Подвижность хрома при процессах метаморфизма реститовых ультрамафитов

УДК 553.461:552.16

подвижность хрома при процессах метаморфизма реститовых ультрамафитов

А.Н. Юричев

Аннотация

Исследованы особенности поведения хрома в процессе метаморфических и метасоматических преобразований реститовых ультрамафитовых массивов. Показаны две эволюционные стадии преобразования химических составов хромшпинелидов. Первая стадия связана с высокобарическим динамометаморфизмом и приводит к естественному «облагораживанию» хромшпинелидов из-за увеличения в их химическом составе хрома, вторая - связана с наложенными прогрессивными метаморфическими процессами и метасоматическими процессами регрессивной фазы и приводит к преобразованию хромшпинелидов с выносом из них Al, Mg и Cr. Высвобождающийся из хромшпинелидов под воздействием пневматолитово-гидротермальных растворов хром, характеризующийся низкой миграционной подвижностью, входит в кристаллическую решетку кристаллизующихся рядом хромсодержащих силикатов - преимущественно уваровитовых гранатов и хромовых хлоритов (кочубеита и кеммерерита).

Ключевые слова: реститовые ультрамафиты, хромититы, метаморфизм, хром, химизм.

Об авторах:

Кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры петрографии, Томский государственный университет, г. Томск, juratur@sibmail.com

хром кристаллический ультрамафитовый силикат

A. N. Yurichev

Mobility of chromium in processes of metamorphism of restitic ultramafites

Abstract. The features of behavior of chromium in process of metamorphic and metasomatic transformations of restite ultramafic massifs are studied. Two evolutionary stages of transformation of chemical compositions of chromospinelides are shown. The first stage is associated with high-barometric dynamometamorphism and leads to a natural "ennobling" of chromospinelides due to increase in their chemical composition of chromium, the second is associated with superimposed progressive metamorphic processes and metasomatic processes of regressive phase and leads to transformation of chromospinelides with removal of Al, Mg and Cr. Chromium released from chromospinels under influence of pneumatolitic-hydrothermal solutions, characterized by low migration mobility, enters crystal lattice of chromium-containing silicates, which are crystallized nearby, mainly uvarovite garnets and chromite chlorites (cochubeite and cammererite).

Key words: ultrarestitic ultramafites, chromitites, metamorphism, chromium, chemism

Ультрамафитовые реститовые массивы дунит-гарцбургитового состава являются составной частью мафит-ультрамафитовых поясов складчатых областей. В последние несколько десятилетий они привлекают все большее внимание исследователей как с позиции генезиса, учитывая их мантийную природу образования и связь с ранними этапами развития складчатых сооружений, так и с позиции рудоносности - своей промышленной хромитоносностью, асбестоносностью и присутствием благороднометальной минерализации. Однако в настоящее время спорность многих аспектов петрологии реститовых ультрамафитов обусловлена недостаточной изученностью этих интереснейших образований. В частности, недостаточная проработанность минералогических аспектов данных массивов не дает возможности полного обобщения этих объектов на минералогическом уровне. Известно, что одним из главных носителей генетической информации является минерал, а не только порода. В связи с этим, изучив в достаточной степени минералогию объекта, можно реконструировать историю его образования и преобразования.

В геологической литературе нескольких последних десятилетий показаны и убедительно доказаны две эволюционные стадии преобразования химических составов хромшпинелидов [1-4]. Первая стадия связана с высокобарическим динамометаморфизмом и включает процессы деформаций, скучивания океанической литосферы и её аккреции на пассивную окраину континента, в результате чего формируются крупные тектонические пластины, распространяются складчато-надвиговые и шарьяжные дислокации, линейные зоны высокобарического метаморфизма. На данной стадии происходят вынос из шпинелидов Al и Mg и накопление Cr, Fe и Mn.

В результате выноса из рудных хромшпинелидов магния и значительного количества алюминия возрастают их железистость и хромистость. Содержание хрома в метаморфизованных хромшпинелидах может увеличиваться до 15 мас. % и достигать в рудах глиноземистого типа 57 мас. %, а в рудах высокохромистого 64 мас. %. Таким образом, на первой стадии происходит естественное «облагораживание» хромшпинелидов. Развитие такого механизма «облагораживания» подтверждено экспериментальными исследованиями [5-8].

Вторая стадия связана с наложенными прогрессивными метаморфическими процессами и метасоматическими процессами регрессивной фазы и приводит к преобразованию, перекристаллизации хромшпинелидов с выносом из них Al, Mg и Cr при накоплении Mn и окислении закисного железа в окисное. Пострудные преобразования низких ступеней выражаются, как правило, в серпентинизации вмещающих ультрамафитов с появлением лизардита. Качество руд при этом не претерпевает изменение, и магнетит не образуется. При прогрессивном региональном метаморфизме по вмещающим вкрапленное оруденение дунитам возникают серпентиниты антигоритового и хризотилового составов (штубахиты, войкариты и т.д.) с обильным выделением магнетита. Качество вкрапленных руд ухудшается вследствие образования на месте хромита его железистых разновидностей (феррохромит, хроммагнетит) и хлорита, вплоть до полной потери их промышленной ценности. Отмечено резкое возрастание степени метаморфизма хромитовых руд при интенсивном тектоническом дроблении маломощных рудных тел, особенно сложенных бедновкрапленными рудами [4, 9].

