Структурно-петрофизические условия локализации раннепротерозойских пегматитовых и магматических месторождений северо-восточной части Балтийского щита

Четвертое защищаемое положение.

Продуктивная толща северопеченгской серии, в которой сосредоточены раннепротерозойские никеленосные габбро-верлитовые интрузии и крупные медно-никелевые месторождения Печенгского рудного поля, обладает четко выраженной гетерогенностью по физико-механическим свойствам пород. Богатые сульфидные медно-никелевые руды связаны с синметаморфичесими зонами рассланцевания, возникшими на коллизионном этапе развития карелид и характеризующимися максимальными значениями анизотропии Vp для пород.

Металлогению Печенгского рудного района определяют крупные сульфидные медно- никелевые месторождения [Медно-никелевые месторождения..., 1985, Горбунов и др., 1999 и др.]. Однако они отодвигают на второй план другие типы проявленного здесь оруденения. Анализ геологических и металлогенических данных по этому району и сопредельным территориям России, Норвегии и Финляндии позволяет говорить о Печенгском рудном районе как об изолированном сегменте древней континентальной земной коры со своей историей геологического развития и закономерным сочетанием разновозрастного и разнотипного оруденения [Казанский, Лобанов, 1996, 2004 и др.].

Помимо сульфидных медно-никелевых месторождений Печенгского и Аллареченского рудных полей в его пределах располагаются архейские месторождения железистых кварцитов Судварангера в Норвегии, раннепротерозойские проявления платинометалльной минерализации в основных-ультраосновных интрузиях (Гора Генеральская, Карикъявр), разнотипные и разновозрастные месторождения и рудопроявления радиоактивных руд (Лицевское месторождение и др.), проявления гидротермальной свинцово-цинковой минерализации предположительно палеозойского возраста и, проявления золото-серебряного оруденения на глубоких горизонтах СГ-3 (см. рис. 6.б).

Сульфидные медно-никелевые месторождения Печенгского рудного поля являются вторым после Норильского района источником никеля в России и входят в первую пятерку этих месторождений в мире [Горбунов и др., 1999 и др.]. Все исследователи признают, что медно-никелевые месторождения Печенги связаны с мантийным источником и процессами, пространственно и генетически ассоциируются с габбро-верлитовыми интрузиями, внедрившимися на заключительном этапе формирования раннепротерозойского осадочно- вулканогенного комплекса, имеют первично магматическое происхождение и испытали воздействие метаморфических и гидротермальных процессов на свекофеннском этапе тектономагматической активизации Балтийского щита [Горбунов, 1968; Смолькин, 1992 и др.]. Согласно интегральной геодинамической модели Печенского района металлогению главного карельского цикла определяют месторождения и рудопроявления Ni, Cu, ЭПГ и U, чередование обстановок сжатия и растяжения и параллельное развитие базальтоидного и гранитоидного магматизма. История развития Печенгского района в течение карельского цикла подразделена на четыре этапа: предрифтогенный, рифтогенный, коллизионный и постколлизионный [Казанский и др., 1997, 2005; Казанский, Лобанов, 2004].

Печенгское рудное поле занимает вполне определенное положение в разрезе северопеченгской серии и подчиняется общему тектоническому плану Печенгской структуры. Оно имеет форму вытянутой дуги, обращенной выпуклой стороной на северо- восток, и ограничено выходами продуктивной толщи, которая наклонена в южных румбах (см. рис. 6.б). В продуктивной толще залегает около трехсот габбро-верлитовых массивов, с которыми и ассоциируется сульфидное медно-никелевое оруденение. Месторождения Печенгского рудного поля объединяются в два рудных узла - Западный (Каула, Промежуточное, Котсельваара, Камикиви и Семилетка) и Восточный. (Спутник, Верхнее, Тундровое, Пильгуярвинское, Заполярное и Онки). Месторождения Восточного узла располагаются двумя субпараллельными ярусами, вытянутыми в восток-юго-восточном направлении на расстояние около 9 км в пределах продуктивной толщи (рис. 11). Здесь сосредоточены самые крупные месторождения, связанные с Пильгуярвинским габбро-верлитовым массивом. В Печенгском рудном поле выделяются три группы интрузивных пород, последовательно внедрявшихся в продуктивную толщу: безрудные габбро-диабазы, основные-ультраосновные породы и рудоносные дифференцированные габбро-верлитовые интрузивы, залегающие согласно с туфогенно-осадочными породами.

