Petrogenesis, georesourses, and prospects for practical use of high-aluminous rocks of the North Yenisei Ridge (East Sib.pdf Введение Северо-Енисейский кряж, представляющий собой покровно-складчатый ороген, является одним из наиболее интересных в геодинамическом аспекте регионов Сибири. Здесь представлен полный разрез докембрия от палеопротерозоя до венда включительно. Тесная ассоциация разнообразных магматических и метаморфических комплексов свидетельствует о весьма сложном строении. В частности, важнейшей особенностью метаморфических комплексов региона является неоднородность метаморфизма по режиму давления, выраженная в проявлении регионального метаморфизма двух фациальных серий: андалузит-силлиманитовой (низких давлений) и кианит-силлиманитовой (умеренных давлений). Метаморфизм умеренных давлений следует за метаморфизмом низких давлений и проявляется локально вблизи надвигов, в результате чего происходит прогрессивное замещение андалузита кианитом и образование новых минеральных ассоциаций и деформационных структур [Likhanov et al., 2004]. Это представляет значительный петрологический интерес, так как известно, что среди прогрессивных минеральных реакций между полиморфными модификациями Al2SiO5 наиболее обычны замещения андалузита или кианита силлиманитом, характерные для зональных метаморфических комплексов низких и умеренных давлений [Reverdatto et al., 2019]. Наблюдаемые в Енисейском кряже замещения андалузита кианитом на прогрессивном этапе метаморфизма являются редкостью, поскольку стационарная континентальная геотерма обычно не пересекает линию равновесия андалузит-кианит [Kerrick, 1990]. Интерес к этим комплексам обусловлен фундаментальными и прикладными аспектами. Минералы группы силлиманита - кианит, андалузит и силлиманит - важнейшие индикаторы метаморфизма в горных породах. При одинаковом химическом составе они имеют разную кристаллическую структуру, стабильную при различных Р-Т параметрах. На основе различных трендов изменения температуры с глубиной и соотношения этих трендов на Р-Т диаграмме с полями устойчивости полиморфов Al2SiO5 выделяются разные «барические» типы метаморфизма. Андалузит устойчив при низких давлениях и температурах; с повышением давления он сменяется кианитом, а при увеличении температуры они оба замещаются силлиманитом. Это приводит к формированию зональных метаморфических комплексов, что используется для выделения фациальных серий низких и умеренных давлений. В связи с этим «тройная точка», соответствующая равновесному сосуществованию всех полиморфов Al2SiO5, является одним из наиболее важных инвариантных узлов в метаморфической петрологии, а минеральные ассоциации с участием полиморфов «тройной точки» информативны для калибровки геотермобарометров [Ревердатто и др., 2017]. Однако минералы группы силлиманита (андалузит, силлиманит, кианит), широко развитые в Заангарской части Енисейского кряжа, представляют особый интерес для производства глинозема, силумина и алюминия. С одной стороны, Северо-Енисейского кряж -один из перспективных в Сибири регионов с потенциальными источниками высокоглиноземистого сырья из метаморфических метапелитовых комплексов высокоглиноземистых сланцев [Лепезин и др., 1979; Лепезин, Каргополов, Жираковский, 2010; Козлов, Лепезин, 1995]. С другой стороны, регион обладает большими запасами уже выявленных высокоглиноземистых пород других генетических типов, таких как бокситы, глиноземистые железные руды и нефелиновые сиениты. Экспериментальные исследования показали, что совместное их использование для получения глинозема, алюминия и других высокотехнологичных материалов является стратегически важным для России [Одокий, Воропаева, Леоненко, 1988; Лепезин, Семин, 1989; Лепезин, 1997, 2005; Жабин, 2012; Бандман, 2014] и для импортозамеще-ния в огнеупорной отрасли [Лепезин, 2016]. В последнее десятилетие благоприятной для реализации этих идей является «Программа развития Нижнего Приангарья как пилотного проекта Сибири первой четверти XXI века». В 2006 г. на базе проекта Программы Институт региональной политики закончил Инвестиционный проект «Комплексное развитие Нижнего Приангарья». В проекте содержится утверждение, что «комплексное развитие Нижнего Приангарья» - это государственный и частный проект по созданию нового промышленного района в Красноярском крае на базе электроэнергии Богучанской гидроэлектростанции (БоГЭС) и ресурсного потенциала региона. Основные производственные объекты Нижнего Приангарья были включены в перечень крупных инвестиционных проектов «Стратегии экономического развития Сибири до 2020 г.», утвержденной распоряжением Правительства РФ от 7 июня 2002 г. № 765-р. Первоочередные объекты Программы