» » Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

12.08.2016

Эксплозивные брекчии, как правило, сложены в различной степени преобразованными обломками пород, непосредственно вмещающих брекчиевые тела, и цементирующим материалом, представляющим собой те же тонко подробленные и перетертые породы. Значительно реже в составе брекчий устанавливаются окружающие породы ближайшего района, не являющиеся непосредственно вмещающими (чаще фиксируется транспортировка обломков из более глубоких горизонтов). И, наконец, очень редки обломки, объяснить присутствие которых на базе имеющихся геологических данных по району не всегда возможно.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

Из изученных брекчий наибольшим разнообразием состава обломочной части отличается крупное штокообразное брекчиевое тело Шахтамы (р. Ушканка). Среди образцов этой брекчии, представляющих собой плотно сцементированный агрегат различных по составу несортированных обломков пород размером от 0,2 до 15—20 см (обломки пород и минералов менее 2 мм условно относятся нами к цементу), преобладающим развитием пользуются обломки пород Шахтаминского массива (граниты, граносиениты, гранодиориты — рис. 23), непосредственно вмещающего брекчневое тело. Обломки чаще всего изометричной («окатанной» и «оплавленной») формы, имеют свежий облик и заметно калишпатизированы (особенно мелкие). Часто среди обломочной массы встречаются гранодиорит-порфиры и диоритовые порфириты — продукты ранних фаз субвулканического комплекса.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

Кроме мезозойских пород, в составе брекчий отмечены обломки гранитов более древнего палеозойского (аленуевского) комплекса, вмещающие Шахтаминский массив, а также обломки сильно измененных диабазовых порфиритов и мелкозернистых диабазов (рис. 24), являющихся, очевидно, реликтами даек, сопровождающих палеозойский интрузивный комплекс.
В отдельных случаях в брекчиях были встречены обломки гнейсовидных гранитоидов (?) (рис. 25); таких в ближайшем районе не встречено. Размер обломков 3х4 и 4х5,5 см. Обращает внимание хорошая окатанность последних. Цвет темно-серый. Текстура гнейсовидная, обусловлена линейным расположением мелких кристаллов темноцветных минералов, в основном биотита. Порода сильно метаморфизована, в имеющихся в нашем распоряжении образцах первично магматические структуры нигде не установлены. Лишь изредка встречаются плохо различимые кристаллы плагиоклаза, калиевого полевого шпата, роговой обманки, почти полностью замещенные вторичными минералами. Возможно, что эти породы очень интенсивно преобразованы в процессе брекчирования аленуевскими гранитами.
Цемент брекчии представляет собой тонко перетертый интенсивно биотитизированный материал обломков упомянутых выше пород, превращенный в плотную роговиковоподобную массу. В.Н. Зуев находил его сходным с туфовым материалом кислого состава, относя брекчии к типичным трубкам взрыва в Шахтаминском массиве гранитоидов. В.В. и К.Б. Кепежинскас, указывая на наличие в брекчиях глыб и обломков андезитовых порфиритов, липаритовых порфиров и их туфов и туфового, пирокластического цемента, считают эти образования грубообломочными, глыбовыми вулканическими брекчиями, представляющими жерловую фацию верхнеюрского вулканогенного комплекса. Однако нами таких вулканогенных образований в брекчиях не установлено, отсутствуют они также не только в непосредственном окружении брекчиевых тел, но и в пределах рудного поля. Все это и наличие на месторождении жильных эксплозивных брекчий, тесная связь их с порфирами рудоносного магматического комплекса, специфика физико-химических условий брекчиеобразования и т. п. заставляют нас придерживаться мнения о возникновении брекчий вследствие эксплозивных процессов на фронте внедрявшихся субвулканических тел, не связывая их с собственно вулканической деятельностью. Большая пестрота и разнообразие пород, слагающих брекчии, подчеркивают многоэтапный характер проявления эксплозивного брекчирования в связи с многофазным развитием субвулканического интрузивного комплекса.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

