УДК 553.495:553.24
КАТАГЕНЕЗ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД В ОСАДОЧНЫХ ВНУТРИКРАТОННЫХ ПРОГИБАХ ПОЗДНЕГО ПРОТЕРОЗОЯ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ U-ОРУДЕНЕНИЯ ТИПА "НЕСОГЛАСИЯ" © 2012 г. О. В. Андреева
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 Поступила в редакцию 14.02.2011 г.
Рассмотрены особенности минеральных преобразований вмещающих пород и характер локализации рудных тел в U-месторождениях типа "несогласия" на примере месторождения Карку в Северном Приладожье. Показано, что значительные глубины, на которых происходило U-минералообразова-ние, и своеобразие составов вмещающих пород обусловило, наряду с температурными и химическими параметрами воздействующих флюидов, значительную роль физического состояния среды — вариаций литостатического и флюидного давления, пористости, проницаемости. Компакция кварцевых песчаников и гравелитов, которые являются типичной вмещающей средой для месторождений "несогласия", развитие микростилолитовых швов, конформных структур и переотложение кварца в свободных полостях (pressure solution) приводило к закрытию или ограничению объема порового пространства, возрастанию порового давления флюидов в глубинных частях рифейских прогибов и приближению его к значениям литостатической нагрузки. Для U-минералообразования важнейшее значение имело существование "переходной" зоны между интервалами гидростатических и литоста-тических давлений, которая и контролировала размещение рудных тел. Эта зона совпадала с рифей-протерозойским несогласием, опускаясь иногда несколько вглубь кристаллического основания. Ниже этой переходной зоны межзерновые флюиды находились под давлением, очень близким к давлению на твердые фазы, т.е. Робщ « Р фл Реальность этого явления подтверждается прекращением процессов растворения—переотложения кварца и отчетливым замедлением дегидратации водосодержа-щих минералов. На примере месторождения Карку показано, что в его подрудной части широко развиты высокогидратированные глинистые минералы серии иллит—смектит, отсутствующие в более высоких надрудных горизонтах, а процессы регенерации кварца прекращаются. Предполагается, что существование зоны сверхвысоких флюидных давлений в глубинных частях осадочных бассейнов ограничивает локализацию U-рудных тел областью структурно-стратиграфического несогласия между R и PR.
Установлено, что околорудные породы U-месторождений "несогласия" невозможно отождествлять с гидротермальными метасоматитами средне-низкотемпературных месторождений эндогенного типа (березитами, аргиллизитами, кварц—серицитовыми метасоматитами). Главные из отличий состоят в отсутствии в измененных породах метасоматической реакционной зональности околотрещинного типа, а также проявлений кислотно-щелочной эволюции растворов. Вследствие этого в месторождениях типа "несогласия" отсутствуют зоны интенсивного кислотного выщелачивания и связанные с ними метасоматиты стадии сопряженного отложения. Все преобразования вмещающих пород следует относить к разнообразным проявлениям глубинного катагенеза осадочных толщ и погребенных кор выветривания. Изотопные исследования углерода и кислорода кальцитов из околорудных пород месторождения Карку показывают, что их составы далеки от карбонатов магматического и гидротермального генезиса. Они характеризуются высокими значениями 518О (+17 ... +25 %0) и при этом обнаруживают значительный разброс величин 813С, от —1.5 до почти —15%е.
В регионах распространения U-месторождений "несогласия" отсутствует продуктивный для этого вида оруденения гранитоидный магматизм. Поэтому наиболее вероятным его источником могли быть породы кристаллического основания, обогащенные U, который осаждался на восстановительном барьере при взаимодействии с битумами в базальных слоях рифея.
ВВЕДЕНИЕ
U-месторождения "несогласия", часто гигантские по масштабам, относятся к основным объектам добычи урана в мире. Вопросы их генезиса
Адрес для переписки: О.В.Андреева. E-mail: akimolan@igem. ru
по-прежнему являются дискуссионными, но в настоящее время наиболее популярна так называемая "диагенетически-гидротермальная" модель (J. Hoeve, D. Quirt, M. Cuney и др.), согласно которой рудообразующие флюиды в основном имеют постседиментационное (диагенетическое)
происхождение. Все месторождения этого типа расположены в амагматических рифейских осадочных прогибах (бассейнах), где иногда имеются только проявления основного вулканизма, который не является продуктивным для U-оруденения. Поэтому большинство исследователей, начиная еще с 70-х годов, придерживается, в рамках упомянутой выше модели, представления о переносе U фильтрующимися рассолами осадочных бассейнов (basinal fluids) с окислительными свойствами. При этом предполагается, что в дальнейшем происходит смешение металлоносных окислительных рассолов с восстановительными флюидами, поступающими, по-видимому, из фундамента, и осаждение U в виде комплекса урановых минералов. Эта модель без существенных изменений существует и до настоящего времени, хотя некоторые ключевые моменты проблемы рудообразования остаются слабо обоснованными, что вполне объективно было отражено в ряде работ (Cuney et al., 2003; Jefferson et al., 2007). Главной особенностью месторождений "несогласия", как известно, является их единообразная для всех континентов приуроченность к одному и тому же временному интервалу, соответствующему в основном среднему рифею и локализация рудных тел почти исключительно в базальных частях разреза осадочных терригенных толщ или в самых верхних частях кристаллического архей-протерозойского основания. Для месторождений характерны чрезвычайно высокие (до десятков процентов) содержания урана, полиэлементный состав руд (U, Mo, Pb, Zn, Ni, Co и др.) и частая сопряженность рудных тел со скоплениями твердых битумов (Alexandre, 2003; Alexandre, Kyser, 2006 и др.). На территории России пока единственным представителем U-месторож-дений "несогласия" является небольшое месторождение Карку на северо-восточном побережье Ладожского озера. Его принадлежность к этому типу месторождений подробно обсуждалась в ряде литературных источников (Кушнеренко и др., 2002, 2004; Михайлов, 2004; Величкин и др., 2005 и др.).
