УДК 550.32:550.42+553.323
НОВЫЕ ДАННЫЕ ОБ УСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАНИЯ И ПРОИСХОЖДЕНИИ МАРГАНЦЕВЫХ КАРБОНАТНЫХ ПОРОД УЛУТЕЛЯКСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (БАШКОРТОСТАН)
© 2012 г. В. Н. Кулешов
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: kuleshov@ginras.ru Поступила в редакцию 02.06.2010 г.
Изучен изотопный состав углерода и кислорода в породах и рудах Улутелякского (Башкортостан) месторождения марганца нижнепермского возраста (Pikg). Значения 513С, %с (PDB) и 518О, %% (SMOW) соответственно составляют: в оксидно-карбонатных марганцевых рудах — от —3.8 до 3.3 и от 22.0 до 29.6, в безрудных карбонатно-глинистых прослоях рудной пачки — от 2.7 до 4.1 и от 28.8 до 29.7, и в подстилающих и перекрывающих известняках — от 2.8 до 4.5 и от 29.5 до 30.0. Литологи-ческие особенности и изотопные данные позволяют заключить, что карбонаты марганца были образованы на постседиментационном этапе преобразования осадочных пород в результате метасо-матических процессов замещения исходных цианобактериальных осадочных карбонатов марганец-содержащими растворами элизионного генезиса.
В настоящее время достоверно установлено, что большинство известных месторождений марганца мира (Никопольское и Больше-Токмакское, Украина; Чиатурское, Грузия; Мангышлакское, Казахстан; Ново-Земельское, Россия; месторождения типа Цзуньи, Китай; Уркут, Венгрия; Мо-ланго, Мексика и др.), приуроченные к терриген-ным и терригенно-карбонатным отложениям фа-нерозоя, формировались в гумидных обстановках. Теоретические основы процесса марганцевого ру-догенеза в этих условиях детально освещены в трудах Н.М.Страхова и его последователей (в том числе и зарубежных).
Однако имеется ряд месторождений, которые пространственно тесно связаны с отложениями аридного типа литогенеза — с сульфатно-терриген-но-карбонатными породами эвапоритовых формаций. К ним относится и рассматриваемое в этой статье Улутелякское месторождение Башкирского Предуралья. Приуроченность марганцевых пород к карбонатно-сульфатным отложениям позволило некоторым исследователям выделить самостоятельную марганценосную карбонатно-гипсовую формацию аридного типа [Хмелевский, 1968; Хме-левский, Янчук, 1990].
Следовательно, накопление марганца в породах эвапоритовых формаций проходило либо в условиях аридного климата, что плохо согласуется с теорией Н.М. Страхова, либо омарганцева-ние исходных пород происходило позже — на стадиях позднего диагенеза (катагенез, эпигенез).
В настоящей работе была сделана попытка подойти к выяснению условий образования карбо-
натов марганца и источника рудного вещества Улутелякского месторождения на основе изучения литологических особенностей и изотопного состава углерода и кислорода в разных типах марганцевых пород и руд. Имеющиеся в распоряжении автора данные позволяют предположить, что механизм образования марганецсодержащих карбонатных пород рассматриваемого месторождения был элизионно-метасоматическим.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
Улутелякское месторождение марганца расположено в восточной части Восточно-Европейской платформы, в 95 км на восток-северо-восток от г. Уфы и в 14 км к западу от г. Аша (Башкортостан) и относится к мелким. Его запасы и ресурсы разными авторами оцениваются по-разному; оцененные запасы руд по разным кондициям составляют от 11.3 до 20—25 млн тонн при ресурсах и металлогеническом потенциале от 50 до 500 млн тонн и более [Магадеев и др., 1997; Чебан, Гареев, 1997; Марганцевые ..., 1999; Михайлов, 1992; Жариков, 2000]. Месторождение представлено преимущественно карбонатными марганецсодержа-щими породами и бедными марганцевыми рудами с незначительным количеством оксидно-карбонатных и оксидных руд. Это месторождение с момента открытия (1936—1940 г.г.) изучалось рядом исследователей [Хабаков, 1944, Бетехтин, 1946; Херасков, 1951; Варенцов, 1962; Макушин, 1970 и др.]. В настоящее время оно достаточно хорошо разведано буровыми работами (картиро-
вочными, поисковыми и геолого-разведочными, 1967—1970 г.г.) и карьерными выработками. На основании этих работ установлены основные закономерности геологического строения месторождения, минеральный, химический состав марганецсодержащих и марганцевых пород и руд, их генетические особенности и распространение [Саркисян, 1945; Грибов, 1972а, б, 1974, 1978, 1982; Макушин, 1970, 1972, 1975; Мизенс, 1979 и др.]. Однако происхождение месторождения и источник самого рудного вещества до сих пор остаются неясными.
В геологическом отношении Улутелякское месторождение марганца приурочено к юго-восточному окончанию Верхнекамской впадины, разделяющей Башкирский и Татарский своды. От Пре-дуральского прогиба оно отделено Рязано-Охлебининским валом субмеридионального простирания.
В структурном отношении это месторождение располагается в области северного замыкания Предуральской (Бельской) депрессии вблизи тектонического контакта с более древними образованиями Каратаусского структурного комплекса. Центральная часть марганцеворудного месторождения (поля) находится в ядре Казаякской антиклинали, которое сложено породами артинско-го и кунгурского ярусов нижней перми (рис. 1).