освоения Нижнего Приангарья, включенные в другие Федеральные целевые программы о создании Северо-Сибирской магистрали, входили в решения всех сибирских конференций, совещаний и в «Транспортную стратегию России», разработанную до 2030 г. [Бандман, 2014]. В 2018 г. на Красноярском экономическом форуме утвержден межрегиональный проект «Енисейская Сибирь». Проект включает в себя крупную инвестиционную программу «Развитие инфраструктуры и освоение ресурсной базы Ангаро-Енисейского экономического района». Развитие инфраструктуры (новые автомобильные и железные дороги, мосты и др.) позволит компаниям освоить новые месторождения полезных ископаемых, в том числе высокоглиноземистых сланцев - концентраторов ценных минералов Al2SiO5 - андалузита, силлиманита и кианита, которые, в свою очередь, могут быть использованы в качестве сырья как отдельно, так и в смеси с нефелиновыми, бокситовыми и другими рудами для получения глинозема [Лепезин, 2004, 2005; Kozlov, 2017]. Образование высокоглиноземистых метаморфо-генных пород региона связано, главным образом, с особенностями процессов железисто-глиноземистого литогенеза, тектоники и полиметаморфизма с переходным режимом давлений от низких к умеренным [Лиханов, Ревердатто, 2011, 2014; Лиханов, Ревердатто, Козлов, 2011а; Лиханов и др., 2011б]. В статье предпринята попытка обоснования вовлечения метаморфогенного сырья в цветную металлургию Приангарья в комплексе с другими источниками глиноземистого сырья в регионе. Такая оценка для Красноярского края важна в плане расширения сырьевой базы введенного в эксплуатацию Богучанского электро-металлургического объединения (БЭМО) в Нижнем Приангарье - совместного проекта компании РУСАЛ с российским производителем гидроэлектроэнергии «РусГидро». В состав комплекса вошли Богучанский алюминиевый завод (БоАЗ) проектной мощностью около 600 тыс. т алюминия в год и БоГЭС мощностью 3000 МВт. Первая очередь опытного производства на БоАЗ запущена в эксплуатацию в 2015 г. В настоящее время глинозем для него поставляется из Австралии и других далеких стран. В связи c вводом в эксплуатацию БоАЗ в перспективе встает вопрос о его обеспечении отечественным сырьем. В последние годы для Приангарья разработаны и действуют инвестиционная программа «Развитие инфраструктуры и освоение ресурсной базы АнгароЕнисейского экономического района» [Бандман, 2014] и Межрегиональный проект «Енисейская Сибирь», утвержденный на Красноярском экономическом форуме в 2018 г. Согласно принятым документам, развитие инфраструктуры региона позволит горнорудным компаниям освоить новые месторождения полезных ископаемых и в перспективе вовлечь их в металлургическое производство. В настоящей статье на основе реконструкции Р T-t эволюции метаморфических комплексов высокоглиноземистых метапелитов Северо-Енисейского кряжа охарактеризованы месторождения и рудо-проявления минералов группы силлиманита, а также бокситов, глиноземистых железных руд и нефелиновых сиенитов. На основе анализа современных методов и способов получения сплавов в металлургии [Салтыков, Баймаков, 2003; Баймаков и др., 2007; Лепезин и др., 2014; Черкасов, 2015] рассмотрены перспективы создания на их базе промышленных производств глинозема, силумина, алюминия и другой высокотехнологичной продукции в Приангарье. Геологическое положение и основные структурные элементы Енисейского кряжа Енисейский кряж представляет собой древний ороген коллизионно-аккреционного типа, расположенный на западной окраине Сибирского кратона [Likhanov, Santosh, 2017]. Он вытянут в субмеридиональном направлении вдоль р. Енисей почти на 700 км при ширине от 50 до 200 км (рис. 1, b). Геофизические данные свидетельствуют о вертикальном утолщении и транспрессионной обстановке; ширина складчатой области Енисейского кряжа на глубине более 10 км вдвое уменьшается, что придает ему грибовидную форму. Глубина залегания поверхности Мохоровича под Енисейским кряжем по сравнению с соседними регионами увеличена от 40 до 50 км. Таким образом, этот ороген обладает структурой с утолщенной корой, сохранившейся в течение длительного геологического времени. Коллизионная модель формирования структуры земной коры в регионе подтверждается данными сейсмического профилирования и обосновывается «скучиванием» пород неопротерозойских формаций. В строении Енисейского кряжа выделяются два крупных сегмента -Южно-Енисейский и Северо-Енисейский (Заангар-ский), разделенные субширотным Нижнеангарским региональным разломом [Ножкин и др., 2016]. К югу от этого разлома выделяются два структурных элемента - архей-палеопротерозойский кратонный Ангаро-Канский блок и неопротерозойский островодужный Предивинский террейн [Лиханов и др., 2016] (рис. 