научная статья по теме МЕСТОРОЖДЕНИЕ-СУПЕРГИГАНТ – МАРГАНЦЕВОРУДНОЕ ПОЛЕ КАЛАХАРИ (СЕВЕРНЫЙ КЕЙП, ЮАР): ГЕОХИМИЯ ИЗОТОПОВ ( 13 И 18) И ГЕНЕЗИС Геология

Текст научной статьи на тему «МЕСТОРОЖДЕНИЕ-СУПЕРГИГАНТ – МАРГАНЦЕВОРУДНОЕ ПОЛЕ КАЛАХАРИ (СЕВЕРНЫЙ КЕЙП, ЮАР): ГЕОХИМИЯ ИЗОТОПОВ ( 13 И 18) И ГЕНЕЗИС»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2012, № 3, с. 245-263

УДК 553.323+550.42:546.027

МЕСТОРОЖДЕНИЕ-СУПЕРГИГАНТ - МАРГАНЦЕВОРУДНОЕ ПОЛЕ КАЛАХАРИ (СЕВЕРНЫЙ КЕЙП, ЮАР): ГЕОХИМИЯ ИЗОТОПОВ

(513С и 518О) И ГЕНЕЗИС

© 2012 г. В. Н. Кулешов

Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: kuleshov@ginras.ru Поступила в редакцию 14.04.2010 г.

Изучение карбонатных включений в оксидных рудах типа "маматван" (браунитовые лютиты) позволило выявить в них остаточные микробиальные структуры. Наличие этих структур в составе марганцевых руд, а также характер оксидно-марганцевой минерализации, изотопные особенности карбонатов марганца и имеющиеся литературные данные по геологии марганцеворудного поля Калахари позволяют предположить, что процессы марганцевого рудогенеза широко протекали на постседиментационной стадии преобразования исходного осадка, изначально имевшего микроби-альное происхождение. Месторождение можно отнести к гидротермально-метасоматическому типу.

Месторождения марганцевых руд провинции Северный Кейп (ЮАР) расположены в пределах юго-восточной части пустыни Калахари (рис. 1), в 60 км севернее населенного пункта Сишен, и приурочены к одноименному марганцеворудно-му полю Калахари (МПК). Здесь сосредоточены колоссальные запасы марганца; по ресурсам МПК является крупнейшим в мире марганцево-рудным бассейном, который заключает в себе около 13.5 млрд т марганцевой руды (с содержанием марганца в рудах от 20 до 60%). Это составляет не менее половины ресурсов всех известных месторождений суши [Laznika, 1992; Beukes et al., 1995; Astrup, Tsikos, 1998]. Рудоносная толща буровыми работами и горными выработками прослежена на площади до 15 км в широтном и 35—40 км в меридиональном направлениях.

Несмотря на то, что геологическое строение и вещественный состав рудных тел в пределах разрабатываемых месторождений марганцеворудно-го поля Калахари (Маматван, Блэк Рок, Вессельс, Глория и др.) изучены детально, до сих пор в научной литературе относительно происхождения первичных марганцевых руд нет единого мнения.

В настоящей работе на основе обзора литературных данных и результатов микроскопического изучения рудного вещества слабо измененных наложенными метаморфическими процессами марганцевых (браунитовых) лютитов, отобранных из месторождения Маматван, сделана попытка охарактеризовать некоторые аспекты генезиса исходных марганцевых руд и пород и ответить на вопрос об источнике марганца.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ ПОЛОЖЕНИИ И РУДАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУДНОГО ПОЛЯ

Общая геологическая характеристика. Марганцевые руды пустыни Калахари (провинция Северный Кейп, ЮАР) приурочены к отложениям формации Хотазель, которые вместе с вышележащими карбонатными породами формации Моидраай составляют подгруппу Вельватер, входящую, в свою очередь, в группу Постмасбург супергруппы Трансвааль нижнего протерозоя (рис. 2).

