Кафедра минералогии и литологии о. Н. Лопатин, А. Г. Николаев геологическое строение и минералогия пегматитов ильменских гор

Кислые магматические породы района представлены продуктами гранитизации, мигматизации, инъекциями гранитов, аплитов, пегматитов, интрузивными массивами гранитов. Гранитоиды района являются типичными коровыми образованиями. В возрастном отношении гранитоиды района могут быть разделены на: 1). ранние гранитоиды докембрийского возраста и 2). поздние гранитоиды палеозойского возраста.

Ранние гранитоиды представлены плагиогранитами, плагиомигматитами, гранитами. Они образовались в результате ультраметаморфической гранитизации пород и располагаются внутри гнейсовых куполов. Это преимущественно автохтонные массивы. Зачастую, они образуют тела, согласные со сланцеватостью вмещающих их метаморфических пород и сами нередко обнаруживают гнейсовую структуру. Это подчеркивает метаморфогенно-метасоматическую природу этих гранитоидов и их докембрийский возраст, отвечающий рифейско-вендскому (рифтогенному) этапу в истории Урала, охватывающему интервал времени 1650-570 млн. лет назад. Помимо автохтонных в районе имеются и аллохтонные ранние гранитоиды. Они залегают в виде жилообразных тел, часто косо секущих по отношению к сланцеватости вмещающих пород. Они представлены гнейсо-плагиогранитами, гнейсо-гранитами, плагиогранит-порфирами, гнейсо-аплитами, пегматоидными полевошпат-кварцевыми жилами.

На картируемой территории Ильменского заповедника ранние гранитоиды отсутствуют

Поздние гранитоиды образуют дайки мощностью до 200 м и штокообразные интрузивные массивы. Интрузивные гранитоиды залегают на границе гнейсового ядра со сланцевым обрамлением и представлены массивными биотитовыми гранитами. Поздние гранитоиды обладают массивной текстурой, но иногда проявляют и сланцеватость сложения (однако без четкой линейной ориентировки минералов).

К поздним гранитоидам района относится Урузбаевский комплекс, включающий плагиогранитный массив и многочисленные мелкие жилы и тела плагиогранит-порфиров, реже плагиогранитов. Возраст становления Урузбаевского массива считается нижнеордовикским.

Рис. 2. Схема геологического строения южной части Ильменогорского антиклинория

Увильдинский монцонит-гранитный комплекс представлен в районе тремя массивами: Кисегачским, Аргазинским и Увильдинским, названным по одноименным озерам. Данные массивы расположены южнее и восточнее полигона практики. Массивы изометричной формы и обладают признаками интрузивных образований. Гранитоиды данного комплекса отличаются большим разнообразием составов и относятся к монцонит-гранитной формации. Поскольку данный гранитоидный комплекс древнее ильменогорского, по возрасту он отнесен к среднему ордовику.

Щелочные породы района представлены интрузией биотитовых нефелиновых сиенитов, которые имеют местное название – миаскиты (г. Ильмен-Тау). Эти щелочные породы слагают ядро Ильменогорской антиклинали. С миаскитами ассоциируют сиениты, пироксеновые сиениты, карбонатиты, разнообразные карбонатно-силикатные породы и щелочные метасоматиты, которые объединяют в карбонатит-щелочно-мигматитовую ассоциацию.

Миаскиты имеют стандартный для нефелиновых сиенитов минералогический состав: КПШ, кислый плагиоклаз, нефелин, биотит, реже из темноцветных минералов присутствуют щелочные пироксен и амфибол. Акцессорные минералы представлены магнетитом, титанитом, апатитом, цирконом. Структура пород гипидиоморфнозернистая, текстура – гнейсовидная.

Миаскиты района представляют собой интрузивные породы, образовавшиеся путем раскристаллизации водной щелочной магмы на глубинах порядка 15 – 20 км. Данная магма является результатом селективного анатектического плавления сиалических толщ континентальной коры Урала под действием щелочных глубинных флюидов в РТ –условиях, отвечающих амфиболитовой фации в позднепалеозойское время (250 – 310 млн. лет назад по радиологическим данным).

