Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

POTENTIALLY SUITABLE VOLCANIC COMPLEXES FOR THE PRODUCING OF BASALT FIBER ON THE TERRITORY OF PERM REGION

Suslov S.B. 1 Mankova T.V. 1 Blinov S.M. 1
1 Perm State University, Perm
Проведен аналитический обзор предшествующих исследований по изучению базальтоидов на территории Пермского края. Приводится распространение основных вулканических образований, описания пород и их химический состав. Наибольшие проявления основного вулканизма зафиксированы в составе двух свит: щегровитской и керносской. Характерными чертами химизма щегровитской свиты являются высокие содержания щелочей, титана, железа, а для пород дворецкого комплекса керносской свиты высокая титанистость и щелочность, недосыщенность кремнекислотой. Выполнена предварительная оценка пригодности пород как сырья для базальтового волокна по данным химического состава. Ранее, при производстве геолого-съёмочных и поисковых работ, оценка магматических пород для этих целей не проводилась. Проведение комплекса тематических и поисковых работ позволит наладить широкое производство базальтового волокна из местного сырья и свести к минимуму импорт из-за границы.
The analytical review of previous researches of basalts in the Perm region was made. Location, description and chemical composition of volcanic rocks are in the article. The greatest development of basic volcanism recorded in two formations: schegrovitskaya and kernosskaya. The characteristic features of the chemistry of schegrovitskaya formation rocks are high alkali, titanium and iron contents, and the rocks of the kernosskaya formation are high titanium and alkalinity, silica undersaturated. Preliminary assessment of suitability of basalts as a raw material for mineral fiber on the base of chemical composition was done. Previously, in production of geological mapping and prospecting evaluation of igneous rock for the prodicing of basalt fiber was not done. A complex of thematic and prospecting work will lead to the widespread production of basalt fiber from local raw materials and will minimize the import from abroad.
acidity module
fiber
basalt
На территории Пермского края магматические образования локализованы в ее восточной горно-складчатой части, обнажаясь в ядрах и крыльях мегаантиклинориев Центрально-Уральского поднятия и, значительно реже, в пределах Западно-Уральской зоны складчатости. До начала 60-х годов XX столетия были известны единичные выходы изверженных пород на поверхность, и западный склон Урала в пределах области считался фактически амагматичным. Последующие геологосъемочные работы, проведенные в 60-90-х годах, опровергли это мнение. Открыт, закартирован и изучен весьма широкий по составу спектр магматических пород, что заставило изменить подходы в оценке металлогенического потенциала региона, в том числе и сырья для производства базальтового волокна. В пределах Горнозаводского района основные магматические породы имеют широкое распространение. Ниже приводится очень краткая характеристика основных вулканических комплексов, потенциально пригодных в качестве сырья для производства базальтового волокна. Наибольшие проявления основного вулканизма зафиксированы в пределах Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория и картируются в составе двух свит: щегровитской и керносской.

Щегровитская свита (R3šg) выделена С. В. Младших в 1958 г. [3] в бассейне р. Вильва и на основании последних исследований занимает положение между усьвинской свитой верхнего рифея и танинской (вильвенской) свитой нижнего венда (рис. 1).

pic

Рис. 1. Расположение пород Щегровитской свиты на р. Вижай [9]

Щегровитская свита расчленена на две подсвиты, соответствующие двум фазам проявления вулканизма [7, 8]. Нижняя подсвита наиболее полно представлена в осевой части Кваркушско-Басегского антиклинория, где наблюдаются покровы, реже потоки с шириной выходов до 4-6 км при протяженности 15-30 км. Контактовые изменения с подстилающими усьвинскими породами имеют мощность до 30 м. Вулканиты представлены породами нормального ряда: базальтами, андезибазальтами и андезитами. В отдельных обнажениях наблюдается подушечная отдельность (0,5-1,5 м), что в сочетании с зеленой окраской пород говорит о подводном характере излияний. Мощность подсвиты на р. Вижай более 820 м.

Верхняя подсвита пользуется ограниченным распространением в центральных частях синклинальных структур и представлена умеренно-щелочными породами: трахибазальтами, трахиандезибазальтами, трахиандезитами, трахитами, латитами. Цвет пород умеренно-щелочного ряда - фиолетовый, сиреневый различных оттенков, что говорит о вероятных наземных излияниях. Мощность верхней подсвиты на р. Вижай оценивается в 80 м. По р. Вильва мощность базальтоидов более 500 м, а верхней подсвиты (трахибазальты, трахиандезибазальты, трахиты) - 200 м. Восточнее г. Ослянка отложения верхней подсвиты преобладают, в составе ее появляются помимо трахитов игнимбриты, трахириолиты, фельзиты.

Характерными чертами химизма щегровитской свиты в целом являются высокие содержания щелочей, титана, железа, а также исключительно высокая степень окисленности последнего [7, 8]. Абсолютный возраст (Rb-Sr) вулканитов (р. Вильва, в 3 км южнее Коростелевки) оценивается в 672±22 млн. лет (Ронкин, 1989; Козлов, 1990).