«Жильные» брекчии обладают простым составом. Обломки представлены исключительно шахтаминскими гранитоидами, непосредственно вмещающими эти брекчии, в значительной степени калишпатизированными. Цементирующая масса — тонко перетертый материал тех же пород, пропитанный новообразованными в процессе брекчиеобразования минералами с преобладающей ролью биотита. Обломки имеют удлиненную, угловатую форму и размер 0,2—20—25 см (рис. 26). Они испытали незначительное перемещение в объеме жил и ориентированы обычно субпараллельно стенкам трещин. Количество цемента колеблется от 5—20 в жильных до 60—70% в штоковых брекчиях. Цемент состоит из мелких осколков кварца, плагиоклаза и калиевого полевого шпата. Размер осколков варьирует в пределах 0,02х0,03 — 0,05х0,07 мм, иногда 0,004X0,004 мм. Форма разнообразная — остроугольная, изометричная. В единичных случаях встречаются более крупные (1,2х0,9—2,0 мм) «оплавленные» зерна кварца. Обращает внимание обильная биотитизация цемента. Материал штокообразного тела эксплозивных брекчий отличается от «жильных» более интенсивной механической и гидротермальной переработкой.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

По химическому составу шахтаминские гранитоиды, составляющие основу обломочного материала в брекчиях, близки вмещающим (табл. 19). В то же время обломки гранитов из брекчий обладают повышенным содержанием суммарного железа, а также CaO, MgO и К2О по сравнению с вмещающими. Повышенные содержания железа, а для штокообразной брекчии также магния и кальция особенно заметны в цементирующей части, обогащенной биотитом и магнетитом. Для цемента «жильной» брекчии устанавливаются повышенные значения К2О/Nа2О, что отражает проявившуюся здесь раннюю калишпатизацию и широкое развитие биотита. Из анионов для «жильных» брекчий в целом более характерны P и СО2, а для штокообразной — Cl (судя по особенностям состава апатитов и биотитов).
При анализе химического состава вещества штокообразного тела эксплозивных брекчий необходимо иметь в виду, что, во-первых, цементирующая масса является продуктом измельчения генетически разнородных пород, количественные соотношения которых в различных участках брекчbевого тела варьируют в широких пределах. Во-вторых, необходимо учитывать различную степень измененности обломков, испытавших, по-видимому, значительные перемещения по вертикали.
Эксплозивные брекчии Обкоронды, аналогично шахтаминским, характеризуются разнородным составом пород, непостоянными количественными соотношениями последних в объеме брекчиевого тела и различной степенью их механического измельчения. Это обусловило различную проницаемость брекчий на отдельных участках, возникновение зон с разной степенью гидротермального изменения обломочного материала и локального скопления новообразованных минералов.
Брекчии I сложены в основном тесно соприкасающимися различной величины и формы (преимущественно остроугольными) обломками окружающих гранитоидных пород, среди которых заметную роль играют лейкократовые граниты. Связующим материалом служат более мелкие обломки того же состава с незначительной примесью биотита и магнетита, придающими брекчии серый цвет. Количество мелкообломочного цементирующего материала невелико и составляет 5—10% общей массы. В некоторых участках цемент в значительной степени метаморфизован и по облику приближается к породам гранодиорит-порфирового состава, дайки которых развиты по периферии брекчиевого тела.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

Чаще всего цемент I встречается в виде тонкокластической неравномернозернистой метаморфизованной массы разнородного состава. В некоторых участках цемент обогащен биотитом, особенно на контакте с «оплавленными» обломками гранитов (рис. 27).
Брекчия II имеет меланократовый облик и представлена плотносцементированным агрегатом разновеликих, округлых и остроугольных, неотсортированных обломков вмещающих пород, погруженных в тонкокластическую массу (смесь остроугольных и изометричных осколков кварца, калишпата, плагиоклаза, по составу соответствующих минералам обломков окружающих пород), пропитанную биотитом и маггемитом, что создает впечатление сидеронитовой структуры. В составе обломков присутствуют лейкократовые граниты и их метасоматически измененные разности, обломки кварцевых и кварц-калишпатовых метасоматитов, кварцевые диориты, аплиты, фельзиты, диоритовые порфириты, крупнозернистые биотитовые граниты, слабопорфировидные биотитовые граниты, гранодиорит-порфиры и в меньшей степени обломки цемента брекчии I (рис. 28).
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

