Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

МИНЕРАГЕНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРМСКОГО КРАЯ ДЛЯ ПОИСКОВ МАГМА-ТИЧЕСКИХ ПОРОД, ПРИГОДНЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА

Ибламинов Р.Г. 1 Седунова А.П. 1 Исаева Г.А. 1 Казымов К.П. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
В рамках научного проекта международной исследовательской группы ученых «Оценка минерально-сырьевой базы Пермского края для обеспечения производства высокотехнологичного базальтового волокна» выполнен минерагенический анализ западного склона Северного и Среднего Урала на территории Пермского края для выявления магматических комплексов горных пород, пригодных для освоения в качестве сырья для производства базальтового волокна. Проанализировано распределение магматических ассоциаций и формаций в пространстве и во времени от рифея до девона. Установлено, что метадолериты усьвинского комплекса, обладающие достаточно однородным минеральным и химическим составом, могут использоваться в качестве сырья для производства волокна. Ключевые слова: базальтовое волокно, метадолериты, Западный Урал
Западный Урал
метадолериты
базальтовое волокно
1. Гражданкин Д.В., Маслов А.В., Крупенин М.Т., Ронкин Ю.Л. Осадочные системы сылвицкой серии (Верхний венд Среднего Урала) Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 280 с.
2. Зильберман А.М. Некоторые вопросы корреляции магматических комплексов западного Урала (на примере Северного и Среднего Урала) // Моделирование геологических систем и процессов. Пермь: Перм.ун-т. – 1996. – С.46-49.
3. Зильберман А.М., Г.Г. Морозов, Г.П. Корелин. Магматические комплексы Пермской серии листов // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского: сб науч. статей / Перм. ун-т. Пермь. – 2002. – С. 124-146.
4. Ибламинов Р.Г. Геологическая история Сарановского месторождения хромовых руд – отражение истории развития региона // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Науч. чтения памяти П.Н. Чирвинского: сб науч. статей / Перм. ун-т. Пермь. – 2002. С. 229-247.
5. Ибламинов Р.Г., Лебедев Г.В. Вулканические комплексы магматических формаций западного склона Среднего и Северного Урала // Литосфера. – 2006. – № 1. – С. 76-90.
6. Иванов О.К. Расслоенные хромитоносные ультрамафиты Урала. – М.: Наука, 1990. 243 с.
7. Курбацкая Ф.А. К вопросу о методике выделения осадочных формаций Западного Урала и металлогенической оценке их перспективности // Вестник Пермского университета. Геология. – 1997. – С. 27-30.
8. Магматические формации СССР. – Л.: Недра. – 1979. Т. 1 – 318 с., Т.2 – 279 с.
9. Суслов С.Б., Зорин В.Н. К вопросу о возрасте некоторых магматических комплексов западного склона Среднего Урала // Геология Западного Урала на пороге ХХI века. Пермь: Пермский ун-т. – 1999. – С. 66-70.
Идея выполнения настоящего исследования родилась на ежегодно проводимых с 2011г. на базе Пермского университета конференциях по базальтовым технологиям. Известно, что классическим сырьём для получения базальтового волокна являются магматические горные породы основного отряда, вулканические разности которых образуют семейство базальтов, а плутонические разности - семейство габброидов. Исходя из тематики проекта, был выполнен минерагенический анализ территории Западного Урала в пределах Пермского края на предмет выявления закономерностей размещения магматических ассоциаций и формаций горных пород.

На палеотектонической основе был осуществлен формационный анализ магматических пород, входящих в состав магматических ассоциаций (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1

Палеотектонические режимы и обстановки, магматические ассоциации, формации и комплексы западного склона Северного и Среднего Урала [5]

Режим

Обстановка

Возраст

Ассоциация

Формация

Комплекс

Плитный эпигерцинский с мезозойской активизацией

Эмерсивная

P2kz - KZ

Базальт-долеритовая (Т1)

Базальт-долеритовая

 

Коллизионный позднегерцин-ский

Надвигового пояса; краевого прогиба

P1ar- P2u

 

 

 

Плитный эпикаледонский (герцинской пассивной окраины) с периодами акти-

визации

Инундационная

C2 - P1s

Щелочно-базальтоидная (С1-2)

Сиенит-габбровая

 

Трансгрессивная

D2ps - C1

Базальт-долеритовая (D1-3)

Базальт-долеритовая

 

Эмерсивная

D1tk - D2cs

Усьвинский габбродолеритовый

Коллизионный каледонский

Сутурной зоны

S2 - D1

Монцонит-сиенитовая (D1)

Монцонит-сиенитовая

 

Субдукционный каледонский

Островной дуги

O22 - S1

Гранитоидная островодужная (S1)

Риолит-дацитовая

 

 

Лейкограни-товая

 

