Статья: Геохимическая характеристика агатоносных базальтов центрального Кузбасса (Кемеровская область)

Геохимическая характеристика агатоносных базальтов центрального Кузбасса (Кемеровская область)

Е.В. Звягинцева, Н.Н. Борозновская

Новокузнецкий краеведческий музей, Новокузнецк, Россия

Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия

В работе исследуются породы пермотриасовой вулкано-плутонической провинции центрального Кузбасса. Целью является рассмотрение геохимических особенностей базальтов, вмещающих агаты. По результатам исследования видно, что геохимические показатели образцов разных проявлений схожи, но есть небольшие различия. Установлена обогащенность крупноионными литофильными элементами и деплетированность тяжелыми лантаноидами. В базальтах наблюдается высокое содержание Cr, Со, Mn, V, что отмечается для пород трапповой формации Сибири. Все пробы попадают в поле внутриплитных базальтов, близких к границе с базальтами вулканических дуг. Кузбасские базальты близки к базальтам сыверминской свиты сибирских траппов, что может быть следствием сходных геохимических параметров источников.

Ключевые слова: базальт, РЗЭ, агат, траппы, Кузбасс.

E.V. Zvyaginceva, N.N. Boroznovskaya

Novokuznetsk Local History Museum, Novokuznetsk, Russia, National Research Tomsk State University, Tomsk, Russia

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF AGATE BEARING BASALTS OF THE CENTRAL KUZBASS (KEMEROVO REGION)

In this paper are results of study the rocks of Permian-Triassic volcano-plutonic province of central Kuzbass. The studied rocks are classified as traps and associated with them outcrops and deposits of Iceland spar and agates. The aim of the proposed work is to discuss the geochemical features of agate-bearing basalts. It is important to trace how the content of impurity elements in each of the samples of different deposits varies, to note significant variations in the concentrations of individual elements. Taking into account the identified features, compare the data of samples of the central Kuzbass relative to each other. Stone material was selected from the deposits of the site Tersyuk and Saltymakovsky ridge. Deposits are localized in the so-called “Melaphyro horseshoe”, which is expressed geomorphologically in the form of the Karakan, Saltymakovsky, Ajendarovsky ridges, Ostashki Kamen, the Kaylot mountains and the Tara- danovsky ridge. The results of the study showed that the geochemical parameters of the samples of different deposits are similar, but there are slight differences. In the Tersyuk samples, the content of Cr, Co, Mn, V is higher relative to basalt samples of the Saltymakov- skiy ridge. Also, it was noted earlier that samples of agate from deposit to deposit have clearer differences than samples of host rock. All samples are characterized by the predominance of light lanthanides over heavy ones. Our data show a correlation with data from earlier studies by other authors. The enrichment of large-ionic lithophilic elements and the depletion of heavy lanthanides, which may indicate the presence of garnet in parental melts, had been established. In basalts, a high content of vanadium is observed, which is noted for the rocks of the trap formation of Siberia. All samples fall into the field of within-plate basalt, to the border with basalts of volcanic arcs. Also, it is noted that agate samples from deposits to deposits have more distinct differences than the samples of the host rock. By the Ti-Zr ratio, the Kuzbass basalts are close to the basalts of the Syverminsky suite of Siberian traps, which may be a consequence of a single mantle source.

Keywords: basalt, geochemistry, REE, agate, traps, Kuzbass.

Введение

Изучаемые породы относятся к пермотриасовому комплексу Кузбасского магматического ареала и представлены трапповой трахибазальтовой формацией Салтымаковской палеовулканической структуры [Буслов и др., 2010].

Траппы Кузбасса давно стали объектом научных исследований, так как с ними связывают проявления и месторождения исландского шпата в Кемеровской области [Кутолин, 1963] и агатов, а в последнее время рассматриваются как результат последствий действия Сибирского суперплюма.