Некоторые ультрабазитовые массивы, широко распространенные почти во всех толщах Южного Урала, в возрастном отношении являются рифейскими образованиями, другая часть тел ультраосновных пород, сложенная альпинотипными апогарцбургитовыми серпентинитами, является палеозойскими.

Все без исключения массивы ультраосновных пород претерпели значительные изменения в процессе их длительной геологической истории. В неизмененном виде данные породы в районе не встречаются и представлены, как правило, продуктами их метаморфизма. Это тальк-карбонатные и тальковые породы, листвениты, актинолитовые, оливин-бронзитовые и антофилитовые минеральные ассоциации. Минералогический состав данных апоперидотитовых пород зачастую определяется степенью их метаморфизма, которая обычно соответствует степени метаморфизма вмещающих пород.

На описываемой территории метагипербазиты образуют цепочки линзовидных (будинированных) тел по границам гнейсового ядра и сланцевого обрамления, представляя собой тектонические отторженцы океанической коры Уральской геосинклинали, надвинутые путем обдукции по разломам на породы континентальной коры. Фрагментарно, в виде сильно измененных метасоматитов, подобные породы вскрыты канавами на границе миаскитов Ильмен-Тау с гранито-гнейсовым обрамлением (участок полигона, условно называемый «Коровий загон»).

Мухаметовский комплекс основных магматческих пород, залегающий в пределах Селянкинского блока, представлен амфиболизированными диабазами. Дайки комплекса занимают секущее положение по отношению к вмещающим породам и прослежены на 50 – 400 м при мощности до 50 м. По составу они идентичны толеитовым базальтам и, возможно, относятся к габбро-диабазовой формации. Это наиболее древний, рифейский комплекс основных магматитов.

Билярский габбровый массив, также расположенный за пределами территории практики, находится в 20 км к юго-западу.

Небольшое тело лейкократовых габбро-амфиболитов подсечено буровыми скважинами на юго-западном склоне Ильменских гор в 600 м от контакта с миаскитами Ильмен-Тау в сланцевом обрамлении антиклинория.

Отмечается пространственная связь габбро с ультрабазитами и кремнистыми сланцами. Предполагается, что все они являются членами единой офиолитовой ассоциации и представляют собой останцы океанической коры Уральской геосинклинали, надвинутые путем обдукции по разломам на континентальные образования Урала в девонское время.

5. 
   МЕТАМОРФИЗМ И МЕТАСОМАТОЗ
   

Породы района претерпели как минимум три этапа регионально метаморфических преобразований. В частности, 1). дорифейский; 2). рифейско-вендский; 3). палеозойский.

Дорифейский этап регионального метаморфизма связан с позднекарельской фазой тектоногенеза, во время начала зарождения и рифтогенеза континентальной коры зоны будущего Урала. Данный региональный метаморфизм охватывал большие участки коры и проходил в условиях гранулитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма. Продуктами этого метаморфизма сложена селянкинская свита, представленная в основном силлиманит-гранат-биотитовыми плагиогнейсами и амфиболитами, образовавшимися по песчано-глинистым породам и базальтовым лавам. Среди гнейсов амфиболитовой фации отмечаются реликтовые минералы гранулитовой фации метаморфизма, представленные обычно пироксенами.

