Введение



ВВЕДЕНИЕ


Актуальность проблемы. Железистые и марганцовистые породы, среди которых выделены джаспериты, госсаниты и умбриты [Теленков, Масленников, 1995], широко распространены в вулканогенно-осадочных комплексах колчеданоносиых районов Южного Урала. Для них характерна ассоциация с сульфидными рудами, но часто они встречаются и вне связи с колчеданными рудными телами. К настоящему времени определились несколько гипотез, объясняющих происхождение этих пород - гидротермально-осадочная [Зайкова, 1991; Старикова, 2002], гидротермально-метасоматическая [Гаврилов, 1972] и гальмиролитическая [Пуркин, Денисова, 1987; Злотник-Хоткевич, 1989; Масленников, 1999]. Взаимоотношения этих процессов и конкретная роль каждого из них остаются во многом неясными и дискуссионными, так как многие генетические признаки железистых и марганцовистых образований являются конвергентными. Кроме того, несмотря на общность происхождения, эти породы существенно отличаются друг от друга по комплексу литолого-геохимических признаков. Решение этих вопросов невозможно без тщательных минералого-петрографических и геохимических исследований и выяснения условий их образования в конкретных геологических обстановках.


Узельгинское колчеданоносное поле, где представлены наиболее крупные горизонты различных типов железистьрс и марганцовистых пород, является эталонным объектом для их изучения, как один из наиболее сохранившихся и хорошо вскрьггых карьерами, разбуренных скважинами и осваиваемых подземными выработками горно-геологических районов.


Цель и основные задачи исследований. Исследования направлены на оценку вклада гидротермальных и гальмиролитических процессов в образование железистых и марганцовистых Пород. В связи с этим, основными задачами исследований явились: 1) выяснение особенностей локализации, строения и состава железистых и марганцовистых пород, 2) выявление последовательности минеральных преобразований и особенностей геохимии главных компонентов (Fe, Mn, Si, Mg, Ti, Al, Ca, Na, К и Р), сопутствующих элементов (Си, Zn, Ni, Pb, Co, Cr), рассеянных и редких элементов (Rb, Sr, Nb, U, Та и др.), 3) изучение поведения редкоземельных элементов при формировании различных типов железистых и марганцовистых пород.


Фактическая основа. Фактической основой диссертационной работы явились материалы, собранные автором в 1987-2003 гг. при выполнении научно-исследовательских тем в лаборатории прикладной минералогии и минерагении Института минералогии УрО РАН. Основными объектами исследований явились колчеданные месторождения (Талган-ское, Молодежное, Узельгинское, им. XIX Партсъезда, Чебачье, Южно-Молодежное) и


участки проявления оксидно-железистой минерализации вне ассоциации с сульфидными рудами (Южно-Талгаиский, Стабиякский, Северо-Узельгинский) на Узельгинском колче-даноносном поле. При решении поставленных задач в сравнительном плане использовались материалы по Александринекому, Бабарыкинскому, Сибайскому, Октябрьскому, Маканскому и Яман-Касинскому колчеданным месторождениям, Сарбайскому и Янзиги-товскому марганцевым месторождениям. Особое значение для сравнительных геохимических исследований имел литературный обзор железистых и марганцовистых образований кипрских и оманских колчеданных месторождений и современных металлоносных осадков.


Методика исследований. В результате проведенных полевых работ автором проведено детальное литолого-фациальное картирование железистых и марганцовистых пород и сопутствующих им вулканогенно-осадочных и осадочных горизонтов. На основании этих данных составлена карта размещения железистых и марганцовистых образований Узельгинского колчеданоносного поля. За время работ на рудном поле собрана представительная коллекция этих пород. Многие из них представлены уникальными образцами различных типов и переходных разностей. Все виды картирования сопровождались послойной характеристикой вещественного состава пород с составлением эталонных лито-грамм по результатам изучения полированных образцов, шлифов и аншлифов, интерпретаций результатов рентгенофазового, силикатного, атомно-абсорбционного и других видов анализа.