Все субщелочные и средние разновидности пород щегровитской свиты обладают повышенным модулем кислотности Мк=(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO) [2] и малопригодны для производства каменного волокна. Метабазальты нормально-щелочного ряда по составу и модулю кислотности близки к эталонным и могут быть рекомендованы для разработки [4]. Сложность заключается в том, что нижняя подсвита щегровитской свиты, которая сложена преимущественно базальтами, никак не выделена на всех изданных геологических картах, а в литературе приводятся характеристики в основном субщелочных и щелочных разностей (табл. 1).

Таблица 1

Средний химический состав вулканитов щегровитской свиты

 

I фаза

II фаза

Субвулканические образования

 

Базальт

Андези-базальт

Трахи-базальт

Трахи-андези-базальт

Трахи-андезит, латит

Трахит

Трахи-риодацит

Кол-во анализов

11

1

22

6

1

9

2

SiO2

46,95

54,40

47,46

52,57

55,98

64,92

73,86

TiO2

3,34

2,99

3,19

2,78

2,52

0,88

0,61

Al2O3

13,77

13,33

14,89

14,93

10,09

13,27

11,84

Fe2O3

9,24

9,90

8,61

10,60

11,17

5,60

3,43

FeO

4,32

3,43

5,64

2,92

2,00

2,40

1,33

MnO

0,20

0,14

0,19

0,10

0,08

0,12

0,07

MgO

4,81

3,25

3,91

2,42

1,05

1,02

0,51

CaO

6,92

5,03

5,99

2,84

5,95

1,85

0,7

Na2O

2,58

3,90

2,93

2,59

2,74

3,26

2,15

K2O

1,32

0,36

1,71

3,13

1,25

4,54

2,93

P2O5

0,54

0,55

0,69

0,64

0,77

0,17

0,11

ППП

4,42

2,66

3,68

2,75

5,42

1,76

2,03

Сумма

99,46

99,94

99,51

99,38

99,00

99,76

99,55

СO2

2,09

0,15

1,16

1,75

3,47

0,75

0,29

H2O+

4,80

2,38

3,50

2,40

-

-

-

S (в)

0,06

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

Мк

5,18

8,18

6,30

12,83

9,44

27,24

70,83

Керносская свита (V1kr) выделена Б. Д. Аблизиным в 1961 г. по р. Сылвице и по литологическим особенностям подразделена на две подсвиты: нижнекерносскую - песчаниковую и верхнекерносскую - карбонатно-вулканогенную [1]. Отложения керносской свиты прослеживаются в ядрах антиклинальных и синклинальных структур, а севернее р. Вильва в виде широкой полосы в пределах Вильвенско-Шишимского моноклинория.

Все вулканические образования верхнекерносской подсвиты описываются в составе дворецкой толщи, основу которой составляет дворецкий комплекс гиаломеланефелинит-трахибазальтовый, петротип которого находится на р. Вильва в районе бывшего хутора Дворец. Наиболее крупные проявления вулканизма сосредоточены на р. Вильва и протягиваются на 12 км до притоков р. Вижай (рр. Талая и Ольховка) при максимальной ширине до 900 м. Прерывистые выходы вулканитов прослеживаются и на север до р. Усьва. Выходы вулканитов на поверхность известны в бассейне р. Яйвы на г. Благодать, в верховьях р. Полуденки - притока р. Чикман, в бассейне р. Косьвы в районе пос. Семёновка (рис. 2).

Дворецкий комплекс сформировался в течение двух стадий (фаз). К первой стадии относятся породы умеренно-щелочного ряда (трахибазальты, трахиандезибазальты, трахиандезиты, трахиты), ко второй - щелочного ряда: гиаломеланефелиниты (авгититы), оливиновые гиаломеланефелиниты (лимбургиты), щелочные базальты (нефелиновые базальты, тефриты), основные фонолиты, щелочные трахиты, фонолиты. Вулканиты слагают синклиналь, осложненную тектоническими нарушениями, фиксирующими грабенообразную структуру. Дворецкие образования сопровождаются дайками и силлами эссекситов и пикритов Кусьинского комплекса, по-видимому, комагматичных описываемым вулканитам и составляющих с ними единую Дворецко-Кусьинскую вулкано-плутоническую ассоциацию. Главными особенностями химизма всех пород дворецкого комплекса является высокая титанистость и щелочность, недосыщенность кремнекислотой (табл. 2, 3).

pic

Рис. 2. Распространение пород Дворецкого комплекса: а) на р. Вильва,

б) на водоразделе рр. Талая,  Бол. Рассольная и Боровуха [8, 9]

Таблица 2

Химический состав вулканитов первой фазы дворецкого комплекса

 