1, а). Северо-Енисейский кряж сложен па-леопротерозойскими и мезонеопротерозойскими породами, составляющими Восточный и Центральный кратонные блоки и Исаковский (западный) островодужный террейн. Все тектонические блоки и пластины разделены крупными региональными разломами - системами дизъюнктивов преимущественно северо-западного простирания с субвертикальным падением [Коробейников и др., 2006]. Отличительной особенностью приразломных структур является развитие специфического комплекса тектонитов - бластомилонитов и катаклазитов, прослеживающихся через весь кряж в виде ряда мощных зон субмеридионального простирания [Лиханов и др., 2013a; Бабичев и др., 2019]. Ишимбинско-Татарская шовная и Приенисейская сутурная региональные сдвиговые зоны [Козлов и др., 2020; Лиханов, Зиновьев, Козлов, 2021] сопровождаются оперяющими структурами более высокого порядка, вблизи которых происходит коллизия мелких блоков с образованием надвигов [Попов, Лиханов, Ножкин, 2010]. Последнее вызывает неоднородный по давлению региональный метаморфизм, выраженный сочетанием двух фациальных серий низких и умеренных давлений [Лиханов и др., 2006; Likhanov, Reverdatto, 2011]. Детальный обзор геохронологии, тектонической позиции и геодинамической природы комплексов, участвующих в строении региона, приведен в работах [Лиханов и др., 2014; Лиханов, Ножкин, Савко, 2018]. Там же представлена хронологическая последовательность крупных этапов и событий в геологической истории Енисейского кряжа, сформировавших его тектонический облик в неопротерозое. Характеристика объектов исследования В стратиграфическом отношении район распространения высокоглиноземистых сланцев находится в пределах Горбилокской и Приенисейской структурно-фациальных зон [Постельников, 1990]. В геологическом строении принимают участие осадочнометаморфические образования палеопротерозоя, мезо- и неопротерозоя и перекрывающие их отложения фанерозойского чехла. Положение объектов высокоглиноземистых сланцев в стратиграфической колонке Северо-Енисейского кряжа приведено на рис. 2. Изученные участки расположены в пределах тейского и гаревского комплексов СевероЕнисейского кряжа (рис. 1) и приурочены к линейным зонам смятия вдоль Ишимбинско-Татарской и Приенисейской систем разломов соответственно. Эти зоны представляют собой систему сближенных субпараллельных разломов сдвиговой, взбросовой и надвиговой кинематики, концентрирующих деформации сдвига, а также их комбинаций с проявлениями приразломного катаклаза, меланжирова-ния и динамометаморфизма породных массивов [Козлов и др., 2020]. Море ч Лаптевых СЙГ.ИРСКЙЙ .-.-/-КРАТОН \\ 7 J чехол (Pz-Kz) молассы (NP) комплексы от зслсносланцсвой до амфиболитовой фации (MP-NP) метаморфические комплексы от амфиболитов до гранулитов (РР) региональные разломы, надвиги (а) геологические границы (Ь) офиолитовые и островодужные комплексы (NP) карбонатные отложения (NP) вулканиты рыбинско-панимбинского пояса (МР) гнейсы и гранитогнейсы гранитогнейсовых куполов (MP-NP) грани го иды таракского комплекса (NP) Рис. 1. Схематическая тектоническая карта Енисейского кряжа и местоположение участков с проявлением ассоциации «тройной точки» And+Sil+Ky a - ГК и ТК - гаревский и тейский метаморфические комплексы. Тейский комплекс (ТК): 1 - маяконский, 2 - полканский, 3 - тейский, 4 - чапский; гаревский комплекс (ГК) : 5 - енисейский, 6 - тисский и 7 - гаревский участки. Тектонические блоки: I - Восточный и II - Центральный Заангарского сегмента; III - Южно-Енисейский (Ангаро-Канский) сегмент, IV -Исаковский и V - Предивинский террейны. Региональные разломы: И - Ишимбинский, Т - Татарский, П - Приенисейский, А -Анкиновский, Н - Нижнеангарский. б -положение Енисейского кряжа в структуре Сибирского кратона а 9 )°в.д. 9 2° а 4° Fig. 1. Geological sketch map of the Yenisey Ridge showing location of the study areas with the “triple point” assemblage And+Sil+Ky a - GC and TC are the Garevka and Teya metamorphic complexes, respectively. Arabic numerals; Teya complex (TC): 1 - Mayakon, 2 - Polkan, 3 - Teya, 4 - Chapa; Garevka complex (GC): 5 - Yenisey R., 6 - Tis R., and 7 - Garevka R., and locations of the five tectonic blocks discussed in the text (roman numerals in squares): I - East (platform) and II - Central blocks of the Transangarian segment; III - South-Yenisey (Angara-Kan) segment, IV - Isakovka and V - Predivinsk island-arc blocks. b - the inset map shows position of the Yenisey Ridge in Siberian craton Их протяженность определяется сотнями километров при ширине зоны стресс-метаморфизма от сотен метров до первых десятков километров. Как правило, эти линеаментные зоны играют роль швов, разделяющих палеоокеанический и континентальный