ПЕРМОТРИАСОВЫЙ ОРОГЕННЫЙ ВУЛКАНИЗМ СРЕДИННОГО

ПЕРМОТРИАСОВЫЙ ОРОГЕННЫЙ ВУЛКАНИЗМ СРЕДИННОГО
ТЯНЬ-ШАНЯ И СВЯЗАННОЕ С НИМ РУДООБРАЗОВАНИЕ
К. А. Рахманов
Институт геологии и геофизики им.Х.М.Абдуллаева АР РУз, Ташкент, ingeo @ ingeo.uz
Трансазиатский линеамент [Ахунджанов и др.,2005] расположен на западе от Султанувайса до
Таласо-Ферганского сдвига в Южной Фергане и далее на восток по системе разломов в АтбашиИнарчекском хребте на территории Кыргызстана. Северное обрамление линеамента на территории
Узбекистана составляет Алмалык-Ангренский регион Срединного Тянь-Шаня, который
И.Х.Хамрабаев выделил в качестве главного рудно-магматического концентра. Сделан вывод о
временной длительности линеамента и его тесной сопряженности с эволюцией кольцевых структур,
которые концентрируясь в ареалы, создают рудно-магматические концентры больших площадных
размеров, в пределах которых формируются разнотипные и редкометальные эндогенные и баритофлюоритовые месторождения, включая уникальные.
Зона линеамента на территории северного Узбекистана выдвигается как область развития
продуктов калиевого щелочно-базальтового вулканизма с преимущественной тенденцией шошонитлатитовой эволюции. Кроме того здесь выделена своеобразная группа высококалиевых базитов:
шошонитов, лампроитов, камафугитов, лейцититов и лампрофиров. Калиевые базиты представлены
субвулканическими образованиями в виде даек, силлообразных тел, штоков, а также трубок взрыва
нижне-триасового возраста, приуроченных к зоне глубинных Кумбель-Угамских разломов. Отдельные
их разновидности по минералогическому и химическому составу, а также петрогеохимическим
особенностям близки к высококалиевым породам орендитового ряда Испании (верлиты, фортуниты),
низкотитанистым лампроитам Алданского щита, а также камафугитам Уганды и Италии. Они
сложены лейцитом (псевдолейцит), ортоклазом, санидином, магнезиальным и титанистым биотитом
(флогопит), тетраферрифлогопитом, диопсидом, оливином, прайдеритом, апатитом и стеклом.
Какамафугиты характеризуются широкими вариациями минерального состава. Типичные – оливин,
авгит, флогопит, лейцит, кальсилит, меллилит, стекло. Особенностью щелочных базитов является
калиевая специализация расплавов. Соотношение щелочей K2O/Na2O>1, а в большинстве больше 2-3 и
4-6. По данным микрозондового анализа флогопит из лампроит-камафугитов фтор-литиевого
месторождения Шаваз, является недосыщенной кремнекислотой (SiO2-35,5%), высокотитанистой
(TiO2-7,0%),
калиевой
(К2О-8,3%),
ферромагнезиальной
(FeO-11%;
MgO-15,7%)
и
высокоглиноземистой (Al2O3-16,3%) разностью. Присутствуют также V2O3 (1,07%), BaO (2,5%) и Cl
(0,024%).
В Срединном Тянь-Шане выявлено уникальное, единственное Шавазское месторождение лития
нового типа, не имеющее мировых аналогов. Месторождение разведано и его запасы составляют 31
тыс. тонн руды, в том числе окиси лития – 165 тыс. тонн, окиси рубидия – 10 тыс. тонн, окиси цезия –
7 тыс. тонн [Геология...,1975]. Месторождение редких щелочей приурочено к крупной (10х18км)
субширотной Чилтенской кальдере, расположенной на южном склоне юго-западных отрогов
Чаткальского хребта. Кальдера сложена мощными толщами нижнепермских эффузивов,
принадлежащих к формациям: риолитовой, трахибазальтовой-трахиандезитовой и трахириолитовой,
которые пространственно приурочены к зонам глубинных (Кумкольский, Чилтенский) разломам.