Задугового бассейна

Офиолитовая задугового бассейна

и островной дуги (O2-3)

Натриевых базальтов

 

Дунит-перидоти-товая

 

Континентальной окраины

 

 

 

Спрединговый каледонский

Пассивной окраины

Є 33 - О21

 

 

 

Плитный эпи-

байкальский

Эмерсивная

Є 1 - Є 32

Базальт-долеритовая

(V22 - Є)

Базальт-долеритовая

 

Синеклизная

V2ck -V2us

Долерит-пикритовая

Кусьинско-промысловский пикрит-эссекситовый

Плитной активизации

Рифтовая

R33 - V21

Щелочно-

базальтоидная

(R33 - V1)

Щелочно-ультра-мафитовая (V1)

Дворецкий авгитит-трахибазальтовый

Гарцбургит-орто-пироксенит-норитовая (V1)

Сарановский габбро-анортозит-дунит-гарцбургитовый

Трахи-базальтовая (R33 - V1)

Журавликский верлит-габбро-кварцевосиенитовый,

щегровитский метатрахит-метатрахибазальтовый

Грабеновая

R2 - R32

Базальт-

долеритовая (R3)

Базальт-долеритовая

 

Примечание. Курсивом отмечены ассоциации, формации и комплексы, опробованные для производства волокна.

Рис. 1. Схема размещения магматических формаций западного склона Северного и Среднего Урала [5]

Тектонические структуры:

I - Предуральский краевой прогиб;

II - Западно-Уральская зона складчатости: II-1 - Полюдово-Колчимский антиклинорий;

III - Центрально-Уральское поднятие: III-1 - Кваркушско-Каменногорский мегантиклинорий, III-2 - Улсовско-Висимский мегасинклинорий, III-3 - Верхнепечорско-Кутимский антиклинорий;

IV - Тагильский мегасинклинорий.

Магматические ассоциации и формации:

1 - базальт-долеритовая (R3);

2 - щелочно-базальтоидная (R33 -V1): 2.1 - гарцбургит-ортопироксенит-норитовая (V1),

2.2 - трахибазальтовая (R33 -V1),

2.3 - щелочно-ультрамафитовая (V1);

3 - базальт-долеритовая (V22-Є):

3.1 - долерит-пикритовая (V22-Є),

3.2 - базальт-долеритовая (V22-Є);

4 - офиолитовая задугового бассейна и островной дуги (O2-3):

4.1 - дунит-перидотитовая (O2-3), 4.2 - натриевых базальтов (O2-3);

5 - гранитоидная островодужная (S1): 5.1 - лейкогранитовая (S1),

5.2 -риолит-дацитовая (S1);

6 - монцонит-сиенитовая (D1);

7 - базальт-долеритовая (D1-3);

8 - щелочно-базальтоидная (C1-2):

8.1 - сиенит-габбровая (C1-2),

8.2 - щелочно-ультрамафитовая (C1-2);

9 - базальт-долеритовая (T1);

10 - офиолитовая (O1-3):

10.1 - дунит-перидотитовая (O1-2),

10.2 - натриевых базальтов (O1-3);

11 - плагиогранит-дунит-клинопиро-ксенит-габбровая (O3-D1):

11.1 - дунит-клинопироксенит-габбровая (O3-S1),

11.2 - габбро-диорит-плагиогранитовая (S1-D1)

Было установлено, что рифейско-вендским обстановкам режима плитной активизации соответствуют базальт-долеритовая грабеновая и щелочно-базальтоидная рифтовая ассоциации, вендско-кембрийским плитным эпирифтовым обстановкам - базальт-долеритовая синеклизно-эмерсивная, субдукционным каледонским - офиолитовая задугового бассейна и гранитоидная островодужная, коллизионной каледонской - монцонит-сиенитовая, плитным эпикаледонским - базальт-долеритовая и щелочно-базальтоидная, плитной эпигерцинской - базальт-долеритовая. Внутри ассоциаций выделены магматические формации комплексы.

Среди магматических пород особое внимание было обращено на щелочно-базальтоидную ассоциацию рифея-венда, базальт-долеритовую - венда-кембрия и базальт-долеритовую - девона. Это определялось особенностями петрографического состава входящих в них пород и географо-экономическими условиями распространения.

Щелочно-базальтоидная ассоциация формировалась в рифтовой обстановке режима плитной активизации в конце позднего рифея в составе спарагмитовой вулканогенно-осадочной надформации, слагающей большую часть Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория (ККМА) Центрально-Уральского поднятия [7]. Она объединяет следующие формации: трахибазальтовую, гарцбургит-ортопироксенит-норитовую и щелочно-ультрамафитовую (см. табл. 1).

