Введение
В истории развития складчато-глыбовой системы Большого Кавказа альпийский тектоно-магматический этап играл существенную роль в наращивании континентальной коры в южном обрамлении эпигерцинской Скифской плиты. Глубинные процессы этого этапа обеспечивали становление многочисленных типов эндогенного оруденения (W, Mo, Sn, Pb, Zn, Cu, Hg, Sb, As, Au, U), обнаруживающими связь с гранитоидами различного генезиса [8]. Целью исследования является выявление петрогенетических типов гранитоидов кайнозойского этапа, их флюидный режим и потенциальная рудоносность.
Типизация гранитоидов и их флюидный режим
Мезо-кайнозойская структура Большого Кавказа включает заметно различающиеся по стилю и степени дислоцированности альпийского чехла следующие тектонические элементы, в которых проявлен гранитоидный магматизм (с севера на юг): Северо-Кавказский краевой массив (сопрягается на севере со Скифской плитой), складчато-глыбовое поднятие Главного хребта Центрального Кавказа (отделяется от краевого массива по Пшекиш-Тырныаузскому левому сдвигу), складчатая зона Южного склона Главного хребта (отделена от предыдущего поднятия зоной глубинного Главнокавказского разлома, приводящего в контакт активные блоки современной тектоносферы). Характерной особенностью проявления кайнозойского гранитоидного магматизма является его приуроченность к зоне Транскавказского поперечного поднятия (ТПП), пересекающего все вышеуказанные зоны «кавказского» простирания.
Петрологическое изучение гранитоидов Большого Кавказа проводилось комплексно с использованием геологических, петрографических, минералогических, петро-и геохимических данных. На этой основе для целей палеогеодинамических реконструкций были выделены различные петрогенетические типы кайнозойских гранитоидов [1]. В последнее время получены новые данные по геологическому положению гранитоидов и их петрологии. Настоящее сообщение базируется на новых данных с акцентом на изучении химизма биотитов кайнозойских гранитоидов региона (47 анализов биотитов), как это было выполнено для кислых магматитов палеозойского и мезозойского этапов развития Большого Кавказа [2, 6].
В зоне складчато-глыбовое поднятия Главного хребта Центрального Кавказа в неогене образовались небольшие тела и сопровождающие их дайки субвулканических порфировых образований теплинского комплекса, по составу варьирующие от диоритов до гранитов. Биотиты гранитоидов этого комплекса отличаются повышенными концентрациями воды, а также таких летучих компонентов, как F, Cl, B. По химизму биотитов породы характеризуемых порфировых образований относятся к I-типу гранитов (рис.1). Варьирующие соотношения Mg, Fe, F, OH в слюдах дискриминируют породы комплекса в различные поля: I- тип умеренно контаминированный, I- тип слабо контаминированный и I-тип сильно контаминированный и редуцированный.
В области Северо-Кавказского краевого массива в неогене генерированы гранитоиды 2 комплесов: тырныаузского и кавминводского. Трахидациты последнего распространены локально в области Кавминводского поднятия. Биотиты их отличаются минимальными показателями в отношении воды. В них довольно высокие концентрации Fe, при почти равных соотношениях Fe2+ и Fe3+ (табл.1). По химизму биотита трахидациты кавминводского комплекса относятся к анорогенным гранитоидам А1- типа. К такому же типу анорогенных субсольвусных гранитоидов они отнесены и по петро- геохимическим данным. Детально вопросы флюидного режима этих грантоидов рассмотрены ранее [4,5].