Литий, рубидий цезий и фтор концентрируется в тонкообломочных вулканогенных, осадочных и
углеродисто-кремнисто-карбонатных сланцевидных породах, которые обогащены также стронцием,
барием, молибденом, хромом и золотом, концентрирующемся в пирите. Крупное фтор-литиевое
месторождение Шаваз связано с щелочными лампроит-камафугитового ряда, содержаниями от 500 до
1200 г/т фтора и 210-880 г/т лития, носителем которого в базальтоидах является флогопит с
содержанием лития 9000 г/т, цезия – 600 г/т, рубидия – 1180 г/т.
Строение кальдеры блоковое, что обусловлено развитием густой сети разломов
преимущественно восток-северо-восточного и северо-восточного простираний. Наиболее крупный
глубинный разлом – Чилтенский, имеет северо-восточное простирание и проходит по центру
1
структуры. Этот объект представлен новым перспективным промышленным типом фтор-литиевого
оруденения в пермских вулканогенно-осадочных отложениях. Он характеризуется полигенностью и
полихронностью. Кальдера сложена толщей (400-500м) вулканогенно-осадочных пород: туфов,
вулканомиктовых конгломератов, песчаников, углеродистых карбонатов, углеродистых окремненных
карбонатизированных алевролитов, алевропелитов. Внутри толщи развиты многочисленные
субвулканические, силлоподобные тела и дайки нижнетриасовых калиевых трахибазальтов. Литием
обогащены все породы вулканогенно-осадочной толщи, но в основном он концентрируется в
горизонтах туфовых углеродисто-кремнисто-карбонатных алевролитов, образующих единую
рудоносную пачку (ашибузукскую) в средней части разреза толщи в виде единой стратиформной
залежи протягиваются на 3км от участка Центральный Шаваз к участку Ашибузук. Помимо редких
щелочей, заметно на месторождении присутствие фтора (1,5-3,5%). Собственно литиеносные слои,
мощностью от 5 до 80м разделяются маломощными слаборудоносными кремнисто-карбонатными
туффитами, туфопесчаниками. Для литиеносных пород характерны тонкая слоистость, черный цвет за
счет обилия органики.
Петрографически порода черного цвета представляет собой мелкокристаллический туф,
сложенный мельчайшими осколками кварца и большей части стекла (1-4мм), которые обволакиваются
флюидальным течением углеродистого вещества. Контакты между осколками стекла и углеродистым
флюидом резкие. Обломки карбоната (3-4мм) развиты среди флюидов и контакты между
углеродистым веществом и ними, а также с основной массой четкие нитевидные микротрещины (12мм), пересекающие весь шлиф, заполнен карбонатом и углеродистым веществом, создавая полосатую
текстуру. Для черносланцевых пород характерны ритмическая расслоенность, наличие очень тонких
(1-3мм) чередующихся слоев, состоящих из карбонатов и органического вещества. Сульфидные
слойки, содержащие тончайшую вкрапленность ромбоидального золотоносного пирита, отчетливо
сепарируется в черносланцевой матрице.
Пирит повсеместно распространен в черносланцевых породах. Рудоносный горизонт
эксплозивных брекчированных известняков с тонкозернистым туфовым цементом входит в состав
черносланцевой пачки, которая с перерывами прослеживается вдоль Чилтенского разлома. Здесь
выделяются линзы и прослои сплошных сульфидов. Относительно крупнозернистые выделения
сульфидов (1-3мм) содержат мелкие (1-10мкм) сферулы органического вещества. Преобладающая
текстура руд брекчиевидно-конкреционная, которая цементируется тонким туфовым углеродистым
образованием. Углеродистое вещество (2-4%) представлено, кроме растительного дендрита, в
литиеносных породах присутствуют прожилки и бесформенные скопления антраксолита шунгитового
состава. В небольшом количестве присутствует битум. Большая часть малоуглеродистых
шунгитосодержащих пород приурочено к зонам динамометаморфических сланцев, катаклазитов и
бластомилонитов. Такие зоны служили путями фильтрации потоков восстановленных газов, в которых
отложение углерода происходило в условиях аспидной (серецито-хлоритовой) и филлитовой
(мусковит-биотитовый) ступенями метаморфизма. В тектонитах углерод отлагался в процессе
метасоматоза одновременно с кварцем, альбитом, железо-магнезиальными карбонатами и сульфидами.
