Акцессорные минералы Балахчинского гранитоидного массива кузнецкого алатау I
В Алтае-Саянской складчатой области широко представлены сининверсионные (орогенные) интрузивы, сложенные своеобразными ассоциациями пород - габбро-диоритами, диоритами, сиенит-диоритами, монцонитами. С ними связаны месторождения железа, золота, платиновых металлов. Породы габбро-диорит-монцонитовой ассоциации широко распространены в Кузнецком Алатау. Однако генезис этих массивов трактуется исследователями по-разному. Одни геологи включают их в состав сложных гранитоидных комплексов раннего палеозоя в качестве первой фазы внедрения, другие относят к самостоятельной добатолитовой габброидной формации или комплексу или рассматривают их как метаморфогенные, возникшие за счет перекристаллизации вмещающих эффузивных пород.
Для изучения акцессорной минерализации в габбро-диорит-монцонитовых массивах авторами было проведено минералого-геохимическое картирование Балахчинского массива в Коммунаровском золоторудном районе. По профилям через интрузив из обнажений и керна колонковых скважин из всех типов пород систематически отбирались пробы-протолочки массой 8-10 кг. В одну пробу собирались образцы с площади обнажения 10-20 м кв. Всего по массиву отобрано 37 проб-протолочек, по которым выполнен минералого-петрографический анализ. Пробы измельчались до размера частиц 0,5-1 мм, отмывались, затем из них отбирались мономинеральные фракции на элекромагните, электроиндукционном сепараторе СИМ-2, путем отмывки водой на флотационной установке и в потоке воды в делительной трубке. Чистота плагиоклазового, калишпатового, кварцевого концентратов достигала 98-99%, пироксенового, амфиболового, биотитового, гранатового - 95-99%, магнетитового, ильменитового, апатитового, цирконового, гематитового, сульфидного - 92-95%, что подтверждалось микроскопическими исследованиями отобранного материала на микроскопе МБС-2. Акцессорные минералы интрузивных и метасоматических пород исследовались минералогически и рентгеноструктурно на ДРОН-1, рентгеновском микроанализаторе JXA-50A и в случае достаточных навесок (0,3 г) анализировались на золото нейтронно-активационным методом.
Особенности геологического строения габбро-диорит-монцонитовых массивов, их петрография, петрология довольно подробно рассмотрены в ряде публикаций. Поэтому остановимся лишь на минералогической характеристике слагающих массивы пород и особенностях проявления акцессорных минералов.
Балахчинский массив сложен биотит-двупироксеновыми диоритами, сиенито-диоритами, монцонитами и реже габбро-диоритами. Его внутренняя структура концентрически-зональная, а по характеру проявления трахитоидности определяется как желобовидная. Породы массива рассекаются многочисленными дайками диоритовых порфиритов, диабазов, сиенит-порфиров, лампрофиров, аляскитов, аплитов, мелкозернистых гранитов.
Вмещающие карбонатные и вулканогенные верхнепротерозойские породы образуют синклинальную складку, в которую как бы вложен изучаемый интрузив. Крылья складки облекают массив. С приближением к его контактам залегание карбонатно-сланцевых пород становится вертикальным, местами падение слоев меняется на обратное. В зоне контакта вмещающие породы ороговикованы и мраморизованы. В доломитах развиты магнезиальные и известковые (с виоланом) скарны магматического и послемагматического этапов. В апикальных частях массива в зонах березитизированных диоритов, монцонитов отмечаются промышленные кварцевые золотоносные жилы с платиноидами.В Балахчинском массиве все разновидности пород имеют постепенные взаимопереходы и несут следы активного щелочного автометасоматоза, выразившегося в широком развитии линейных зон, струй, гнезд, прожилков, линзочек калишпатового состава, сопровождающихся метасоматической вкрапленностью рассеянных зерен калишпатов. В результате в апикальной части массива есть сиенит-диориты и монцониты, в которых содержание калишпатов превышает 18%. При этом более 90% площади массива занимают биотит-двупироксеновые диориты и сиенит-диориты (или монцонит-диориты). Биотит-двупироксеновые диориты развиты в центральной части массива и реже появляются в приконтактовых участках. Сиенит-диориты полукольцом опоясывают диориты или слагают линзовидные тела среди диоритов ядерной части массива. Двупироксеновые сиенит-диориты представлены среднезернистыми слаботрахитоидными мезократовыми породами, на 70-74% сложены плагиоклазом N 28-50 и калишпатом, на 10-26% пироксеном и биотитом. Зеленая роговая обманка, кварц, магнетит, ильменит, апатит составляют до 5% от объема породы. Структура пород монцонитовая с элементами офитовой. Клинопироксен ксеноморфен по отношению к ортопироксену и плагиоклазу, образует крупные кристаллы или мелкие зерна в ассоциации с ортопироксеном, сцементированные ксеноморфными кристаллами калишпата, кварца, магнетита, апатита. Железистость клинопироксена колеблется в пределах 29-42%, а ортопироксена - 37-45%. Среди рудных минералов магнетит преобладает над ильменитом. Ильменит часто содержит пластинчатые и дендритные включения гематита. Магнетит более однороден и лишь иногда несет продукты распада ильменита и шпинели. Биотит образует радиально-лучистые оторочки вокруг магнетита, ильменита, амфибола, пироксенов, плагиоклаза. Калишпат представлен пертитовым натровым ортоклазом, реже микроклином. Содержание альбита в нем от 22 до 33%. Альбит выполняет межзерновые полости среди других минералов, замещает плагиоклазы в виде пятнистых и сетевидных структур. Кварц с калишпатом образуют микропегматитовые срастания или гнезда и прожилки мелкозернистого строения.