Наш интерес связан с проявлениями кварц- халцедоновых образований в исследуемых базальтах. Ранее была дана геохимическая характеристика кварц-халцедоновых образований Кузбасса [Звягинцева, 2018], где были рассмотрены геохимические и минералогические особенности агатовых проявлений, которые расположены в изучаемых базальтах. Целью работы является изучение геохимических характеристик агатоносных базальтов нескольких проявлений Кузбасса и сравнение их друг с другом, их сопоставление с базальтами других территорий на основе имеющихся данных [Hetzel, Glodny, 2002; Медведев и др., 2003; Буслов и др., 2010; Daviesи др., 2010; Наставко и др., 2012].

Для достижения поставленной цели были проанализированы полученные нами данные по геохимии Салтымаковского комплекса пермотриасовой вулкано-плутонической провинции центрального Кузбасса относительно других агатоносных объектов, изученных ранее, проведено сравнение их с предшествующими результатами по исследуемой территории.

Фактический материал

Основные запасы агатового сырья сосредоточены в раннемезозойских породах региона. Проявления локализуются в так называемой Мелафировой подкове, которой отвечают Караканский, Салтымаковский, Ажендаровский хребты, Осташ- кин камень, Кайлотские горы, Тарадановский увал (рис. 1).

За период 2013-2016 гг. была собрана авторская коллекция образцов кварц-халцедоновых образований и вмещающих пород. Каменный материал был отобран нами со следующих проявлений:

- проявление участка Терсюк (Новокузнецкий район), где миндалекаменные базальты с агатовой минерализацией вскрыты в правом борту р. Терсюк (рис. 2, а). Базальт здесь был отобран с двух точек вскрытой части разреза, третий был взят в борту р. Афониха (10 км от агатовых проявлений);

- проявления Салтымаковского хребта (Крапивинский район), где миндалекаменные базальты с агатовой минерализацией вскрыты в левом борту р. Томь (рис. 2, b).

Краткая геологическая характеристика участков проявлений

Участок Терсюк примыкает к западному склону Кузнецкого Алатау, приурочен к Кузнецкой котловине и расположен в западной части Татарской мульды. Татарская мульда является основной плика-тивной структурой района. Участок Терсюк - это общее название территории, в которой выделено ранее [Юрьев, 1992] два участка: Пустоваловский и Ливановский. В геологическом строении участка принимают участие триасовые, юрские и четвертичные отложения. Для нас наиболее интересны триасовые отложения, так как в них и заключены кварц- халцедоновые образования.

Триасовые отложения представлены нижним отделом, сосновской и яминской свитами. Сосновская свита (Tjss) не имеет базальтов, средняя ее мощность составляет 650 м.

Рис. 1. Локализация точек отбора проб базальта центрального Кузбасса: 1 - проявление Салтымаковского хребта, 2 - участок Терсюк. Вырезка из [Лавренов и др., 2015]

Рис. 2. Точки отбора проб базальта с проявлений: a - участка Терсюк (Терс. 1,2); b - Салтымаковского хребта (Салт. 5)

В яминской свите (T]jam) базальты от грязно-зеленоватого до черного цветов, массивной текстуры, афанитовой и брекчиевидной структуры, в той или иной степени миндалекаменные. Мощность базальтов в свите по данным [Юрьев, 1992] - 30-40 м. В верхней части базальтового покрова здесь отмечается горизонт насыщенный кварц-халцедоновыми образованиями. В Пустоваловском участке продуктивный горизонт представлен темно-серыми до черных миндалекаменными базальтами. Мощность продуктивного горизонта составляет 0,7 м. Количество миндалин около 10%. Здесь встречаются агаты и серые халцедоны, имеющие моховидные и дендритовидные включения. Также встречены образцы с «муаровым» эффектом. Для этого проявления характерно наличие кварц-халцедоновых трубок. Как правило, такие образования имеют множество трещин и при извлечении из породы рассыпаются на кусочки. Подробное описание текстур и структур кварц- халцедоновых образований дано в [Звягинцева, 2018].

В строении продуктивного горизонта наблюдается следующая вертикальная зональность (сверху вниз):

Горизонтально-рассланцованные выветрелые, зеленовато-серые миндалекаменные базальты. Миндалины мелкие, имеют лепешкообразную форму. В этой же зоне находятся кварц-халцедоновые трубки.