Детально исследованы пириты из инъекционных эксплозивных брекчий, сложенных
углеродисто-карбонатно-кремнистыми породами, сцементированными туфовым цементом. В зоне
Чилтенского разлома они образуют линзы и прослои сплошных сульфидов. Преобладающая текстура
руд – брекчиевидно-конкреционная, которая цементируется темными туфовыми углеродистыми
образованиями. Тонкий материал, составляющий цемент брекчий, можно отнести к
графитизированным туффизитам, которые перемещались под большим давлением, путем инъекции,
проникая в узкие трещины вмещающих пород в виде газово-туффизитовой эмульсии. Насыщенный
вулканическими газами, он претерпевает интенсивные гидротермальные изменения и является
рудоносным. Состав пиритов, согласно результатам микрорентгено-спектрального анализа (по 20
замерам) на волновом спектрометре микроанализатора "Jeol" JXA-8800, Superproba, Jeol, Япония
(аналитики Козлов В.П., Шамаев О.Т.) следующий, в %: Fe-44,75-46,73, S-52,01-53,99; в г/т: Au-1001000, Ag-100-400, Cu-100-700, Te-100-200, As-400-1000, Sb-300-900, Co-500-800, Ni-300-1000, Mo5000-5700. ИСП-max-масспектрометрическим анализом в штуфных пробах черных сланцев
2
обнаружены элементы платиновой группы (г/т): Rh-0,025-0,039, Ru-0,007-0,042, Yr-0,002-0,021, Pt0,016-0,1.
Углерод шунгитовых и шунгитсодержащих пород имеет эндогенное происхождение и связан с
процессами интенсивной мантийной дегазации, сопутствующей базитовому многоэтапному
магматизму. Вывод о том, что шунгитсодержащие породы имеют пневмаметасоматическое, а
высокоуглеродистые шунгиты – флюидно-инъекционное происхождение хорошо согласуется с
морфологией и внутренним строением их залежей, масштабом распространения и закономерностей
размещения тех и других в геологических структурах. Максимальная концентрация редкощелочного
оруденения на Шавазском объекте приурочена к сложным минералам – агрегатам слюд: флогопиту
(литиевый тайнолит), полилитнониту, литийсодержащему фенгиту и литиеносному смешанослоистому гидрослюде-монтмориллониту, последний – главная составляющая углеродисто-глинистых
пород, а также литиеносных руд месторождения Шаваз.
Органическое вещество на месторождении представлено в виде тонкодисперсного
детритусового материала, количество которого в исследуемых породах колеблется в пределах 0,053,2%. Данные лабораторного анализа свидетельствуют о том, что органическое вещество –
углефицированные органические остатки (гумусовые угли), которые подверглись средней ступени
метаморфизма и относятся к графиту. Графит также является слоистым соединением, поэтому литий
несомненно присутствует и в нем. Это подтверждено экспериментальными работами А.Херамада
[1955]. Ему удалось синтезировать слоистые соединения графита с литием в виде следующих
соединений: C6Li, C12Li, C18Li, C36Li, C72Li.
Данные локального лазерного спектрального анализа цементирующей основную массу
редкощелочных метасоматитов участка Ашибузук месторождения Шаваз показывает содержание
лития до 0,3-0,5%. Возможность такой концентрации лития в органическом веществе (графите),
являющемся наряду с другими смешанно-слоистыми минералами, составной частью основной массы
исследуемой породы, представляется вполне правомерной. Способность лития благодаря
незначительным размерам своего иона вовлекаться в решетку слоистых силикатов монтмориллонита,
гидрослюд, графита и цеолитов подтверждена в трудах Фарназери (1972), Маркевича (1981).
Последние исследователи доказывают абсорбцию лития синтетическими цеолитами. Абсолютный
возраст фторлитиевого оруденения определенный K-Ar и Rb-Sr методами составляет 279-286 млн. лет,
что близко к возрасту вмещающих вулканогенных пород. При этом отмечается не только
пространственная и временная ассимиляция оруденения с щелочными калиевыми базальтами
(миаскитовые лампроит-камафугиты), но их геохимическое родство.
Срединный Тянь-Шань в частности Чаткало-Кураминский регион является ураноносной и
своеобразной барит-флюоритовой провинции. Барит-флюоритовая минерализация связана с
субвулканическими телами щелочных базальтоидов, приуроченными к глубинным Кумбель-Угамским
разломам. В пределах тектоно-вулканических структур региона развиты комагматипные
вулканогенные породы от меланократовых калиевых базальтоидов (миаскитовые лампроиты
камафугиты) до щелочных и субщелочных лейцитсодержащих трахиандезитов (шошонит-латиты)
[Рахманов,1991], с которыми в пространстве и во времени ассоциируют барито-флюоритовые
месторождения (Бадам, Дудесай, Аурахмат, Агата-Чибаргата и Шаваз), в рудах которых отмечаются
редкие зерна киновари. Возможно, это свидетельствует о единых мантийных источниках F и Hg,
между которыми существует положительная корреляционная связь. Обогащенность ртутью
проявляется в повышенных ее концентрациях как во флюорите, так и в существующих с ним барите,
кальците и сульфидах.