Пикрит

Трахибазальт

Трахиандези-базальт

Трахиандезит

Трахит

Количество

анализов

7

59

14

8

6

SiO2

40,97

45,43

51,46

59,47

59,53

TiO2

2,24

3,80

2,58

1,27

1,34

Al2O3

10,84

13,69

16,34

17,32

16,88

Fe2O3

7,70

7,23

5,46

3,77

2,82

FeO

6,45

5,52

4,34

1,75

3,65

MnO

0,18

0,18

0,14

0,11

0,09

MgO

15,70

6,48

4,3

1,76

1,87

CaO

3,43

7,37

4,22

2,00

1,80

Na2O

0,58

3,35

4,74

7,22

5,29

K2O

0,41

1,62

1,60

1,65

3,62

P2O5

0,37

0,72

0,661

0,336

0,595

ППП

10,73

4,25

3,06

2,51

2,21

Сумма

99,84

99,78

99,74

99,46

99,64

СO2

1,69

0,98

0,53

0,51

0,26

H2O+

6,04

2,86

1,84

1,38

1,91

S (в)

0,025

0,031

0,042

0,028

0,005

H2O-

-

0,48

0,42

0,38

0,16

NiO

-

0,022

0,013

0,005

0,025

Cr2O3

0,26

0,019

0,014

0,004

0,018

CoO

-

0,002

-

-

0,002

Мк

2,70

4,27

7,96

20,42

20,82

Таблица 3

Химический состав вулканических пород второй фазы дворецкого комплекса

 

Лимбургит

Авгитит

Щелочной

базальт

Гиаломела-фонолит

Фонолит

Количество

анализов

6

45

9

3

4

SiO2

41,81

41,54

45,49

47,91

57,37

TiO2

2,35

4,64

4,37

3,38

1,10

Al2O3

13,79

11,98

12,91

16,76

17,42

Fe2O3

6,48

8,61

7,91

6,26

3,28

FeO

8,08

5,87

4,75

3,10

1,46

MnO

0,13

0,19

0,18

0,16

0,09

MgO

8,63

7,74

6,03

4,15

3,69

CaO

9,92

9,06

5,75

3,88

2,02

Na2O

2,36

2,50

3,02

2,44

6,86

K2O

1,47

1,29

2,47

5,22

2,41

P2O5

0,66

0,78

0,98

0,644

0,222

ППП

3,03

5,28

5,37

5,41

3,56

Сумма

100,47

99,65

99,26

99,33

99,45

CO2

1,43

0,62

1,13

0,46

1,03

H2O+

0,74

4,41

-

-

-

S (в)

-

0,028

0,01

0,014

0,006

H2O-

-

1,050

-

-

-

NiO

-

0,02

0,014

0,010

0,019

Cr2O3

-

0,024

0,019

0,011

0,017

CoO

-

0,002

-

-

-

Мк

3,00

3,19

4,96

8,05

13,10

Основные вулканиты ограниченно распространены и в составе промысловской серии ордовика, в частности, на участке «Малая Порожная» они представлены трахибазальтами верхнесеребрянского комплекса. Трахибазальты имеют вишневую, темно-вишневую, фиолетовую окраску (за счет гематитизированного стекла) и миндалекаменную текстуру [10]. По химизму трахибазальты соответствуют дворецким образованиям (рис. 3) и часто интенсивно карбонатизированы. Мощность вулканогенных пород составляет 20-90 м.

Породы среднего состава первой фазы и щелочные разновидности (гиаломелафонолит и фонолит) пород второй фазы Дворецкого комплекса имеют достаточно высокий модуль кислотности, что нежелательно для производства базальтового волокна. Величины Мк трахибазальта и щелочного базальта, рассчитанные по данным химического состава, входят в рекомендуемый производителями непрерывного волокна диапазон - 4,7 - 6,5 [4].

Приведённая выше характеристика базальтоидов показывает пригодность большинства вулканитов основного состава, развитых на территории Горнозаводского района Пермского края, для производства базальтового волокна, и значительное их распространение. К сожалению, ранее, при производстве геолого-съёмочных и поисковых работ оценка магматических пород для целей изготовления базальтовых волокон не проводилась. Проведение комплекса тематических и поисковых работ позволит наладить широкое производство базальтового волокна из местного сырья и свести к минимуму импорт из-за границы.

pic

Рис. 3. Трахибазальты дворецкого и верхнесеребрянского комплексов на диаграммах Al2O3 - FeO+Fe2O3+TiO2 - MgO и TiO2 - FeO+ Fe2O3. 1. - трахибазальты участка «Малая Порожная»; 2. - поле трахибазальтов Дворецкого комплекса; 3. - поле трахибазальтов Верхнесеребрянского комплекса

Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства образования Пермского края (научный проект МИГ «Оценка минерально-сырьевой базы Пермского края для обеспечения производства высокотехнологичного базальтового волокна»).

Рецензенты:                                                                         

Ибламинов Рустем Гильбрахманович, доктор геолого-минералогических наук, заведующий кафедрой минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.

Чайковский Илья Иванович, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией «Геология месторождений полезных ископаемых» Горного института УрО РАН, г. Пермь.