Восточный рудный узел представляет собой крупную рудную залежь, нарушенную крутопадающим согласным сдвиго-надвигом, по которому рудоносный массив был разбит на два блока: северо-восточный, представляющий собой наиболее опущенную центральную часть Пильгуярвинского массива, и юго-западный, надвинутый по Верхней тектонической зоне (II) на первый блок [Горбунов и др., 1999; Смолькин, 1993 и др.]. Исследование глубоких горизонтов этого массива выявило неоднократное сдваивание разреза интрузива, тектоническое выклинивание метаосадочных пород между его частями, наличие мощных межпластовых тектонических зон синметаморфического рассланцевания между отдельными его блоками (I-IV).

Изучение разреза Кольской сверхглубокой скважины и месторождений медно-никелевых руд Восточного рудного узла позволило установить, что сульфидное медно-никелевое оруденение прослеживается на глубину более 2.5 км (рис. 12).

Интегральная глубинная геодинамическая модель глубинного строения Печенгского рудного района позволяет с новых позиций рассмотреть структурные условия формирования и локализации сульфидных медно-никелевых месторождений Печенгского рудного поля. Продуктивная толща, к которой приурочены все рудоносные габбро-верлитовые интрузивы, выделяется в разрезе северопеченгской серии не только пестротой литологического состава, но и резкой гетерогенностью разреза по физико-механическим свойствам пород [Лобанов и др., 1989, 2004, 2005 и др.] (таблица 3). Именно эти свойства туфогенно-осадочных пород обусловили как локализацию никеленосных габбро-верлитовых интрузивов, так и возникновение межпластовых тектонических зон синметаморфического рассланцевания с локализацией в них богатых эпигенетических брекчиевидных сульфидных медно-никелевых руд (рис. 13).

Таблица 3. Петрофизические параметры пород продуктивной толщи, рудоносных габбро-верлитовых интрузивов и сульфидных медно-никелевых руд Восточного рудного узла
Породы	Кол-во образцов	Плотность г/см3	Пористость %	Vp км/с	Vs км/с	КAVp
Метабазальты (IV-в) свиты пильгуярв	245	3.01	0.38	6.60	3.76	1.14
Песчаники масс и н/с	498	2.83	0.62	6.10	3.25	1.15
Песчаники, филлиты сланц.	670	2.78	0.84	5.97	3.13	1.17
Габбро-диабазы	242	2.95	0.46	6.24	3.30	1.12
Габбро	469	2.97	0.80	6.25	3.27	1.15
Пироксениты	224	3.05	0.63	6.29	3.26	1.17
Перидотиты	805	3.01	0.80	6.11	3.18	1.18
Бедные вкрапленные руды в серп. перидотитах	1366	3.06	0.89	6.05	3.06	1.20
Прожилково-вкрапленныеруды в перидотитах	356	3.21	0.91	5.89	3.04	1.22
Брекчиевидные руды	126	3.38	1.32	5.28	2.76	1.32
Сплошные руды	84	4.34	1.11	4.83	2.39	1.15
Прожилково-вкрапленные руды в филлитах	275	3.06	0.79	5.70	3.03	1.22
Породы межпластовых тектонических зон	235	3.01	1.15	5.87	3.09	1.33
Метавулканиты (III-в) свиты колосйоки	286	3.01	0.74	6.39	3.53	1.15

Для туфогенно-осадочных пород продуктивной толщи характерны средние значения - плотность от 2.78-2.83 г/см³ и KAVp - 1.15-1.17. По разрезу дифференцированных габбро- верлитовых интрузивов от габбро к пироксенитам, перидотитам и оруденелым перидотитам происходит изменение значений плотности 2.97 - 3.05 - 3.01 - 3.06 г/см³ и KAVp 1.15 - 1.17 - 1.18 - 1.20 - 1.22. Для пород межпластовых тектонических зон синметаморфического рассланцевания характерны высокие значения КАVp до 1.33. Средние значения для пород толщи по плотности - 2.84 г/см³ и КАVp -1.19, тогда как вулканогенные породы свит пильгуярви и колосйоки перекрывающих и подстилающих ее характеризуются большей плотностью и меньшей анизотропией КАVp -1.14-1.15.