тектонические блоки региона и являющихся областями их активного взаимодействия. В разрезе складчатых структур Центрального блока наиболее древним является гаревский комплекс, в составе которого выделены немтихинская и малогаревская метаморфические толщи [Likhanov, Santosh, 2019]. Гаревский комплекс в западной части Центрального блока надстраивается тейским комплексом, в результате чего малогаревская толща перекрывается нижнепротерозойскими отложениями свиты хребта Карпинского тейской серии. В тектоническом отношении район развития тейского комплекса располагается главным образом в пределах осевой части Центрального блока, складчатая структура которого осложнена серией дизъюнктивов северо-западного простирания, которые относятся к Татарскому глубинному разлому, а также рядом второстепенных надвигов преимущественно субме-ридианального направления. Гаревский комплекс располагается в пределах Приенисейской региональной сдвиговой зоны, разделяющей Центральный кратонный блок и Исаковский островодужный террейн [Likhanov, Regnier, Santosh et al., 2018]. Важнейшей особенностью изученных метаморфических комплексов является неоднородность метаморфизма по режиму давления, выраженная в проявлении регионального метаморфизма двух фациальных серий: And-Sil (низких давлений) и Ky-Sil (умеренных давлений). Наиболее характерным примером совмещенной зональности двух фациальных серий является тейский участок (см. рис. 3), расположенный в среднем течении р. Теи в междуречье Курепы и Уволги [Лиханов и др., 2011б]. В геологическом строении этого района принимают участие протерозойские регионально-метаморфические образования тейской и сухопитской серий. В ядре Тей-ской антиклинали, запрокинутой на юго-запад под углом 50-65°, обнажены наиболее древние метаморфизованные метакарбонатно-терригенные породы тейской серии нижнего протерозоя, прорванные гранитоидами Каламинского массива. Крылья антиклинали сложены менее метаморфизованными породами кординской и горбилокской свит сухопит-ской серии нижнего-среднего рифея. В строении региона с юго-запада на северо-восток выделяются четыре зоны регионального метаморфизма со следующей последовательностью предельных минеральных ассоциаций: 1) Bt+Ms+Chl+Qz+Pl (Bt зона); 2) Grt+Bt+Ms+Chl+Qz+Pl (Grt зона); 3) St+Grt+Bt+Ms+Chl+Qz+Pl+Crd±And (St-And зона) и 4) Sil+St+Grt+Bt+Ms+Qz+Pl±And±Crd (Sil зона) (рис. 3). Здесь и далее в тексте символы минералов приведены по [Whitney, Evans, 2010]. В пределах St-And зоны в малоглиноземистых недосыщенных K2O ме-татерригенных породах рязановской свиты иногда устойчив жедрит и куммингтонит в ассоциации с гранатом и кордиеритом. В целом в изученном районе региональный метаморфизм характеризуется симметричной зональностью в структуре Тейской антиклинали и отличается ростом степени метаморфизма по направлению к ядру антиклинали. По характеру метаморфической зональности прогрессивный метаморфизм изученных пород относится к сравнительно малоглубинному LP/HT андалузит-силлиманитовому типу, промежуточному между пиренейским и мичиганским типами зональности по классификации А. Хитанен [Hietanen, 1967]. Его Р-Т условия соответствуют переходу от фации зеленых сланцев до границы между эпидот-амфиболитовой и амфиболитовыми фациями. С приближением к надвигу породы St-And и Sil зон испытывают наложенный метаморфизм. Этот переход фиксируется по появлению в региональнометаморфических породах кианита и фибролита - волокнистой игольчатой разновидности силлиманита (изограда кианита) с развитием предельной ассоциации Ky+St+Grt+Ms+Bt+Qz+Pl+Sil+Fi с реликтами And. Временные соотношения между появлением кианита и фибролита не установлены. Область распространения пород кианит-ставролитовой субфации фации кианитовых сланцев ограничена разломом северозападного простирания и не превышает в ширину 45 км, что наряду с секущим характером новых изоград свидетельствует о локальном характере наложенного метаморфизма. Появление Ky и развитие новых деформационных структур свидетельствует о том, что наложенный метаморфизм проходил в обстановке повышенного давления и может быть отнесен к Ky-Sil типу (барровианский тип зональности). Региональный метаморфизм And-Sil типа осуществлялся в широком диапазоне пиковых температур от 510 °С в биотитовой зоне до 640 °С в силлиманитовой зоне при изменении давления от 3,9 до 5,1 кбар, что свидетельствует о метаморфическом градиенте dT/dH = 25-35 °С/км. Наложенный метаморфизм умеренных давлений Ky-Sil типа происходил при постепенном повышении давления от 5,65 до 7,15 кбар при незначительном повышении максимальной температуры (от 660 до 700 °С) при приближении к надвигу, что указывает на весьма низкое значение dT/dH < 10-12 °С/км [Лиханов, Ревердат-то, Козлов, 2012]. В пределах юго-восточной части Тейского метакомплекса прогрессивного регионального метаморфизма андалузит-силлиманитового LP/HT типа выявлено Панимбинское месторождение андалузита, залегающее в графитистых породах кординской свиты раннего мезопротерозоя (см. рис. 4). Минералом-индикатором метаморфизма низких давлений здесь является андалузит-хиастолит, содержание порфи-робластов которого колеблется от 3-5 до 30 об. % (рис. 5, а). В строении Панимбинского участка с юго-востока на северо-запад выделяются три зоны регионального метаморфизма в углеродистых метапелитах с северо-восточным простиранием и со следующей последовательностью предельных минеральных ассоциаций: 1) Ms+Chl+Qz±Prl (внешняя зона), 2) Ms+Chl+Qz+And±Bt (средняя зона) и 3) Ms+Chl+Qz+And+Bt±Pl±Grt±St (внутренняя зона) (рис. 4). Внешняя зона сложена метапелитами с характерным развитием порфиробластического хлорита величиной от долей до 1 мм. В средней зоне в углеродистых филлитах вперые появляется хиастолит в виде мелких порфиробласт, размер которых постепенно возрастает к внутренней зоне до 4-8 мм в поперечном сечении и до 15-25 мм по удлинению. Ширина средней зоны варьирует от 140 до 280 м. Рис. 2. Стратиграфическая колонка довендских образований восточной части Северо-Енисейского кряжа и положение в ней высокоглиноземистых сланцев (масштаб 1 : 50 000) 1 - туффиты литокластические; 2 - сланцы хлоритоидные; 3 - глинистые сланцы; 4 - филлиты с линзами конкреций; 5 - сланцы хлорит-серицитовые; 6 - сланцы кварц-биотит-мусковитовые; 7 - сланцы кварц-графит-мусковит-биотит-андалузитовые; 8 - сланцы двуслюдяные с гранатом; 9 - сланцы двуслюдяные со ставролитом; 10 - сланцы алеврито-глинистые; 11 -алевролиты; 12-метаалевролиты биотитовые; 13 - песчаники кварцитовидные, кварциты; 14 - доломиты; 15 - известняки строматолитовые; 16 - метаалевролиты известковистые, биотитовые; 17 - известняки, глинистые известняки; 18 - мраморы, кальцифиры с прослоями скарноидов; 19 - биотит-силлиманитовые гнейсы; 20 - амфиболовые роговикоподобные породы; 21 - графитисто-кварц-двуслюдяные сланцы; 22-25 - месторождения и проявления высокоглиноземистых сланцев: 22 - группа проявлений хлоритоидных сланцев тунгусикской серии, 23 - полиминеральные андалузит-кианит-силлиманитовые сланцы; мономинеральные высокоглиноземистые сланцы: 24 - графит-мусковит-биотит-андалузитовые (Панимбинское месторождение), 25 - биотит-силлиманитовые гнейсы (Тейское месторождение); 26 - границы литолого-фациальные и метаморфические Fig. 2. Stratigraphic column of the pre-Vendian formations of the eastern part of the North Yenisei Ridge and the position of high-alumina shists in it (scale 1 : 50 000) 1 - lithoclastic tuffites; 2 - chloritoid schists; 3 - argillaceous shists; 4 - phyllites with lenses of nodules; 5 - chlorite-sericite shists; 6 -quartz-biotite-muscovite schists; 7 - quartz-graphite-muscovite-biotite-andalusite shists; 8 - two-mica shists with garnet; 9 - two-mica schists with staurolite; 10 - silty-argillaceous shists; 11 - siltstones; 12 - biotite metaaleurolites; 13 - quartzite sandstones, quartzites; 14 - dolomites; 15 - stromatolite limestones; 16 - calcareous meta-siltstones, biotite; 17 - limestone, clayey limestone; 18 - marbles, calciphyres with interlayers of skarnoids; 19 - biotite-sillimanite gneisses; 20 - amphibole hornfels-like rocks; 21 - graphite-quartz-two-mica schists; 22-25 - deposits and occurrences of high-alumina shists: 22 - a group of occurrences of chloritoid shists of the Tungusik series, 23 - polymineral andalusite-kyanite-sillimanite shists; monomineral haigh-: 24 - graphite-muscovite-biotite-andalusite (Panimba deposit), 25 - biotite-sillimanite gneisses (Teya deposit); 26 - lithological-facies and metamorphic boundaries "-г 1») £ 1-----------глет ? Ч< CS \\ kd \\ mg rz zA Ilk У 1........mg X W л \\+ + + + х.'УД д + + + \\ \\\\ 'V + + + cs Песчаники и алевролиты чингасакской серии kd rz hk mg + + а Fl -vjsl Филлиты и кристаллические сланцы кординской свиты Кристаллические сланцы и мраморы рязановской свиты Сланцы свиты хребта Карпинского - площади для поиска силлиманитовых руд Гнейсы, сланцы и амфиболиты малогаревской толщи Разломы (а), надвиги (Ь), и несогласные залеганий (с) Граниты Каламинского массива Точки отбора образцов (а) и продатированные образцы (Ь) Прямое (а) и опрокинутое (Ь) залегание пород Изограды появления индекс-минералов 92"30’, А Рис. 3. Схематическая карта тейского полиметаморфического комплекса в среднем течении р. Тея (тейский участок) и разрез по линии А-Б Fig. 3. Sketch map of the Teya polymetamorphic complex in the middle reaches of the Teya River (Teya