Возникает вопрос о дальнейшей судьбе хрома, высвобождающегося в процессе реализации второй стадии преобразования.

Рис. 1. Хромсодержащие силикаты их хромититов: а - кристаллические выделения уваровита (зеленый цвет) по кальцитовой жиле (Агардагский массив, Тыва); б - агрегативные (пудра) выделения уваровитового граната (Агардагский массив, Тыва); в - зерна кеммерерита (фиолетовый цвет) в кальцитовой жилке (Сарановский массив, Южный Урал); г - жилка кочубеита (клинохлора розовато-сиреневого цвета) в густовкрапленном хромитите (Агардагский массив, Тыва). Uv - уваровит, Km - кеммерерит, Kch - кочубеит, Ka - кальцит, CrSp - хромшинель

Известно, что в постмагматическом процессе элемент оказывается слабо подвижным и не образует скоплений. Однако, как показывают наблюдения, хром может входить в кристаллическую решетку силикатов, при этом наиболее благоприятными условиями для этого являются наложенные метасоматические процессы. Под воздействием постмагматических пневматолитового-гидротермальных растворов происходит вынос элемента из хромшпинели и его локальная миграция с образованием хромсодержащих силикатов - преимущественно уваровитовых гранатов и хромовых хлоритов (кочубеита и кеммерерита) (рис. 1). Помимо этого, в 2012 г. среди хромититов Южно-Сарановского хромитового месторождения (Урал) впервые в России были выявлены и охарактеризованы оксигидраты хрома - гримальдит и гвианаит [10].

В силу своих физико-химических особенностей хром в гидротермальном процессе имеет повышенную инертность, что обуславливает отсутствие его выноса за пределы хромитовых линз и локальное перераспределение [11]. Данное обстоятельство хорошо объясняет тяготение показанных хромсодержащих силикатов к хромититам и их отсутствие в породах с маломощной вкрапленной хромитовой минерализацией, где гидротермы обогащены компонентами серпентинитов.

Последняя особенность позволяет использовать такие хромсодержащие силикаты (в частности - уваровиты) в качестве минералогических маркеров положительного прогноза обнаружения и локализации богатых линз хромититов.

Библиографический список

1. Макеев А.В., Брянчанинова Н.И. Топоминералогия ультрабазитов Полярного Урала. - СПб.: Наука, 1999. - 252 с.

2. Перевозчиков Б.В., Плотников А.В., Макиев Т.Т. Природа вариаций состава рудной и акцессорной хромшпинели ультрабазитового массива Сыум-Кеу (Полярный Урал) // Известия вузов. Геология и разведка. - 2007. - № 4. С. 32-39.

3. Юричев А.Н. Акцессорные шпинелиды из ультрамафитов: индикаторы условий формирования // Руды и металлы. - 2013. - № 6. - С. 30-34.

4. Юричев А.Н. Критерии регионального и локального прогнозирования потенциальной хромитоносности подиформных ультрамафитовых массивов складчатых областей // Руды и металлы. - 2016. - № 3. - С. 5-14.

5. Суставов С.Г., Вахрушева Н.В. Хромовый рутил в хромититах Енгайской площади массива Рай-Из // Вестник Уральского отделения Российского минералогического общества. - 2010. - № 7. - С.159-162.

6. Туркин А.И., Соболев Н.В. Пироп-кноррингитовые гранаты: обзор экспериментальных данных и природных парагенезисов // Геология и геофизика. - 2009. - Т. 50. - № 12. - С. 1506-1523.

7. Brey G.P., Doroshev A.M., Girnis A.V., Turkin A.I. Garnet-spinel-olivine-orthopyroxene equilibria in the FeO-MgO-Al2O3-SiO2-Cr2O3 system: I. Composition and molar volumes of minerals // Eur. J. Mineral. - 1999. - Vol. 11. - № 4. P. 599-617.

8. Yang J., Bai W., Fang Q., Meng F., Chen S., Zhang Zh., Rong H. Discovery of diamond and an unusual mineral group from the podiform chromite ore Polar Ural // Geology in China. - 2007. - Vol. 34. - P. 950-953.

9. Юричев А.Н. Метаморфизм и тектоника: роль в структурно-вещественном преобразовании хромшпинелидов из ультрамафитов // Известия ТПУ. Инжиниринг георесурсов. - 2017. - Т. 328. - № 9. - С. 57-66.

10. Суставов С.Г., Шагалов Е.С., Нурмухаметов Ф.З., Главатских С.П. Первая находка в России оксигидратов хрома гримальдита и гвианаита в Южно-сарановском хромитовом месторождении // Литосфера. - 2012. - № 3. С. 154-159.

11. Тюлюпо Б.М. Рудные месторождения. Черные металлы. - Томск: Изд-во Томского университета, 1976. - 176 с.