Всего изучено более 300 шлифов и аншлифов. Микроскопические исследования проведены с использованием микроскопов Axiophot фирмы CARL ZEISS и Olympus В 202 в Институте минералогии УрО РАН и Axiolab во Фрайбергской Горной Академии в Германии.


Рентгенографическое изучение применено с целью диагностики минералов. Исследования проводились в группе рентгеноструктурного анализа в Институте минералогии на дифрактометре ДРОН-2: условия съемки: Со—излучение, скорость вращения гониометра 1-2 град./мин. (рентгенофазовый анализ), аналитик Т. А. Рябухина. Дебаеграммы редких минералов получены на приборе УРС: условия съемки: к—4, г—0.10 мм, шарик U-220 в, U-30 кв, 1-20 ма, t-З ч, УРС-2. Fe б/ф. Аналитики Е. В. Зенович и П. В. Хворов. При этом микрочастицы для съемки дебаеграмм извлекались при помощи микротвердометра "Durimet" и приготовливались в виде резинового шарика.


Электронномикроскопическое изучение морфологии минералов и их взаимоотношений проводилось на растровом микроскопе (микроанализатор EDAX, приставка к электронному микроскопу SEM-535) совместно с В. А. Котляровым. Полученные энергодис-


персионные спектры микрочастиц и их количественная характеристика являются во многих случаях единственным результатом исследований этих образований.


Микрозондовые исследования проводились на приборе JEOL-733 с ЭДП INCA EN-ERGY-200 в лаборатории экспериментальной минералогии и физики минералов (аналитик Е. И. Чурин и В. А. Муфтахов) и на приборе JXA-8900RL в Горной академии г. Фрайберга в Германии (аналитик К. Беккер). Выполнено более 1500 анализов.


Химические анализы проб железистых и марганцовистых пород выполнялись в Институте минералогии М. Н. Маляренок и Т. В. Семеновой. Атомно-абсорбциоиным методом (пламенный вариант) были определены содержания Си, Zn, Pb, Co, Ni и Сг. Было выполнено более 300 анализов.


Определения содержаний редких и рассеянных элементов в железистых и марганцовистых породах проводились на масс-спектрометрах индуктивно связанной плазмой (VG Plasma-Quad-2c ICP-MS) с анализом как водных растворов (Музей Естественной Истории, Англия), так и продуктов абляции с поверхности аншлифов пучком ультрафиолетового лазера (Nd-YAG), имеющим диаметр 80 мкм (Тасманийский Университет, Австралия). Всего было выполнено 50 анализов. РЗЭ также были проанализированы бумажно-хроматографическим методом (70 анализов).


Личный вклад автора заключается в непосредственном участии во всех этапах исследований: от сбора оригинальных материалов при картировании карьеров, подземных выработок, керна скважин до их первичной обработки, до интерпретации результатов и обобщения аналитических данных.


Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ.


Научная новизна. Впервые показано формирование палеозойских железистых и марганцовистых образований по гиалокластитам кислого состава в результате их придонного преобразования в присутствии карбонатов и сульфидов. Установлена трансформация вулканического стекла через магнезиально-железистые смектиты с последующим разложением их до коллоидных Fe-Si-ассоциаций. Впервые для России описан минерал марстурит. Обоснована подвижность элементов-гидролизатов (Ti, A1, РЗЭ, Y и др.) при формировании железистых и марганцовистых пород и установлены геохимические ряды преобразования гиалокла-стов. Установлено, что РЗЭ в этих образованиях являются индикаторами условий их формирования. Предложены варианты моделей формирования различных типов железистых и марганцовистых образований.


