научная статья по теме ГЕНЕЗИС КАРБОНАТОВ ПАРНОКСКОГО ЖЕЛЕЗО-МАРГАНЦЕВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ) Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕНЕЗИС КАРБОНАТОВ ПАРНОКСКОГО ЖЕЛЕЗО-МАРГАНЦЕВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ)»

УДК 551

ГЕНЕЗИС КАРБОНАТОВ ПАРНОКСКОГО ЖЕЛЕЗО-МАРГАНЦЕВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ) © 2014 г. А. И. Брусницын, В. Н. Кулешов*, П. С. Калугин

Санкт-Петербургский государственный университет 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9;

E-mail: brusspb@yandex.ru *Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7;

E-mail: kuleshov@ginras.ru Поступила в редакцию 28.05.2012 г.

Парнокское месторождение представляет собой стратиформные залежи железных (магнетитовых) и марганцевых (оксидно-карбонатных, карбонатных и карбонатно-силикатных) руд, локализованных в черносланцевых терригенно-карбонатных отложениях западного склона Полярного Урала. Изучение литологии рудоносных отложений показало, что их накопление происходило в спокойной гидродинамической обстановке в пределах относительно замкнутого участка морского дна (впадины-ловушки). В придонной толще морской воды периодически возникали анаэробные условия, способствовавшие накоплению в терригенно-карбонатных осадках рассеянного органического вещества. Главным источником углерода для образования карбонатов кальция в рудовмещающих отложениях служила растворенная в морской воде углекислота. В обогащенных органическим веществом отложениях в образовании карбонатов принимала также участие углекислота, выделяющаяся при деструкции органического вещества. Однако, судя по значениям S С (от 0.5 до — 4.4%е PDB) доля изотопно-легкого биогенного углерода в составе кальцита вмещающих пород была относительно не велика. Наиболее вероятным источником железа и марганца служили просачивающиеся на морское дно гидротермальные растворы. В периоды стагнации Eh-pH-условия были благоприятны для осаждения железа и накопления марганца в растворенном состоянии. При смене режима стагнации и обогащении придонных вод кислородом происходило окисление сконцентрированного в них марганца и перевод его в осадок. Таким образом, периодическое изменение Eh-рН-пара-метров водной массы приводило к дифференциации железа и марганца. Изначально осаждение железа и марганца, скорее всего, осуществлялось в форме их оксидов и гидроксидов. При последующих процессах литификации происходило восстановление железа и марганца с образованием магнетита и родохрозита. Структуры и текстуры родохрозитовых агрегатов указывают на то, что образование карбонатов марганца началось еще на стадии диагенеза, на последующих стадиях литогенеза эти минералы испытывали неоднократную перекристаллизацию. Изотопные данные (813С = = —8.9 до —17.1% PDB) определенно указывают на то, что главным источником необходимой для образования карбонатов марганца углекислоты являлось окисленное органическое вещество осадка. Изотопный состав углерода в карбонатах из вмещающих пород и марганцевых руд принципиально разный. В отличие от карбонатов вмещающих пород, образование карбонатов марганца происходило при активном участии биогеохимических процессов. Дальнейшие процессы метагенеза (Т « 250—300°С, Р « 2 кбар) приводили к преобразованию структур, текстур и минерального состава всех пород месторождения. В частности, при повышении температуры и давления в марганцевых рудах формировались многочисленные силикаты.

DOI: 10.7868/S0024497X14030021

Парнокское месторождение расположено на западном склоне Полярного Урала в 70 км к востоку от города Инты. Месторождение приурочено к обогащенным углеродистым органическим веществом терригенно-карбонатным отложениям — так называемыми черносланцевым толщам. Железные и марганцевые руды представлены морскими осадками, преобразованными процессами регионального метаморфизма (Т ~ 250— 300°С, Р ~ 2 кбар) и затем гипергенеза [Шишкин, Герасимов, 1995; Герасимов и др., 1999; Гераси-

мов, 2000; Брусницын и др., 1999; Зыкин, 2004а; Брусницын, Кулешов, 2011]. Гипергенные руды на месторождении развиты ограничено, основной объем продуктивной толщи сложен слабоме-таморфизованными осадочными породами.

Характерной особенностью Парнокского месторождения является существенно карбонатный состав как вмещающих пород, так и марганцевых руд. В то же время в современных морских осадках марганец накапливается преимущественно в форме оксидов и гидроксидов. Карбонаты же

марганца (родохрозит, кутнагорит и др.), как правило, кристаллизуются в ходе постседиментаци-онных процессов, при диа- и/или катагенезе рудоносных отложений. Для изучения условий и механизмов образования карбонатов, а также для уточнения генезиса месторождения в целом, помимо минералогических наблюдений, требуется установить природу сосредоточенной в марганцевых рудах углекислоты. Для этого необходимо определить изотопный состав углерода и кислорода карбонатов из марганцевых руд и вмещающих их пород.

