ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 2, с. 212-224
УДК 553.64:552.55(574.1)
АКЦЕССОРНЫЕ МИНЕРАЛЫ В ФОСФОРИТАХ МАЛОГО КАРАТАУ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ СОСТАВА ПИТАЮЩИХ ПРОВИНЦИЙ
© 2004 г. Т. В. Литвинова
Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН 119180 Москва, Старомонетный пер., 22 Поступила в редакцию 07.12.1998 г.
Цель работы - определение состава питающих провинций в Малокаратауском фосфатоносном бассейне с помощью акцессорных минералов. На основе детальных литологических исследований выделены 6 типов разрезов фосфатоносной свиты, в которых был определен состав акцессорных минералов и рассмотрена их генетическая принадлежность. Показано распределение этих минералов по мощности и по простиранию отложений, как для каждого отдельного месторождения, так и в пределах всего палеобассейна. Предпринята попытка использовать полученные данные по составу, генезису и распределению акцессорных минералов в фосфоритах Малого Каратау в качестве индикатора состава древних питающих провинций.
Изучение фосфоритов Малого Каратау (Южный Казахстан) проводилось на протяжении многих лет. За это время было опубликовано большое количество работ по литологии, геохимии и минералогии региона. Многие исследователи рассматривали район Малого Каратау в качестве модели фосфоритообразования [Еганов, Советов, 1979; Холодов, Пауль, 1999], так как в период его становления происходили сложные хемогенно-биогенные процессы, характерные и для других фосфатоносных палеобассейнов венда-кембрия.
Общеизвестна обогащенность фосфором морей в этот период времени. Предполагается, что фосфор мог поступать с суши, так как на протяжении всей геологической истории отчетливо прослеживается связь между изменениями состава питающих провинций и не только возникновением, но и широким распространением на поверхности Земли того или иного вида полезных ископаемых [Бушинский, 1966; Страхов, 1963, Холодов, 1975, 1993, 1996; Яншин, 1983]. Однако породы, окружавшие древние фосфатоносные бассейны, перекрыты, как правило, мощным чехлом более молодых осадочных отложений. Геофизические данные дают лишь самые общие представления о составе и залегании древних пород.
Важную информацию о составе и расположении древних питающих провинций можно получить в результате изучения распределения акцессорных минералов в пределах палеобассейна. Однако подобные работы не проводились ни в одном из фосфатоносных палеобассейнах. В статье сделана попытка восполнить этот пробел на примере Малого Каратау, то есть определить состав и местонахождение возможных питающих провинций с использованием в качестве индика-
тора генезис и пространственное распределение акцессорных минералов фосфатоносной свиты.
Для решения поставленной задачи необходимо: 1) четко представлять, что такое питающие провинции и каким образом акцессорные минералы могут помочь в определении их состава; 2) рассчитать необходимое и одновременно реальное количество проб и их объем (вес) для получения представительной информации; 3) разработать методику выделения акцессорных минералов из пород (фосфоритов, доломитов, кремней) с минимальными потерями и выбрать наиболее оптимальный способ их опрелеления; 4) разграничить две индикаторные группы минералов: аутиген-ные и аллотигенные, и выявить генезис последних; 5) изучить особенности распределения акцессорных минералов по площади и в разрезах.
ПИТАЮЩИЕ ПРОВИНЦИИ
Термин "питающие провинции" введен в геологическую литературу в 1922 г. Г.Б. Мильнером, который разработал главные принципы и методику определения их состава с помощью акцессорных минералов [Мильнер, 1968]. Основной способ выявления состава питающих провинций базируется на определении минералов тяжелой фракции, так как легкая фракция слишком малокомпонентна и неспособна отразить индивидуальные особенности питающих провинций [Батурин, 1947].
В.П. Батурин охарактеризовал весь комплекс геологических факторов, определяющих возникновение тех или иных осадочных пород (петрографических провинций). Он показал, что даже в результате различных комбинаций пород может
получаться осадочный материал одного состава, и наоборот, то есть одни и те же породы в неодинаковых условиях осадконакопления могут поставлять различный осадочный материал.
Существует несколько ассоциаций акцессорных минералов, которые достаточно точно позволяют определить возможный тип пород питающих провинций. Так, присутствие дистена, ставролита, силлиманита говорит о том, что в составе эродируемых площадей существенную или даже основную роль играли метаморфические породы. Пироксены, шпинель, хромит - минеральная ассоциация, указывающая на ультраосновной состав материнских пород. Однако пироксены могут являться и существенным компонентом основных интрузивных пород. Циркон, апатит, сфен, роговая обманка, монацит - индикатор кислых магматических пород. Для определения генезиса апатита и сфена требуется детальное исследование их диагностических признаков. Большинство апатитов в древних отложениях являются аутигенными, о чем свидетельствуют шестиугольная призматическая форма кристаллов минерала и отсутствие каких-либо дефектов на его гранях. Обломочный сфен может иметь метаморфический генезис, в таком случае он имеет буровато-желтую окраску, чем отличается от бесцветного и прозрачного сфена из кислых интрузивов.