Апробация работы. Основные положения, рассматриваемые в работе, докладывались на международной научной студенческой школе "Металлогения древних и современных океанов" (Миасс, 1998,1999,2000, 2001, 2002, 2003), конференции "Проблемы минералогии,


петрографии и металлогении" (Пермь, 1999), 6-ой европейской школе по металлогении океанов (г. Брест, Франция, 1999), международном симпозиуме "Минералогические музеи" (г. Санкт-Петербург, 2002), Всероссийской научной конференции "Летняя уральская минералогическая школа — 2002" (г. Екатеринбург, 2002), 5-ом Уральском региональном литологиче-ском совещании (г. Екатеринбург, 2002), международной конференции SGA в Греции (г. Афины, 2003), II Всероссийском симпозиуме по вулканологии и палеовулканологии (г. Екатеринбург, 2003).


Анализ результатов проведенных исследований позволил сформулировать следующие защищаемые положения.


Положение 1. Железистые и марганцовистые породы Узельгинского колчеданоносио-го поля, среди которых выделены джаспериты, госсаниты и умбриты, являются продуктами придонного преобразования гиалокластитов кислого состава, содержащих примеси карбонатных и/или сульфидных частиц. Они образуют единый ряд, связанный постепенными переходами, и их минералого-геохимическое разнообразие определяется количественным соотношением компонентов исходных осадков.


Положение 2. Преобразование вулканического стекла кислого состава происходило последовательно, через стадию формирования магнезиалъно-железистых смектитов. Разложение смектитов до оксидов Fe и Si сопровождалось выносом большинства химических компонентов, в том числе А1 и Ti, и фиксацией железа и кремнезема. В зависимости от условий, процесс может прекратиться на любой из минеральных стадий.


Положение 3. Основные отличия в распределении РЗЭ в различных типах железистых и марганцовистых пород отражают влияние примесных карбонатов и сульфидов на подвижность РЗЭ при гальмиролизе гиалокластических осадков.


Практическое значение работы. Разработанная типизация железистых и марганцовистых пород используется при составлении геологических карт палеоостроводужных структур и при прогнозировании колчеданного оруденения на Южном Урале. Отдельные результаты исследований минералогии и геохимии этих пород были представлены в Комитет природных ресурсов по Челябинской области в составе отчета "Составление карт девонских металлоносных отложений Магнитогорской площади с целью прогноза месторождений цветных и благородных металлов", выполненного по соглашению с Комитетом природных ресурсов по Челябинской области в 1999 г., государственный регистрационный номер 47-92-9/18. В настоящее время результаты исследований размещения и состава железистых и марганцовистых образований Узельгинского рудного поля сравниваются с таковыми Александрийского рудного поля для выявления перспективных участков на медноколчеданные руды. Выявление новых площадей распространения и изучение крем-


нисто-железистых и марганцовистых пород Узельгинского рудного. поля служат для обоснования поискового бурения и возможности открытия новых глубокозалегающих месторождений в этом хорошо освоенном районе. Установленная тенденция геохимической дифференциации может быть использована для разбраковки проявлений оксидно-железистой минерализации, которая позволит упростить использование их в качестве поисковых признаков на колчеданное оруденение.


Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и содержит 120 страниц текста, 84 рисунка, 24 таблицы, 10 приложений. В списке литературы 162 наименования.


Автор учитывает научные взгляды А. Г. Злотника-Хоткевича, А. Г. Коссовской, А. П. Лисицына, В. В. Зайкова, Е. В. Зайковой, В. В. Масленникова, В. В. Петровой, А. В. Пуркина, И. В. Хворовой и др.


В первой главе рассматриваются проблемы генезиса железистых и марганцовистых пород палеогидротермальных полей Южного Урала. Во второй главе кратко описано геологическое строение Узельгинского колчеданоносного поля, приводится детальное описание условий локализации железистых и марганцовистых пород, и охарактеризованы особенности преобразования исходных гиалокластов, сульфидов и карбонатов в кварц-гематитовые агрегаты и отмечено участие биогенного фактора в этих процессах. Третья глава посвящена минералогии железистых и марганцовистых пород, в ней изложены процессы минеральных преобразований и новообразований в процессе их формирования. В четвертой главе рассматривается геохимия главных компонентов (Fe, Mn, Si, Mg, Na и др.), элементов-гидролизатов (Ti, Al, Y, Zr, Th и др.), сопутствующих элементов, обогащающих эти образования (Си, Zn, Ni, Pb, Co, Cr) и рассеянных элементов (Rb, Sr, Nb, U, Та и др.). Пятая глава посвящена геохимии РЗЭ в железистых и марганцовистых образованиях. В шестой главе предлагаются варианты моделей формирования апогиалокластитовых железистых и марганцовистых пород.


Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю заведующему лабораторией прикладной минералогии и минерагении Института минералогии, зам. директора по научной работе д-г.-м.н. Валерию Владимировичу Масленникову за ценные замечания при обсуждении результатов исследований и всестороннюю помощь в написании работы. Особую благодарность автор выражает директору Института минералогии чл.-корр. В. Н. Анфилогову за консультации при обсуждении механизма образования железистых и марганцовистых пород; профессору, д.-г. м. наук В. В. Зайкову за постоянное внимание к работе и обсуждение интерпретации


результатов исследований. Искреннюю признательность автор выражает сотрудникам Института минералогии к.г.-м.н. Е. В. Белогуб, К. А. Новоселову, В. И. Поповой, д.г.-м.н. В. А. Попову, А. И. Белковскому, за ценные замечания и добрые советы. Большую благодарность автор выражает сотрудникам химической лаборатории М. Н. Маляренок , Т. В. Семеновой и Л. Ф. Баженовой за выполнение анализов проб, В. А. Котлярову - за помощь в проведении электронно-микроскопических исследований, Е. И. Чурину - за микрозондовые анализы, П. В. Хворову - за проведение рентгенографических исследований, О. С. Теленкову, А. В. Рочеву и В. В. Коржавину - за помощь в техническом оснащении, И. В. Синяковской и Р. 3. Садыковой - за помощь в оформлении работы. Автор выражает огромную благодарность главному геологу ЮУГГП В. В. Ямщиковой и геологу Е. С. Овчаровой за неоценимую услугу в проведении полевых работ по площади.


Особо хочется отметить теплый прием в Горной Академии г. Фрайберга (Германия) и предоставленную возможность изучения минерального состава железистых и марганцовистых пород с получением великолепных фотографий минералов. Автор выражает особую признательность К. Бекккеру за микрозондовые анализы и карты распределения микроэлементов (Германия), Р. Е. Херрингтону (Музей Естественной Истории, Великобритания) за определение редкоземельных элементов в железистых и марганцовистых породах, Л. В. Данюшевскому за проведение точечных анализов РЗЭ (Тасманийский университет, Австралия)).


Автор сердечно признателен своим друзьям и коллегам за помощь в оформлении работы и за созданную благоприятную научную атмосферу, безусловно способствовавшую успешному проведению исследований.


Исследования по теме диссертации были поддержаны РФФИ (проект 02-05-64821), программой "Университеты России" (проект УР.09.01.028), ФЦП "Интеграция" (проект П-ОО35) и программой президиума РАН № 14 "Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология".



ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ГЕНЕЗИСА ЖЕЛЕЗИСТЫХ И МАРГАНЦОВИСТЫХ ПОРОД


В ОСАДОЧНО-ВУЛКАНОГЕННЫХ КОМПЛЕКСАХ


КОЛЧЕДАНОНОСНЫХ РАЙОНОВ


1.1. Типы железистых и марганцовистых пород


Под металлоносными отложениями понимаются все обогащенные железом, марганцем и некоторыми другими элементами образования, обнаруженные в Мировом океане в районах с высокой подводной вулканической активностью. Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о формировании этих образований с перерывами на всем протяжении системы срединных хребтов Мирового океана (рис. 1). Они также встречаются в районах проявления подводного вулканизма на некоторых островных дугах. Образования такого же типа перекрывают более древнюю океаническую кору на флангах всех океанических хребтов. Подобные, генетически родственные, образования встречаются в стратиграфических разрезах на континентах. Примерами уникального железо-марганцевого рудопро-явления, напоминающих современные металлоносные осадки, являются всемирно известные охры или госсаны (железистые) и умбры или умбриты (железистые с повышенным содержанием марганца) на колчеданных месторождениях о. Кипр, в пределах массива Тро-одос и на севере Омана, в разрезе Симейлского покрова [Robertson, Hudson, 1973; Fleet, Robertson, 1980; Boyle, 1984; Karpoffet al., 1988] (рис. 2-3). Намного шире распространены джаспериты или яшмокварциты (железисто-кремнистые образования), часто ассоциирующие с мелкими месторождениями марганца и также встречающиеся на колчеданоносных полях. Наиболее подробно они изучены в составе юрско-меловой францисканской формации Калифорнии и в пределах марганцевых месторождений северозападной части Коста-Рики [Kuypers, Denyer, 1979].


Железистые и марганцовистые породы являются неотъемлемой частью рудовме-щающих разрезов колчеданоносных районов Южного Урала. Эти породы состоят, главным образом, из оксидов и гидрооксидов железа (гематит, гетит, иногда магнетит), кварца, оксидов, карбонатов и силикатов Мп, иногда в их составе отмечаются значительные содержания кальцита и хлорита. Среди них выделены три главных типа: джаспериты, госсаниты и умбриты [Масленников и др., 1989; Зайков и др., 1993; Теленков, Масленников, 1995].


Джаспериты (jaspery - яшмовидный, англ.) или "яшмокварциты" — оранжевые и ярко-красные гематит-кварцевые породы, отличающиеся от яшм по условиям локализации, форме тел и структурно-текстурным особенностям [Геосинклинальная..., 1984; Kuypers, Denyer, 1979]. В отличие от типичных яшм, эти породы с микробрекчиевыми, глобулярными, кокар-довыми и колломорфными микротекстурами; пятнистыми, иногда грубослоистыми текстура-


10


90


120


Okinawa


Trough — • . , Izu-Bonin


,#Mariana Trough Hawajan Islands


90


1 2 •


Рис. 1. Схема размещения основных полей металлоносных отложений Мирового океана [Гурвич, 1998]. 1 - океанические хребты, 2 - зоны субдукции, 3 - точки проявления оксидно-железистой минерализации.


53 з


г=Ч 8


Рис. 2. Схематический разрез размещения сульфидных руд, охр и умбр на колчеданных месторождениях Кипра [Constantinou and Govett, 1972].


1 - сульфидные руды, 2 - охры, 3 - умбры, 4 - подушечные базальтовые лавы, 5 — аргиллиты, песчаники, 6 - карбонатно-кремнистые породы, 7 - кремнистые породы, 8 - органогенные известняки.


ми. Чаще всего джаспериты встречаются в кровле эффузивно-гиалокластитовых тел базальтового или кислого составов, в ассоциации с яшмами и известняками. Они образуют тела различной формы: жилы, столбы, стратиформные линзы или холмы, пласты и прослои [Зай-ков, 1991;3айкова, 1991].


Джаспериты присутствуют во всех островодужных комплексах Урала. Они - спутники многих вулканогенно-осадочных месторождений - колчеданных (например, Узель-гинское рудное поле), золото-сульфидных (Куросанское месторождение) и марганцево-рудных (месторождения Сарбайское, Кызыл-Таш, Уразовское и др.). Связь джасперитов с месторождениями первой и второй группы не всегда прослеживается, связь джасперитов с некоторыми типами марганцеворудных месторождений - генетическая.