Особого рассмотрения заслуживают гранитоиды Тырныаузского рудного поля, попадающие, как и интрузивные образования теплинского и кавминводского комплексов в область термодинамически активной тектоносферы с повышенным тепловым потоком. Традиционно в составе тырныаузского комплекса рассматривались плагиограниты г. Паук, лейкограниты г. Самолёт и эльджуртинские анортоклазовые биотитовые граниты. Этот же объём комплекса принят в Серийной Легенде масштаба 1:200000. Однако, как установлено А.А. Курдюковым [7] трондьемиты г. Паук следует рассматривать как палеозойские образования. Трондьемиты слагают западную часть г. Паук, а в восточной части они пронизаны сложно ветвящимся штоком лейкократовых двуполевошпатовых гранитов, воздействующих на плагиограниты, что не могло не сказаться на искажении K-Ar системы, по которой для трондьемитов г. Паук получен возраст 20 млн. лет (N1(?). Геологические данные указывают на то, что трондьемиты, двуполевошпатовые лейкограниты и эльджуртинские анортоклазовые граниты должны рассматриваться в качестве самостоятельных возрастных и вещественных единиц. На это же указывают и особенности химизма биотитов анализируемых гранитоидов (рис.1). При этом, трондьемиты следует рассматривать в составе самостоятельного комплекса. При этом А.А. Курдюковым они рассматривались в составе архызского комплекса (PZ2) [7]. По нашим данным, биотиты трондьемитов попадают в поле адакитвых гранитоидов (AD-типа гранитоидов), в отличие от арзызских гранитоидов, отнесённых к М- типу [2]. Биотитам трондьемитов свойствены высокие концентрации MgO и низкие - летучих компонентов (H2O, B2O3, F, Cl). Для двуполевошпатовых лейкогранитов г. Паук, Самолёт и даек справедливо оставить название тырныаузского комплекса (PZ3). Для биотитов лейкогранитов характерны самые низкие концентрации H2O, но повышенные содержания B2O3, F и особенно Rb2O и Li2O. Высокие концентрации последних свойственны редкометалльным лейкогранитам по Л.В. Таусону. По геологическим данным двуполевошпатовые лейкограниты являются интрарудными и интраскарновыми. Следует указать, что биотитовые и двуслюдяные граниты аксаутского комплекса на вольфрамовом месторождении Кти-Теберда также являются поздепалеозойскими и относятся к А1-типу, как и лейкограниты Тырныауза [2]. Биотитовые граниты Эльджуртинского массива и фельзит-порфиры г. Эльджурту-Баш, вероятно, логичней относить к эльджуртинскому комплексу, датируемому поздним неогеном. По химизму этих пород и составу биотитов они относятся к I- типу гранитов (рис.1).
Важным достижением последних лет является выявление остаточного очага эльджуртинских гранитов на глубинах 3-3,5 км на основе изучения керна структурной скважины. Составы биотитов эльджуртинских гранитов указывают на различную степень контаминации корового материала. При этом анортоклазовые биотитовые граниты центральной части массива относятся к I-типу слабо контаминированному. Гранитоиды же эндоконтакта и остаточного очага попадают в поле сильно контаминированного и редуцированного I-типа, вызванного ассимиляцией углеродсодержащего материала (Сорг. от 0,2 до 0,95%). Для биотитов гранитоидов остаточного очага характерно весьма высокое содержание H2O и F.