Рифейско-вендский этап регионального метаморфизма связан с главной фазой рифтогенеза континентальной коры будущего Урала. Он обусловлен прогревом коры многократно внедряющимися в подкоровые горизонты диапирами разуплотненного мантийного вещества. Мантийный диапиризм и сопровождаемые им куполовидные поднятия коры вызывали в рифей-вендское время формирование купольных структур в зоне будущего Урала. Одним из таких является Миасский гнейсовый купол, территориально расположенный между г. Миасс и г. Чебаркуль. Метаморфизм, реализуемый в пределах подобных купольных структур, был наиболее интенсивным в центральных частях куполов, где были наиболее высокие температуры и более интенсивный флюидный тепломассоперенос. По уровню этот метаморфизм отвечал амфиболитовой фации, в условиях которой по песчаным, песчано-глинистым породам образовались гнейсы и кристаллические сланцы, а по базальтам – амфиболиты. Именно по этой причине центральная часть Миасского купола сложена в основном гнейсами и амфиболитами, среди которых отмечаются линзы и прослои роговообманковых сланцев и кварцитов. Периферические части куполов подвергались при этом более слабому метаморфизму, отвечающему фации зеленых сланцев. Поэтому периферическая зона Миасского купола сложена разнообразными кристаллическими сланцами, составляющими так называемое сланцевое обрамление гнейсового ядра купола. Даже в пределах центральных частей куполов температурное воздействие и глубинный флюидный режим были неоднородными в площадном плане. В более проницаемых участках флюидный поток был более интенсивным и метаморфогенное преобразование пород достигало ступени ультраметаморфизма. В таких критических обстановках происходил интенсивный метасоматоз с привносом - выносом вещества и анатектическое выплавление кварц-полевошпатового материала. В этих участках вследствие гранитизации образовались мигматиты, а в отдельных случаях жильные тела гранитоидного состава. Граниты и гнейсовидные граниты зачастую имеют интрузивные контакты с вмещающими породами, что свидетельствует об их как автохтонной, так и об аллохтонной природе. Степень метаморфизма пород ильменогорской серии (от вишневогорской до кыштымской толщи включительно) отвечает термодинамическим параметрам амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций.

Региональный метаморфизм палеозойского этапа рассматриваемого района наиболее интенсивно проявился в карбоне – перми. Он связан с начавшейся коллизией континентальных плит. Коллизия сопровождалась интенсивной складчатостью, главная фаза которой на Урале проходила по времени на границе карбона и перми. При этом происходили процессы тектонической переработки и метаморфизма в сформировавшихся к тому времени континентальных блоках. Эти процессы приводили к рассланцеванию пород, которое наиболее четко проявилось в формировании зеленых сланцев обрамления Миасского купола. С регрессивными стадиями палеозойского метаморфизма связан послегранитный и послемиаскитовый диафторез, проявившийся в интенсивных метасоматических преобразованиях всех пород района.

Контактовый метаморфизм в пределах описываемой площади проявлен слабо, прежде всего в виде двупироксен-плагиоклазовых порфиробластических роговиков, сформированных по плагиосланцам, а также в виде кристаллического графита в кварцитах.

Дислокационный метаморфизм широко проявлен вдоль долгоживущих разломов (зона контакта между Селянкинским и Ильменогорским блоками и т.п.), где развиты разнообразные по составу и возрасту милониты и бластомилониты.

Наложенные метасоматические преобразования проявлены на изучаемой территории в виде фенитизации, альбитизации, окварцевания, и связаны с эволюцией щелочного массива Ильмен-Тау.

По определению, фениты – это любые силикатные породы, подвергшиеся интенсивному контактово-метасоматическому изменению под действием щелочных метасоматических флюидов. Фениты зачастую образуют вокруг крупных щелочных массивов контактовые ореолы от нескольких метров до первых километров. Именно такая ситуация реализована на картируемой территории. В процессе маршрутного картирования фениты отмечаются на участке полигона «Коровий загон». Минеральный состав фенитов с одной стороны определяется исходными породами, с другой стороны – новообразованными минералами щелочного ряда – нефелином, КПШ, эгирином, арфведсонитом. С металлогенической точки зрения фениты несут в себе ряд ценных рудных минералов, к примеру, эвдиалит и циркон (Zr, Hf, U, Th…), лопарит (Nb, Ta…), гельвин (Be), пирохлор-микролит (Nb, Ta, U, Th, Ra…) и др.