Внутреннее строение никеленосных габбро-верлитовых интрузивов Печенгского рудного поля получает более обоснованное объяснение, если исходить из внедрения никеленосных магматических расплавов в горизонтально залегающие туфогенно-осадочные породы продуктивной толщи согласно интегральной геодинамической модели глубинного строения Печенгского района [Казанский и др., 1983, 1998, 2004]. Это объясняет параллельность границ магматических дифференциатов никеленосных интрузивов, бедных и богатых вкрапленных руд наклонным контактам интрузивов с вмещающими породами, тектонический характер этих контактов и т.д.

По текстурным особенностям и составу сульфидные медно-никелевые руды Печенгского рудного поля разделяются на пять главных типов, для которых характерны следующие значения плотности и КАVp: 1) бедные вкрапленные в серпентинизированных перидотитах - 3.06 г/см³ , КАVp - 1.20; 2) богатые прожилково-вкрапленные в серпентинитах (<серые> руды) 3.21 и 1.22; 3) брекчиевидные - 3.38 и 1.32; 4) сплошные сульфидные - 4.34 и 1.15; 5) прожилково-вкрапленные в филлитах - 3.06 и 1.22 [Лобанов и др., 1989, 2003]. Минеральный состав всех типов руд в отношении главных рудных минералов (пирротин, пентландит, халькопирит, магнетит, пирит) одинаков, изменяются лишь количественные соотношения минералов [Горбунов и др., 1999].

В процессе протерозойских чешуйчато-блоковых деформаций резкая гетерогенность пород продуктивной толщи по упругим свойствам способствовала широкому развитию в ней межпластовых тектонических зон синметаморфического рассланцевания и будинированию габбро-верлитовых массивов. В перекрывающих вулканитах свиты пильгуярви, а также в мощных вулканических толщах подстилающей свиты колосйоки, плотность, пористость, упругие характеристики пород колеблются в гораздо меньших пределах, а залегающие еще ниже по разрезу осадочные свиты обладают небольшой мощностью и более однородным литологическим составом, что отражается и на их физико-механических свойствах (см. таблицы 2 и 3).

На первично-магматические особенности строения никеленосных интрузивов наложили существенный отпечаток тектонические нарушения, возникшие на коллизионном этапе развития Печенгского района. Главную роль в формировании чешуйчато-блоковых структур Восточного рудного узла сыграли межпластовые тектонические зоны синметаморфического рассланцевания, которые привели к многоярусности в расположении рудных тел (см. рис. 11-13).. О степени деформированности пород в каждом блоке и в этих тектонических зонах свидетельствуют вариации значений КАVp. Установлены критерии выделения этих зон, в которых независимо от состава исходных пород отмечается резкое возрастание значений КАVp до 1.35. Такие же величины КАVp характерны для брекчиевидных руд.

В Восточном рудном узле выделены четыре межпластовых тектонических зоны синметаморфического рассланцевания [Горбунов и др., 1999, Лобанов и др., 1989 и др.]. Главная (I) зона проходит вдоль нижнего контакта Пильгуярвинского интрузива и контролирует размещение богатых брекчиевидных и сплошных сульфидных руд в Центральном, Западном и Восточном рудных телах, со значениями КАVp 1.27-1.37. На западном фланге месторождения она продолжается вплоть до месторождения Спутник (см. рис. 11-13). В восточном направлении от нее отходит прямолинейная зона, контролирующая размещение сплошных сульфидных руд месторождения Заполярное (КАVp - 1.34). Морфологически Главная зона выражена брекчированием и рассланцеванием оруденелых серпентинизированных перидотитов, местами оруденелой тектонической брекчией и сплошными сульфидными рудами. Верхняя (II) межпластовая тектоническая зона простирается параллельно Главной в 200-500 м выше по разрезу, падает на юго-запад под углом 70-80° и разбивает массив на два крупных блока: Главный, в низах которого расположены Западное, Центральное и Восточное рудные тела, и Верхний, где с ней непосредственно связаны богатые руды (КАVp - 1.28-1.32). В пределах Юго-Восточного и Южного рудных тел эта зона выражена оруденелой тектонической брекчией, реже богатыми брекчиевидными и сплошными сульфидными рудами. Третья (III) тектоническая зона проходит параллельно двум первым в 300-400 м выше по разрезу над Юго-Восточным и Южным рудными телами и контролирует локализацию Быстринского месторождения (КАVp - 1.25-1.31). Четвертая (IV) межпластовая тектоническая зона пересечена в самых верхах продуктивной толщи, в 300-400 м от перекрывающих вулканитов (КАVp - 1.25-1.31), но в ней отмечаются только маломощные линзовидные и пластовые тела ультраосновных пород.

