CC BY
22
19. Кулик Д.А., Чудненко К.В., Карпов И.К. Алгоритм физико-химического моделирования эволюции системы локально-равновесных резервуаров, связанных потоками подвижных групп фаз // Геохимия. 1992. № 6. С. 858-879.
20. Ли М.Е., Неуймин Г.Г., Шерстянкин П.П. Некоторые черты динамики вод Байкала по материалам гидрооптических наблюдений. Течения и диффузия вод Байкала. Л.: Наука, 1970. С. 136-145.
21. Методы геохимического моделирования и прогнозирования в гидрогеологии / под ред. С.Р. Крайнова. М.: Недра, 1988. 254 с.
22. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1960. 160 с.
23. Россолимо Л.А. Температурный режим озера Байкал // Труды Байкальской лимнол. станции. М.: Изд-во АН СССР, Вост.-Сиб. филиал, 1957. Т. 16. 561 с.
24. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. Изд. 2-е, испр. и дополн. М.: Недра, 1998. 367с.
25. Шерстянкин П.П. Присклоновые фронты показателя ослабления света на Байкале в зимний период // Докл. АН СССР. 1991. Т. 321, № 5. С. 1087-1090.
26. Шерстянкин П.П. Оптические структуры и фронты океанического типа на Байкале: дис.... докт. физ.-мат. наук (в форме научного доклада). М., 1993. 37 с.
27. Шерстянкин П.П. Байкал, питьевая вода, устойчивое развитие: сегодня и в ХХ1 веке // Химия в интересах устойчивого развития. 1997. № 5. С.443-451.
28. Шерстянкин П.П., Куимова Л.Н. Термобарическая устойчивость и неустойчивость глубоких природных вод озера Байкал // Докл. АН СССР. 2002. Т. 385, № 2. С.247-251.
29. Шерстянкин П.П., М.Де Батист. Географические открытия. Путешествия по байкальскому дну // Наука из первых рук. 2004. №1. С. 45-49.
30. Шимараев М.Н. Элементы теплового режима озера Байкал. Новосибирск: Наука, 1977. 148 с.
31. Чудненко К.В. Теория и программное обеспечение метода минимизации термодинамических потенциалов для решения геохимических задач: дис. ... докт. геол.-минералог. наук. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 385 с.
32. Johnson J.W., Oelkers E.H., Helgeson H.C. SUPCRT 92: A software package for calculating the standard thermodynamic properties of minerals, gases, aqueous species, and reactions from 1 to 5000 bars and 00 to 10000 C // Computers and Geos-ciences. 1992. Vol. 18. N 7. P. 899-94
33. Helgeson H.C., Kirham D.H., Flowers G.C. Theoretical prediction of the thermodynamic behavior of aqueous electrolytes at high pressure and temperature. IV. Calculation of activity coefficients, and apparent molal and standard and relative partial molal proterties to 5 kb and 6000C // Geochim. Cosmochim. Acta. 1981. Vol .281. N 10. P.1241-1516.
34. Garrels R.M. Mineral equilibria at low temperature and pressure. New York: Harper, 1960. 306 p.
35. Karpov I.K., Chudnenko K.V., Kulik D.A. Modeling chemical mass transfer in geochemical processes: Thermodynamic relations, conditions of equilibria and numerical algorithms. // Amer. Journ. Sci.. 1997. Vol. 297, № 8. P. 767 - 806.
36. New Bathymetric Map of Lake Baikal. 2002. The INTAS Project 99-1669 Team, October, 2002.
37. Tanger J.C.IV, Helgeson H.C. Calculation of the thermodynamic and transport properties of aqueous species at high pressures and temperatures: Revised equations of state for standard partial molal properties of ions and electrolytes // Amer. J. Sci. -1988. - Vol. 288. N 1. P. 19-98.
УДК 551.24+551,71
ЗОНАЛЬНЫЕ РУДНЫЕ ПОЛЯ УНЧЖУЛА В ЦЕНТРАЛЬНОЙ МОНГОЛИИ
А.Н. Иванов1, Л.А. Рапацкая2
Иркутский государственный технический университет, 664083, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Среди рудных полей Унчжула в Центральной Монголии выделяются два пегматитовых поля: 1-палеозойское, являющееся производным палеозойских гранитов и соответствующее формированию соскладчатой синмета-морфической геологической системы; 2-мезозойское, соответствующее времени формирования постскладчатой геологической системы. Состав пегматитов определяют материнские граниты, а термодинамические условия их становления -- метаморфическая зональность субстрата. Ил.1. Табл.1. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: Монголия; пегматитовые поля; материнский субстрат.