Альбитизация – это широко распространенный процесс, связанный зачастую с апикальными выступами массивов кислых и щелочных пород, подвергшихся щелочному метасоматозу. Альбитизация накладывается и на гипабиссальные (пегматиты) и на вмещающие породы. Широкое развитие процессов альбитизации приводит к формированию альбититов – лейкократовых пород, где на фоне сплошной мономинеральной мелкозернистой массы альбита отмечаются редкие выделения кварца, КПШ и темноцветных слюд, пироксенов и амфиболов. Нередко в зонах альбитизации концентрируются редкие рудные минералы: литиевые слюды (Li), берилл (Be), колумбит-танталит (Nb, Ta…), пирохлор-микролит (Nb, Ta, U, Th…), циркон (Zr) и др. На картируемой территории области альбитизации прослеживаются линейными зонами, трассирующими области разрывных нарушений, одна из наиболее интенсивных зон альбитизации отмечена на участке практики под названием «горка Заварицкого».

Окварцевание также представляет собой процесс метасоматических преобразований как магматогенных, так и метаморфогенных пород района. Суть процесса сводится к перераспределению избыточного кремнезема в среде кислого гранитоидного минералообразования. Породы при этом меняют структурно-текстурные характеристики. Основным минеральным компонентом данных метасоматически измененных пород выступает кварц, структура пород, как правило, становится мелкозернистой, текстура - массивной. Породы по сравнению с вмещающими характеризуются незаурядной прочностью и твердостью. Окварцованные зоны отслеживаются на территории района работ, к примеру, в виде субмеридионального холма возле лесного кордона «Долгие мосты».

С наложенными метасоматическими процессами, которые наиболее интенсивно проявились в центральных частях Миасского купола, связана практически вся редкометальная и мусковитовая минерализация Ильменских гор.

5. 
   ТЕКТОНИКА
   

В тектонической структуре Урала район работ находится на восточном склоне Южного Урала в западной части Восточно-Уральского поднятия вблизи границы с расположенным западнее Магнитогорским синклинорием. В более детальном отношении район практики занимает южную часть Ильменогорского антиклинория, являющегося южной частью Ильменогорско-Сысертского мегаантиклинория с субмеридиональной протяженностью около 200 км и шириной до 35 км. На востоке Ильменогорский антиклинорий по Чебаркульскому разлому граничит с Арамильско-Сухтелинским синклинорием Восточно-Уральского поднятия, а на западе, также по разлому (Миасскому), примыкает к Магнитогорскому синклинорию (рис. 3).

В строении Ильменогорского антиклинория принимают участие: Ильменогорская антиклиналь, Миасский гнейсовый купол, Кисегачская антиклиналь и Аргаяшская синклиналь.

Ильменогорская антиклиналь имеет субмеридиональное простирание, располагается в северо-западной части района, и ее ядерная часть сложена интрузивными щелочными породами – миаскитами (массив Ильмен-Тау). Кисегачская антиклиналь выражена менее рельефно, также имеет субмеридиональное простирание, расположена в восточной части района, и в ядерных частях сложена гнейсовидными гранитами. Между этими положительными тектоническими структурами располагается узкая, пережатая, Аргаяшская синклиналь (название дано по одноименному озеру Аргаяш), сложенная гнейсами, кристаллическими сланцами и амфиболитами.

Миасский гнейсовый купол располагается в южной части территории. В его строении выделяют три ядра: западное (Чашковское) гранито-гнейсовое ядро, восточные (Северо- и Южно-Еланчикские) ядра, сложенные плагиогнейсами с участками гранито- гнейсов. Миасский гнейсовый купол является одним из меридиональной цепочки аналогичных купольных структур западной части Восточно-Уральского поднятия.

В целом, весь Ильменогорский антиклинорий имеет сложное складчато-блоковое строение, обусловленное многоэтапной складчатостью и деформациями. Контакты между отдельными блоками проходят по разрывным нарушениям, имеющим характер долгоживущих разломов, вдоль которых происходили неоднократные подвижки. В гнейсовых комплексах крупные разрывные нарушения фиксируются зонами бластомилонитов эпидот-амфиболитовой фации метаморфизма и более поздними зеленосланцевыми милонитами. Часто разломы фиксируются мелкими телами гипербазитов, зонами рассланцевания амфиболитов и гнейсов, жилами габброидов, гранитоидов, пегматитов и т.п.