Мелкозернистый цементирующий субстрат эксплозивных брекчий II обладал высокой подвижностью и инъецирующей способностью, о чем свидетельствуют тонкие проводники и прожилки этого цемента в обломках пород (рис. 29), а также апофиз и затеков во вмещающих породах. Каких-либо изменений при этом во вмещающей среде не наблюдается, что, очевидно, объясняется скоротечностью процесса брекчирования, сопровождающегося быстрой потерей тепловой энергии газово-жидкими флюидами, транспортирующими тонкообломочную смесь. Тонкообломочная масса, будучи интенсивно насыщенной паро-газоводяной смесью, вероятно, приобрела большую подвижность в условиях повышенных температур и давлений и наличия свободного пространства. Подобное состояние Д. Рейнольдс сравнивает с промышленным процессом флюидизации, при котором протекающий через слой обломков пород газ вызывает интенсивную активизацию твердых частиц и расширение слоя с появлением у него всех свойств подвижного раствора. Высокое абразивное воздействие подобной смеси увеличивает степень измельчения пород, подробленных газовым прорывом.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

По химическому составу (табл. 20) породы лейкократового ряда, слагающие обломочную часть брекчий, в основном близки одноименным разновидностям пород вне брекчиевых тел. Более четкие различия устанавливаются между цементом и обломками брекчий. В цементах I и II отмечаются повышенные количества окислов Fe (особенно в цементе II) и несколько повышенное — TiO2. Увеличение последнего более существенно в цементе I и дайках гранодиорит-порфиров. Для этих же образований более характерны CaO и MgO, а из анионов P2O5 и F. По содержанию К2О и Na2O значимых отличий не наблюдается. В цементе брекчий II заметно снижается доля Al2O3 относительно обломочной части.
Эксплозивные брекчии Жирекенского месторождения (обычно интенсивно аргиллизированные) представлены плотно сцементированной породой, сложенной разнообразными по форме и размерам несортированными обломками амананских гранитоидов (в очень редких случаях гранит-порфиров (?)) и тонкообломочной цементирующей массой, по составу тесно соответствующей материалу крупных обломков (рис. 30). Внешний облик брекчий изменяется в зависимости от соотношения цемента и обломков. Количество последних достигает 60—80, до 90%, размер их (даже в пределах одного образца) колеблется от долей миллиметра до нескольких сантиметров. В составе цемента, наряду со сростками, постоянно отмечаются мелкие (0,03—0,16 мм) угловатые обломки кварца, плагиоклаза и калишпата. Местами появляется криптокристаллический цемент кварц-плагиоклазового состава с незначительной примесью по тонким трещинкам в обломках гранитоидов и в отдельных зернах породообразующих минералов, что свидетельствует о повышенной миграционной способности цементирующей массы.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

В строении брекчиевых тел намечаются элементы зональности: более крупные обломки тяготеют к краевым частям, а мелкие, наоборот, — к центральным. Среди последних часты обломки округлой формы и «желваки» пород фельзитовой структуры, которые, наряду с участками криптокристаллического цемента, являются, очевидно, результатом плавления тонко подробленных пород под воздействием высокотемпературного флюида в процессе эксплозивного брекчирования. Местами, особенно вдоль контактов брекчиевых тел с гранитоидами, фиксируется просачивание магматического расплава (давшего гранит- и фельзит-порфиры) через обломочный материал.
Структурной скважиной на глубине 371—396 м вскрыта своеобразная темно-серая, неравномернозернистая кварц (20—25%)-биотит (до 36—40%)-плагиоклазовая (30—37%) порода с целестином (2,5—7,5%) и апатитом, условно названная нами «жирекенитом» (рис. 31). Образование ее связывается с воздействием флюидов, участвующих в процессе эксплозивного брекчирования, на подробленные амананскпе граниты под крышкой («экраном») относительно монолитных пород. По отношению к гранитам «жирекенит» характеризуется (табл. 21) пониженными содержаниями SiO2 и Al2O3 при возрастании FeO, Fe2O3, MgO, F и повышенными — Cr2O3 и SO3. Особенность «жирекенита» — наличие Cr2O3, которой в магнетите породы 3,21% (магнетиты гранитов содержат 0,n—0,0n% Cr2O3—табл. 22).
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

