ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2009, том 426, № 3, с. 351-354
ГЕОЛОГИЯ
УДК 553.682(470.5)
С1-Бг-Ча-СИСТЕМАТИКА ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В МАГНЕЗИТАХ ЮЖНО-УРАЛЬСКОЙ ПРОВИНЦИИ
© 2009 г. М. Т. Крупенин, В. Прохаска, член-корреспондент РАН А. В. Маслов
Поступило 18.12.2008 г.
Проблема генезиса месторождений кристаллического магнезита в карбонатных толщах - основного промышленного генетического типа для получения металлургической огнеупорной продукции, активно дискутируется в геологической литературе. В России базовыми и активно разрабатываемыми являются месторождения магнезита Южно-Уральской провинции, для которых существуют различные гипотезы об источниках магния и механизме формирования их руд. Основные из них - седиментогенная (магний выносился из коры выветривания основных пород и осаждался в прибрежно-морских карбонатных бассейнах [1]), гидротермально-метасоматическая (магний привносился с постмагматическими или метаморфогенными флюидами, которые формировали метасоматические залежи [2, 3]), элизион-но-катагенетическая (тонкорассеянный магнезит образовался в эвапоритовых карбонатных лагунах, а затем под действием элизионно-катагенети-ческих флюидов был перераспределен в метасоматические рудные тела [4]). Подобные гипотезы (осадочная и гидротермально-метасоматическая) предложены и для сходных с уральскими по геологическим параметрам месторождений кристаллического магнезита Австрии и Словакии, известных как месторождения Вайч-типа (Veitsch type) [3]. В то же время для месторождений Вайч-типа получены данные по Cl-Br-Na-систематике флюидных включений в магнезитах, указывающие на эвапоритовую природу высокомагниевых рудоносных флюидов [5]. Предполагается, что в условиях растяжения в перми и триасе подобные рассолы формировали в карбонатных толщах палеозоя метасоматические залежи кристаллического магнезита. Наши исследования Cl-Br-Na-систематики флюидных включений в магнезитах саткинского подтипа Южно-Уральской магнезитовой провинции также показали их эвапорито-
Институт геологии и геохимии им. АН. Заварицкого
Уральского отделения Российской Академии наук, Екатеринбург
Университет Леобена, Австрия
вую природу [6]. Но поскольку в провинции существуют месторождения нескольких подтипов, различающихся по условиям залегания и качеству руд, было выполнено изучение состава флюидных включений в других типовых месторождениях. В результате проведенных исследований вывод об эвапоритовой природе флюидных включений в рудах распространен и на месторождения других подтипов, что позволяет рассматривать эвапори-товые рассолы в качестве основного источника магнезиальных флюидов для формирования месторождений кристаллического магнезита ЮжноУральской магнезитовой провинции.
Методика исследования заключалась во вскрытии флюидных включений в водную вытяжку при истирании образца (crush-leach analysis [5, 6]) с последующим хроматографическим определением индикаторных катионов и анионов (хроматограф "Dionex System DX-500", Университет Леобена, Австрия). Наиболее значимыми для определения генетической природы флюидов являются ионы Cl-, Br- и Na+. Бром обладает уникальной способностью накапливаться в эвапоритовых рассолах, причем его концентрация пропорциональна степени эвапоритового сгущения [7]. В диагенетических и катагенетических процессах бром консервативен, имеет лишь ограниченную миграцию в связи с трансформациями органического вещества [8]. Магнезиты и околорудные доломиты из месторождений Австрии и Словакии, а также Саткинского рудного поля в координатах отношений молярных концентраций Na/Br-Cl/Br расположены вдоль линии эвапоритового тренда (ЛЭТ), в то время как известняки из вмещающих толщ рассеяны в области значений, характерных для морской воды [5, 6]. Ранее этот метод был успешно применен также для установления эвапоритовой природы рассолов полиметаллических месторождений миссисип-ского типа (Иллинойс, США [9] и ряд других).
Месторождения магнезита Южно-Уральской провинции по набору геолого-геохимических признаков относятся к нескольким подтипам [10]. К саткинскому подтипу отнесены магнезиты рудных полей Сатки и Бакала, имеющие пластооб-разную форму залежей, высокое качество и отно-
С1/Вг 700
600
500
400
300
200
100
0
100 200 300 400
500 600 №/Вг
С1/Вг 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
0
♦ 1
а2
100 200 300 400 500 600 700
Ка/Вг
Рис. 1. Распределение отношений молярных концентраций №/Вг и С1/Вг во флюидных включениях из магнезитов и вмещающих карбонатных пород Исма-каевского месторождения. 1 - известняки; 2 - доломиты; 3 - магнезиты; 4 - морская вода; 5 - линия эва-поритового тренда.
Рис. 2. Распределение отношений молярных концентраций №/Вг и С1/Вг во флюидных включениях из магнезитов и вмещающих карбонатных пород Се-мибратского месторождения. 1 - доломитизирован-ные известняки; 2 - брейнериты; остальные обозначения те же, что и на рис. 1.