В Срединном Тянь-Шане выявлен новый эффузивный тип редкометального оруденения
ниобийсодержащий рутил и гафнийсодержащий циркон. Промышленными являются руды, в которых
содержания пятиокиси ниобия измеряются сотнями долями процента. При определенных условиях
практический интерес могут иметь и более бедные руды, содержащие даже тысячные доли процента,
поскольку спрос на ниобий растет и требует своего положения весьма ограниченных наличных
сырьевых ресурсов. В Узбекистане нет промышленных типов тантало- ниобиевых и циркониевых
месторождений. Отсюда вытекает необходимость более тщательной регистрации всех находок
минералов, содержащих ниобий, тантал и цирконий.
3
Впервые для Срединного Тянь-Шаня выявлены и изучены ниобийсодержащий рутил и
гафнийсодержащий циркон в эффузивных образованиях. Все количественные данные по этим
минералам определены на микроанализаторе JXA-8800R (фирмы Jeol, Япония). Содержание
пятиокиси ниобия, в рутилах колеблется в пределах 0,51-3,5-6,2% и гафния в цирконах варьирует в
пределах 1,18-1,47%. Химический состав циркона следующий: SiO2-32,65%; ZrO2-67,06; HfO2-1,12%.
Приведем состав максимально ниобийсодержащего рутила из субщелочных кислых эффузивов
Чилтенской кальдеры: SiO2-0,53%; TiO2-90,29; V2O5-1,03; FeO-2,01; Yb2O5-6,2%. Для сравнения
приведем необычный химический состав рутила из брекчированных обломков образцов Луны,
доставленных экспедицией "Апполон-12" (%): Nb2O5-6,4; Cr2O3-3,2 и Cl2O3-33,25 по 0,n Ta2O5, V2O3,
Ce2O3 и La2O3 [Годовиков,1975]. Сравнение составов ниобийсодержащих рутилов двух планет
показывает идентичное содержание в них Nb2O5. Кроме того, в кислых эффузивах –
ниобийсодержащих образцах Чилтенской кальдеры окисел ванадия составляет 1,33%, редкоземельные
элементы La2O3-17,33% и Ce2O3-33,25%. В лунных образцах эти элементы упоминаются, но они
зашифрованы.Таким образом, набор элементов как в земных, так и лунных породах одинаков.
Вдоль Чилтенского разлома в одноименной кальдере развит кварц-серицитовый метасоматит по
вулканогенной породе. Единичные фенокристаллы полностью замещены серецитом, а миндалины
кварцем, ассоциирующим с гематитом и магнетитом. В аншлифах выявлены и проанализированы на
микроанализаторе ниобийсодержащий рутил, состав которого выглядит следующим образом (%):
SiO2-0,53; TiO2-90,29; V2O3-1,01; FeO-2,06; Nb2O5-6,2. Из акцессориев отмечены кристаллы циркона,
для которого характерны различные двойники сростания и прорастания – коленчатые и
крестообразные ниобийсодержащий рутил представлен в виде столбчатых, призматических
кристаллов и кучных скоплений, размером 60 микрон и приурочены к калиевым полевым шпатам,
плагиоклазам. Средний химический состав рутила (два замера) на микроанализаторе следующий (в
%): SiO2-0,77%; TiO2-89,9; V2O5-0,96; FeO-4,75; Nb2O5-1,91.
В целом ниобий-циркониевая минерализация протяженностью 2км в эффузивных породах
трахибазальт-трахиандезит-трахириолитовой ассоциации, размещенная в зоне Чилтенского разлома
одноименной кальдеры была опробована штуфными пробами на приборе SPS-3000 (аналитик
Е.Н.Игнатиков) в химической лаборатории Пробирной Палаты РУз. Процентные содержания ниобия и
циркона от основной к средним и кислым породам соответственно составляют: Nb-0,125; Zr-0,0556;
Nb-0,0183; Zr-0,0183; Nb-0,0143; Zr-0,0353. Содержания ниобия в рутилах, циркона в эффузивных
образованиях Чилтенской кальдеры являются перспективными.
