ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2008, том 50, № 4, с. 338-361
УДК 553.315:553.068
СИДЕРИТООБРАЗОВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ОСАДОЧНОГО ЖЕЛЕЗОРУДНОГО ПРОЦЕССА В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ
© 2008 г. В. Н. Холодов, Г. Ю. Бутузова
Геологический институт Российской академии наук 119017, Москва, Пыжевский пер., 7 Поступила в редакцию 12.11.2007 г.
В статье показана роль сидерита в формировании фанерозойских и докембрийских железных руд. Охарактеризованы различные типы осадочных железорудных месторождений и намечено их место в общей схеме эволюции осадочного железорудного процесса. Установлено, что в докембрийском железорудном процессе сидерит являлся первичным минералом, тогда как в более поздних фанерозойских железорудных образованиях он становится вторичным членом минеральных сонахождений и обычно формируется в связи с более поздними диагенетическими или катагенетическими процессами.
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, осадочный железорудный процесс во времени развивался неравномерно. Выделяются эпохи интенсивного формирования многочисленных и часто разнотипных месторождений железных руд и периоды, когда железорудный процесс был в той или иной степени ослаблен (редуцирован) или вовсе сходил на нет. Впервые это отчетливо на большом фактическом материале было показано Н.М. Страховым (1947).
С минералогической точки зрения железорудные месторождения представляют собой концентрацию карбонатов, силикатов, сульфидов и гид-роксидов железа; иногда эти скопления мономинеральны, но чаще слагают рудные тела в различных сочетаниях.
Среди железорудных карбонатных минералов широко распространены сидерит (РеС03) с его разновидностями (марганцевая - олигонит, магниевая - сидероплезит) и анкерит [Са(М§, Бе+2, Мп)(С0з)2].
В осадочных железных рудах наибольшим распространением пользуется сидерит. В ряде случаев имеются все основания считать именно сидерит тем первичным минералом, образование которого предопределяет весь ход рудообразую-щего процесса; без реконструкции условий сиде-ритообразования наши представления о железорудном процессе становятся весьма неполными.
Очень важная особенность сидерита - его крайняя неустойчивость. При воздействии кислорода воздуха он легко окисляется по схеме:
4БеС03 + 02 ^ 2Бе203 + 4С02,
Адрес для переписки: В.Н. Холодов. E-mail: rostislavn@yan-dex.ru
образуя аморфные фазы, гетит, гидрогетит, гематит и другие гидроксиды железа.
При изменении температурных условий, в частности, в процессе метаморфизма, сидерит также разрушается с образованием многочисленных вторичных силикатных минералов (Morey, 1972; Клейн, 1975 и др.).
Можно сделать вывод, что все вторичные преобразования сидеритовых месторождений, будь то гипергенное выветривание и окисление руд кислородом воздуха, погружение в глубь элизи-онных систем и гидролиз или более глубокие метаморфические изменения при высоких температурах и давлениях, равным образом приводят к разрушению сидеритовых залежей и к замещению сидеритов другими минералами.
В связи с эфемерностью сидеритовых месторождений их генезис, закономерности распределения на площади и во времени требуют специальных реконструкций и более или менее обоснованного истолкования, что мы и пытаемся сделать в настоящей работе.
СИДЕРИТООБРАЗОВАНИЕ В ФАНЕРОЗОЕ
Типы железорудных месторождений
Среди железорудных фанерозойских месторождений и рудопроявлений можно выделить 3 основные генетические разновидности: сидериты бакальского типа, сидериты континентально-бо-лотные, связанные с угленосными отложениями и континентально-морские оолитовые гетит-хло-рит-сидеритовые руды.
Месторождения сидеритов бакальского типа. Группа месторождений Бакал расположена в западной части Южного Урала и занимает площадь более 100 км2. Месторождения были описа-
ны в работах А.Н. Заварицкого, А.А. Яницкого. О.П. Сергеева, З.М. Старостиной, В.А. Тимеско-ва, В.А. Филиппова, Г.А. Соколова, Г.А. Браун, А.М. Каминской, М.Л. Скобникова и других, а в последнее время - В.А. Пронина, Л.В. Анфимова и М.Т. Крупенина.
Здесь на смятых в складки и эродированных архейских породах Тарташского метаморфического комплекса в районе месторождений Бакал залегают рифейские толщи бурзяния, представленные тремя свитами: айской, саткинской и ба-кальской.
Главная рудосодержащая свита региона - ба-кальская свита, с ней связаны сидеритовые месторождения Новобакальское, им. ОГПУ, Буланди-хинское, Шиханское, Объединенное, Восточное, Рудничное, Иркускан и др. К карбонатным отложениям свиты приурочены также месторождения магнезита (Шиханское, Ивановское, Бакальское, Золотая Яма и другие), барита (Петлинское рудопрояв-ление) и полиметаллов (сульфиды свинца, цинка, меди). Общая мощность свиты - 1200-1400 м.
На нижнерифейских отложениях, изотопный возраст которых оценивается в 1650-1400 млн. лет (Унифицированные..., 1980), с размывом и угловым несогласием залегает зигальгинская или машакская свиты юрматия, сложенные терриген-ными отложениями или основными эффузивами.
В тектоническом отношении район относится к Башкирскому антиклинорию - зоне скучивания аллохтонных пластин, надвинутых друг на друга с востока на запад (Камалетдинов, 1986).