сительно низкую температуру метасоматическо-го образования в доломитовых горизонтах по сравнению с месторождениями других подтипов, формирующих сложные линзы в доломитизиро-ванных известняках. Для характеристики этих подтипов С1-Вг-Ка-систематика флюидных включений изучена в наиболее крупных и типичных магнезитовых месторождениях - Исмакаевском и Семибратском, локализованных соответственно в отложениях нижнего и среднего рифея.
Исмакаевское месторождение с запасами более 100 млн. т магнезита приурочено к суранской свите нижнего рифея и расположено в центральной части Башкирского мегантиклинория в окрестностях одноименной деревни. С востока к месторождению примыкают вулканогенно-терригенные породы Машакского рифтогенного грабена ранне-среднерифейского возраста. Залежь имеет сложную линзовидную форму с максимальной мощностью до 400 м. На месторождении установлена латеральная метасоматическая зональность известняк-доломит-магнезит [11]. В известняках присутствует примесь кластогенного калиевого полевого шпата, в доломитах его количество уменьшается и в магнезитах он отсутствует, но в них повышается примесь новообразованного кварца и появляется альбит, а также хлорит. Маг-незиты мелко-среднекристаллические, содержание БеО составляет 2.3-5.5%. Ряд геохимических признаков (наличие положительной аномалии европия в магнезитах и околорудных доломитах, низкое отношение У/Ш, данные анкерит-брейне-ритового термометра) указывают на формирование магнезитов в результате одноактного внедрения магнезиальных метасоматических флюидов с температурой до 350-450°С [10, 11].
Результаты хроматографии флюидных включений в карбонатах Исмакаевского месторождения показаны на рис. 1. В координатах отношений молярных концентраций Ка/Вг-С1/Вг магнезиты и околорудные доломиты расположены вдоль ЛЭТ, в то время как точки известняков - в области значений, характерных для морской воды (соответственно 564 и 655). Точки доломитизирован-ных известняков в указанных координатах рассеяны в области ЛЭТ. Наблюдается также сдвиг точек магнезитов и доломитов на графике к началу координат из-за высоких концентраций брома во включениях (крепкие эвапоритовые рассолы) на уровне значений Ка/Вг и С1/Вг соответственно 50-78 и 120-138. Некоторый сдвиг вправо от ЛЭТ, особенно в доломитах, объясняется, вероятно, относительным избытком натрия в составе включений.
Семибратское месторождение с запасами около 300 млн. т магнезита приурочено к терриген-но-карбонатным отложениям уренгинской свиты среднего рифея и расположено в восточной части Башкирского мегантиклинория [1]. Рудные тела локализованы в трех карбонатных пачках, наиболее крупные залежи находятся в нижней пачке. Несмотря на то, что вмещающие терригенные породы на месторождении метаморфизованы до зеленосланцевой стадии, магнезиты имеют мелкокристаллическое сложение. Эпигенетическая метасоматическая природа магнезитов доказывается сложной формой рудных тел, а также развитием метасоматической зональности: вмещающие до-ломитизированные известняки-доломиты-доломиты с вкрапленностью магнезита-магнезиты. В известняках отмечается присутствие брусита, в доломитах - альбита, в магнезитах - хлорита и талька, исчезающего в зонах наложенной на маг-
Cl-Br-Na-СИСТЕМАТИКА ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ
353
незит брейнеритизации. Структурный контроль магнезитового оруденения проявляется в приуроченности залежей к зонам разломов северо-восточного простирания и экранировании рудных тел прослоями сланцев. Магнезиты пересекаются многочисленными дайками верхнерифейско-вендских габброидов и, реже, палеозойских гра-нитоидов [11]. В координатах отношений молярных концентраций Na/Br-Cl/Br магнезиты и доломиты расположены параллельно ЛЭТ, в области умеренных значений означенных параметров: для магнезита Na/Brmol - 135-448, Cl/Brmol -286-694, для доломита соответственно 175-406 и 390-991 (рис. 2). Точки составов доломитизиро-ванных известняков из периферических зон рудного поля рассеяны вне ЛЭТ и соответствуют области морской воды. При этом все точки в Семиб-ратском месторождении несколько сдвинуты в сторону меньших значений Na/Br относительно ЛЭТ, что может объясняться выносом натрия из флюидных включений в процессе метаморфической альбитизации (зеленосланцевая фация регионального метаморфизма). Брейнерит, развивающийся эпигенетически по магнезитам, расположен на рис. 2 правее точки морской воды в области значений, характеризующих разбавленные рассолы (Na/Brmol и Cl/Brmol соответственно 661 и 1250) [5, 7]. Это может быть связано с эли-зионной природой железистых растворов, образованных при участии поровых и кристаллизационных вод при трансформации глинистых толщ рифея.
Таким образом, анализ данных о Cl-Br-Na-си-стематике флюидных включений в магнезитах и вмещающих карбонатах Южно-Уральской провинции приводит к выводу об эвапоритовой природе флюидов, формировавших магнезитовые тела и околорудные доломиты в месторождениях различных подтипов, и о седиментогенной (нормально морской) природе вмещающих известняковых толщ нижнего и среднего рифея. Эвапоритовые рассолы являются крупнейшим аккумулятором магния в стратисфере и, будучи захороненными, могут дать начало гидротермальным флюидам для ф
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.