Sc2O3 широко рассеян в различных типах руд и пород, но даже в промышленных концентратах
содержание его не превышает несколько десятков г/т. Микрорентгеноспектральный анализ (11
замеров) на волновом спектрометре микроанализатора "Jeol", Япония (аналитик Е.Н.Игнатиков) на
Sc2O3 в калиевых базальтоидах Чилтенской кальдеры показал следующие концентрации (в г/т): 700,
100, 200 – в зонах закалки флогопитов; 500, 200, 700, 300 – в вулканических стеклах; 200 – в
фенокристах флогопита.
В целом позднепалеозойских активизационный щелочно-базальтоидный вулканизм Срединного
Тянь-Шаня разнообразен. В отношении рудоносности исследуемого региона уточнен вещественный
состав редкощелочных руд, что привело к обнаружению в дополнение к основным металлам (литий,
рубидий, цезий), золота, платиноидов, меди, никеля, молибдена, ниобийсодержащего рутила,
гафнийсодержащего циркона, вольфрама, редких земель, скандия.
Содержание титана и фтора в породах из миаскитовых лампроитов-камафугитов оказались
высокими (соответственно 7 и 1,3%), как и во флогопитах из лампроитов трубки Аргайл. Слюды,
кристаллизующиеся при высоком (30 кбар) давления в системе биотитовый мафурит – Н2О-СО2, также
богаты титаном [Рябчиков и др., 1978]. Высокотитанистые слюды-флогопиты не могли
кристаллизоваться из базальтовой магмы в связи с низким содержанием воды и калия в ней.
Предполагается, что мегакристаллы титановых слюд являются дискретными нодулями возникшими
при фрагментации метасоматически измененного вещества мантии. Домагматический метасоматоз с
образованием других минералов в мантии проходил под воздействием углекислых флюидов и
приводил к образованию зон обогащенной мантии, из которых выплавлялись щелочно-базальтовы, в
частности калиевые магмы. Флогопит из миаскитовых лампроит-камафугитов Чилтенской кальдеры
4
по химическому составу, вероятно, соответствует условиям формирования системы биотитовой
мафурит Н2О-СО2 при 30 кбар, проводившихся при температуре 1300-1500оС. Обогащение калием
породы с отчетливо выраженной лампроитовой, камафугитовой тенденцией крайне редки. Эти породы
встречаются лишь в вулканических и субвулканических фациях и их плутонические (интрузивные)
аналоги не установлены. Химические составы пород и их геохимические особенности
характеризуются исключительной близостью. Чилтенские лампроит-камафугитовые породы
характеризуются одинаковыми Ba/Sr отношениями >1.
Петролого-геохимические материалы по калиевым породам свидетельствуют о том, что породы
как лампроитовой группы, так и камафугитовой, несомненно обнаруживают сходство в главных
особенностях химизма, проявляющихся в общем характере большинства элементов. Главным
моментом в петрологии фенгит-лампроитовых пород является, вероятно, характер химической
дифференциации, которая может привести к образованию магм лампроит-камафугитового типа.
Подобные магмы являются конечным продуктом далеко зашедшего процесса эволюции и поэтому они
редко встречаются в природе с уникальным редкощелочным литиевым месторождением, не имеющим
мировых аналогов.
Список литературы
Ахунджанов Р., Кустарникова А. А., Рахманов К. А. и др. Трансазиатский линеамент академика
Хамрабаева И.Х.// Геология и минеральные ресурсы, 2005, № 2. С. 24-36.
Геология и полезные ископаемые Республики Узбекистан, Ташкент, Университет, 1998, 723 с.
Годовиков А. А. Минералогия. М.: Недра, 1975, 128с.
Рахманов К. А. Петрогеохимические особенности и рудоносность шошонит-латитовых серий
Кураминской зоны (Срединный Тянь-Шань) // Потенциальная рудоносность, геохимические типы и формации
магматических пород. Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1991. С. 150-156.
Рябчиков И. О., Грим Д. Х. Роль двуокиси углерода в петрогенезисе высококальевых магм // Проблемы
петрологии земной коры и верхней мантии. Тр. ИГиГ СО АН СССР, вып. 403, Новосибирск: Наука, 1978. С. 4964.
5