ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.........................................3
Глава. 1. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ РАДИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ТИПИЗАЦИИИ РУДНО-МАГМАТИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ..................11
Главе 2. ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
ОРОГЕННО-РИФТОГЕННЫХ СТРУКТУР АССО.......20
Глава 3. РАДИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ФОН ЗЕМНОЙ КОРЫ И РАДИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ АССО..................37
Глава 4. РАДИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ
МЕТАСОМАТИЧЕСКИХ ФОРМАЦИЙ ..............98
Глава 5. РАДИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ РУДНЫХ
ФОРМАЦИЙ................................241
Глава б. РАДИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ МИНЕРАЛОВ ГИДРОТЕРМАЛЬНО-МЕТАСОМАТИЧЕСКИХ ОБРАЗОВАНИЙ....................381
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................417
ЛИТЕРАТУРА
420
ВВЕДЕНИЕ
В.И. Вернадский, ещё только намечая контуры новой зарождающейся научной дисциплины - радиогеологии, отмечал, что вероятно она послужит ключом для решения многих основных геологических проблем. Такая уверенность великого учёного базировалась на его глубоком знании, что радиоактивные элементы являются "всюдными”, а их главные представители на планете - уран и торий обладают различными, а в ряде случаев, например, в водных растворах, и принципиально различными химическими свойствами (Вернадский, 1954).
Сегодня без применения радиогеологии и её идей уже не мыслится развитие многих областей геологических наук (геохронологии, геохимии, геодинамики, петрологии, генезиса рудных и нерудных полезных ископаемых, их прогнозирования, поисков и разведки и т.д.). Радиогеохимические идеи, впервые высказанные В.И. Вернадским, воплощаются в жизнь. Сегодня уже на всю территорию России, в том числе и на Алтае-Саянскую складчатую область, составлены радиогеохимические карты. Радиоактивные элементы широко применяются как индикаторы самых различных геологических процессов.
Последние достижения в области радиогеохимических исследований подведены на Всесоюзных и Международных совещаниях в г.г. Новосибирске (1972), Душанбе (1975), Томске (1991, 1996).
Существующие на сегодняшний день технические средства измерения содержаний уникальных по своим ядерно-физическим и химическим свойствам радиоактивных элементов в природных объектах позволяют получать надёжную информацию повышенной точности по распределению этих компонентов в любых геологических средах и на любом уровне организации вещества (от планетарных до минеральных).
С использованием радиоэлементов как индикаторов геологических процессов, как это совершенно справедливо отмечает Г.Б. Наумов и Б.И. Омелья-ненко (1996), произошло существенное изменение целого ряда геологических концепций. Так, методы осколковой радиографии дали возможность наблюдать характер распределения групп атомов в минералах и других природных объектах и позволили сделать вывод, что не столько валовые содержания элементов, сколько формы их нахождения определяют их геохимическую историю, возможности путей миграции, рассеяния и концентрации (Наумов и др., 1996).
На сегодняшний день получено значительное количество данных по породам различного генезиса, что позволяет уже говорить о существовании банка радиогеохимических данных по типам и комплексам пород и т.д., по поведению радиоэлементов, которые свидетельствуют о значительной индикаторной возможности урана и тория для решения вопросов петрогенезиса. Информации по поведению радиоэлементов в процессах формирования месторождений нерадиоактивного минерального сырья, металлогенических провинций, районов и узлов ещё крайне недостаточно, хотя решение многих генетических аспектов формирования эндогенных рудных месторождений могло бы быть более плодотворным, если бы при этом учитывались радиогеохимические данные. Это подчёркивает настоятельную необходимость изучения и обобщения данных по распределению радиоактивных элементов как индикаторов зарождения и развития рудно-магматических и других систем в складчатых поясах фанерозоя.
Алтае-Саянская складчатая область (АССО) служит эталонным районом, в котором сделана попытка увязать индикаторные радиогеохимические парамет-
3
Таблица 3.1
Содержание элементов г/т в мономинеральных фракциях из крупнозернистого порфиробластического гранита таракского массива
Элемент и Th La Ce Sm Eu Yb Lu Sc
Циркон 306 622 254 771 - - 71,7 13,7 56,9
Флюорит 22 208 298,6 481 97,7 - 68 15,2 6.5
Монацит 933 44011 37714 69504 11565 - - - 38,6
Биотит 8.6 160 157,4 222 44,2 1,8 7,87 1,16 25
Микроклин 10,1 124 242.4 359 31,3 - - - 1,5
Плагиоклаз 5.4 61 127,7 170 14,6 2,4 - - -
Примечание: анализы выполнены инструментальным нейтронно-активационным методом в ядерно-гсохнмической лаборатории Томского политехнического университета (аналитик А.Ф. Судыко)
Метаморфические комплексы структурно-формационных зон байкальской складчатости характеризуются переменными содержаниями урана. Наряду с породами, содержащими уран на уровне или ниже его кларка в земной коре (мраморы, амфиболиты, мигматиты, сланцы, гнейсы и т.д.), отчётливо выделяется группа пород с вышекларко-вым содержанием урана. Как правило, это углеродисто-кремнистые сланцы. В отдельных случаях кларковым, а иногда и вышекларковыми содержаниями характеризуются известняки тюримской свиты восточного склона Кузнецкого Алатау (до 2,7 г/т), или мраморы из состава метаморфической терригенной, сланцево-гравуаковой формации (Ильинский, 1975). Содержание тория в породах практически всегда ниже кларка и только в редких случаях оно выше. Вышекларковые содержания тория отмечены в кристаллических сланцах и гранито-гнейсах (до 17,5 -17,8 г/т), филлитовидных сланцах удерей-ской и горбилокской свит Енисейского Кряжа (15,2 г/т). Торий-урановое отношение также, как правило, меньше 5. И только в некоторых кристаллических сланцах, гнейсах со ставролитом, силлиманитом и гранатом (Мельгунов и др., 1983), а также в филлитовидных сланцах (Миронов и др., 1978). Минимальным значением торий-ураново-го отношения (меньше 2,5) характеризуются углеродисто-кремнистые сланцы, мраморы и известняки, реже метаморфические породы зеленосланцевой фации метаморфизма.