Такие исследования для Парнокского месторождения выполнялись неоднократно. Однако полученные результаты разными авторами интерпретировались с принципиально разных позиций. Так, по мнению В.И. Силаева и Л.Л. Ширяевой [1997] изотопный состав марганцевых карбонатов "характеризуется экстремально облегченным углеродом, не имеющим аналогов среди изученных карбонатных генотипов" (стр. 391). Родохро-зитовые руды они рассматривали как продукт гипергенного изменения известняков. Я.Э. Юдович с соавторами [1998] полагали, что относительно морских карбонатов родохрозиты из марганцевых руд обогащены эндогенным углеродом. Это же утверждалось в работе Н.Н. Герасимова [2000]. Н.Н. Зыкин [2004б] отстаивает точку зрения об аутигенном происхождении карбонатов; необходимая для этого углекислота имела биогенную природу, а источником органического вещества служил континентальный снос. Из всего сказанного следует, что существующие разночтения слишком серьезны, и вопросы о механизмах и времени формирования марганцевых карбонатов в рудах Парнокского месторождения, по сути, остаются открытыми.

Отмеченное обстоятельство побудило нас еще раз обратиться к изучению Парнокского месторождения и, опираясь на оригинальные материалы минералогических исследований и анализы изотопного состава углерода и кислорода карбонатов, попытаться решить эти вопросы.

СТРОЕНИЕ РУДОНОСНОЙ ТОЛЩИ

Геологическое строение Парнокского месторождения подробно рассмотрено в большом количестве специальных публикаций [Шишкина, Герасимов, 1995; Юдович и др., 1998; Герасимов и др., 1999, Контарь и др., 1999; Герасимов, 2000; Зыкин, 2004а; Лемешев и др., 2009; Столяров и др., 2009]. Базируясь на этих работах, а также на результатах собственных полевых исследований 1997—98 и 2008 гг., ниже мы кратко охарактеризуем основные черты строения и состава продуктивных отложений.

Месторождение приурочено к палеозойским осадочным толщам западного склона Полярного Урала, сформированным в морском бассейне в

обстановке пассивной континентальной окраины. Осадочные комплексы подразделяются на две структурно-формационные зоны — западную, Елецкую, сложенную преимущественно карбонатными осадками мелководного шельфа, и восточную, Лемвинскую, сформированную карбо-натно-кремнисто-глинистыми отложениями глубоководного шельфа и континентального склона [Войновский-Кригер, 1945; Пучков, 1979]. Пар-нокское месторождение локализовано в зоне тектонического сочленения елецких и лемвинских фаций.

Район месторождения сложен терригенно-кар-бонатными отложениями: известняками, алевролитами, песчаниками, углисто-кремнистыми, из-вестково-углисто-глинистыми и др. сланцами. Особенностью осадочного разреза является близкий литологический состав пачек разного возраста (01—Э2). Кроме того, в силу слабой фаунистиче-ской охарактеризованности возраст некоторых толщ установлен не точно и вызывает дискуссии. В частности рудоносная толща по одним оценкам датируется средним—верхним ордовиком [Шишкин, Герасимов, 1995], а по другим — средним девоном [Зыкин, 2004а].

Рудовмещающая (парнокская) толща сложена пелитоморфными известняками, известковисты-ми алевролитами и углеродистыми сланцами, содержащими в переменных количествах глинистую, кремнистую и известковистую составляющие. Фоновые отложения по составу близки к углеродистым глинисто-кремнисто-известкови-стым сланцам. Мощность рудоносных отложений варьирует от 10 до 100 м.

Парнокская толща повсеместно контактирует с обогащенными органическим углеродистым веществом породами харотской свиты Э1): углисто-глинисто-кремнистыми сланцами с прослоями фтанитов и пелитоморфных известняков (рис. 1). Более того, некоторые пласты марганцевых руд полностью локализованы в породах ха-ротской свиты, вблизи ее контакта с известняками и сланцами парнокской толщи. Таким образом, продуктивные отложения содержат слои углеродистые пород, а углеродистые осадки — прослои марганцевых руд. Все это свидетельствует о тесном генетическом родстве парнокских и харотских отложений.

В разрезе парнокской толщи тела железных и марганцевых руд повторяются неоднократно. Руды локализуются: а) среди углеродистых сланцев, б) на границе углеродистых сланцев и пелито-морфных известняков, в) среди пелитоморфных известняков. Последний вариант самый распространенный. Руды слагают пласты и лентовидные тела, согласно залегающие во вмещающих породах. Мощность отдельных пластов варьирует от 0.5 до 2 м, протяженность достигает до 100 м. Сближенные пласты группируются в залежи мощностью до 20 м и протяженностью до 400 м.

СЗ

\\\\ \\\\ 4 \ \ \ 1 4 \ 01_2(02> \\

участок Магнитный-1

ЮВ

0 10 20 30м

1_I_I_I

1 ... 3 5

_"—--

2 .---- .. 4 6

Рис. 1. Схематический геологический разрез участка Магнитный-1, по [Шишкин, Герасимов, 1995] с упрощениями. 1 — четвертичные пески, супеси, глины, галечник, 2 — кварцевые песчаники, алевролиты и сланцы, 3 — углеродистые глинисто-кремнистые сланцы (харотская свита), переходящие в пределах рудоносной (парнокской) толщи в глини-сто-кремнисто-известковистые сланцы, 4 — известковистые песчаники, 5 — известняки, 6 — магнетитовые руды, 7 — карбонатные и силикатно-карбонатные марганцевые руды, 8 — крупный надвиг, 9 — проекции буровых скважин. Возраст осадочных пачек дан по [Шишкин, Герасимов, 1995], в скобках приведены возрастные оценки по [Зыкин, 2004а].

Цепочки залежей вытягиваются на расстояние до 4 км. По паде

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.

Показать целиком