девонские рудокластические турбидиты на примере медноколчеданного месторождения "молодежное" (южный урал)
© 2015 г. В. Ю. Русаков, Б. Н. Рыженко, И. А. Рощина, Н. Н. Кононкова, В. С. Карпухина
Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991ГСП-1 Москва, ул. Косыгина, 19 е-шаП: rusakov@geokhi.ru Поступила в редакцию 04.10.2013 г.
Принята к печати 04.02.2014 г.
Статья посвящена изучению состава девонских рудокластитовых отложений, накопившихся на границах рудных тел Си-колчеданного месторождения "Молодежное" Южного Урала. Установлено два основных этапа их формирования: седиментационный и постседиментационный. На седимен-тационном этапе накопление околорудных отложений было связано с гравитационным переносом продуктов разрушения высокотемпературных рудных построек ("черных курильщиков"). На пост-седиментационном этапе выделены основные минералого-геохимические трансформации отложений: 1) инфильтрационно-метасоматическое влияние рудоносных растворов и инфильтрационное влияние морской воды привели к перераспределению меди и карбонатов в отложениях и формированию аутигенных минералов (халькопирита, сидерита, вторичного кальцита, апатита и замещение алюмосиликатов хлоритом); 2) дегидратация, сопровождающаяся замещением гидроксидов Fe гематитом, а аморфного кремнезема кварцем. Температуры постседиментационных преобразований, оцененные по результатам изучения флюидных микровключений и компьютерного термодинамического моделирования, составили (150—250)°С, что соответствует стадии метагенеза (метаморфизм погружения). Для описания состава органического вещества используются показатели: общий Сорг, водородный (Н1) и кислородный (01) индексы, а также изотопный состав 813С.
Ключевые слова: колчеданные руды, рудокластические турбидиты, минеральный и химический состав, органическое вещество, стабильные изотопы углерода, флюидные микровключения, колчеданные месторождения, Южный Урал.
Б01: 10.7868/80016752515070092
ВВЕДЕНИЕ
Обломочные руды (рудокластиты) были неоднократно описаны на колчеданных месторождениях в Канаде (например, Баканс в Ньюфаунленде (Вт-пеу, 1987)) и на Рудном Алтае (например, Николаевском, Камышинском и Риддер-Сокольном (Дерга-чев и др., 1986; Пак, Дергачев, 1993)). Более того, они широко представлены на колчеданных месторождениях мира (Дергачев, 2010) и по данным исследователей могут составлять до 75% объема рудных тел (8репее, 1975).
Изучению генезиса колчеданных месторождений посвящены многочисленные работы (Колчеданные..., 1950; Бетехтин и др., 1953; Скрипченко, 1972; Бородаевская и др., 1979; Медноколчедан-ные..., 1988, 1992 и др.). Неотъемлемую часть колчеданных месторождений составляют околорудные отложения, опоясывающие массивные рудные тела. На основе ранее проведенных исследований
околорудных гидротермально-осадочных отложений (Масленников, 1999) в их составе были выделены следующие седиментологические фации: рудокластиты (рудокластические турбидиты), госсани-ты, джаспериты и умбриты, а также силициты и пелитолиты. Эти фации образуют последовательный литолого-фациальный ряд от сульфидного холма, сложенного преимущественно рудными компонентами гидротермально-метасоматическо-го генезиса, к фоновым пелагическим (кремнистым и/или глинистым) отложениям осадочного генезиса. Рудокластические турбидиты в этом ряду занимают переходное положение и отражают как состав метасоматических сульфидов, являясь продуктами механического разрушения рудных построек, так и состав осадков, т.к. наравне со слоями сульфидов содержат слои яшмовидных кварц-гематито-вых отложений в виде госсанитов, содержащих также глинистые минералы. Наиболее детально текстурно-структурные и минералогические осо-
бенности рудокластитов Урала описаны для месторождений "Молодежное", "Яман-Касы" и "Сафьяновское" (Сафина, Масленников, 2008; Ма81епп1коу й а1., 2012). Исследователи (Зайков, Масленников, 1987; Зайков и др., 1995; Коротеев и др., 1997; Масленников, 2006) относят перечисленные месторождения к слабометаморфизиро-ванным, что делает возможным сравнение состава их седиментологических фаций с составом "современных" проксимальных гидротермально-осадочных отложений.