Месторождения связаны с крупным Верхнеба-кальским синклинорием, залегающим в центральной и северо-восточной части структуры первого порядка; в свою очередь, синклинорий осложнен разломами и многочисленными складками третьего порядка, оси которых совпадают с хребтами Шуйда, Буландиха и Иркускан (фиг. 1а) и простираются в северо-восточном направлении.
Сидеритовые рудные тела залегают среди карбонатных пород и образуют пластообразные залежи, гнезда, линзы и штоки. Размеры их колеблются в пределах от нескольких десятков до 2500 м в длину и от 2-4 до 80-100 м по мощности. Выше уровня грунтовых вод сидеритовые руды сменяются бурыми железняками и турьитами, формирующими "железные шляпы".
Сидеритовые руды состоят из собственно сидерита, сидероплезита (от 5 до 30% Mg) и писто-мезита (от 30 до 50% Mg); содержание железа в них колеблется от 27 до 45%. Исключительно "чистые" по содержанию серы и фосфора руды месторождений Бакал в настоящее время характеризуются запасами, превышающими 1 млрд. т (Анфимов, 1997).
Как было показано в статьях и монографии Л.В. Анфимова (1978, 1982, 1997), для сидерито-вого оруденения Бакальского района характерны следующие особенности: 1) сложная форма рудных тел, не всегда совпадающая со слоистостью рудовмещающих пород; 2) пересечение рудными телами границ фаций и пластов; 3) находки реликтов строматолитовых структур и магнезита внутри сидеритовых залежей; 4) следы метасома-тического замещения сидеритами рудовмещающих пород - доломитов, известняков и магнези-тов; 5) отсутствие генетической связи между си-деритоносностью свит и распространением интрузий.
С данными Л.Ф. Анфимова (1997), хорошо согласуются материалы М.Т. Крупенина (1999, 2001, 2003). С помощью методов изотопной геохронологии он показал, что формирование маг-незитов происходило в первые десятки млн. лет, позднее вмещающих их карбонатных толщ. Образование сидеритов приурочено к интервалу 1100 млн. лет (изотопные Pb- и Th-Pb-методы), т.е. отстает от времени формирования вмещающих карбонатных отложений на 300-550 млн. лет, а возникновение баритовых тел и полиметаллической минерализации представляет собой еще более позднее явление.
Месторождения сидеритов бакальского типа довольно широко распространены в палеозой-ско-мезозойских отложениях различных районов мира; все они локализуются в карбонатных отложениях и несут в себе признаки сидеритового и анкеритового метасоматоза.
По мнению А.Н. Заварицкого (1939), а также А.А. Яницкого и О.П. Сергеева (1962), к этой группе принадлежат: приуроченное к кембро-ор-довическим карбонатным толщам месторождение Абаил (Казахстан), месторождения Эрцберг, Польстер, Тулляк, Коннерслам (Австрия) и За-уерлянд (Германия), руды месторождений Арз-берг (Германия) и Любич (Югославия), связанные с девонскими известняками, залегающими среди пермо-карбоновых карбонатных толщ, приуроченное к триасовым карбонатным отложениям месторождение Рудобанья (Венгрия), а также локализованные среди меловых карбонатных пород руды Уэнзы (Алжир) и Бильбао (Испания).
Геологическое строение месторождений Лю-бич и Эрцберг показано на геологических разрезах (фиг. 16, в). Обращает на себя внимание удивительное сходство условий залегания и форм рудных тел этих железорудных объектов. Кроме того, хорошо видно, что на месторождениях Любич и Эрцберг гораздо интенсивнее, чем на Бака-ле, проявляется связь между сидерит-анкерито-вым оруденением и тектоническими нарушениями, причем в некоторых случаях сидерит-
м ЗСЗ
1352.0
1270.7 1186.6
1085.1 1025.0 971.8
917.7 807.4 700.0 600.0
500.0
вюв
Об
10
Фиг. 1. Типичные геологические разрезы месторождений сидеритов бакальского типа. а - схематический геологический разрез Бакальского железорудного поля (Браун и др., 1957):
1 - четвертичные отложения (делювиально-глинисто-кварцевые); 2-11 - протерозойские отложения: 2 - зигальгин-ская свита (кварциты и песчаники кварцевые), 3-11 - бакальская свита: 3 - сланцы и филлиты буландихинского горизонта, 4 - породы карбонатно-глинистые и филлиты нижнего подгоризонта, 5 - среднебакальский горизонт (нерассе-ченный?), 6 - сланцы и доломиты нижнего подгоризонта, 7 - доломиты нижнебакальского горизонта, 8 - сланцы и оолиты? иркусканского горизонта, 9 - диабазы и продукты их измельчения, 10 - руды сидеритовые, 11 - руды окисленные и полуокисленные.
б - геологический разрез месторождения Любич (N0^, 1952):
1 - палеозойские сланцы; 2 - метаморфизованные сланцы; 3 - палеозойские известняки; 4 - метаморфизованные известняки; 5 - сидериты; 6 - известняки.
в - геологический разрез месторождения Эрцберг ^йгтап, №итапп-Кеё1^, 1977):
1 - обнаженные глинистые сланцы; 2 - сидериты; 3 - анкериты; 4 - перемятые глинистые сланцы; 5 - рудосодержащие известняки; 6 - порфироиды (кварцевые кератофиры); 7 - подземные выработки; 8 - положение выработок в 1959 г.; 9 - положение выработок после 1959 г.; 10 - разломы.
5
анкеритовые тела особенно четко контролируются разломами (Любич).
Ко
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.