ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2011, том 439, № 6, с. 789-794
= ГЕОХИМИЯ =
УДК 551.72
ГЕНЕЗИС Мп-РУД И ИХ РАСПОЛОЖЕНИЕ В ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНАХ ВОСТОЧНОГО СЕГМЕНТА ПАЛЕОАЗИАТСКОГО ОКЕАНА: 8ш-Ш-ИЗОТОПНЫЕ И ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА
© 2011 г. Е. Ф. Летникова, академик Ф. А. Летников, А. Б. Кузнецов, С. И. Школьник, Л. З. Резницкий, Т. Л. Турченко
Поступило 06.04.2011 г.
Получены первые 8ш—Мё-изотопные характеристики венд-раннекембрийских марганцевых руд. В совокупности с геохимическими особенностями, в том числе распределением в них РЗЭ, стала возможна реконструкция обширных гидротермальных полей в пределах южного обрамления Сибирской платформы и пространственного расположения относительно нее изученных мар-ганценосных бассейнов.
В венде и кембрии в пределах Палеоазиатского океана, с существованием которого связывают основную эпоху осадконакопления в южном складчатом обрамлении Сибирской платформы, были широко проявлены процессы накопления марганца, вплоть до образования крупных месторождений. Концентрирование этого элемента происходило в кремнисто-карбонатных толщах мощных осадочно-вулканогенных серий. В восточной части палеоокеана таким образом было сформировано несколько рудопроявлений (Слю-дянское, Цаган-Забинское, Итанцинское и др.) и Подикатское месторождение марганца с содержаниями этого элемента до 40% (рис. 1). Предполагается, что хемогенное накопление этих руд происходило в осадочных бассейнах при активном участии гидротермальных растворов [1]. Однако в настоящий момент в результате неоднократных по-кровно-складчатых процессов восстановить расположение марганценосных бассейнов, как и гидротермальных полей, к которым они были приурочены, не представляется возможным ввиду их тектонической разобщенности. Более того, породы части рудопроявлений претерпели метаморфические преобразования и представляют собой
Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской Академии наук, Новосибирск Институт земной коры
Сибирского отделения Российской Академии наук, Иркутск
Институт геологии и геохронологии докембрия Российской Академии наук, Санкт-Петербург
гондиты [2]. Осад очно-вулканогенные Мп-месторождения, сформировавшиеся в древних морских бассейнах, имеют важное промышленное значение. Решение вопроса о генезисе Мп-руд и размещении бассейнов их образования необходимо для повышения качества прогноза и поиска полезных ископаемых.
Согласно классификациям Бострёма [3] и Страхова [4], отложения со значениями (Бе + + Мп)/А1 > 2.5, А1/(А1 + Бе + Мп) < 0.3, (Бе + + Мп)/И > 25 относятся к металлоносным осадкам (МО). Среди рассмотренных марганцевых руд к древним металлоносным отложениям можно отнести породы Цаган-Забинского рудопрояв-ления (метаморфический комплекс Приоль-хонья), Икатского месторождения (Икатский хребет, Восточное Забайкалье) и частично гондиты слюдянского метаморфического комплекса (Южное Прибайкалье) (рис. 2). Марганецсодер-жащие породы итанцинской серии (Морской хребет, Восточное Забайкалье) по своим геохимическим характеристикам не отвечают МО, хотя также приурочены к осадочно-вулканогенным отложениям венда—кембрия [5].
Для рудоносных осадков в зонах современной гидротермальной активности на дне океанов характерны присутствие положительной аномалии Еи и вариации в поведении Се, специфичный набор редких и рассеянных элементов, а также положительные значения [6—8]. Все это позволяет нам попытаться определить генезис и первоначальное местоположение известных марганцевых рудопроявлений и месторождений восточного сегмента Палеоазиатского океана и их удаленность от гидротермальных источников в момент формирования.