Трахибазальтовая формация представлена преимущественно вулканическими комплексами основания и нижней части разреза спарагмитовой надформации рифея-венда. Среди них к наиболее ранним отнесен щегровитский метатрахит-метатрахибазальтовый комплекс, располагающийся в западной части ККМА. Породы комплекса слагают мощную 700-метровую толщу в составе федотовской свиты, относимой к верхам верхнего рифея. Комплекс включает лавы, лаво- и туфобрекчии трахибазальтов и трахитов, а также базальтов, плагиобазальтов, мелатрахибазальтов и кварцевых латитов. Стратиграфически выше залегают породы вильвенского трахибазальт-базальтового комплекса, входящего в состав вильвинской свиты основания нижнего венда. Его полный разрез находится в восточной части ККМА среди терригенных пород одноименной свиты. Здесь общая мощность комплекса достигает 300 м. Комплекс представлен базальтами, трахибазальтами, их туфами и туффитами.

К описываемой формации с определенной долей условности отнесены плутонические тела журавликского и троицкого комплексов. Интрузивные тела журавликского верлит-габбро-кварцевосиенитового комплекса располагаются в восточной прибортовой части Кваркушско-Каменногорского палеорифта. Комплекс включает в себя Журавликский массив, Линевские тела и тела Дублинского массива. Журавликский массив представляет собой интрузию центрального типа, сложенную габброидами, содержащими линзовидные тела клинопироксенитов и верлитов. Габброиды прорваны кольцевыми и полукольцевыми телами кварцевых сиенитов. По химическому составу среди габброидов выделяются нормальное габбро, монцогаббро, эссексит, габбродиорит и диорит. Все породы подвергнуты интенсивным постмагматическим и метаморфическим изменениям. В журавликский комплекс включены мелкие тела гранодиоритов, гранитов, лейкогранитов Линевского участка, расположенные севернее в аналогичной тектонической позиции, а также выделявшиеся ранее в самостоятельный дублинский комплекс уралитовые габбродолериты Дублинского массива. Троицкий комплекс щелочных граносиенитов представлен одноименной интрузией щелочных граносиенитов. Массив расположен в приосевой части ККМА близ западной границы опущенного и переработанного блока фундамента. Он имеет активные контакты с танинской свитой нижнего венда. Пользуясь определением абсолютного возраста Rb-Sr методом в 620+18 лет, А.М. Зильберман отнес время его образования к рубежу раннего и позднего венда. Определения Ю.Л. Ронкина [1] дали возраст 671+24 млн лет, что отвечает верхнему рифею.

Гарцбургит-ортопироксенит-норитовая формация объединяет плутонические тела сарановского габбро-анортозит-дунит-гарцбургитового комплекса. Детальное описание комплекса приведено в работе [6], который включает в его состав массивы одноименного пояса, состоящего из двух полос: западной (Сарановская группа массивов) и восточной (три небольших тела Кырминской группы, два - Воронковской, два - Ашкинской и несколько тел Шишимской). По мнению С.Б. Суслова, в него следует также включать Шакюревский массив. Для комплекса характерны небольшие тела расслоенных серпентинизированных гипербазитов (преимущественно дунитов и гарцбургитов), содержащих пластообразные залежи хромшпинелидов. Эти тела залегают среди пород рифея и нижнего венда. С.Б. Суслов и В.Н. Зорин [9] считают, что формирование комплекса происходило на границе между ранне- и поздневильвенским временем раннего венда, поскольку Сарановский массив залегает среди нижневильвенской подсвиты, а в конгломератах верхневильвенской обнаружены гальки хромшпинелидов, флогопитсодержащих оталькованных дунитов, серпентинитов и хлоритизированных пикритов. Не исключено и позднерифейское время образования комплекса [4].

Щелочно-ультрамафитовая формация включает три вулканических комплекса, залегающих друг за другом в следующей стратиграфической последовательности: дворецкий, шпалорезовский и благодатский. Тела магматических пород дворецкого авгитит-трахибазальтового комплекса дискретно размещаются в западной части ККМА среди койвинской свиты (V1kv) [3], являющейся аналогом верхней части разреза вильвенской свиты, развитой в восточной части зоны. Комплекс представлен эруптивными аппаратами трещинного и центрального типа (диатремами), толщами лав и туфов. Аппараты сложены брекчиями гиаломеланефелинитов (авгититов), трахибазальтов, реже лимбургитов, пикритов, пикробазальтов, обломками вмещающих и глубинных пород. Диатремы в диаметре достигают 500 м. В разрезе вулканогенно-осадочной толщи преобладают туфы и туфобрекчии трахибазальтов, причем в нижней части они сопровождаются обломками преимущественно пикробазальтов и пикритов, а в верхней - авгититов, пикритов, трахитов и рудных пироксенитов. Встречаются также небольшие жильные тела эссекситов, камптонитов, альбититов. По стратиграфическому положению эффузивных и эффузивно-осадочных пород комплекс датируется нижним вендом. Стратиграфически выше вулканитов дворецкого комплекса также в западной части ККМА в верхах керносской свиты (V1kr) располагаются подушечные лавы трахибазальтов и силлы эссекситов, пикродолеритов, кринанитов, объединяемых в шпалорезовский трахибазальтовый комплекс. Западнее дворецкого и стратиграфически выше шпалорезовского располагается прерывистая полоса вулканитов благодатского пикрит-трахибазальтового комплекса, фиксирующая западный борт Кваркушско-Каменногорского палеорифта и соответственно ККМА. В составе комплекса присутствуют лавовые и эксплозивные образования. Лавы трахибазальтов сопровождаются туфами и туфобрекчиями пикритов и пикротрахибазальтов, а также телами карбонатитов [2]. Вулканиты комплекса залегают среди верхнекерносской подсвиты нижнего венда, чем и определяется их возраст.