Госсаниты ("gossany" - принадлежащий железной шляпе, англ.) — красноцветные оксидно-железистые апосульфидные образования, являющиеся литифицированными продуктами субмаринного окисления колчеданных руд. Наиболее распространен случай, когда госсаниты образуют латеральные продолжения сульфидных руд на флангах сульфидных залежей. Менее характерно расположение их внутри сульфидных руд, в их кровле или под ними. Они образуют пластообразные тела мощностью от первых сантиметров до 1 м. Железо-оксидные образования обычно постепенно переходят в сульфидные руды, что обусловлено появлением в них сульфидов, количество которых увеличивается по мере приближения к сульфидной залежи. Госсаниты обычно имеют гема-


12


'vjr vi Участок Зуха


Участок Янбу


fc


/


I V:


I Mil t


Участок Сухайлах


Участок Эллей


100 м


Участок Мулайнах


-Х-


Рис. 3. Сотношение железомарганцевых рудопроявлений с эффузивами и осадочными комплексами в Симейлском покрове [Fleet, Robertson, 1980].


1 - подушечные базальты; 2 - гидротермальные жилы, 3 - госсаны, 4 - слоистые охры, 5 - умбриты, 6-7 - стратифицированные брекчии: 6 -базальтов, 7 - средних и кислых эффузивов, 8 - конгломераты, 9 - песчаники, 10 - кремни, 11 - радиоляриты, 12 - олистостромы, 13 - железисто-.» кремнистые "холмы", 14-известняки.


титовый или маггемит-гематитовый состав с примесью хлорита, барита, карбонатов и реликтами сульфидов. Структуры - тонкозернистые, иногда псевдооолитовые, текстуры -микрообломочные, слоистые.


По отношению к материнским сульфидам госсаниты следует подразделять на автохтонные, залегающие непосредственно на рудах, и аллохтонные — перемещенные относительно рудных залежей [Зайков и др., 1993]. В аллохтонных разновидностях появляется соответствующая осадочная масса: песчаная, кремнистая, известковистая.


Термин "gossan" - железная шляпа, широко используется в зарубежных работах, в том числе и для обозначения субмаринных железных шляп, ассоциирующих с "черными курильщиками" [Hekinian et al., 1980; Herzig et al., 1991]. По данным [Constantinou, Govett, 1972], соотношения Cu:Zn, Cu:Co и Ni:Co в сульфидных рудах и охрах (нелитифицированных продуктах окисления сульфидных руд) кипрских месторождений очень близки, но сходство в них становится меньше по мере увеличения расстояния от контакта с сульфидами. С удалением от сульфидных тел, по данным тех же исследователей, резко понижаются содержания меди, цинка, кобальта, увеличивается количество никеля и марганца и появляются прослои монтмориллонитовых глин.


Умбриты или умбры (от umber, англ.) - оксидно-железистые породы с повышенными содержаниями марганца, часто с примесью глинистого, кремнистого или карбонатного материалов. Впервые на Урале были выделены на Талганском медно-цинково-колчеданном месторождении (Южный Урал) [Теленков, Масленников, 1995]. Они образуют маломощные линзовидные тела над сооружениями оксидно-железистого и/или сульфидного состава. Для них характерна пространственная близость с карбонатными отложениями. Текстуры умбритов массивные, брекчиевые, слоистые, структуры пелито-морфные и микрообломочные.


По X. С. Дженкинсу [Jenkyns, 1986], на Кипре к умбрам относятся каштанового цвета кремнистые аргиллиты, обогащенные железом, марганцем, цветными металлами и редкоземельными элементами. Он считает, что для образования умбритов важно субмаринное окисление сульфидов. По А. Флиту и А. Робертсону [Fleet, Robertson, 1980], умбриты рассматриваются как следствие хорошо изученного железо-марганцевого фракционирования в процессе постепенного окисления гидротермальных растворов по мере удаления от места вытекания их на морское дно.


Кипрские умбры хаотически перемешаны с гиалокластитами и обломками подушечных лав, содержат прослои монтмориллонитовых глин. Оманские умбриты содержат значительное количество карбонатного материала. Карбонатный материал замещается желе-


14


зисто-марганцевым. Такие замещения А. Флит и А. Робертсон [1980] склонны объяснять воздействием кислых терм на растворение карбонатного материала при его осаждении.


Таким образом, разновидности железистых и марганцовистых пород локализованы в рудовмещающих разрезах по разному: джаспериты приурочены к кровле как рудоносных, так и безрудных эффузивно-гиалокластитовых построек; госсаниты встречаются только в рудоконтролирующих горизонтах колчеданных месторождений в кровле или на флангах сульфидных залежей; умбриты могут залегать в кровле сульфидных, госсанитовых и джасперитовых построек.


Обобщающая характеристика этих пород дана в таблице 1. Примеры современных и древних железистых и марганцовистых образований, встречающихся в различных тектонических обстановках, приведены в приложении 1.


Выяснение генезиса сходных по строению, составу и механизму накопления железистых и марганцовистых образований, встречающихся в пределах самых разнообразных океанических структур (вблизи активных центров и на большом удалении от них, непосредственно на обнажениях базальтов или кислых вулканитов и там, где они перекрыты слоем осадков или, где не только базальты, но и вообще какие-либо вулканические породы отсутствуют), по мнению большинства исследователей, является принципиально важным, так как эти породы являются одним из решающих поисковых признаков для обнаружения колчеданного оруденения.


В настоящее время вопрос о формировании железистых и марганцовистых пород на колчеданоносных полях Южного Урала дискутируется. Одни и те же признаки этих пород сторонниками различных гипотез истолковываются по разному. Определились три основных направления в разработках по этому вопросу. Считается, что кремнисто-железистые породы могут иметь как гидротермально-осадочный [Зайкова, 1991; Зайков, 1991; Масленников, 1991; Брусницын др., 2002; Старикова, 2001, Зайкова, Зайков, 2003], так и гидротермально-метасоматический [Гаврилов, 1972] генезис. В ряде работ рассматривается придонно-метасоматическое апокарбонатное [Хворова, 1979], апогиалокластитовое [Пуркин, 1987], апосульфидное [Злотник-Хоткевич, 1989; Масленников, 1991] или комплексное гальмироли-тическое происхождение кремнисто-железистых пород [Масленников, 1999].


1.2. Гидротермально-осадочная гипотеза


Наиболее разработанной является модель гидротермально-осадочного происхождения железистых и марганцовистых пород, ассоциирующих с марганцеворудными месторожде-' ниями Южного Урала [Гаврилов, 1972; Контарь и др., 1999; Брусницын и др., 2001; Жуков, 2000; Старикова, 2001 ].


15


Некоторые линзообразные тела гематит-кварцевых пород реконструируются как придонные гидротермальные холмы, сформированные на месте выхода гидротермальных растворов на морское дно. Термодинамические расчеты показали, что такие постройки могут формироваться при поступлении на океаническое дно низкотемпературных (<270 °С), кислых (рН 2.5-3.5) и окислительных гидротермальных растворов, сформированных при флюидодомипирующем режиме взаимодействия морской воды с подстилающими породами. Предполагается, что градиенты температур, рН и окислительного потенциала привели к придонной дифференциации вещества: в осевой зоне формировался железо-кремнистый материал в виде кварца и гематита, а марганец накапливался в периферийной части постройки в виде пиролюзита [Старикова, 2001].


Гидротермально-осадочная модель формирования кварц-гематитовых пород не рассматривает образование госсанитов, указывая на источник вещества, формировавшего эти породы- сульфидные руды.


Для обоснования гидротермально-осадочного происхождения этих пород большинством исследователей используется ряд признаков [Зайкова, Зайков, 2003]. Ниже рассматриваются основные признаки, свидетельствующие в пользу гидротермально-осадочного происхождения этих пород.