Преобладают разрывные нарушения субмеридионального северо-северо-восточного простирания, но также развиты системы нарушений субширотного северо-восточного и северо-западного направлений. Нередко зоны тектонических нарушений четко выражены геоморфологически, в рельефе, в виде коньоноподобных отрицательных структур, по которым протекают ручьи и реки. Это в полной мере относится к Няшевскому сдвиго-сбросу (русло р. Черемшанки), который ограничивает массив Ильмен-Тау осевой части Ильменогорской антиклинали с востока и прослеживается от широты Ильменского озера на север до Иткульского озера. Таткульский сброс, расположенный севернее на описываемой территории, также четко выражен в рельефе и насыщен дайками гранитоидов, сиенитов и пегматитов, с порфирокластовыми бластомилонитами и зеленосланцевыми милонитами.

5. 
   ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
   

Главным источником полезных ископаемых Ильменских гор являются пегматитовые жилы, добыча ценных минералов из которых была начата еще в VIII веке. Уже в те годы интенсивно добывались топазы, бериллы, цирконы, мусковит, амазонит и другие самоцветные камни. В двадцатом веке, в связи с организацией Ильменского заповедника, промышленная добыча минералов из пегматитов была прекращена и богатства пегматитов были направлены на развитие научных представлений в области минералогии пегматитообразования, магматизма, метаморфизма и корообразования в целом. Образцы минералов и минеральных парагенетических ассоциаций разошлись и продолжают расходиться по музеям и частным коллекциям всего мира.

На западном склоне миаскитового массива Ильмен-Тау ведется промышленная добыча строительного камня и щебня. В качестве строительного и облицовочного камня используются гнейсовидные граниты Чашковских гор. Некоторые жилы полевошпатовых гранитных пегматитов разрабатываются на керамическое сырье. Нефелин-полевошпатовый концентрат из местных миаскитов используют для производства стекла и керамики.

Помимо пегматитовых жил и их минеральных богатств, в районе имеется и в настоящее время разрабатывается ряд тальковых месторождений, которые образованы путем метасоматического преобразования палеозойских ультраосновных пород. В ультрабазитовых массивах района отмечается хризотил-асбестовая минерализация, а сами ультрабазиты являются источником ценного поделочного сырья – серпентинита. В 2003 году в одном из ультрабазитовых массивов зоны Главного Уральского глубинного разлома было открыто более 35 проявлений ценного поделочного камня – нефрита. Результатом этого стал участок месторождения под названием «Академический», и была выделена перспективная на нефрит полоса Учалинско-Миасского потенциально нефритоносного района.

По современным археологическим данным, на Южном Урале золото добывается со II тысячелетия до нашей эры (эпоха существования мистического южно-уральского города древних ариев - Аркаима)?! Содержание золота в среднем по южно-уральским приискам считается ураганным – 250 г на тонну, а в местах скопления самородков доходит до 10 кг на тонну песков! Не спроста Миасскую золотую долину окрестили красивым названием «Уральская Калифорния». До сих пор в долине р. Миасс и близлежащих районах добывается россыпное золото с использованием драг и гидромониторов, а также испытанным старательским способом. Здесь же попутно разрабатываются месторождения и проявления песчано-гравийных смесей (ПГС) для производства строительных материалов.

5. 
   ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
   

Исследования последних лет, включающие определение абсолютного возраста пород геохронологическими методами, подтвердили допалеозойское происхождение метаморфизованных пород Ильменских гор. В формировании Урала, и Ильменских гор в частности, можно выделить три наиболее крупных, эволюционных этапа развития: 1). архейско-раннепротерозойский (дорифейский); 2). рифейско-вендский (включая кембрий); 3). палеозойский (без кембрия).

