовая (пикробазальт-базальтовая), 10 - гранатсодержащих амфиболовых и биотитовых парагнейсов (граувакковая), 11 - полевошпатовых амфиболитов (лейкобазальт-андезибазальтовая), 12 - гранатсодержащих биотитовых парагнейсов (терригенная) и амфиболитов, 13 - амфиболитовая с горизонтами тремолит-серпентиновых сланцев (коматиит-базальтовая), 14 - мигматит-гнейсовая; 15 - маркирующие горизонты: а) мраморов, б) кварцитов; 16 - тела ультрамафитов (вне масштаба) (а); треугольником обозначено положение Кингашского рудоносного массива (б); 17-22 - интрузивные комплексы: 17 - палеозойский габброидный, 18 - ордовикский лейкогранитгранитовый, 19 - вендский трондьемитовый (Верхнеканский массив), 20 - верхнерифейский тоналит-трондьемитовый (Шумихинский и Кирельский массивы), 21 - позднерифейский плагиогранит-гранитовый (Кузьинский массив), 22 - раннепротерозойский габбровый; 23 - тектонические границы: а) региональные разломы, б) прочие; 24 - а) геологические границы, б) элементы залегания толщ, 25 - Кулибинский ПРУ
Породы идарского комплекса образуют небольшие линзовидные тела, сложенные дунитами и гарцбургитами. Особенностью пород данного комплекса является наличие бластоструктур, схожих со структурами метаморфических пород, низкая, в сравнении с кингашскими ультрамафитами, железистость и характерная хромшпинелевая рудная минерализация. По комплексу признаков данные породы относятся к реститовым образованиям, неперспективным на обнаружение сульфидных медно-никелевых и малосульфидных платинометалльных руд. Между тем мелкие тела идарского комплекса повсеместны и нередко пространственно совмещены с рудоносными телами кингашского комплекса. Детально различия между породами кингашского и идарского комплексов Кингашского РР и Кулибинского ПРУ, как и критерии их разделения, описаны в [Чернышов, Бабинцев, Ворошилов, 2017]. Ключевыми параметрами при разделении ультрамафитов данных комплексов являются: микроструктурные особенности (в породах кингашского комплекса наблюдаются реликты кумулятивных структур), составы минералов (оливины кингашского комплекса существенно более железистые), характер распределения редкоземельных элементов (РЗЭ) (породы кингашского комплекса характеризуются меньшими Lan/Smn и более пологим наклоном графиков распределения РЗЭ, нормированных к хондриту С1), концентрации редких элементов (породы кингашского комплекса характеризуются повышенными концентрациями Th, Zr, Hf, Y, Ta, Sc, Ga, Sr), в отдельных случаях - петрохимические особенности (породы кингашского комплекса могут характеризоваться повышенными отношениями MgO/FeO, CaO/FeO, а также повышенными содержаниями Al2O3 и TiO2) [Чернышов, Бабинцев, Ворошилов, 2017; Chernyshov, Nozhkin, Mishenina, 2010].
Повсеместно в пределах Кулибинского ПРУ выделяются малые тела гранитоидов кирельского (саянского) комплекса. Это дайки и штоки до первых сотен метров мощностью, сложенные микрогранитами и плагиогранитами. Следует отметить, что мелкие дайки и жилы плагиогранитов пронизывают гипербазитовые массивы повсеместно, и с ними зачастую связано перераспределение рудных компонентов.
Многочисленные разломы северо-восточного и северо-западного простирания обусловливают блоковое строение пород участка - они разбиты на блоки размером до 1^1,5 км, смещённые относительно друг друга как по латерали, так и по вертикали. Определяющим тектоническое строение участка является взброс дугообразной формы, протягивающийся с юговостока на северо-запад через весь участок. Метаморфические образования участка слагают моноклиналь, падающую на северо-восток под углами 40-60°; на отдельных участках моноклиналь осложнена не только разрывными нарушениями, но и наложенными структурами более низкого порядка.