ГЕОХИМИЯ, 2013, № 8, с. 690-716
ГЕОХИМИЯ И МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ РУДОНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПАРНОКСКОГО ЖЕЛЕЗО-МАРГАНЦЕВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ) © 2013 г. А. И. Брусницын
Санкт-Петербургский государственный университет 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9;
E-mail: brusspb@yandex.ru Поступила в редакцию 17.01.2012 г.
Принята к печати 21.02.2012 г.
Парнокское железо-марганцевое месторождение приурочено к черносланцевым отложениям западного склона Полярного Урала. Район месторождения сложен слабометаморфизованными тер-ригенно-карбонатными отложениями, сформированными в морском бассейне в обстановке пассивной континентальной окраины. Рудоносная толща образована углистым глинисто-кремнисто-известковистым сланцам, содержащими слои и линзы пелитоморфных известняков, железных и марганцевых руд. Железные руды практически нацело состоят из микрозернистого массивного магнетита. Марганцевые руды представлены линзовидно-слоистыми породами, сложенными гаусман-нитом, родохрозитом и разнообразными силикатами марганца. По соотношению индикаторных элементов (Fe, Mn, Al, Ti) сланцы относятся к пелагическим осадкам, не содержащим избыточных концентраций железа и марганца, состав известняков соответствует металлоносным осадкам, железистых отложений — рудоносным осадкам, а марганцевые занимают промежуточное положение. В обоих типах руд установлены избыточные по отношению к литогенной составляющей осадка концентрации микроэлементов, типичных для субмаринных гидротермальных растворов (As, Ge, Ni, Pb, Sb, Zn и др.). Одновременно, содержания элементов-индикаторов терригенного вещества (Al, Ti, Hf, Nb, Th, Zr и др.) в рудах в несколько раз ниже, чем во вмещающих сланцах (фоновых осадках). В железных рудах спектр редкоземельных элементов содержит положительную европиевую аномалию, а марганцевых — положительную цериевую аномалию. В целом, химический состав руд указывает на их образование в зоне разгрузки гидротермальных растворов. Специфика изученного объекта заключается в реализации гидротермального процесса в обстановке осадочного бассейна при отсутствии явных признаков вулканизма. Гидротермальные растворы формировались в толще терригенно-карбонатных отложений преимущественно за счет захороненных седиментационных вод. Возможно, что гидротермальная система была активизирована обновлением тектонических и магматических процессов в фундаменте осадочных формаций. Растворы выщелачивали железо, марганец и другие элементы из осадочных пород и выносили их на поверхность дна морского бассейна. Разгрузка растворов происходила в относительно замкнутой впадине морского дна при периодически возникающих анаэробных условиях. Вариации Eh—pH параметров среды приводили к дифференциации железа и марганца и накоплению контрастных по химическому составу рудоносных отложений.
Ключевые слова: месторождения марганца, геохимия металлоносных и рудоносных осадков, гидротермально-осадочный рудогенез.
Б01: 10.7868/80016752513070029
ВВЕДЕНИЕ
Парнокское железо-марганцевое месторождение расположено на западном склоне Полярного Урала в 70 км к востоку от города Инта. Месторождение приурочено к обогащенным углеродистым органическим веществом терригенно-кар-бонатным отложениям — так называем, черно-сланцевым толщам. Железные и марганцевые
руды представлены морскими осадками, преобразованными процессами регионального метаморфизма (Т~ 250—300°С, Р~ 2 кбар) и затем ги-пергенеза [1—3].
Гипергенные руды на месторождении развиты ограничено, основной объем продуктивных отложений сложен слабо метаморфизованными осадочными породами. Их генезис в настоящее время вызывает дискуссию. Особенно остро обсуждается
вопрос об источниках и механизмах поступления рудного вещества в область седиментации. Согласно наиболее ранней гипотезе [1, 2], железо, марганец и сопутствующие им элементы выносились на поверхность морского дна гидротермальными растворами. Ключевым аргументом в пользу данной модели служит принципиальное сходство строения продуктивных отложений Парнокского месторождения и современных рудоносных илов глубоководных впадин Красного моря, гидротермально-осадочная природа которых не вызывает сомнений. Кроме того, в парнокских рудах отмечались концентрации Zn, РЬ, Ва, Си, Сё, Со, Ое и Л§, повышенные более чем в 10—100 раз относительно средних содержаний в земной коре, что также характерно для металлоносных осадков. Однако, имеющиеся сведения о геохимии руд и вмещающих пород крайне отрывочны, они нуждаются в уточнении и дополнении.
С другой стороны, отличительной чертой типовых гидротермально-осадочных месторождений марганца служит их тесная связь с тектонически и магматически активными структурами, а также приуроченность к толщам с высоким содержанием вулканогенно-осадочного материала (прослоев вулканокластики, горизонтов яшм и т.п.). Парнокское же месторождения приурочено к структурам пассивной континентальной окраины, продукты интрузивного магматизма здесь проявлены ограничено, а вулканогенные образования отсутствуют полностью. Развитие гидротермальных процессов в таких толщах вовсе не очевидно. Учитывая это, была предложена альтернативная, собственно осадочная, модель генезиса Парнокского месторождения [3]. В соответствии с ней железо и марганец привносились в мелководный морской бассейн речными стоками с близко расположенного континента.