Изучение петрографического состава образцов, отобранных в пределах перечисленных рудо-проявлений и месторождения, показало некоторое различие минерального состава вмещающих пород. Так, для Слюдянского и Итанцинского рудопроявлений характерен известково-силикат-ный тип вмещающих осадков, Цаган-Забинское
Рис. 1. Схема расположения венд-кембрийских Мп-рудопроявлений и месторождения в пределах южного складчатого обрамления Сибирской платформы. 1 — венд-кембрийские карбонатные отложения задуговых бассейнов [11]; 2 — местоположение Мп-месторождения и рудопроявлений; 3 — государственная граница России.
рудопроявление приурочено к карбонатным отложениям, а Подикатское месторождение представляет собой чередование кремнистых и карбонатных разностей с примесью глинистого материала. При этом разнообразие в минеральном составе вмещающих пород не повлияло на характер распределения рассеянных элементов, типичных для современных металлоносных отложений. Изученные марганцевые руды характеризуются высокими концентрациями хрома, никеля, кобальта, бария и других элементов (табл. 1), типичных для современных гидротерм, приуроченных к гидротермальным полям задуговых бассейнов [8].
При изучении распределения РЗЭ в марганцевых рудах следует принимать во внимание, что накопление этих пород происходило на удалении от места поступления вещества в бассейн седиментации. Для современных металлоносных
осадков транспортировка элементов, в том числе редкоземельных, в морской воде определяется миграцией во взвешенном и растворенном виде в составах гидротермальных плюмов положительной и нейтральной плавучести [8]. Всплывающий плюм с положительной плавучестью (отделяющаяся от устья гидротермального источника взвесь растворенного и взвешенного вещества) характеризуется отсутствием Се-аномалии и выраженной положительной Еи-аномалией. РЗЭ в составе плюма с нейтральной плавучестью (смешение гидротермальных растворов и океанской воды) могут мигрировать на сотни километров от источника поступления. Для них типичны отрицательная Се и положительная Еи-аномалия или их отсутствие. При осаждении в осадок Се-ано-малия может сохраняться, но в восстановительных обстановках и/или при высоких концентра-
ГЕНЕЗИС Мп-РУД И ИХ РАСПОЛОЖЕНИЕ
791
(Бе + Мп)/А1 17.5
15.0 12.5 10.0 7.5 5.0 2.5 0
А1/(А1 + Бе + Мп) 0.5
0.4 0.3 0.2 0.1
0
1 2
3
4
5
(б)
(Бе + Мп)/И
1000
100 -
10
Рис. 2. Классификация металлоносных осадков по Бострёму [3] (а) и Страхову [4] (б) применительно к венд-кембрийским Мп-рудам южного складчатого обрамления Сибирской платформы. 1, 2 — марганцевые руды месторождения Подикат (1) и рудопроявления Итанца (2); 3, 4 — слюдянский метаморфический комплекс: гондиты (3) и Мп-содер-жащие гнейсы (4); 5 — рудопроявление Цаган-Заба, метаморфический комплекс Приольхонья.
1
циях гидроксидов железа и марганца происходит избирательная сорбция этого элемента за счет его окисления до четырехвалентного состояния и возникновения положительной Се-аномалии [6, 9].
Для марганцевых руд месторождения Подикат, рудопроявления Цаган-Забинского и частично Слюдянского вне зависимости от степени метаморфизма типичны ярко выраженная положительная Еи-аномалия и вариации в поведении церия — отрицательная аномалия или ее отсутствие (табл. 1). В породах Итанцинского рудопроявления и отчасти Слюдянского РЗЭ имеют распределение, близкое к нормально-осадочному и характеризуются пологим наклоном с отрицательной Еи-аномалией и отсутствием Се-аномалии.