Значения петрофизических параметров пород в межпластовые тектонические зонах синметаморфического рассланцевания характеризуются наиболее высокой плотностью, пористостью и КАVp. Высокая плотность объясняется наличием сплошных и брекчиевидных руд, а пористость - тем, что породы интенсивно рассланцованы и раздроблены. При метаморфизме и последующих гидротермально-метасоматических изменениях в этих зонах происходило формирование низкотемпературной ассоциации минералов (карбонат, хлорит, альбит, актинолит, сульфиды), которые снижали упругие параметры пород. Высокие значения КАVp (1.29-1.32) подтверждают, что породы в этих зонах формировались при интенсивных тектонических движениях в эпоху свекофеннской тектономагматической активизации Балтийского щита.

Сульфидные медно-никелевые руды в разрезе СГ-3 приурочены к контакту метаперидотитов с филлитами, осложненному третьей (III) межпластовой тектонической зоной синметаморфического рассланцевания (рис. 14.а, см. рис. 12). По ассоциации минералов эти породы отвечают эпидот-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации, что соответствует их положению в общей вертикальной зональности прогрессивного метаморфизма пород северопеченгской серии. Сверху вниз первично-магматические рассеянные и густовкрапленные руды сменяются эпигенетическими брекчиевидными рудами в рассланцованных породах и прожилково-вкрапленным оруденением в филлитах с возрастанием плотности пород и руд от 2,90 для вкрапленных руд до 3.40 г/см³ для брекчиевидных и массивных руд. Максимальная величина КАVp 1.30 присуща для брекчиевидных руд в межпластовой тектонической зоне [Казанский, Лобанов, 2004 и др.].

На участке Центрального рудного тела Главная тектоническая зона (I) синметаморфического рассланцевания и брекчирования имеет мощность около 10 м, проходит как по перидотитам, так и по подстилающим их туфогенно-осадочным породам (рис. 14.б, см. рис. 11). Для серпентинизированных перидотитов с вкрапленным оруденением характерны плотность 3.00-3.10 г/см³ и КАVp - 1.14-1.18, тогда как в серпентинизированных, рассланцованных и раздробленных перидотитах с прожилково-вкрапленным оруденением значения выше (3.15-3.30 г/см³ и КАVp 1.22-1.30), а для рассланцеванных, оталькованных перидотитов, бластокатаклазитов, бластомилонитов, брекчиевидных сульфидных медно- никелевых руд плотность в самой тектонической зоне - 3.40 г/см³ , КАVp - 1.36. При удалении от межпластовой тектонической зоны, в подстилающие слабо рассланцеванные филлиты КАVp резко падает до 1.17-1.20 [Лобанов и др., 1989, 2003, 2006].

Богатые брекчиевидные руды, судя по их высокой анизотропии, являются составной частью межпластовых тектонических зон синметаморфического рассланцевания - КАVp 1.25-1.35. Однако происхождение их продолжает оставаться предметом дискуссий. Наиболее важным аргументом в пользу эпигенетического (постмагматического) происхождения этих руд является их связь с зонами дислокационного метаморфизма - синметаморфического рассланцевания, занимающими определенное положение в общей вертикальной метаморфической зональности протерозоя. Об этом свидетельствуют тесные срастания сульфидных минералов с силикатами в рассланцованных метаультрабазитах и метаосадочных породах, в то время как сульфидные минералы первично-магматических вкрапленных руд интенсивно замещаются гидросиликатами, и контрастное обогащение сульфидов тяжелым изотопом серы по мере перехода от вкрапленных руд в перидотитах к брекчиевидным рудам на контакте рассланцованных перидотитов и филлитов [Казанский и др., 1983; Глаголев и др., 1987; Лобанов и др., 1989 и др.]. Соотношения сульфидов с силикатными минералами и часто встречающимся в брекчиевидных рудах кварцем свидетельствуют о значительной роли явлений замещения при образовании сульфидов, количество которых варьирует от 10-15 до 70-80% [Горбунов и др., 1968, 1999].