Таким образом, интрузивный магматизм Тырныаузского рудного поля полихронен (PZ2-N1(?)-N23), обладает спецификой химического состава биотитов в каждом из автономных магматических комплексов. Эта полихронность рудогенерирующего магматизма, вероятно, является одной из главных причин формирования уникального Тырныаузского месторождения мирового класса по запасам и комплексу металлов (W, Mo, Sn, Bi, Au, Sb, Ag, Pb, As, Hg) с зональным распределением в пространстве.
Таблица 1
Средние химические составы биотитов кайнозойских гранитоидов
Большого Кавказа (масс. %)
|
Компо-ненты
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
|
SiO2
|
35,5
|
36,5
|
36,1
|
37,8
|
33,4
|
35,3
|
37,5
|
36,6
|
35,1
|
33,0
|
33,2
|
37,0
|
37,1
|
36,6
|
37,1
|
36,7
|
|
TiO2
|
3,4
|
3,9
|
4,0
|
4,5
|
3,0
|
3,9
|
0,8
|
3,4
|
2,8
|
2,1
|
3,1
|
39
|
3,8
|
3,9
|
3,7
|
3,9
|
|
Al2O3
|
16,9
|
14,1
|
14,3
|
11,8
|
14,6
|
14,3
|
18,0
|
16,9
|
17,7
|
19,2
|
17,1
|
12,8
|
13,0
|
12,9
|
13,1
|
13,0
|
|
Fe2O3
|
3,2
|
6,0
|
5,9
|
2,1
|
6,8
|
6,1
|
8,2
|
3,2
|
1,9
|
3,8
|
3,5
|
12,4
|
12,5
|
12,5
|
12,4
|
12,5
|
|
FeO
|
16,5
|
12,8
|
12,9
|
19,9
|
13,9
|
13,3
|
14,2
|
16,2
|
21,0
|
15,9
|
16,4
|
12,9
|
13,2
|
13,1
|
13,1
|
13,1
|
|
MnO
|
0,4
|
0,8
|
0,8
|
0,3
|
0,5
|
0,6
|
0,1
|
0,3
|
0,2
|
0,6
|
0,3
|
0,5
|
0,3
|
0,4
|
0,3
|
0,4
|
|
MgO
|
9,4
|
10,8
|
11,0
|
10,0
|
12,0
|
10,8
|
8,8
|
11,1
|
7,9
|
8,0
|
10,5
|
8,2
|
8,3
|
8,3
|
8,3
|
8,2
|
|
CaO
|
1,1
|
0,6
|
0,6
|
1,3
|
0,5
|
0,5
|
1,6
|
0,6
|
0,5
|
0,5
|
0,4
|
0,8
|
0,4
|
0,4
|
0,5
|
0,3
|
|
Na2O
|
0,3
|
0,3
|
0,3
|
0,7
|
0,3
|
0,4
|
1,5
|
0,3
|
0,6
|
0,4
|
0,3
|
0,2
|
0,1
|
0,3
|
0,1
|
0,2
|
|
K2O
|
9,5
|
7,5
|
7,4
|
8,0
|
7,8
|
7,8
|
8,5
|
8,3
|
8,4
|
8,3
|
8,4
|
8,1
|
8,2
|
8,1
|
8,2
|
8,2
|
|
P2O5
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
0,2
|
0,2
|
0,2
|
0,1
|
0,3
|
0,1
|
0,2
|
0,2
|
0,1
|
0,2
|
0,1
|
0,2
|
0,1
|
|
H2O+
|
2,6
|
4,8
|
4,8
|
3,0
|
4,9
|
4,8
|
2,8
|
3,0
|
3,7
|
4,9
|
4,8
|
1,2
|
1,2
|
1,3
|
1,2
|
1,2
|
|
F
|
0,5
|
0,8
|
0,8
|
0,4
|
0,7
|
0,8
|
0,4
|
0,5
|
0,7
|
0,9
|
0,9
|
1,5
|
1,6
|
1,8
|
1,6
|
1,8
|
|
Cl
|
0,4
|
0,5
|
0,6
|
0,3
|
0,8
|
0,7
|
0,1
|
0,2
|
0,2
|
0,3
|
0,3
|
0,2
|
0,2
|
0,2
|
0,2
|
0,2
|
|
B2O3
|
0,1
|
0,3
|
0,3
|
0,1
|
0,4
|
0,4
|
0,2
|
0,1
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,2
|
0,1
|
0,3
|
0,1
|
0,1
|
|
n
|
6
|
2
|
2
|
3
|
3
|
2
|
3
|
3
|
2
|
3
|
3
|
4
|
2
|
5
|
2
|
2
|
Примечание. Анализы выполнены на микрозонде «Camebax» в ОИГиГ СО РАН (г. Новосибирск), редкие щелочные элементы – методом пламенной фотометрии; n – количество анализов. Биотиты кайнозойских гранитоидов: складчато-глыбовое поднятие Главного хребта Центрального Кавказа: Теплинский комплекс (N23): Сангутидон: 1- гранодиориты (n=6), 2- дацит-порфиры эксплозивной брекчии (n= 2), 3- дацит-порфиры 5 фазы (n=2); г. Тепли: 4- гранодиориты 2 фазы (n=3), 5- дацит, дайки (n=3); г. Кароби: 6- дациты (n=3). Северо-Кавказский краевой массив: Тырныаузский комплекс (N23): массив г. Паук: 7 – лейкограниты (n=3); Эльджуртинский массив (центр): 8- гранит биотитовый (n=3), эндоконтакт: 9- гранит биотитовый (n=2), глубокая скважина (3,1 км) 10- двуслюдяной гранит (n= 3); г. Эльджурту-Баш (карьер) 11- фельзит-порфир (n=3); кавминводский комплекс ((N23): г. Бештау: 12- трахидацит (n=4), г. Змейка: 13 – трахидацит (n=2), г. Бык: 14 – трахидацит (n=5), г. Кинжал: 15 – трахидацит (n=2), г. Верблюдка: 16 – трахидацит (n=2).