area) and geological cross section through A-B line Средняя зона протягивается узкой полосой северо-восточного простирания. В двух участках зоны выявлены проявления золота сульфидно-кварцевой формации, связанные с процессами окварцевания и турмалинизации метапелитов. Внутренняя зона занимает значительную площадь распространения кординской свиты. Ее видимая мощность варьирует от 80-100 м в средней части площади до 2-2,5 км к северу. Здесь сосредоточены наиболее богатые рудные залежи андалузитовых сланцев. В этой зоне отмечено максимальное содержание андалузита до 17 об. %, возрастающее по мере приближения к контакту с гранитами. Размер порфиробласт в поперечнике достигает 2 см, по удлинению - 8-10 см. Детальный петрохимический состав пород и особенности минеральных парагенезисов метапелитов месторождения охарактеризованы в работе (Козлов, 1989). По характеру метаморфической зональности прогрессивный метаморфизм изученных пород относится к сравнительно малоглубинному LP/HT андалу-зит-силлиманитовому типу (бьюкенский тип зональности) по классификации А. Хитанен [Hietanen, 1967]. По минеральным ассоциациям внутренняя зона относится к эпидот-амфиболитовой фации, а средняя и внешняя зоны - к зеленосланцевой фации. В ряде мест на высокотемпературные парагенезисы наложен диафторез с формированием Chl+Ser+Mrg псевдоморфоз по андалузиту и кордиериту. К северо-западу от месторождения, на простирании углеродистых андалузитовых (хиастолитовых) сланцев в бассейнах рек Еруда и Чиримба, расположен Мая-конский участок высокоглиноземистых сланцев мезопротерозоя (1350-1250 млн лет) с развитием по ним хрупко-пластических деформаций и проградной минеральной зональности бластомилонитов с выделением трех зон дислокационного метаморфизма (см. рис. 6). Параллельно шву Панимбинского надвига выделены три метаморфические зоны наложенного метаморфизма, различающиеся соотношением реликтовых и новообразованных минералов, степенью деформации и Р-Т условиями метаморфизма пород [Лиханов и др., 2007]. Осадочно-метаморфические породы кординской свиты испытали метаморфизм низких и умеренных давлений [Лиханов и др., 2001]. Рис. 4. Схематическая геологическая карта района Панимбинского участка - а; метаморфическая зональность - b Протерозой: пенченгинская свита (PR1pn): 1 - мраморы, кальцифиры, парамфиболиты; рифей: кординская свита (RF2kord): 2 -Ms-Bt сланцы, 3 - Аnd-содержащие Gr-Ms-Bt сланцы, 4 - Grt-Ms-Bt-And сланцы, 5 - And-обогащенные Gr-Ms-Bt-And сланцы (рудные залежи); объединенные гориблокская и удерейская свиты (RF2gor+udr): 6 - филлиты с прослоями метаалевролитов; кайнозой: 7 - четвертичные аллювиальные отложения. 8 - гранитоиды Чиримбинского массива (yRF3) и контактовометаморфические породы (роговики и мраморы). 9 - породы, затронутые диафторезом. 10 - изограда андалузита. 11 - геологические границы: достоверные (а), предполагаемые (b). 12 - разломы: установленные (а), предполагаемые (б). 13 - места находок специфических минералов: And, Crd, Tur. 14 - линии горных выработок. Площади отбора проб: I = Qz-Ser-Chl-Bt (±Gr) филлиты; II = And-содержащие Gr сланцы; III = And-Bt сланцы; IV = Grt-Bt-St-Ky-Chl-Ms сланцы; V = роговики; VI = And-Bt-Ms-Ky-St сланцы Fig. 4. Schematic geological map of the Panimba area - а; metamorphic zoning - b Proterozoic: Penchenga Formation (PR1pn): 1 - marbles, calciphyres, paramphibolites; Riphean: Korda Formation (RF2kord): 2 - Ms-Bt shists, 3 - And-bearing Gr-Ms-Bt shists, 4 - Grt-Ms-Bt-And shists, 5 - And-enriched Gr-Ms-Bt-And shists (ore deposits); combined Goriblok and Uderei formations (RF2gor + udr): 6 - phyllites with interlayers of metaaleurolites; Cenozoic: 7 - Quaternary alluvial deposits, 8 - granitoids of the Chirimba massif (yRF3) and contact-metamorphic rocks (hornfels and marbles), 9 - rocks affected by diaphthoresis, 10 - andalusite isograd, 11 - geological boundaries: reliable (a), assumed (b), 12 - faults: established (a), assumed (b), 13 -places where specific minerals were found: And, Crd, Tur, 14 - lines of mine workings. Sampling areas: I = Qz-Ser-Chl-Bt (± Gr) phyllites; II = And-bearing Gr shists; III = And-Bt shists; IV = Grt-Bt-St-Ky-Chl-Ms shists; V = hornfelses; VI = And-Bt-Ms-Ky-St shists В районе исследования метапелиты низких давлений, представленные Ms+Chl+Bt+Cld+And+ Qz+Ilm±Crd минеральной ассоциацией, образовались в условиях зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фации. Породы умеренных давлений, характеризующиеся образованием Ms+Ky+St+Qz псевдоморфоз по хиастолиту (рис. 5, b), последовательно сменяются ассоциацией Ms+Chl+Bt+Qz+Ky+St+Grt+Ilm+Pl с реликтами андалузита и присутствием силлиманита и фибролита к надвигу, метаморфизованы