Геологические и структурно-петрофизические данные свидетельствуют о первоначально субгоризонтальном залегании рудоносных габбро-верлитовых интрузий, возраст которых около 1990 млн. лет [Смолькин,1992; Hanski,1992 и др.]. На это указывают: тектонический характер контактов большинства никеленосных интрузивов как со стороны лежачего и висячего бока, так и по простиранию, наклонное залегание первичной расслоенности интрузивов, границ вкрапленных сульфидных медно-никелевых руд и слоистости окружающих осадочных пород; отсутствие прямой корреляции между мощностью интрузивов и мощностью сульфидных медно-никелевых руд, более интенсивное развитие в продуктивной толще согласных тектонических зон синметаморфического рассланцевания по сравнению с нижележащими и вышележащими вулканогенными толщами.

При современной геологической изученности Восточного рудного узла нельзя дать точного ответа на вопрос о том, насколько чешуйчато-надвиговые дислокации северопеченгской серии изменили первоначальные размеры и форму никеленосных габбро- верлитовых интрузивов и на каком расстоянии от поверхности последние подверглись прогрессивному метаморфизму зеленосланцевой фации. Возраст метаморфизма определен по изохронному Rd-Sr методу в 1685+75 млн. лет [Смолькин и др., 1995]. Необходимо отметить, что перемещения блоков в пределах Восточного рудного узла происходили с юго- запада на северо-восток. Структурно-петрофизические данные показали, что на первично- магматические особенности локализации сульфидного оруденения существенный отпечаток наложили послерудные тектонические движения по межпластовым тектоническим зонам синметаморфического рассланцевания, которые, возникли в условиях свекофеннской тектономагматической активизации Балтийского щита и обусловили чешуйчато-блоковое строение Восточного рудного узла, а также многоярусность в расположении дислоцированных рудных тел.

Выводы

1. Образованию в Печенгском рудном районе крупных раннепротерозойских магматических месторождений сульфидных медно-никелевых руд благоприятствовало формирование карельского осадочно-вулканогенного комплекса на древней континентальной земной коре и его длительная тектоническая и металлогеническая эволюция.

2. Согласно интегральной глубинной геодинамической модели глубинного строения Печенгского рудного района, никеленосные габбро-верлитовые интрузии Печенгского рудного поля первоначально представляли собой силы и залегали субгоризонтально. Их локализация происходила в сравнительно узком вертикальном диапазоне вулканогенно- осадочных пород продуктивной толщи и была обусловлена гетерогенностью не только ее литологического разреза, но и высокой анизотропией по физико-механическим свойствам.

3. Изучение Кольской сверхглубокой скважины и месторождений Восточного рудного узла показало выдержанность сульфидного медно-никелевого оруденения по падению на 2.5 км. Об этом свидетельствуют тектонический характер контактов никеленосных интрузивов как со стороны лежачего и висячего бока, так и по простиранию; наклонное залегание первичной расслоенности интрузивов, границ вкрапленных сульфидных медно-никелевых руд и вмещающих осадочных пород; отсутствие прямой корреляции между мощностью интрузивов и мощностью сульфидных медно-никелевых руд; более интенсивное развитие в продуктивной толще согласных тектонических зон синметаморфического рассланцевания по сравнению с нижележащими и вышележащими вулканогенными толщами, а также возрастание в этих зонах KAVp до 1.30-1.40.

4. Важную роль в структуре Печенгского рудного поля занимают межпластовые тектонические зоны синметаморфического рассланцевания, которые обусловили формирование чешуйчато-блоковых структур Восточного рудного узла и привели к многоярусности в расположении рудных тел. Особые условия тектонических деформаций и метаморфизма на этапе свекофеннской активизации не уничтожили первичные магматические руды, а, наоборот, способствовали их преобразованию и формированию богатых эпигенетических сульфидных медно-никелевых руд в межпластовых зонах смнметаморфического рассланцевания с высокой величиной KAVp.