Геологическая позиция. Крупные тела джасперитов установлены в различных комплексах: базальтовых (рифтовая система Западно-Мугоджарского задугового бассейна), риолит-базальтовых (внутридуговые локальные рифты в Западно- и Восточно-Магнитогорской па-леоостровных дугах, Верхне-Уральский и Сибайский колчеданоносные районы), андезит-базальтовых (вулканические гряды с марганцевыми месторождениями в Западно-Магнитогорской палеоостровной дуге), терригенных (межвулканическая депрессия в Восточно-Магнитогорской палеоостровной дуге на территории Амамбайского золоторудного района). В большинстве ситуаций тела расположены над вулканическими толщами, в нижней части кремнистых пачек, но имеются случаи нахождения их в более высоких горизонтах в удалении от вулканитов. По мнению Зайковой Е. В. [1991], отсутствие вулканитов и их гиа-локластитов на уровне гематит-кварцевых пород может свидетельствовать в пользу их гидротермально-осадочного генезиса. Особенно показательны джасперитовые постройки на гидротермальном поле «Лисьи горы» в Амамбайском районе. Джаспериты являются низкотемпературной составляющей гидротермального поля и локализованы в толще осадочных пород новобуранной свиты. Ниже тел джасперитов преобладают красноцветные силициты, пелито-литы и алевролиты, выше развиты сероцветные алевролиты и песчаники. Ни эффузивов, ни гиалокластики на этом уровне нет [Зайкова, Зайков, 2003].


16


Таблица 1


Характеристика железистых и марганцовистых пород колчеданоносных районов Южного Урала (составлена автором с использованием материалов Масленникова В.В., Зайковой Е.В., Зайкова В.В. и др.]


Характеристика Джаспериты Госсаниты Умбриты


Геологическая позиция Располагаются над вулканическими толщами Ассоциируют с сульфидными рудными телами Располагаются в кровле джаспери-тов и/или госсанитов


Форма тел Линзы, холмы, пласты, жилы, столбы Пласты, линзы Пласты, линзы


Мощность От первых см до 10 м, иногда до 100 м при протяженности до первых км От первых см до 1 м, редко 2-3 м От первых см до 2 м


Микротекстурные особенности Массивные, пятнистые, микрообломочные Массивные, обломочные, слоистые Массивные, пятнистые, пелито-морфные, слоистые, обломочные


Микроструктурные особенности Микроглобулярные, сферолитовые, колломорфные, микробрекчиевые Мелко- и тонкозернистые, микробрекчиевые Мелко- и тонкозернистые, микробрекчиевые


Минеральный состав Кварц, гематит, Mg-Fe-хлорит, кальцит, смешанослойный минерал хлорит-смектитового типа Кварц, гематит, гетит, Mg-Fe-хлорит, кальцит, смешанослойный минерал хлорит-смектитового типа, альбит, анатаз, титаномагнетит, сульфиды Кварц, гематит, Mg-Fe-хлорит, кальцит, альбит, титаномагнетит, Mn-карбонаты, родохрозит, гаусма-нит, браунит, марстурит, якобсит и ДР.


Химический состав (мае. %) SiO2 70-90 TiO2 0.02-0.07 AI2O3 0.05-1.00 Fe2O3 5-25 FeO 0.3-3.0 MnO до 0.05 MgO до 1 CaO до 5 Na2O до 0.1 K2O до 0.08 Р2О5 до 0.1 SiO2 4-70 TiO2 0.05-0.25 AI2O3 1-13 Fe2O3 15-88 FeO 1-15 MnO 0.5-1 MgO 0.5-5 CaO 0.3-6 Na2O 0.04-0.4 K2O 0.02-0.2 P2O5 1-1.5 SiO 3-20 ТЮ2 до 0.1 А12О3 0.5-6 Fe2O3 1-30 FeO 0.1-7 MnO 1-46 MgO 0.5-3.5 CaO 5-35 Na2O 0.02-1.00 K2O до 0.07 P2O5 0.2-0.4


Современные аналоги Кремнистые осадки Неаполитанского залива Госсаны ВТП (21° с.ш.) Северо-Восточная котловина Тихого океана

Список литературы


http://neosee.ru