Рис. 1. Диаграмма f – l – OH/F в биотитах кайнозойских гранитоидов Большого Кавказа
Стандартные петрогенетические группы гранитоидов: М- мантийные СОХ, задуговых бассейнов (в составе офиолитовых комплексов); AD – мантийно-коровые рифтогенных и ативных континентальных окраин; I – мантийно-коровые островных дуг, трансформных и активных континентальных окраин, коллизионных обстановок; S – коровые и мантийно-коровые коллизионных обстановок; SH- шошонитовые гранитоиды постколлизионных обстановок, спровоцированных плюмтектоникой.; A – мантийно-коровые и мантийные анорогенных обстановок (внутриконтинентальных рифтов, горячих точек, плюмовых обстановок, активизации кратонных стадий древних платформ); f – общая железистость биотитов (f= Fe+Mn/Fe+Mn+Mg); l – глинозёмистость биотитов (l=Al/Si+Al+Fe+Mg); OH/F – отношение гидроксильной группы к фтору в составе биотитов. Породы кайнозойских комплексов Б. Кавказа: 1 – трахидациты кавминводского (N23); 2 – гранодиорит-порфиры, дацит-порфиры теплинского (N23); 3 – двуполевошпатовые лейкограниты тырныаузского (массивы «Самолёт», «Паук» - N23); 4 – граниты, фельзит-порфиры эльджуртинского (N23); 5 – трондъемиты массива «Паук» (PZ2).
Некоторые параметры флюидного режима мезо-кайнозойских гранитоидов получены на основе изучения составов биотитов с использованием теоретических и экспериментальных данных. Эти результаты сведены в табл.2.
Порфировые образования теплинского комплекса близки по параметрам биотитов типичным медно-золото-порфировым системам (рис.2). Наглядно происходит заметное увеличение фугитивности воды и парциальных давлений воды и углекислоты от ранних фаз внедрения к поздним дайковым образованиям на фоне снижения температур кристаллизации (табл. 2). Наибольшими перспективами на медно- и медно-золото-порфировое оруденения имеют участки развития теплинского комплекса с максимально развитыми многофазными дайковыми сериями (Сангутидон, Тепли).
Рис. 2. Диаграмма F – Cl – B2O3 в биотитах рудогенерирующих мезо-кайнозойских гранитоидов Б. Кавказа.
Поля биотитов рудогенерирующих гранитоидов: 1- золото-медно-скарновых, золото-железорудно-скарновых (латитовая серия); 2- золото-редкометалльных (скарновых и жильных); 3- золото-платинометалльных черносланцевых; 4- субвулканических золото-серебряных и жильных золото-сульфидно-кварцевых; 5- медно-золото-порфировых; 6- золото-скарновых и золото-медно-скарновых (известково-щелочная серия); 7- скарновых вольфрам-молибденовых. Биотиты гранитоидных комплексов Б. Кавказа: 8- субвулканические трахириодациты маринского; 9- субвулканические трахириодацит-порфиры хуламского; 10- трахидациты кавминводского; 11- гранодиорит-порфиры, дацит-порфиры теплинского; 12- лейкограниты тырныаузского (массивы «Самолёт», «Паук»); граниты эльджуртинского комплекса: 13 – биотитовые граниты Эльджуртинского массива (центр), 14 – биотитовые граниты эндоконтакта массива, 15- двуслюдяные граниты остаточного очага.
Сложная гетерохронная интрузивная деятельность в пределах Турныаузского рудного поля развивалась в направлении увеличения кислотности среды, что подтверждается увеличением значений потенциала ионизации биотита (табл.2). При этом, вероятно, важную роль в рудообразовании играли процессы контаминации корового материала, приводившие к генерации сильно контаминированных и восстановленных магм в краевых частях интрузий и в остаточном очаге (рис.2). В последнем резко снижались температуры кристаллизации и увеличивались фугитивности воды и парциальные давления воды и углекислоты (табл.2).