Однако механизмы их накопления и последующие постседиментационные трансформации продолжают вызывать споры. Основная причина — сложность в реконструкции постседиментацион-ных преобразований. Как правило, генезис тех или иных гидротермально-осадочных отложений приходится восстанавливать по еле заметным следам (отдельным минералам, флюидным микровключениям, химическому составу), сохранившимся после диа-, ката- и метагенетических преобразований в самих отложениях, и крайне редко удается наблюдать процесс в естественных условиях. То есть, напрямую сравнивать отложения, накопившиеся в недавнем прошлом и не подвергшиеся существенным постседиментационным изменениям, с их аналогами, сформировавшимися в глубине геологической истории и испытавшими множественные минералогические и химические трансформации. Дополнительную сложность также вызывают процессы, вызванные просачиванием восстановительных гидротермальных растворов снизу сквозь проксимальные гидротермально-осадочные отложения (инфильтационно-метасоматическое воздействие) и проникновением сверху окислительной морской воды (инфильтрационные воздействие). С целью реконструкции условий формирования девонских рудокластических турбидитов предлагается использовать их "современные" аналоги — грейниты (отложения зерновых потоков). Грейниты гидротермальных полей Атлантики представляют собой голоцен-плейстоценовые рудокластические тур-бидиты, отложившиеся в схожих фациальных условиях вследствие обрушения высокотемпературных вертикальных сульфидных построек "черных курильщиков". Они были обнаружены в ходе 32-й экспедиции на НИС "Профессор Логачев" в 2009 г. в проксимальных гидротермально-осадочных отложениях рудного узла "Семенов", расположенного на 13°30' с.ш. Срединно-Атланти-ческого хребта (САХ) (БеИепеу е! а1., 2007, 2009а, 2009Ь) и впервые описаны авторами этой работы (Русаков и др., 2013). Их сравнение с девонскими аналогами послужило основой написания данной статьи.
Район исследований. Месторождение "Молодежное" находится в пределах Узельгинского колчеданоносного поля, которое расположено в Магнитогорской металлогенической зоне. В гео-
логическом разрезе выделяются две свиты: рудо-вмещающая карамалыташская ^2кг) и перекрывающая ее улутаусская ^3и1), относящиеся к среднему и верхнему девону (Медноколчеданные..., 1988; Масленников, 1999) (рис. 1а). Карамалыташская свита состоит из трех толщ: базальтовая (подрудная), риодацитовая (рудовмещающая) и риолитовая (над-рудная). Возраст месторождения оценивается как эйфельский ^е!). Улутаусская свита состоит из двух толщ: андезиты, известняки и вулканомиктовые песчаники в нижней части разреза, а также алевролиты и песчаники в ее верхней части. На месторождении обнаружено четыре рудных тела, в двух из которых сосредоточены основные запасы. В наиболее массивном теле кластогенные сульфидные руды опоясывают само тело по периметру и слагают его кровлю (рис. 1б), а во втором — практически полностью рудное тело. Рудные тела пластообразных и лин-зовидных форм залегают на глубине 80—300 м и имеют резкие контакты с вулканическими породами. Геохимический ореол месторождения проявлен локально в подрудных вулканических породах и отражает зону циркуляции высокотемпературных гидротермальных флюидов, поскольку практически полностью совмещен с метасомати-ческим ореолом (Баранов, 1987). В перекрывающих породах он проявлен очень слабо, либо не фиксируется вовсе, что указывает на незначительные изменения первичного геохимического состава гидротермально-осадочных отложений.
Сохранению первозданных структурно-текстурных особенностей, а также минерального и химического состава турбидитов месторождения "Молодежное", по-видимому, способствовала мощная вулканическая активность района. Сульфидные руды и околорудные отложения оказались "запечатаны" под мощным слоем вулканического материала: риодацитами, дацитами и андезито-базальтами, что привело к развитию специфических условий для постседиментационных преобразований (включая литификацию) исследуемых отложений в относительно замкнутой среде и существенно не повлияло на их минералого-геохимическую трансформацию.
Объекты исследований. В качестве опорных объектов исследований были выбраны рудокла-ститы наиболее изученного месторождения "Молодежное" и песчаные баритово-сульфидные отложения поля "Восточное", входящего в состав рудного узла "Семенов". Структурно-текстурные особенности, а также минеральный и химический состав голоцен-плейстоценовых турбидных отложений рассмотрены на примере колонки 32л-362, а девонских рудокластитов — на примере трех образцов, предоставленных для исследования сотрудниками Института минералогии УрО РАН: обр. 1 и 2 — проксимальные (рис. 2 и 3), обр. 3 — дистальный (рис. 4). Впервые литология, а также минеральный и химический состав послед-
Рис. 1. Район исследований — месторождение "Молодежное". (а) — Положение рудного тела, границы свит (ul — улу-таусская, kr — карамылыташская) и поля температур в поперечном разрезе (Баранов, 1987); (I—I) — вертикальный разрез вулканогенно-осадочных отложений (Зайков и др., 1995): 1 — медно-цинково-колчеданные руды; 2—4 — породы карамалыташской свиты: 2 — базальты, 3 — лавы и вулканомиктовые породы риодацитового состава, 4 — риолиты и дациты крупно- и мелкопорфировые; 5—7 — породы улутаусской свиты: 5 — известняки, 6 — андезиты, 7 — алевролиты и песчаники. (б) — Схема внутренней структуры рудного тела с указанием названия гидротермально-осадочных пород (Масленников, 2006): 8 — рудокластиты, 9 — Si—Fe метаосадки (госсаниты).
D3ul2
D.ul1
D2kr3
D2kr2
D2kr1
I-I
V VJ
\
\
lll
lll
(a)
(б)
t^yGiV'*'
100 м
них был описан в работе В.В. Масленникова с соавторами (МазЬпшкоу е1 а1., 2012). Ниже приводятся результаты наших собственных исследований.
МЕТОДЫ
Структурно-текстурные особенности образцов изучались визуально в полированном спиле породы, а также в отдельных
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.