Если питающие провинции были представлены основными и средними эффузивами, то в тяжелой фракции обычно преобладают пироксены и роговые обманки, а в легкой обязательно присутствуют обломки основной массы зффузивных пород. Существенным компонентом основных интрузий являются минералы группы пироксе-нов, сопровождаемые ильменитом и магнетитом. При этом магнетит в изверженных породах составляет 3.15%, а ильменит - 1.45%, но в осадочных отложениях количество ильменита всегда гораздо больше, чем магнетита. Подобное перераспределение этих минералов связано с высокой устойчивостью ильменита в условиях химического и физического выветривания. Вместе с тем, это очень распространенный минерал в различных породах. Поэтому обнаружение более редкого магнетита может сыграть важную роль при определении состава пород питающих провинций.
Особенную сложность представляет исследование древних отложений, как в нашем случае. Независимо от происхождения пород, в них всегда находится группа так называемых устойчивых минералов - циркон, гранат, турмалин, рутил. Причины их присутствия пока еще недостаточно ясны, однако необходимо учитывать, что при интерпретации материала к этим минералам следует относиться с особым вниманием. Кроме того, существует возможность заимствования от-
дельных минералов из более древних пород. В то же время необходимо помнить, что питающие провинции могли быть гетерогенными, то есть сложенными комплексом различных пород. Одним словом, при определении состава материнских пород приходится тщательно изучать свойства каждого минерала в отдельности и весь комплекс минералов в совокупности.
Несмотря на целый ряд сложностей, возникающих при изучении тяжелой фракции и интерпретации полученного материала, акцессорные минералы, по образному выражению В.П. Батурина [1947, с. 125], являются практически "фрагментами суши", то есть древних питающих провинций, "не подвергнувшихся глубоким химическим разрушениям".
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАЛОГО КАРАТАУ И МЕТОДИКА
ПРОВЕДЕНИЯ ОПРОБОВАНИЯ
Хребет Малый Каратау протягивается на 120 км в длину при ширине 20-30 км. В его пределах выявлены около 40 месторождений и фосфатопрояв-лений, связанных с чулактауской свитой томмот-ского яруса нижнего кембрия [Миссаржевский, Мамбетов, 1981]. Продуктивная свита подстилается многокилометровыми толщами вулканогенно-терригенных отложений докембрия, а перекрывается мощной пачкой кембро-ордовикских карбонатных пород шабактинской свиты.
Геологическое строение Малого Каратау описано во многих работах [Анкинович, 1961; Ега-нов, Советов, 1979; Красильникова, 1975; Сагу-нов, 1971; Табылдиев, Чербянова, 1976; Холодов, 1973 и др.]. Большинство исследователей в пределах чулактауской свиты выделяют четыре следующих горизонта: "нижние" доломиты, кремневый, фосфатный и железомарганцевый. Продуктивный горизонт сложен 1-3 фосфатными толщами, разделенными карбонатно-кремнисто-глинистыми сланцами. Учитывая многочисленные исследования и собственные наблюдения, в пределах Малого Каратау можно выделить следующие 6 типов разрезов продуктивной свиты: карбонатный линзовидно-брекчиевый, кремнисто-карбонатный конгломератовый, кремневый строматолито-биоморфный, карбонатный массивный, высокопродуктивный пластово-сланце-вый, кремнистый слоисто-сланцевый.
При изучении пространственного распределения акцессорных минералов большое значение имеет методика опробования. Достаточно объективную информацию можно получить, проводя опробование на разрезах различного типа. Это обеспечит получение наиболее достоверных и полных данных по составу акцессорных минералов и их распределению в пространстве, то есть
0 2 4 6 8
10
м
ЛИТВИНОВА III IV
iiii
Рис. 1. Типы разрезов продуктивной свиты Малого Каратау.
1-3 - "нижние" доломиты: 1 - массивные доломиты, 2 - брекчированные доломиты, 3 - строматолитовые доломиты; 4-5 - кремневый горизонт: 4 - спонголиты, 5 - фтаниты; 6-11 - фосфатный горизонт: 6 - конгломератобрекчия, 7 -кремневые фосфориты, 8 - карбонатные фосфориты, 9 - карбонатно-кремнистые фосфориты, 10 - мономинеральные фосфориты, 11 - карбонатно-кремнисто-глинистые сланцы; 12 - доломиты железомарганцевого горизонта; 13 -"бурые" доломиты шабактинской свиты; 14 - места отбора проб.
по мощности и по простиранию разрезов. Привлечение большого количества взаимодублирую-щих проб способствует сглаживанию отдельных ошибок с помощью статистического анализа. В обобщенном виде типы разрезов представлены на рис. 1, там же показаны точки отбора проб.
I. Карбонатный линзовидно-брекчиевый тип
фосфатоносных разрезов представлен на участках Баба-ата, Караул-тюбе, Аладжар, Кыршабак-тыТ. Он характеризуется небольшими мощностями всех горизонтов свиты и широким распространением обломочного материала. Горизонт "нижних" доломитов сло
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.