Таблица 2
Некоторые параметры флюидного режима гранитоидов Большого Кавказа
|
Магматические комплексы, возраст, районы
|
Породы, фазы,
фации
|
Т˚С
|
lg f O2
|
fH2O
|
pH2O
|
pCO2
|
у
|
lgfHF/fHCl
|
Квост
|
(pH2O+pCO2)
pH2O
|
|
Теплинский, N23,
Сангутидон
|
Гранодиорит-порфиры 2 фазы
|
760
|
-10,1
|
930
|
1240
|
1260
|
196
|
-2,91
|
0,15
|
2,02
|
|
Дайки эксплозивной брекчии
|
740
|
-2,7
|
1510
|
1280
|
1720
|
194,5
|
-2,47
|
0,13
|
2,34
|
|
Дацит-порфир дайки 5 фазы
|
730
|
-4,1
|
1500
|
1960
|
1840
|
194,4
|
-2,45
|
0,14
|
1,94
|
|
Тепли
|
Гранодиорит-порфиры 2 фазы
|
755
|
-13,2
|
935
|
1250
|
1350
|
192,0
|
-2,75
|
0,65
|
1,34
|
|
Дайки дацит-порфиров
|
735
|
-4,2
|
995
|
1940
|
1760
|
198,6
|
-3,41
|
0,12
|
1,41
|
|
Кароби
|
Дацит-порфир
|
820
|
-7,5
|
490
|
1950
|
1450
|
193,8
|
-2,81
|
0,13
|
2,34
|
|
|
Тырныаузское рудное поле
|
|
|
Трондьемиты N1(?) г. Паук
|
Породы, фазы,
фации
|
920
|
-6.0
|
160
|
925
|
1175
|
175.1
|
-4.5
|
0.57
|
2.27
|
|
Тырныаузский, N23, г. Паук
|
Лейкограниты
двуполевошпатовые
|
790
|
-3.2
|
760
|
920
|
1080
|
188.3
|
-1.79
|
0.11
|
2.17
|
|
Эльджуртинский, N23,
Эльджуртин-
ский массив
|
Граниты централь-
ной части массива
|
880
|
-12
|
235
|
350
|
150
|
190
|
-2,3
|
0,8
|
1,43
|
|
Граниты эндоконтакта
|
820
|
-11,5
|
350
|
510
|
290
|
191
|
-1,35
|
0,88
|
1,57
|
|
Граниты остаточного очага
|
710
|
-12,2
|
278
|
4250
|
2050
|
195
|
-1,42
|
0,55
|
1,48
|
|
продолжение Таблицы 2
|
|
Эльджурту-Баш
|
Фельзит-порфиры
|
720
|
-10,2
|
5420
|
580
|
300
|
193
|
-2,05
|
0,8
|
1,51
|
|
Кавминводский N23
Бештау
|
Трахидацит
|
815
|
0,15
|
515
|
965
|
930
|
190,9
|
-1,35
|
0,05
|
1,96
|
|
Бык
|
Трахидацит
|
810
|
0,12
|
520
|
1320
|
1680
|
189,2
|
-1,2
|
0,06
|
2,27
|
|
Кинжал
|
Трахидацит
|
740
|
0,31
|
920
|
980
|
995
|
189,5
|
-1,6
|
0,05
|
2,01
|
|
Верблюдка
|
Трахидацит
|
760
|
0,2
|
950
|
1010
|
1220
|
188,6
|
-1,59
|
0,04
|
2,21
|
|
Змейка
|
Трахидацит
|
750
|
0,23
|
960
|
1015
|
1230
|
189,8
|
-1,55
|
0,06
|
2,21
|
Примечание. Т- температуры кристаллизации гранитоидов, ˚С; lgfO2- логарифм фугитивности кислорода; fH2O – фугитивность воды; pH2O, рCO2- парциальные давления воды и углекислоты, соответственно; lgfHF/lgfHCl –логарифм отношений фугитивности плавиковой и соляной кислот; К вост- коэффициент восстановленности флюидов; у – условный потенциал ионизации биотитов, по В.А. Жарикову; фугитивности и парциальные давления приведены в 102 кПа.
Интерпретация результатов
Приведенные данные показывают, что в кайнозойский этап развития Большого Кавказа развивались рудогенерирующие гранитоиды 4 петрогенетических типов: I, SH, AD, A. Их формирование проходило в результате мантийно-корового взаимодействия с процессами контаминации корового материала в результате функционирования Кавказского плюма. Аномальные параметры флюидного режима на значительном временном интервале генерировали Тырныаузское месторождение мирового класса[5].
Заключение
Кайнозойская интрузивная активизация на Большом Кавказе походила в результате функционирования Каказского плюма в условиях аномальных параметров флюидного режима рудогенерирующих магматитов c формированием 4 петрогенетических типов гранитоидов: I, SH, AD, A..