На Сорском месторождении выявленные нами эксплозивные брекчии представлены смесью тонко подробленных и перемешанных обломков лейкократовых гранитов, кварц-калишпатовых и кварцевых метасоматитов, диоритов и гранодиоритов плотно сцементированных тонкоперетертым материалом тех же пород, пропитанным местами (в виде гнезд и прожилков) калиевым полевым шпатом. Вещественная и структурная неоднородность вмещающих пород определила существенную неоднородность состава эксплозивных брекчий (рис. 32). В иных местах в них преобладают обломки лейкократовых гранитов (обр. 2075), а иногда брекчия имеет существенно кварцевый состав (обр. 918). Обломки преимущественно остроугольной формы, размеры 0,15—15 см. Иногда они «впаяны» в массу порфиров I, что особенно характерно для кварцевых обломков (очевидно, наиболее устойчивых к процессам ассимиляции).
В Алмалыкском рудном районе отмечаются переходы дайкообразных тел сложных гибридных пород по простиранию в линзообразные и неправильные тела мелкообломочных брекчий, состоящих из разнородного обломочного материала, да и в самих дайках устанавливается значительное количество обломков кварца и других пород. В штокообразных телах обломки (до нескольких метров в диаметре) разнообразны и представлены вмещающими породами — известняками, сиенито-диоритами, кварцевыми порфирами и др., а также осколками породообразующих минералов — кварца, калишпата, плагиоклаза и темноцветных. Цементом служит тонко раздробленная масса тех же пород. Характерно, что гранодиорит-порфиры, занимающие центральные части тел эксплозивных брекчий, прорывают их и содержат в эндоконтактах многочисленные ксенолиты вмещающих эксплозивных брекчий. Состав обломочного материала в основном зависит от состава вмещающих пород, однако встречаются и обломки пород, не имеющие отношения к окружающим породам и, вероятно, вынесенные со значительных глубин. В местах обогащения эксплозивных брекчий обломочным материалом цемент также приобретает мелкообломочный характер и имеет вид туфобрекчий андезитового или трахиандезитового состава (табл. 23). Для них характерна пересыщенность глиноземом и щелочами, но калий преобладает над натрием. Породы богаты железом, значит, стоят ближе к латитам и петрохимически отвечают щелочным основным разностям гранитоидного ряда.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий

На участке Джаныбек эксплозивные брекчии представлены остроугольными и полуокатанными обломками кварцевых порфиров, сцементированных тонкообломочной крошкой тех же пород. Цементирующая и обломочная масса претерпели интенсивное окварцевание и серицитизацию вплоть до полного замещения цемента кварцевым материалом.
Для эксплозивных брекчий Алмалыкского района характерно (табл. 24) повышенное содержание Ti, Cr, V, Ce, Sr, что, по-видимому, обусловлено повышенной основностью и щелочностью этих образований.
Основная масса (80—90%) эксплозивных брекчий Цаган-Субурги сложена обломками сиенито-диоритов (в том числе калишпатизированных, окварцованных и серицитизированных) размером от первых миллиметров до 30—40 см. При этом в цементе и обломках брекчий относительно вмещающих их сиенито-диоритов заметно увеличивается содержание железа (особенно Fe2O3) и сокращается — щелочей, что можно объяснить, вероятно, влиянием более поздних метасоматических процессов. Относительно часты в брекчиях обломки андезитовых порфиритов и их туфов (рис. 33), ортофиров и сиенит-порфиров. Форма их угловатая, иногда округлая (рис. 34). В южной части месторождения встречены гальки и валуны базальных конгломератов нижнего карбона, а на участке Улдзэй-Обо — остатки раковин брахиопод. Цементирующая масса представлена топко подробленным материалом тех же пород. Обломки и цемент местами претерпели интенсивное окварцевание, хлоритизацию и карбонатизацию. а «Южное» тело на отдельных участках превращено в монокварциты.
Эксплозивные брекчии по отношению к дайкам сиенит-порфиров и ортофиров верхнепалеозойского интрузивного комплекса являются образованиями более ранними, так как эти дайки пересекают «Центральное» брекчиевое тело. В то же время среди обломков брекчий встречаются породы, близкие по составу сиенит-порфирам и ортофирам из даек. По-видимому, это можно объяснить близостью образования во времени брекчий и пересекающих их даек.
Нижняя возрастная граница эксплозивных брекчий устанавливается по наличию в них переработанных галек и валунов базальных конгломератов нижнего карбона и обломков вулканогенных пород C1-2 с остатками раковин брахиопод.
Наличие в обломках метасоматически измененных сиенито-диоритов, претерпевших метасоматическую проработку в период, связанный с развитием основного оруденения, свидетельствует о том, что формирование указанных брекчий соответствовало заключительной стадии эндогенного процесса и сопровождалось относительно слабой минерализацией, выразившейся в основном в развитии хлорита и образовании низкотемпературных рудных минералов — галенита и киновари.
Внутреннее строение и вещественный состав эксплозивных брекчий