В зонах катаклаза и метасоматоза породы подвергаются микроклинизации, окварцеванию, амфиболизации, эпидотизации. Они обогащаются зеленой роговой обманкой, биотитом, кварцем, сфеном, калишпатом с возникновением порфиробластических, пегматоидных, гнейсовидных текстур.
Акцессорные минералы пород массива представлены ильменитом, магнетитом, апатитом, цирконом, сфеном, рутилом, шеелитом, пирротином, пиритом, халькопиритом, молибденитом, гранатом, баритом, дистеном, гематитом, муассанитом, ферритом, циртолитом, самородными цинком, свинцом, золотом. Из них в магматический этап сформировались магнетит, ильменит, апатит, сфен, циркон, гранат, муассанит, феррит, самородные элементы, а остальные минералы возникли в послемагматический этап.
Среди акцессорных минералов преобладает магнетит, количество которого резко возрастает от центра к контактам массива. В центральной части содержание его 2990-II 400 г/т при среднем значении 6253 г/т. Самые низкие содержания встречены в пробах диоритов ядерной части массива горы Чахтас - 915 г/т. При приближении к контактам с вмещающими карбонатными породами количество магнетита постепенно увеличивается и достигает максимальных значений - 20 520 г/т. В значительно меньших количествах в диоритах, сиенит-диоритах, монцонитах присутствует ильменит. Его содержание в породах также возрастает в приконтактовых образованиях: среднее содержание ильменита в пробах из центральной части массива 1483 г/т, в породах эндоконтакта 2742 г/т. Сфен отмечается во всех типах пород в виде единичных зерен. Он формировался в магматический и автометасоматический этапы становления интрузива.
Наибольшее количество циркона и апатита, в отличие от магнетита и ильменита, фиксируется в породах ядерной части массива. Здесь среднее содержание циркона 387 г/т, апатита 91 г/т, а в породах эндоконтакта 40 и 24 г/т соответственно.
Выявлены четыре разновидности циркона: I - мелкие короткопризматические кристаллы; II - крупные зерна комковатого облика; III - хорошо окристаллизованные короткопризматические кристаллы с различным сочетанием граней; IV - длиннопризматические кристаллы. Спорадически обнаруживаются и другие разновидности морфологических типов кристаллов.
Мелкие кристаллы циркона 1 распространены в центральной части массива. Они встречаются в виде примеси среди других разновидностей циркона и их содержание не превышает 50 г/т. Размеры отдельных кристаллов циркона 1 обычно менее 0,2 мм. Кристаллы чистые, прозрачные, бесцветные или бледно-желтые. Они образованы гранями призм {110} и {100} в сочетании с бипирамидами {III}, {321}и {331}. Соотношение длины к толщине кристаллов колеблется от 2:1 до 1:1.
Циркон II повсеместно развит во всех типах пород массива. Составляет 70-80% от общего количества циркона в немагнитной тяжелой фракции пород и представлен комковатыми выделениями, часто с остроугольными выростами по краям зерен. Иногда кристаллы короткостолбчатые со слабо развитыми гранями бипирамид {111}и {331}. Отмечаются сростки нескольких субизометричных зерен. Комковатый циркон II прозрачен, но за счет микротрещин имеются участки замутнения, его окраска преимущественно светло-розовая, реже светло-кремовая, размеры отдельных зерен от 1,5 до 3,3 мм. Максимальные содержания минерала - 600-800 г/т - сосредоточены в породах ядерной части массива (гора Чахтас).
Для комковатого циркона II характерны включения пластинок биотита, роговой обманки, кристаллов апатита, ильменита, магнетита, плагиоклазов, хлорита, составляющие до 10-30% от объема зерна минерала-хозяина. Включения ориентированы в основном вдоль слабо выраженной оси удлинения зерна, а иногда располагаются под углом к ней.
Опробование керна скважин позволило установить уменьшение количества циркона II с глубиной. В интервале 120-150 м от дневной поверхности выявлен минимум его содержания в породах, а на глубине 200 м он исчезает полностью, уступая место циркону III. Самая характерная особенность циркона II - наличие включений резорбированных (с округленными или. со сглаженными, шероховатыми поверхностями) мелких замутненных кристаллов циркона раннего происхождения.
К морфологической разновидности III относятся хорошо ограненные дипирамидальные кристаллы циркона размером 0,2-0,5 мм.
Они образованы преимущественно комбинациями граней призм {100}, {110} и особенно бипирамиды {321}, имеющей форму широкой трапеции, при подчиненном участии бипирамид {111} и {331}. Их удлинение составляет 1:1-1:2. Такие кристаллы чаще прозрачные, чистые, реже окрашены в розоватые тона. Циркон III обычно обнаруживается совместно с цирконом II комковатого облика и составляет 10-20% от общего объема тяжелой немагнитной фракции проб-протолочек из диоритов, сиенит-диоритов, монцонитов.
Циркон IV в виде тонких длиннопризматических кристаллов присутствует только в породах эндоконтакта Балахчинского массива вблизи вмещающих пород карбонатного состава. Форма его кристаллов довольно проста и напоминает заточенный карандаш. Кристаллы образованы гранями призм {100}, {110} и острой дитетрагональной бипирамидой {321}. Часто противоположный конец кристалла лишен граней. Размеры длиннопризматических кристаллов 0,3-0,5 мм, удлинение 1:5-1:8. Кристаллы циркона IV прозрачны, бесцветны или палевых оттенков.