В дорифейское время зона будущего Урала находилась среди единого Европейско-Сибирского материка. Дорифейские образования, непосредственно наблюдаемые в современной структуре Урала, представлены разрозненными массивами (глыбами, тектоническими клиньями), удаленными друг от друга в меридиональном направлении на сотни и тысячи километров от Мугоджар на юге до полярных широт на севере. Размеры данных тектонических глыб и блоков составляли сотни квадратных километров. Данные глыбы слагались различными типами амфиболитов, кристаллических сланцев, гнейсов. Одной из таких глыб является Ильменогорская глыба. Минеральные ассоциации пород данных блоков свидетельствуют о метаморфизме на уровнях гранулитовой и амфиболитовой фаций. Амфиболитовый, мигматит-амфиболитовый диафторез и плагиогранитизация по радиологическим данным происходили в интервале 1,7 – 2,1 млрд. лет назад и обуславливались процессами глубинного тепломассопереноса в связи с рифтогенезом архейской континентальной коры Европейско-Сибирского материка.

В рифейско-вендское время в зоне будущего Урала отмечалась тектоно-магматическая активизация, связанная с внедрением в подкоровые горизонты диапиров горячей разуплотненной мантии. Происходили куполовидные поднятия земной коры, сопровождаемые пластическим разрывом и деформацией глубинных этажей платформенной плиты, а также формированием глубинных тектонических нарушений. При этом происходило растяжение коры, сопровождаемое излиянием базальтовых лав, внедрением гранитоидных даек и магматических интрузий, а также формированием сбросовых и грабеновых структур. В результате растяжения земной коры, в процессе ее прогрева и метасоматической переработки мантийно-коровыми флюидными потоками, были образованы мощные зоны плагиогнейсов. Существенно позже, на рубеже 830 – 840 млн. лет назад, данный процесс сменился гранитизацией. При этом был сформирован контрастный рифтогенный рельеф зоны будущего Урала. Происходило накопление больших толщ осадочного материала, начиная с континентальных моласс, алевролитов и заканчивая терригенно-глинистыми или карбонатными породами. Следы подобных глобальных процессов хорошо сохранились на западном склоне Урала и в его осевой Урал-Тауской зоне.

Незначительная сохранность кембрийских осадков и их малые мощности указывают на общий подъем региона, который в конце ордовикского времени привел к полному расчленению платформы и образованию ордовикско-силурийского океанического бассейна шириной порядка 1000 км, в котором в палеозойский этап происходило накопление пород осадочных формаций, характерных для зон шельфа, континентального склона и его подножия. В зонах разрыва осадочных толщ, в силур-девонское время окончательно формируется океаническая кора. На восточной окраине Уральской геосинклинали в данную эпоху были сформированы островодужные обстановки с зонами субдукции, которые имели восточное падение. Над зонами субдукции проявился вулканизм и формировались гранитоидные интрузии девонского возраста, сопровождаемые метаморфизмом и мигматизацией пород. Закрытие океана на Южном Урале произошло в конце девона – начале карбона. Столкновение в карбоне-перми восточного континента и припаянных к нему микроконтинентов (глыб) с одной стороны, и континента Восточно-Европейской платформы – с другой, обусловили не только сжатие и складчатость, но и наползание (обдукцию) части океанической коры на край западного континента. В позднем карбоне-перми на западном склоне Урала развивается Уральский краевой прогиб и происходит накопление мощных, многокилометровых толщ флишоидов и моласс. Формирование континентальной коры на Урале закончилось к концу палеозойского этапа.

Формирование структуры Ильменогорского антиклинория происходило в два этапа. В первый, докембрийский этап вследствие мантийного диапиризма и растяжения литосферы сформировались гнейсово-ядерные купольные структуры антиклинория. Во второй, палеозойский этап, максимально проявленный в девоне-карбоне, в условиях сжатия литосферы, закрытия Уральского океана и коллизии литосферных плит произошло разрастание ядерных частей куполов. В условиях одностороннего сжатия это привело к росту купольных структур и приобретению ими черт линейных структур. В это же время в ядерные части Ильменогорской и Кисегачской антиклиналей внедрялись значительные массы соответственно миаскитов (массив Ильмен-Тау) и гранитов (массив Косой горы).

5. 
   
   жүктеу/скачать 0.5 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: