УДК 551
ФАЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ОСАДОЧНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ИХ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ. СООБЩЕНИЕ 2. ПРОБЛЕМЫ ГЕОХИМИИ ФАНЕРОЗОЙСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
© 2013 г. В. Н. Холодов, Р. И. Недумов, Е. В. Голубовская
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: rostislavn@yandex.ru Поступила в редакцию 11.04.2012 г.
В сообщении характеризуются минералого-геохимические особенности разных фациальных типов осадочных железорудных месторождений. Особое внимание уделяется месторождениям, связанным с корами выветривания ультрабазитовых магматических пород и морским оолитовым железорудным образованиям. Доказывается многостадийность формирования их геохимического облика и предлагаются геохимические модели их образования.
DOI: 10.7868/S0024497X13010023
Геохимическим особенностям осадочных железных руд было посвящено огромное количество специальных исследований. Среди них особого внимания заслуживают классические работы А. Д. Архангельского, Е.В. Копченовой, Б.П. Кро-това, В.М. Гольдшмидта, К. Ранкамы и Т. Сахамы, Н.М. Страхова, Л.В. Пустовалова, С. Ландергри-на, К. Краускопфа, Г.С. Момжи, Д.П. Сердючен-ко, обобщивших большой фактический материал по распределению и химическому составу осадочных железорудных скоплений и давших теоретическое обоснование поведения в них рудооб-разующих химических элементов и элементов-примесей.
Кроме того, в публикациях геологов-рудников (Г.А. Соколов, Г.А. Браун, А.М. Каминская, А.А. Маракушев, Д.Д. Топорков и др.), в протоколах ВКЗ и ГКЗ СССР, а также в сводных работах К.И. Богдановича, В.А. Обручева, Г. Берга, Р.М. Рутье, Д.П. Сердюченко и А.В. Глебова, Т.А. Тентона, В.И. Смирнова, В. Линдгрена, A. Zitzmann, H.W. Walther, Chr. Neumann-Redlin и др. были охарактеризованы соотношения главных рудообразующих элементов (Fe, Mn, P, Si) в различных осадочных железорудных месторождениях мира.
К сказанному можно добавить, что во многих геохимических сводках по поведению отдельных химических элементов в осадочном процессе, в таких, например, как монографии, посвященные геохимии стронция (В.В. Бурков, Е.К. Подпори-на, Н.С. Скиба), ванадия (В.Н. Холодов, Л.Ф. Бо-
рисенко, В.И. Данчев, П.П. Шиловский), галлия (Ю.Е. Баранов, В.В. Иванов, Л.А. Борисенок, О.В. Вершковская), германия (А.С. Жукова, Ф.Л. Смирнов, В.М. Григорьев), рения (В.Н. Горохова, В.В. Иванов, Е.М. Поплавко), редкоземельных элементов (Д.А. Минеев, Р. А. Балашов), и ряде других приводятся отрывочные сведения о содержании редких и рассеянных элементов в осадочных железорудных месторождениях разных фациальных групп. Поэтому становится очевидной необходимость обобщения этого огромного литературного материала.
Однако создание единой геохимической картины осложняется чисто методическими причинами. В первую очередь это представительность исследованных проб, связанная с различиями в методике опробования объектов, а также точностью и воспроизводимостью анализов, выполненных в разных лабораториях.
Во многих случаях представительность фактического материала по железорудным месторождениям вызывает серьезные сомнения. Часто геохимики пользуются данными по отдельным пробам руд, представляющим те или другие их разновидности, опробование не носит систематического характера, а полученные цифры далеки от той промышленной оценки, которая хорошо известна геологам, производящим подсчеты запасов месторождения.
Более достоверны данные геологов-рудников, оценки которых приближаются к канонам опробования рудных скоплений, изложенным в рабо-
тах М.Н. Альбова, Н.В. Барышева, К.Л. Пожа-рицкого, Г.С. Чечетта и обобщенных в трудах В.И.Смирнова [1969, 1976] и В.М. Крейтера [1960], однако в них отсутствуют данные по поведению элементов-примесей.
Возникает ситуация, при которой объединять материалы геологов-геохимиков и геологов-рудников становится крайне рискованно.
Глубокие сомнения вызывают также точность и воспроизводимость определений содержания малых и редких химических элементов в железных рудах, выполненных в разное время и разными методами — от классических методов химического и спектрального анализов исследования вплоть до современных атомно-абсорбционных и активационных методов.
Если учесть не описанный в печати опыт В.Г. Хитрова, попытавшегося в свое время сопоставить погрешности анализов, выполненных в разных аналитических лабораториях геологических организаций России, и показавшего их слабую сходимость, то станет очевидным, что фактическая база геохимических исследований, вообще говоря, не выходит за рамки весьма приблизительных оценок.
Учитывая все сказанное, мы не можем утверждать, что материалы, собранные в данной статье, являются точной геохимической характеристикой различных фациальных типов осадочных железорудных месторождений. Их скорее следует рассматривать как первую ориентировку в геохимической оценке этих образований и стимул для более широких геохимических исследований в будущем.
О СВЯЗИ ОСАДОЧНОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО ПРОЦЕССА С МАГМАТИЗМОМ
Полные химические анализы осадочных железных руд весьма немногочисленны; некоторые из них приводятся в табл. 1, составленной по данным Ф. Блонделя, Б.П. Кротова, М.И. Яницкого, М.И. Калганова, А.В. Вторушина, Н.А. Егоровой, Д.П. Сердюченко, Н.М. Страхова, Л.Н. Формозовой, А.А. Бабиной, В.П. Казаринова, Г.Г. Невой-са, Ф. Де Торси, А.Ф. Халлимонда и др. исследователей. Рассматривая приведенные цифры, нетрудно заметить, что кроме железа в осадочных рудах постоянно концентрируются 8Ю2, А1203, 1Ю2, СаО и М§О, фосфор, марганец и спорадически накапливаются хром, никель, сера, мышьяк и ряд других химических элементов.
Такая ассоциация химических элементов возникла не случайно; она полностью соответствует набору химических элементов основных и ультраосновных магм.
Действительно, развивая представления Г. Берга и В.М. Гольдшмидта, А.Е. Ферсман [1935а, б] по-
казал, что развитие магматического процесса начинается с концентрации семейства химических элементов, отвечающих максимальной геохимической устойчивости. К ним принадлежат:
— ведущие элементы: М§, 81, Т1, Бе, N1;
— главные элементы: С, О, А1, 8, С1, Са, V, Сг, группа Р1;
— дополнительные элементы: Н, 8с, Мп, Со, Си, Zn, ^е, Аз, Мо и большая группа акцессорных образований.
Далее А.Е. Ферсман [1959] так определяет последовательность минералообразования при формировании основных и ультраосновных магматических пород ряда протокристаллизации (габбро, анортозиты, перидотиты), реализующуюсяся по мере эволюции и застывания магматического очага:
1) металлы — металлическое железо, металлическое железо-никель, хромит (хромшпинель), а также алмаз, графит, апатит и рутил;
2) магнетит, шпинель, ильменит, титаномагне-тит;
3) самородная платина, осмистый иридий;
4) оливин (с содержанием никеля и хрома), пироп;
5) бронзит, гиперстен, диаллаг, диопсид;
6) роговая обманка;
7) плагиоклазы основные (с постепенным увеличением кислотности);
8) сульфиды никеля, железа и меди;
9) соединения платины с сурьмой, серой и мышьяком.
В результате формируется тот ряд основных и ультраосновных магматических интрузий (габбро, перидотиты, анортозиты), который разрушается в зоне гипергенеза и в последующих трансформациях образует фациально разнообразные осадочные железные руды.