Темно-серые базальты с миндалинами (3-7 см).

Базальты от темно-серых до черных, размеры миндалин (3-5 см).

В северо-западной части участка длина продуктивного горизонта составляет 370 м, мощность - 0,7 м. Ширина предполагаемой отработки продуктивного слоя - 12 м. Среднее содержание кварц- халцедонового сырья - примерно 15,5 кг/м3, сортового материала - 2,4 кг/м3, коллекционного и галтовочного - 18,7 кг/м3. В юго-восточной части участка длина продуктивного горизонта составляет 100 м, мощность - 0,7 м. Среднее содержание кварц- халцедонового сырья - примерно 36,9 кг/м3, сортового материала - 2,8 кг/м3, коллекционного и галтовочного - 22,8 кг/м3.

Участок Ливановский расположен в правом борту р. Средний Терсюк. Продуктивный горизонт прослежен на 160 м вдоль осевой части хребта, полого погружаясь под рыхлые отложения и базальты в северо-восточном направлении, практически параллельно плоскости северо-восточного склона. Разрез продуктивных отложений в юго-восточной части имеет следующий вид (сверху вниз) [Юрьев, 1992]:

- грязно-зеленые, зеленовато-серые базальты с крупными (до 20 см) миндалинами караваеподобной и лепешкообразной формы. Содержание кварц- халцедонового сырья составляет 50-60 кг/м3;

- массивные темно-серые до черных миндалекаменные базальты. Содержание кварц-халцедонового материала невысокое - 10-20 кг/м3. Характерны миндалины малых размеров - до 7 см в диаметре. Формы миндалин близки к шаровидной. Образцы часто заполнены серым халцедоном.

Триасовые отложения Салтымаковского хребта достаточно хорошо изучены в работах геологоразведочной партии под руководством В.П. Болтухина [Болтухин, Ивличева, 1984]. Район сложен триасовыми породами трапповой формации. Эксплозивный индекс толщи довольно высок (около 40). Значительную часть мощности разрезов слагают витрокластические алевролитовые туфы. Базальты практически не затронуты метаморфическими преобразованиями и имеют свежий, кайнотипный облик [Болтухин, Ивличева, 1984]. В верхних частях покровов, а также по зонам трещиноватости часто наблюдается интенсивная цеолитизация. Триасовые отложения расчленены на мальцевскую, сосновскую и яминскую свиты [Казаков и др., 2002]. Различные части покровов и отдельных потоков базальтов обладают своими текстурно-структурными особенностями. В верхних частях базальты афировые, миндалекаменные, черные. Основная масса гиалиновой или гиалопилитовой структуры. Кварц-халцедоновый материал и пробы базальта были собраны нами со склона южной экспозиции Салтымаковского хребта в месте впадения реки Остяковой в р. Томь в борту дорожного карьера.

Центральные и нижние части сложены массивным базальтом; структура - пойкилоофитовая и микродолеритовая с элементами интерсертальной. Интерстиции обычно заполнены стеклом желто-бурого цвета [Лавренов и др., 2015]. Миндалины выполнены хлоритом, халцедоном, цеолитом. Агаты (по большей части ониксы) этого проявления характеризуются голубовато-серой окраской. В центральной части миндалин часто присутствует кварц (иногда в виде раухтопаза или горного хрусталя).

Методы исследования

Определение элементов-примесей проводилось в центре коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем» Национального исследовательского Томского государственного университета» на квадрупольном ICP-MS спектрометре Agilent7500 cx, позволяющем определять концентрации рассеянных элементов от Liдо U включительно (аналитик - Е.С. Рабцевич). Для всех анализов использовались порошковые пробы, истертые до состояния пудры.

Результаты исследований и обсуждение

В данной работе был исследован микроэлемент-ный состав агатосодержащих базальтов Кузбасского магматического ареала (табл. 1).

Таблица 1. Содержание элементов-примесей (г/т) в агатоносных базальтах Кузбасса