в условиях фации кианитовых сланцев. Р-Т параметры бластомилонитов маяконского участка отвечают значениями Р = 4,5-6,7 кбар, Т = 560-600 °С и метаморфическому градиенту dT/dH = 6-7 °С/км. Рис. 5. Хиастолитовые углеродистые сланцы кординской свиты из внешней зоны регионального метаморфизма низких давлений андалузит-силлиманитового типа (Панимбинское месторождение) - а; псевдоморфозы Ky+St+Ms+Qz состава по порфиробластам хиастолита в сланцах кординской свиты как результат наложения коллизионного метаморфизма на метапелиты низких давлений в районе Панимбинского надвига (Маяконское рудопроявление) - b Fig. 5. (a) Chiastolite carbonaceous schists of the Korda Formation from the outer zone of regional low-pressure metamorphism of the andalusite-sillimanite type (Panimba site); (b) Pseudomorphs of quartz-kyanite-muscovite-staurolite composition along chiastolite porphyroblasts in schists of the Korda Formation as a result of overprint of collision metamorphism on low-pressure metapelites in the area of the Panimba thrust fault (Mayakon ore occurrence) Гранитоиды Ерудинского массива Апогранитные катаклазиты и бл асто ката кл аз иты i V | | Метакарбонаты и метаалееролиты 1 1 м пенченгинской свиты (РР) I I Метапелиты And-Sil метаморфизма 1 I кординской свиты (МР) I Панимбинский надвиг с зубцами L_sJ в направлении падения |а Х'х1 And-Ky изограда (а) и границы г >■' Ь| между зонами мета пел итов(Ь) "I Зоны метапелитов Ky-Sil типа J метаморфизма О Е-44 Точки отбора образцов Рис. 6. Схематическая карта метаморфизма междуречья рек Еруда и Чиримба (маяконский участок) Fig. 6. Geological sketch map of the Mayakon area in the Eruda and Chirimba Rivers interfluve in the vicinity of the Panimba overthrust showing location of metamorphic zones in metapelites Бластомилониты образуют зону шириной от 5 до 7 км и протяженностью не менее 20 км, ограниченную с востока Панимбинским надвигом северозападного простирания, за которым северовосточнее развиты палеопротерозойские метатерри-генно-карбонатные породы тейской серии. Для всех изученных участков с ассоциацией «тройной точки» наблюдается похожая закономерность в изменении набора минеральных ассоциаций в аналогичных по температуре метаморфических зонах, но с различным соотношением реликтовых и новообразованных минералов и степенью деформации пород. Некоторые минералогические отличия обусловлены отсутствием кордиерита (чапский, тисский и полканский участки) и развитием хлоритоида (полканский и мая-конский участки) на самых низких ступенях метаморфизма. Появление редких парагенезисов (Cld+Bt и Cld+Bt+And) и изменение характера зональности в метапелитах And-Sil типа полканского и маяконского участков может быть связано с большей устойчивостью Mn-граната на средних ступенях метаморфизма [Лиханов, Ревердатто, Селятицкий, 2005]. Микроструктурные взаимоотношения между полиморфами Al2SiO5 свидетельствуют о последовательном росте андалузита, силлиманита, фибролита и кианита при метаморфизме с преобладанием различных схем реакционных замещений между этими минералами (Likhanov, Santosh, 2020) (рис. 7). Для маяконского участка характерны следующие реакционные соотношения -And^Ky^Sil±Fi; для полканского участка - And^Ky^Sil; для чапского -And^Sil+Ky; для тейского участка -And^Sil^Ky+Fi. Эти особеннности обусловлены сложной метаморфической историей пород, связанной со сменой тектонических обстановок [Лиханов, 2020a, б; Лиханов, Ревердатто, 2021]. Некоторые микротекстуры интерпретируются в шлифах неоднозначно. В этих случаях реакционные взаимоотношения между полиморфами Al2SiO5 предсказывались главным образом по наблюдаемой метаморфической зональности - последовательности смены закартированных изоград первого появления киани-та/силлиманита и расчетам P-T-t трендов эволюции пород. Sil+Fii ' ■■ йг' Рис. 7. Микрофотографии петрографических шлифов метапелитов, иллюстрирующие микроструктурные взаимоотношения между полиморфами Al2SiO5 участков тейского комплекса Схемы реакционных замещений для разных участков с ассоциацией «тройной точки»: (а, b - маяконский) And^Ky^Sil±Fi; (c - полканский) And^Ky+Sil; (d - чапский) And^-Sil^-Ky; (е, f - тейский) And^Sil^Ky+Fi Fig. 7. Photomicrographs showing typical microtextural relationships among the Al2SiO5 polymorphs - andalusite, sillimanite, and kyanite - in study areas of the Teya complex. A prograde sequences involve a different reaction replacements: (a, b - Mayakon area) And^Ky^Sil±Fi; (c - Polkan area) And^Ky+Sil; (d - Chapa area) And^Sil^-Ky; and (e, f - Teya area) And^Sil^Ky+Fi Рис. 8. Диаграмма AFM, иллюстрирующая химические составы пород и минералов типичных (затемненный эллипс, вытянутый в направлении F-M) и