UNCHZHUL ZONAL ORE FIELDS IN CENTRAL MONGOLIA A.N. Ivanov, L.A. Rapatskaya
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664083.
Two pegmatite fields are distinguished among the ore fields of Unchzhul in Central Mongolia. 1-Palaeozoic is a derivative of Paleozoic granites and corresponds to the formation of the co-folded synmetamorphic geological system; 2-Mesozoic corresponds to the time of the formation of post-folded geological system. Parent granites determine the composition of
1 Иванов Александр Николаевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологической съемки, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, e-mail: ivanov [email protected]
Ivanov Alexander Nikolaevich, Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Professor of chair of Surveying, Search and Prospecting for Mineral Resources, e-mail: ivanov [email protected]
Рапацкая Лариса Александровна, кандидат геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологической съемки, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, e-mail: rapatskya [email protected]
Rapatskaya Larisa Alexandrovna, Candidate of geological and mineralogical sciences, Professor of the chair of Surveying, Search and Prospecting for Mineral Resources, e-mail: rapatskya [email protected]
pegmatite while the metamorphic substrate zonality determines the thermodynamic conditions of their formation. 1 figure. 1 table. 5 sources.
Key words: Mongolia; pegmatite fields; parent substrate.
Авторы сосредоточивают здесь внимание на металлических и неметаллических рудах, пространственно и генетически связанных с пегматитами. В первоначальных классификациях пегматитов, относящихся к началу ХХ века, в качестве классификационных признаков использовались минералы: полевые шпаты, мусковит, цветные камни. По мере вовлечения пегматитов в промышленное освоение количество этих признаков стало возрастать. Так появились миароловые пегматиты (генетический признак), керамические (область применения), редкометальные пегматиты (геохимический признак). Позднее (60-е годы ХХ столетия) А.И. Гинзбург и Г.Г. Родионов ввели единый принцип, основанный на промышленном применении пегматитов (главный рудный компонент), выделив на этой основе формации пегматитов: хрусталеносные, ред-кометальные, мусковитовые и редкоземельные.
Классификация А.И. Гинзбурга и Г.Г. Родионова достаточно быстро прижилась и некоторыми геологами используется до сих пор. Однако при теоретических реконструкциях процесса, восстановлении связи пегматитообразования с другими эндогенными процессами, метаморфизмом и магматизмом, эта классификация оказалась неудобной, поскольку не несла в себе генетических признаков. Раньше всего это почувствовали сами авторы и предложили использовать дополнительный классификационный принцип - уровень метаморфизма субстрата среды пегматитообра-зования, причем важнейшим параметром уровня метаморфизма они определили динамический (давление, главным образом литостатическое), что позволило увязать процесс с «глубинностью» метаморфизма и пегматитообразования (терминология А.И. Гинзбурга):
• хрусталеносная - формация малых глубин, фация метаморфизма - зеленосланцевая, эпи-дот-амфиболитовая;
• редкометалльная - формация средних глубин, фация метаморфизма - эпидот-амфиболитовая;
• мусковитовая - формация больших глубин, фация метаморфизма - амфиболитовая;
• редкоземельная - формация больших глубин, фация метаморфизма - гранулитовая.
Сторонники метаморфогенного пегматитообразо-вания (главным образом, Ленинградская школа), объектами исследования которых были мусковитовые пегматиты, надёжно обосновали их генетическую связь с региональным метаморфизмом, прогрессивной и регрессивной его ветвями. Специалисты, изучающие редкометальные и хрусталеносные пегматиты, указывают на генетическую связь конкретных пегматитовых тел со столь же конкретными гранитными массивами. Метаморфогенный контроль в этом случае опосредован.
Где то связующее звено между пегматитонос-ными магматитами и пегматитоносными мета-морфитами? И существует ли оно вообще?
Эти вопросы все ещё достаточно дискуссионны, хотя и не в равной степени. Ответ могут дать уникальные объекты, изученные нами в Монголии, - Унчжуль-ские зональные рудные поля.
Унчжульская группа гранитных массивов (Ун-чжульское, Северо-, Южно- и Западноунчжульское) составляют западную оконечность Их-Хайрханской рудной провинции, где широко развиты мезозойские граниты Их-Хайрханской группы массивов. Вмещающие палеозойские породы представлены терригенны-ми разновидностями. Нижнепалеозойская часть разреза слабометаморфизована. Преобладают метапес-чаники и метаалевролиты с прослоями слюдистых и кварцитовых сланцев. Непосредственно в основании палеозойской части разреза уровень метаморфизма выше, изменяясь от эпидот-хлоритовой субфации зе-леносланцевой фации до уровня эпидот-амфиболитовой и низкотемпературной амфиболито-вой. Здесь появляются биотитовые и амфиболовые сланцы с прослоями амфиболитов.