Марганцевое оруденение приурочено к филли-повскому горизонту кунгурского яруса (Р1к§ 11), который на площади месторождения с несогласием залегает на подстилающих карбонатах артин-ского яруса [Макушин, 1970] и представлен породами улутелякской свиты, имеющими пологое залегание (не превышает 5°) с падением на юго-запад (рис. 2) [Макушин, 1970, 1975; Грибов, 1982]. В состав улутелякской свиты входит комплекс верхнеартинско-нижнекунгуских отложений нижней перми, залегающих в основании галогенной формации и представленных ритмичным переслаиванием двух сульфатных и двух карбонатных пачек.
В основании разреза филлиповского горизонта улутелякской свиты залегают ангидритовые породы (Р1к§ Л^) мощностью 35—40 м, которые вверх по разрезу сменяются карбонатными (известняки, мергели) марганцовистыми породами (Р1к§ А2) мощностью до 5.3 м. Выше залегает толща ангидритовых пород (Р1к§ А3) мощностью до 50 м. Завершается разрез рудовмещающей толщи пластом марганцовистых известняков (Р1к§ П4) мощностью до 8 м.
Карбонатные марганецсодержащие породы филипповского горизонта в различной степени битуминизированы; в ряде случаев они содержат флюоритовую минерализацию [Марганцевые ..., 1999].
Филлиповские отложения без видимого перерыва перекрываются ангидритами и гипсами иреньского горизонта кунгурского яруса мощностью до 25 м.
Промышленное марганцевое оруденение приурочено к глинисто-известковым (мергелистым) слоям филллиповского горизонта (Р1к§ 112 и Р1к§ П4). Причем наибольшие содержания марганца отмечаются в верхнем горизонте (5.5—8.2% по сравнению с нижним — 2—4%) [Макушин, 1975].
В строении марганцево-карбонатных горизонтов выделяются по три ритма, которые начинаются с тонкослоистых мергелей и глинисто-известковых доломитов. Вверх по разрезу они сменяются слоистыми комковатыми глинистыми известняками и заканчиваются слоистыми оолитовыми известняками. Мощность ритмов — от 1.6 до 3.0 м.
Максимальное омарганцевание характерно для глинистых известняков средней части ритмов; причем в первом из них отмечаются наибольшие концентрации марганца. Карбонаты марганца представлены марганцовистым кальцитом, марганцовистым доломитом, кальциевым родохрозитом и магниево-марганцево-кальцие-вым карбонатом [Грибов, 1972б, 1978].
Последующие процессы карсто- и корообра-зования в мезо- и кайнозойское время привели к выщелачиванию гипсов и карбонатов и, как следствие, к деформации рудных пластов. Гипергенное преобразование (выщелачивание и окисление) марганецсодержащих карбонатов привело к появлению вторичных оксидов марганца, которые заполняют карстовые полости и образуют наиболее ценные в промышленном отношении вторичные оксидные руды (см. рис. 2).
Среди вторичных минералов марганца установлены вернадит и псиломелан [Грибов, 1972].
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ И ИЗОТОПНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
С целью выяснения условий образования марганцевых пород и руд были изучены литологиче-ские особенности и изотопный состав углерода и кислорода пород как из самой рудоносной толщи, представленной прослоями оксидных марганцевых руд и безрудными глинисто-карбонатными пропластками, так и из подстилающих и перекрывающих безрудных карбонатов (так называемых "плитняков").
Литологические особенности. С помощью оптического микроскопа изучались в основном карбонатные прослои рудного горизонта, практически не содержащие оксидов марганца и перекрывающие карбонаты (так называемой "толстой плиты"). В изученных породах везде были обнаружены органогенные остатки. Однако их наибольшее содержание приурочено к верхнему окислен-
1 0 1 2 км
I_I_I_I
^10^11^12^13^14^15^16^17^18
Рис. 1. Структурно-геологическая карта Улутелякской марганцеворудной зоны Прикаратаусского рудного узла, по [Макушин, 1970, 1975] с изменениями.
1 — площадь распространения известняково-мергельно-доломито-ангидритовых фаций кунгурского яруса (безрудные пачки); 2 — отложения иренской свиты (Pjkg2); 3 — марганценосные отложения улутелякской свиты; 4 — зона трансгрессивного налегания карбонатных пачек улутелякской свиты на артинские отложения; 5 — известняки артин-ского яруса (Р^); 6 — геологические границы; 7 — Каратауский мегантиклинорий; 8 — контуры локальных консиде-ментационных структур улутелякского времени; 9 — контур положительной конседиментационной структуры позд-неулутелякского времени; 10 — поисковые скважины 1968—1970 гг. (числитель — номер скважины, знаменатель — мощность (м) верхнего рудного горизонта); 11 — границы структурно-фациальных блоков и их номера; 12 — поисковые скважины 1967 г. с выбросом углеводородных газов; 13, 14 — скважины, вскрывшие алабандиновую минерализацию: 13 — слабую, 14 — интенсивную; 15, 16 — зона максимальных содержаний марганца в рудном горизонте: 15 — нижнем, 16 — верхнем; 17 - линия разрезов; 18 — стратоизогипсы кровли артинских отложений.
ному карбонатному горизонту рудной толщи. Среди них присутствуют остатки фораминифер семейств ^^аидае и Hemigordiopsidae (определения Э.Я. Левена), а также неопредел
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.