железисто-глиноземистых метапелитов (затемненный эллипс, вытянутый в направлении вершины А) [Likhanov, 1988] Звездочкой показан средний состав типичных метапелитов [Ague, 1991; Symmes, Ferry, 1992] Fig. 8. AFM diagram projected from muscovite, quartz, and water showing schematically the positions of common (typical) metapelites (dark-gray ellipsis elongated in the F-M direction, below the Grt-Chl tie line) and highly aluminous pelites and other related aluminous rock types (dark-gray ellipsis elongated towards the A top, above the Grt-Chl tie line) [Likhanov, 1988] A = Al2O3-3K2O; F = FeO, M = MgO. Asterisk denotes the average composition of typical metapelites after [Ague, 1991; Symmes, Ferry, 1992] Геохимическая специфика и особенности происхождения пород По химическому составу эти And+Ky+Sil-содержащие породы классифицируются как низко-кальциевые (< 1,5 мас. %) и умеренно-насыщенные К2О (3-4 мас. %) метапелиты, одновременно обогащенные железом (Fe2O3 до 12 мас. %) и глиноземом (Al2O3 до 28 мас. %). На петрохимической диаграмме (Symmes, Ferry, 1992) эти породы относятся к железистым (XFe = FeO/[FeO + MgO + MnO) = 0,60,8 на мольной основе) и глиноземистым (XAl = [Al2O3 - 3K2O]/[Al2O3 - 3K2O + FeO + MgO + MnO] = 0,4-0,6) метапелитам по сравнению со средними составами типичных метапелитов, характеризующихся значениями XFe = 0,52 и XAl = 0,13 [Shaw, 1956; Ague, 1991]. В отличие от обычных метапелитов, на треугольной диаграмме AFM (Thompson, 1957) область таких химических составов располагается выше конноды гранат-хлорит (СМ. рис. 8). Содержания редких элементов и их индикаторных отношений в изученных метапелитах разных комплексов похожи [Лиханов, Ревердатто, Вершинин, 2008; Лиханов, Ревердатто, 2008; Likhanov et al., 2015; Лиханов, Ре-вердатто, 2022]. Совокупности распределения РЗЭ, нормированные к составу хондрита, для большинства метапелитов характеризуются четко выраженной отрицательной европиевой аномалией Eu/Eu* и имеют существенный отрицательный наклон концентрационного профиля, о чем свидетельствуют повышенные величины отношений (La/Yb)n, (Gd/Yb)n и LREE/HREE. Такие геохимические особенности пород обусловлены присутствием в детритовом материале продуктов эрозии гранитоидов [Likhanov, Reverdatto, Memmi, 1994; Лиханов, 2003; Likhanov, Reverdatto, 2007]. Унаследованность первичного состава магматического субстрата подтверждается высокой положительной линейной корреляцией между содержаниями высокозарядных некогерентных элементов - Zr, Hf, Y, Ta, Nb. На их происхождение из протолитов кислого состава указывают также повышенные отношения Th/Sc, Th/U и пониженные Co/Th относительно среднего состава постархейских глинистых сланцев. Ранними реконструкциями состава протолита аналогичных по составу железисто-глиноземистых метапелитов гарев-ского и тейского комплексов было установлено, что они представляют собой переотложенные и метаморфизованные продукты докембрийских кор выветривания каолинитового типа [Likhanov, 2022]. Образование протолита этих пород происходило за счет размыва палеопротерозойских гранитогнейсов Сибирского кратона с возрастами в диапазоне 1,9 2,1 млрд лет [Likhanov, 2019]. Об этом же свидетельствует присутствие в источниках сноса во время формирования тейской и малогаревской толщ высокодифференцированного гранитного материала [Ножкин и др., 2016]. P-T-t особенности эволюции метаморфизма высокоглиноземистых метапелитов Важнейшей особенностью изученных метаморфических комплексов является неоднородность метаморфизма по режиму давления, выраженная в проявлении прогрессивного регионального метаморфизма двух фациальных серий и синэксгумаци-онного регрессивного метаморфизма (рис. 9). На первом этапе сформировались высокоградиентные зональные комплексы низких давлений And-Sil типа с гренвильским возрастом ~1050-950 млн лет при обычном для орогенеза метаморфическом градиенте dT/dH=25-35 °С/км (Панимбинский тип). На втором этапе эти породы подверглись неопротерозойскому коллизионному метаморфизму умеренных давлений Ky-Sil типа с локальным повышением давления вблизи надвигов при весьма низком градиенте dT/dH=7-14 °С/км, в результате чего происходило прогрессивное замещение And^Ky-Sil и образование новых минеральных ассоциаций и деформационных структур. Формирование более древних метаморфических комплексов Ky-Sil типа (маякон-ский, тейский и чапский участки) происходило в результате надвига на Енисейский кряж блоков пород со стороны Сибирского кратона на рубеже ~850 млн лет. ф S Z ф § си CI т региональный LP/НТ метаморфизм (1100-850 млн. л) с dr/dil=20-iOaCJkm коллизионный M1V1U метаморфизм (850 .млн.л) в связи с надвигами с dT/dlf

Скачать электронную версию публикации