Палеозойские толщи смяты в крупную антиклинальную структуру, к южному крылу которой приурочен массив палеозойских гранитоидов. Главные разновидности пород - роговообманковые гранодиориты, роговообманково-биотитовые и биотитовые граниты. В восточном экзоконтакте размещается пегматитовое поле площадью около 100 км2, тяготеющее к породам высокотемпературных фаций метаморфизма.
Таким образом, здесь развиты два разновозрастных рудных поля: палеозойское и мезозойское, частично перекрывающие друг друга и генетически связанные с одновозрастными гранитоидами.
Пегматитовые тела палеозойского возраста (пла-стинообразные жилы и протяженные линзы) повсеместно тяготеют к складкам высоких порядков, осложняющих крылья антиклинали, залегая согласно с вмещающими их сланцами. Тела несут следы продольного катаклаза, типичного для жильных тел, участвовавших в совместной складчатости с вмещающими породами. Простирание их близко к широтному и северовосток-восточному. Они имеют зональное, хотя и неясно выраженное строение. Блоковые структуры и кварцевые ядра отсутствуют, но достаточно отчётливы структуры гидролиза полевых шпатов: кварц-мусковитовые и кварц-олигоклаз-мусковитовые комплексы, иногда со столбчатыми кристаллами мусковита.
Основные признаки пегматитоносной системы отвечают соскладчатой синметаморфической пегматитовой формации со слабой мусковитовой минерализацией, соответствующей, как и палеозойские граниты, герцинской складчатости региона.
Геологическая карта Унчжульского массива (составлена А.Ф. Кургузкиным и Ю.П. Цыпуковым с добавлениями В.С. Антипина и А.Н. Иванова): 1 - четвертичные отложения; 2 - мел-палеогеновые конгломераты; 3 - триасовые туфобрекчии; 4 - триасовые порфириты; палеозойские отложения: 5 - песчаники, 6 - алевролиты, 7 - кварцевые сланцы, 8 - амфибо-ловые сланцы; интрузивные породы мезозойские: 9 - жилы и линзы пегматитов, 10 - граниты; палеозойские: 11 - граниты и гранодиориты; 12 - разломы; 13 - изограда, отделяющая внутреннюю, кварц-биотитовую зону от внешней, кварц-хлоритовой; 14 - изоглубины (в км) по геофизическим данным Е.Х. Турутанова и Ю.А. Зорина
Унчжульский позднемезозойский массив имеет площадь выхода всего около 25 км2, однако площадь, занимаемая пегматитовым полем, гораздо больше -свыше 120 км2. По геологическим данным А.Ф. Кургуз-кина и Ю.П. Цыпукова, предполагалось симметрично-купольное строение кровли массива. Однако геофизические работы, проведенные позднее Ю.А. Зориным и Е.Х. Турутановым по глубинному строению, показали, что все гранитные массивы Их-Хайрханского рудного района представляют собой лишь отдельные выходы единого крупного пластинообразного тела (батолита).
Батолит имеет многочисленные раздувы по вертикали (см. врезку вверху справа на рисунке) и лишь отдельные небольшие выходы на поверхность.
Унчжульская группа массивов также соединяется на глубине в единое крупное тело, частично обособленное от Их-Хайрханского батолита. Унчжульский мезозойский массив - самое южное, хорошо вскрытое эрозией тело, полого погружается на запад под углами
10-20°. Восточный контакт массива крутой, тектонический.
Отложения западного экзоконтакта зонально-метаморфизованные, от амфиболитовой фации вблизи контакта до эпидот-амфиболитовой и далее на периферию - зеленосланцевой. Уровень метаморфизма не столь высок, чтобы предполагать метаморфоген-ный генезис пегматитов, тем более, что в условиях зеленосланцевой фации выплавление мигм, образующих тела кварцево-полевошпатового состава, невозможно. Однако температурная неоднородность теплового поля, созданного гранитным телом, отчётливо отразилась в зональности рудного поля. Минеральные парагенезисы вмещающих пород, жильных тел и руд к настоящему времени детально изучены (Владыкин, Антипин, 1976; Антипин, 1977; Иванов, Балжинням, 1984; Иванов, 2007). В общем виде эти особенности иллюстрирует таблица.