Мп-руды с алюмосиликатной примесью Слюдянского и Итанцинского проявлений обогащены 8ш и Мё по сравнению с рудами из кремнистых разностей этих же проявлений, соответственно
3.1—7.3 и 14.7—33.7 мкг/г против 1.8—1.9 мкг/г и 9.0—9.5 мкг/г (табл. 2). Мп-карбонатные руды Ца-ган-Забинского проявления и кремнистые руды Подикатского месторождения обеднены 8ш и
1.2—3.6 и 4.8—14.9 мкг/г. Значения еш(500 млн лет) в Мп-породах Слюдянского рудопроявления из-
меняются от —6.5 до —7.9, Цаган-Забинского — от + 1.0 до —3.8, Итанцинского — от —8.2 до —9.2, а в Подикатском месторождении — от —4.9 до —5.6 (табл. 2).
Перечисленные геохимические и изотопные характеристики указывают на то, что отложение Мп-руд Цаган-Забинского рудопроявления происходило в пределах гидротермального поля. Этому не противоречат Rb—8г-характеристики, которые показывают, что отношение 878г/868г в марганценосных осадках было ниже, чем в морской воде венд-кембрийского океана, 0.70620.7082 против 0.7070-0.7092.
В отличие от этого накопление Мп-осадков других рудных полей было несколько удалено от действующих гидротермальных источников и приближено к области разгрузки континентальной коры, которой в венде-кембрии могла быть близлежащая Сибирская платформа. При этом по степени близости к гидротермальным источникам рассматриваемые объекты можно расположить в следующем порядке: Подикатское месторожде-ние-Слюдянское рудопроявление-Итанцинское рудопроявление. Учитывая новые результаты па-леомагнитных исследований в определении сдвиго-
Таблица 1. Содержания петрогенных окислов (мас. %), редких и редкоземельных элементов (г/т) в Мп-рудах южного складчатого обрамления Сибирской платформы
Компонент 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8Ю2 14.03 18.82 49.31 44.82 62.19 53.1 48.86 77.02 74.58 16.39
тю2 0.16 0.04 0.03 0.17 0.21 0.52 0.08 0.41 0.48 0.11
А12О3 1.80 0.80 2.7 2.1 4.45 12.93 1.59 7.54 8.24 1.99
Бе^ 5.68 3.08 2.11 1.26 2.14 3.24 0.72 - - 0.9
БеО - - 0.86 1.35 4.35 5.57 1.05 - - 0.22
МпО 37.36 14.40 17.22 18.41 16.03 13.88 2.82 2.9 1.72 0.22
МБО 3.06 4.12 1.32 4.15 0.98 3.96 2.61 1.73 1.81 17.09
СаО 14.61 32.14 22.18 23.8 8.82 5.7 28.24 0.73 0.67 24.5
№2О нпо 0.22 0.03 нпо 0.2 0.26 <0.2 <0.2 <0.2 0.04
К2О 0.14 0.15 1.11 нпо 0.02 0.09 0.03 1.78 1.66 1.59
Р2О5 0.36 0.21 0.14 0.16 0.3 0.41 0.05 0.01 0.21 0.06
СО2 16.69 25.52 1.87 2.97 0.66 0.44 13.2 36.85
V 116 124 38 21 127.2 211.6 36.2 42.2 66.2 45
Сг 76 33 41 19 24.5 70.8 11.4 37.6 30 3
Со 52 61 62 49 39.2 48.6 14.01 29 45.5 13
131 157 170 44 45.2 23.2 302.4 19.9 31.8 290
Y 1.03 2.5 0.8 0.8 26.2 48.7 11.8 15.5 32.4 35
7г 2.3 4.2 29 3 54.9 136.6 26 68.9 99 35
№ 1.2 0.3 3 3 13.8 9.9 2.3 7 9.3 8
Ва 1074 45 - - 917 1039 1033 546 1230 2.34
La 2.20 1.19 12.57 24.13 21.23 35.26 12.14 14.65 23.91 1.84
Се 2.63 1.14 65.74 67.43 61.89 80.92 21.81 42.59 66.86 0.38
Рг 0.39 0.22 3.44 5.41 4.79 8.18 2.44 3.75 5.92 1.64
Ш 1.48 0.61 14.64 23.04 20.11 33.8 9.16 15.49 23.88 0.32
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.