В породах метаморфического комплекса хорошо проявляется установленная закономерность в поведении урана при метаморфизме - уменьшение его концентрации с возрастанием степени метаморфизма. Так, в Томском выступе метаморфические породы фации зелёных сланцев содержат 2,.4-3 г/т урана, тогда как в амфибол-биотит-хло-ритовых сланцах его концентрация составляет 1 г/т, а в гнейсах и амфиболитах - 0,2-0,.5 г/т. Продукты ультраметаморфизма (мигматиты, анатсктические граниты) обогащаются при этом ураном до величин 2,.7 - 3,4 г/т (Осипов и др., 1972).
Наиболее детально геохимия радиоактивных элементов в метаморфическом процессе на уровне зелёносланцевой фации в АССО изучена С.В. Мельгуновым (1970,1973, 1975, 1983). При этом было изучено не только изменение поведения урана и тория при метаморфизме, но и поминеральный баланс распределения радиоактивных элементов, формы нахождения урана и их эволюция в процессе метаморфизма и ультраметамор-
46
физма. Исследователем убедительно подтверждено, что в процессе изохимического прогрессивного метаморфизма осадочных пород наблюдается стабильное уменьшение концентрации урана, тория и увеличение торий-уранового отношения.
В пределах центральной зоны метаморфизма устанавливается развитие фельдш-патизированных пород, мигматитов и автохтонных гранитов. По мнению С.В. Мель-гунова (^Сформирование этих пород обусловлено метасоматическими процессами, протекающими при высоких температурах (не ниже 600 - 650 °С), при участии углекислоты, хлора, фтора, водорода, азота и калия. При этом, в результате собирательной кристаллизации и последующей перекристаллизации возникает сегрегационные пег-матоиды (Мельгунов и др., 1975).
Процесс мстаморфогсиного метасомагичсского преобразования гнейсов с образованием автохтонных гранитоидов и пегматитов сопровождается привносом урана и тория. Хотя сами сегрегационные пегматоиды характеризуются низкими содержаниями урана и высокими торий-урановыми отношениями.
Небезынтересно отметить, что по своим радиогеохимическим особенностям возникающие сегрегационные пегматоиды весьма напоминают гнейсы Канского метаморфического комплекса архея, хотя масштабы проявления там последних огромны.
Радиогеохимическис аспекты углеродисто-кремнистых сланцев (черносланцевой формации) АССО данного этапа геологического развития довольно подробно изучены Л.В. Ждановой (1972). Ею отмечено, что содержание радиоактивных элементов в углеродисто-кремнистых сланцах Восточного Саяна в различных блоках заметно отличаются. Так, в сланцах Енисейского разреза содержание урана 4,5 г/т, а в крольском разрезе его около 2,9 г/т. В этом же направлении уменьшается содержание тория и то-рий-урановое отношение.
Вулканогенные породы в составе комплекса геологических формаций, формирующихся на данном этапе развития, составляют незначительный объём. Среди них выделяются породы спилит-диабазовой и спилит-ксратофировой формаций.
В радиогеохимическом плане наиболее полно вулканизм данного уровня изучен на Енисейском Кряже (Миронов, 1971; Миронов и др., 1978). По вулканитам Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау имеются в небольшом количестве данные Д.К. Осипова с соавторами (1972) и наши данные. Вулканиты данного этапа геотектонического развития характеризуются резкой дифференцированноегью по содержанию радиоактивных элементов. С одной стороны отчетливо выделяется базитовая ассоциация эффузивных пород, содержание урана в которой колеблется от 0,3 - 0,6 г/т до 1,6 - 2,3 г/т, а тория от 0,8 до 5,5 r/т. Торий-урановое отношение колеблется при этом от 1,9 до 4. Распределение урана и тория довольно равномерное, хотя и дифференцированное (коэффициент вариации для урана колеблется от 15 до 85 %, а тория - от 32 до 65 %).
С другой стороны хорошо обособляется группа кислых эффузивов с содержанием урана, превышающим его кларк более чем в два раза. В этих же породах отмечается повышенное содержание тория (от 8,3 до 56,2 г/т). Торий-урановое отношение при этом колеблется от 3,3 до 10.
Обращает на себя внимание тот факт, что в разных тектонических структурах содержание урана, да и тория существенно отличается. Так металипаритовая ассоциация Центральной зоны Енисейского Кряжа значительно более обогащена радиоактивными элементами, чем аналогичные породы Западной зоны. А в пределах Центральной зоны по радиогеохимическим данным более ярко выделяется Вороговская структура. Среднее содержание урана в липаритах данной структуры составляет 6,4-6,6 г/т, а тория 59-65,6 г/т, при торий-урановом отношении, равном 8-10 (Миронов и др., 1978; Кочкин, 1968).
47
- Київ+380960830922