Во второй половине позднего венда режим плитной рифей-вендской активизации сменяется плитным и рифтовая обстановка переходит в синеклизную (см. табл.1), которая фиксируется флишоидно-молассоидной осадочной формацией позднего венда, а затем в эмерсивную кембрийскую, отложения которой отсутствуют. Эмерсивной обстановке отвечает базальт-долеритовая ассоциация, включающая долерит-пикритовую [8] и базальт-долеритовую формации.

Долерит-пикритовая формация представлена двумя гипабиссальными комплексами: кусьинско-промысловским и красновишерским. Наибольшим распространением пользуется кусьинско-промысловский пикрит-эссекситовый комплекс, выделенный под этим названием А.М.Зильберманом и Е.М.Чернышовой в 1975 г. Небольшие тела (дайки, силлы, штоки) комплекса протягиваются двумя полосами вдоль западного и восточного контактов площади развития пород спарагмитовой формации, фиксируя прибортовые части Кваркушско-Каменногорского палеорифта. Отдельные тела встречаются и в его внутренней зоне. Полоса распространения выходов тел комплекса в западной части ККМА пространственно совпадает с площадями выходов тел благодатского комплекса (Семеновские, Танчихинские, Кусьинские тела), что свидетельствует о тесной связи вулканогенных пород щелочно-ультрамафитовой формации и гипабиссальных пород рассматриваемой долерит-пикритовой. Кусьинско-промысловский комплекс представлен в основном эссекситами и пикритами, встречаются также тешениты и камптониты. В восточной полосе в комплекс были включены щелочные породы ряда мельтейгита-якупирангита, карбонатиты и сиениты.

После каледонского цикла на описываемой территории наступил плитный эпикаледонский режим герцинской пассивной окраины, который сопровождался эпохами тектоно-магматической активизации. Начальная палеотектоническая обстановка режима была эмерсивной, на что указывает региональный предтакатинский перерыв в эмссе. Она продолжалась до середины среднего девона (по чеславское время включительно) и отличалась платформенным магматизмом девонской базальт-долеритовой ассоциации, включающей одноименную базальт-долеритовую формацию. В составе формации выделены три комплекса: усьвинский, лыпьинский и илычский. Комплексы представлены дайковыми телами, вытянутыми в виде субмеридиональной полосы, протягивающейся вдоль западной границы опущенного и переработанного в каледонское время блока фундамента. В структуре чехла усьвинский габбродолеритовый комплекс протягивается в виде системы даек и изометричных в плане тел преимущественно в осевой части ККМА. Тела сложены долеритами, габбродолеритами, габбродиоритами. По нормативному составу большинство пород попадает в поле кварцевых толеитов, реже оливиновых толеитов. Вмещающими являются породы верхнего рифея - нижнего силура.

Выполненный минерагенический анализ территории позволил выбрать комплексы магматических горных пород, которые могут в дальнейшем послужить сырьем для производства базальтового волокна. Перечень таких комплексов приведен в табл. 1.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства образования Пермского края (научный проект МИГ «Оценка минерально-сырьевой базы Пермского края для обеспечения производства высокотехнологичного базальтового волокна»).

Рецензенты:

Осовецкий Б.М., д.г.-м.н., профессор кафедры минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.

Наумова О.Б., д.г.-м.н., заведующий кафедрой поисков и разведки полезных ископаемых Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.


Библиографическая ссылка

Ибламинов Р.Г., Седунова А.П., Исаева Г.А., Казымов К.П. МИНЕРАГЕНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРМСКОГО КРАЯ ДЛЯ ПОИСКОВ МАГМА-ТИЧЕСКИХ ПОРОД, ПРИГОДНЫХ В ПРОИЗВОДСТВЕ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=14701 (дата обращения: 19.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252