КРАТКОЕ ГЕОЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАРКУ
Месторождение Карку расположено в окраинной части среднерифейского Пашско-Ладожско-го прогиба, относящегося к ранне-среднерифей-ской Финско-Ботническо-Балтийской рифтовой системе (фиг.1). Он выполнен вулканогенно-оса-дочным комплексом пород, современная мощность которого составляет около 650 м. Его основание образовано кристаллическими сланцами и гнейсами южной части Балтийского щита (AR + PR1). В состав осадочного комплекса входят аллювиально-дельтовые и мелководные крас-
ноцветные и пестроцветные кварцевые и полево-шпатово-кварцевые песчаники, гравелиты, мел-когалечниковые конгломераты, осадочные брекчии при подчиненном значении тонкообломочных пород (приозерская, салминская и паш-ская свиты ^-2). Базальты, относящиеся к субщелочному типу ферробазальтов (Носова, Сазонова, 2007), образуют не менее трех потоков мощностью до 80 м. Кристаллические породы ниже поверхности несогласия повсеместно подвержены процессам предрифейского площадного выветривания, а мощность коры колеблется от единиц до первых десятков метров. (В англоязычной литературе для обозначения выветрелых пород, подстилающих месторождения "несогласия", принят термин "реголит"). Урановое оруденение локализуется главным образом в основании при-озерской свиты, на расстоянии 10—20 м от поверхности несогласия (фиг. 2). Гораздо реже бедная урановая минерализация или повышение у-ак-тивности наблюдается в дезинтегрированных вы-ветрелых породах фундамента, на которые с несогласием залегает терригенная толща. Наиболее богатая рудная зона состоит из нескольких рудных тел лентовидной и линзовидной формы шириной до 30 м, протяженностью до 100—130 м и мощностью до 6.5 м. В единичных скважинах обнаружены интервалы, мощностью до первых десятков сантиметров, с очень высоким содержанием урана (более 10%).
Разрывные нарушения в пределах рифейского платформенного чехла выражены очень нечетко, обычно в виде микросбросов с амплитудой в несколько сантиметров. Однако в базальных слоях гравелитов, вблизи несогласия иногда отмечаются участки неравномерно проявленной трещино-ватости мощностью до первых метров, с которой могут совпадать интервалы богатых урановых руд. Зерна обломочного кварца в этих гравелитах разбиты сетью разноориентированных без смещения трещин, выполненных карбонатами, урановыми минералами, сульфидами. Вне зон оруденения трещины выполнены только кальцитом (Величкин и др., 2005).
Судя по литературным данным (Носова, Сазонова, 2007 и др.), тектоно-магматическое развитие территории Балтийского щита в рифейское время имело рифтогенный характер и включало ряд этапов: 1) становление массивов гранитов ра-пакиви и сопровождающих их пород (анортози-тов—мангеритов—чарнокитов—гранитов рапаки-ви) с возрастом 1650—1500 млн. лет; 2) внедрение диабазовых даек, силлов и проявления бимодального вулканизма и габбро-гранитных интрузивных ассоциаций (1640—1362 млн. лет); 3) заложение грабенов, рифтогенных впадин и накопление в них терригенных осадков континентального типа и излияния базальтов (от 1500 до 1270 млн. лет); 4) внедрение роев даек толеитовых долеритов
Фиг. 1. Обзорная карта Пашско-Ладожской впадины (Новиков и др., 2001) и схематическая стратиграфическая колонка рифейской осадочно-вулканогенной толщи в районе месторождения Карку.
1 — четвертичная морена; 2—9 — рифей: 2 — алевролиты и аргиллиты, 3 — гравелиты, 4 — песчаники, 5 — конгломераты, 6 — базальты, 7 — габбро, диориты, сиенито-диориты Валаамского силла, 8 — рифей нерасчлененный, 9 — граниты ра-пакиви Салминского плутона; 10 — кристаллические сланцы и гнейсы нижнего протерозоя (PRl); 11 — архейские мигматиты, метавулканиты; 12 — гранито-гнейсовые купола; 13 — разрывные нарушения; 14 — предполагаемые границы рифейских отложений; 15 — месторождение Карку и положение Ц-оруденени
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.