Минеральные парагенезисы рудных тел и вмещающих пород
Тип рудных тел (по Н.А. Солодову) Типоморфные петрогенные минералы руд Рудные минералы Парагенезисы вмещающих пород
Олигоклаз-калишпатовые без мусковита КПШ(Орт7бАлб24) +Пл(№20-22)+Гр Магнетит, циркон КПШ +Пл(№20-26) +Кв +Бт +Рог +Сф +Гр
Олигоклаз-калишпатовые с мусковитом КПШ(ОртеоАлб20)+Пл(№10 -18) +Мск +Гр Турмалин, монацит, колумбит-танталит Пл(№15-25) +Кв +Бт +Акт + Сф
Калишпат-альбитовые с касситеритом КПШ(Орте5Алб15)+ Алб(№5-12) +Мск + Гр Берилл, турмалин, гадолинит, касситерит + танталит-колумбит Пл(№8-22) +Кв + Бт +Акт +Эп
Лепидолит-альбит-амазонитовые КПШ(Орт88Алб12) +Алб +Леп Лепидолит, берилл, топаз, рубеллит, флюорит, олово-танталлит, танталит-колумбит, ксенотим Пл(№5-20) +Кв +Хл +Эп
Кварцевые с олигоклазом и касситеритом Кв +Пл(№10-18) +Алб +(в пустотах: клевеландит и горный хрусталь) Касситерит, флюорит Пл (№5-22) +Кв + Хл +Сер
Примечание. Таблица составлена по материалам В.С. Антипина, А.Н. Иванова, В. Балжинняма.
Температурная зональность поля иллюстрируется, кроме того, изоградами. Наиболее высокотемпературная из них, кварц-гранат-роговообманковая, распо ложенная непосредственно в экзоконтакте, прерывиста, ограничивает маломощную зону и в масштабе карты не отображена.
Далее следует рудное поле, расположенное между кварц-гранат-роговообманковой и кварцево-биотитовой изоградами, охватывающее площадь шириной до 4 км и длиной до 6 км. В этом поле размещаются все разновидности редкометалльных пегматитов, обозначенных в таблице под типами 1-4. Главные породообразующие минералы в них - микроклин (в том числе амазонит), плагиоклаз (олигоклаз и альбит), кварц, редко биотит и мусковит. В акцессорных количествах распространены магнетит, циркон, турмалин, флюорит. Из рудных минералов распространены касситерит, гадолинит, рубеллит, монацит, лепидолит, олово-танталит, танталит-колумбит, ксено-тим. В пегматитах четвертого типа (см. табл.) лепидолит достигает роли породообразующего минерала.
Внешняя, кварц-хлоритовая зона на внешней периферии четко не определена. Местам она достигает ширины 3 км и постепенно переходит в почти неизменённые метапесчаники и метаалевролиты. Здесь встречаются тела четвертого типа и кварцевые жилы с касситеритом. Количество тел невелико и они тяготеют к кварцево-биотитовой изограде и лишь отдель-
ные маломощные кварцевые жилы - к кварц-гранат-роговообманковой.
Таким образом, к настоящему времени накоплен обширный фактический материал, достаточный для того, чтобы классифицировать рудные поля Унчжула:
1. Палеозойское (герцинское) поле соответствует формированию соскладчатой синметаморфической геологической системе. В это же время произошло становление герцинских гранитов. Пегматиты, безусловно, производные этих гранитов, но локализованных в регионально метаморфическом субстрате. Этим продиктованы их главные генетические особенности: состав пегматитов определяют материнские граниты, а термодинамические условия их становления - регионально метаморфическая зональность субстрата.
2. Мезозойское (позднемезозойское) поле соответствует времени формирования позднеорогенной (послескладчатой) геологической системы, совпадающей со временем становления Унчжульско - Их-Хайрханского батолита, чем продиктованы состав пегматитов, их структурное положение и минерагения.
3. Главной генетической особенностью полей является их малоглубинность и, следовательно, ведущий фактор - динамический здесь не работал. Мине-рагеническая зональность пегматитов обусловлена температурной зональностью пегматитовых полей.
Библиографический список
1. Антипин В.С. Петрология и геохимия гранитоидов различных фаций глубинности. Новосибирск: Наука, 1977. 158 с.
2. Владыкин Н.В., Антипин В.Н. Минералого-геохимические черты зонального Унчжульского поля в Монгольской Народной Республике // Вопросы минералогии и геохимии пегматитов Восточной Сибири. Иркутск, 1976. С. 40 - 53.
3. Иванов А.Н. Региональные магмогенерирующие геологические системы зрелой континентальной литосферы (геоло-
гическое моделирование и минерагения). Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 176 с.
4. Иванов А.Н., Балжинням В. Тектоническая зональность Хэнтэй-Керуленской провинции гранитных пегматитов // Международная геологическая конференция КМГЭ. Иркутск, 1984. С. 16-20.
5. Чулуун Д. Тов, Дорнод Монголын геологи, структурын судалгаа. Уланбаатар, 2009. 419 с.