Таким образом, условия формирования рудоносных отложений Парнокского месторождения остаются спорными. Для создания адекватной модели генезиса железо- и марганецсодержащих осадков требуется помимо анализа геологических и петрографических материалов, изучение закономерностей распределения петрогенных и редких элементов во всех породах рудоносного разреза. Такие исследования были выполнены нами на материале полевых работ 1997—1998 и 2008 гг. В настоящей статье приводятся полученные результаты и дается их интерпретация с позиции современных представлений о железо-марганцевом рудогенезе.
СТРОЕНИЕ РУДОНОСНОЙ ТОЛЩИ
Геологическое строение Парнокского месторождения подробно рассмотрено в большом количестве специальных публикаций [1—7]. Опира-
ясь на эти работы, а также на результаты собственных полевых исследований, ниже мы кратко охарактеризуем основные черты литологии продуктивных отложений.
Месторождение приурочено к палеозойским осадочным толщам западного склона Полярного Урала, сформированным в морском бассейне в обстановке пассивной континентальной окраины. Осадочные комплексы подразделяются [8, 9] на две структурно-формационные зоны — западная, Елецкая, сложенная преимущественно карбонатными осадками мелководного шельфа, и восточная, Лемвинская, сформированная карбо-натно-кремнисто-глинистыми отложениями глубоководного шельфа и континентального склона. Парнокское месторождение локализовано в зоне тектонического сочленения елецких и лемвин-ских фаций.
Район месторождения сложен терригенно-кар-бонатными отложениями: известняками, алевролитами, песчаниками, углисто-кремнистыми, из-вестково-углисто-глинистыми и др. сланцами. Особенность осадочного разреза является близкий литологический состав пачек разного возраста (O1—D2). Кроме того, в силу слабой фаунистиче-ской охарактеризованности, возраст некоторых толщь установлен не точно и вызывает дискуссии. В частности рудоносная толща по одним оценкам датируется средним—верхним ордовиком [1], а по другим — средним девоном [3].
Рудовмещающая (парнокская) толща сложена пелитоморфными известняками, известковисты-ми алевролитами и углистыми сланцами, содержащими в переменных количествах глинистую, кремнистую и известковистую составляющие. Средний состав продуктивной толщи ("фоновые осадки") близок к углистым глинисто-кремни-сто-известковистым сланцам. Мощность рудоносных отложений варьирует от 10 до 100 м.
На всем протяжении парнокская толща контактирует с обогащенным органическим углеродистым веществом породами харотской свиты (S—D1): углисто-глинисто-кремнистыми сланцами с прослоями фтанитов и пелитоморфных известняков (рис. 1). Более того, некоторые пласты марганцевых руд полностью локализованы в породах харотской свиты, вблизи ее контакта с известняками и сланцами парнокской толщи. Таким образом, с одной стороны, продуктивные отложения содержат слои углистых пород, а с другой, углистые осадки — прослои марганцевых руд. Все это свидетельствует о тесном генетическом родстве парнокских и харотских отложений.
В разрезе парнокской толщи рудные тела повторяются неоднократно. Руды локализуются а) среди углистых сланцев, б) на границе углистых сланцев и пелитоморфных известняков, в) среди пелито-
Рис. 1. Схематический геологический разрез участка Магнитный-1. По [1] с упрощениями.
1 — четвертичные пески, супеси, глины, галечник, 2 — кварцевые песчаники, алевролиты и сланцы, 3 — углисто-глинисто-кремнистые сланцы (харотская свита), переходящие в пределах рудоносной (парнокской) толщи в глинисто-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. Возраста осадочных пачек даны по [1], в скобках приведены возрастные оценки по [3].
морфных известняков. Последний вариант самый распространенный. Руды слагают пласты и лентовидные тела, согласно залегающие во вмещающих породах. Размер отдельных пластов составляет от 0.5 до 2 м по мощности и до 100 м по простиранию. Сближенные пласты группируются в залежи мощностью до 20 м и протяженностью до 400 м. Цепочки залежей вытягиваются на расстояние до 4 км. По падению рудная минерализация прослежена до глубины 800 м.
В современном эрозионном срезе продуктивная толща обнажается на нескольких участках, которые прослеживаются в виде двух субпараллельных зон: западной и восточной (рис. 2). В западной зоне месторождения расположены наиболее крупные участки Магнитный-1, Магнитный-2 и Усть-Пачвожский. Они приурочены к одному стратиграфическому уровню, имеют много общего в своем строении и, скорее всего, представляют собой деформированные фрагменты единого рудного горизонта. Продуктивные отл
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.