Следует, однако, иметь в виду, что основные и ультраосновные магматические породы являются главным, но не единственным источником железа в осадочном цикле. Наряду с ними в качестве поставщика железа иногда выступают метаморфические породы (хлоритовые, биотитовые сланцы, филлиты, амфиболиты), железистые кварциты, а также эффузивные толщи, однако по условиям залегания и фрагментарности эрозии, а также по значительно большей устойчивости в зоне гипергенеза они не могут конкурировать с интрузивными телами.
Очевидно, что осадочный железорудный процесс наследует от магматического цикла геохимическую ассоциацию генетически связанных между собой химических элементов. Эта наследственность особенно ярко проявляется в процессах выветривания, формирования латеритов, железных шляп и россыпей ближнего сноса. Далее, по мере переотложения железа в субаквальных обстановках рек, озер
Компоненты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
8Ю2 2.5 10.96 20.7 6.54 19.27 15.89 14.36 24.92 25.98 11.45-22.37 6.7-24.5 8.51
А12о3 9.8 3.94 18.91 3.14 8.12 2.45 8.5 5.4 6.14 4.37-6.07 3.86-5.81 6.12
тю2 - 0.12 0.27 0.08 0.29 0.12 - 0.39 0.42 0.2-0.37 - 0.36
Ре2Оэ 73.57 65.84 46.8 74.13 35.1 64.15 57.78 49.05 40.16 40.98-61.02 44.14-53.0 1.77
БеО - 0.11 0.3 0.66 - - - 6.62 9.81 0.22-7.7 5.45-10.01 36.91
к2о - - - - - - - - - - - 0.03
№20 - - - - - - - - - - - 0.05
МпО - 0.2 0.11 0.32 13.19 0.19 0.33 0.21 0.23 0.62-2.64 0.44-0.6 0.42
СаО - Сл. 0.22 0.23 2.61 0.1 0.31 1.49 0.67 1.31-5.59 5.2-19.6 5.54
МБО - 1.41 1.5 2.22 1.06 0.16 0.98 1.48 0.97 0.69-1.12 1.38-3.7 3.75
Сг2Оэ 1.84 - 1.11 1.48 - - - - - - - 0.03
р2о5 0.14 0.4 0.03 0.13 2.45 3.04 0.52 1.24 1.17 2.06-2.75 1.42-1.67 1.3
- - - - 0.068 - - - - - Сл—0.42 0.08
А82Оз - - - - - - - - - -0.08-0.16 - 0.03
ВаО - - - - 1.24 - - - - - - -
МО 0.026 - 0.38 Сл. - - - - - - - -
803 0.25 0.13 0.28 0.38 Нет - - - 0.13 0.18-0.4 - 0.13
со2 - - - - - - - - - - Сл-13.72 20.7
п.п.п. - - - - 17.11 - - 9.32 - 11.33-13.62 12.96-19.1 -
н2о 12.1 13.69 9.78 9.97 - 14.14 16.48 - 13.32 - - 4.05-10
Всего 100.22 99.81 100.44 99.31 100.51 100.24 99.26 100.27 99.97 - - 99.59
%
К
(Г
Я е
и
н
Я е
о §
о
Л
я е
X
и
О та
й Я е х
и о
ё та О
И
я я я=
Примечание. 1 — Коиакри (Гвинея); 2 — Халиловское месторождение (Россия); 3 — Малкинское месторождение (Россия); 4 — Серовское месторождение (Россия); 5 — руда озера Пуннус-Ярви (Россия); 6 — Лисаковское месторождение (Россия); 7 — Кутанбулакское месторождение (Казахстан); 8 — Колпашевское месторождение (Россия); 9 — Бакчарское месторождение (Россия); 10 — Керченское месторождение (Украина); 11 — Лотарингское месторождение (Франция, Бельгия); 12 — Кливленд (Англия). Прочерк — нет данных.
11
и морей, эта геохимическая наследственность ослабевает, стирается, и из состава формирующихся осадочных руд исчезают многие хим
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.