Разрез раннего протерозоя супергруппы Трансвааль в районе месторождений провинции Северный Кейп представлен карбонатами и породами железорудной формации общей мощностью около 2000 м [Beukes, 1983]. Они сменяются гляциальными диамектитами мощностью около 150 м формации Макганьене, которые, в свою очередь, перекрываются континентальными ба-зальт-андезитовыми покровами формации Онге-лук мощностью до 900 м. Последние в верхней части разреза характеризуются "подушечными" текстурами [Cornell et al., 1996].

Породы формации Хотазель в основании разреза представлены железистыми гиалокластита-ми, которые залегают непосредственно на вулканитах формации Онгелук [Beukes, 1983; Tsikos et al., 2003]. Выше по разрезу они сменяются ритмично слоистыми породами формации BIF (Banded Iron Formation) и марганцевыми (брау-нитовыми) лютитами; их возраст оценивается 2.2 и 2.4 млрд лет [Cornell et al., 1998; Bau et al., 1999].

Стратиграфически выше железо- и марганец-содержащих пород формации Хотазель в цен-

Рис. 1. Фрагмент палеогеологической карты-схемы района месторождений марганцеворудного поля Калахари и района Посмасбург (геологическое время про-Кару), западное погружение кратона Каапвааль [Beukes, Smit, 1987]. Интрузивные образования не показаны.

1—4 — отложения серии Трансвааль: 1 — формация Лукнов (базальные конгломераты, сланцы, кварциты, лавы андези-тобазальтов), 2 — подгруппа Вёлватер (доломиты, сланцы, железо- и марганцеворудные формации), 3 — формация Макганье (диамиктиты), 4 — подгруппа Кампвельранд (карбонаты, редко — сланцы); 5 — надвиг; 6 — скважины; 7 — разломы; 8 — направление падения пластов.

Буквами на схеме обозначены формации: V — Онгелук, лавы андезито-базальтов, R—N — отложения железорудных формаций: R — Нелани-Рионнекке, N — Нарагас-Дорагале-Паннетдже, G — Грикватаун, К — Куруман.

X се & Б и ^ се С & & Г а Л с ч в Пру 1-С Формация Породы Примерная мощность, м

Калахари Калькреты, песок, мергель. глины до 150

Кару Двайк Диамиктиты до 650

Велвотер Серые кварциты

с о Глен Лайон Коричневые кварциты

о а н я а -е ч о « Еллес Рус Серые кварциты до 3500

Фуллер Коричневые кварциты

Хартли Андезитовые лавы 700

я ч О Лакнов Пурпурные и белые кварциты 450

л Мапеди Сланцы, кварциты, лавы. Базальные железосодержащие конгломераты 150-200

Ч 1-е р р В о Муидраай Доломиты, сланцы 250

св св у ю о се Я н о о <ч ч о « Хотазель Железо- и марганцерудные формации, лавы

<ч о Онгелук Андезитовые лавы 500-600 (до 900)

Я П Макганьене Диамиктиты 50-150

се & Т Коегас Руинекке & Нелани Железорудная формация, сланцы 240-600

Асбесхувелс Грикватаун Железорудная формация, (обломочные текстуры) 200-300

Куруман Железорудная формация, (микрослоистые текстуры) 150-750

с Гамохаан

£ Когельбин

а а р л Клиппан

а Папкуин Карбонаты, редко сланцы 1500-

р л е б с % Клипфоунтейн-хеувел 1700

Фаирфилд

а Ка Рейвило

Монтевилле

-е я р Локаммона

Э н § Н Бумплаатс Сланцы, кварциты, карбонаты 10-250

Врибург

Рис. 2. Сводная стратиграфическая колонка района месторождений марганцеворудного поля Калахари [Беикв8, 1987; Gutzmer, Беикв8, 1996].

тральной и южной частях марганцеворудного бассейна Калахари развиты известняки и доломиты формации Мооидраай.

В северной и западной частях МПК отложения подгруппы Вёльватер несогласно перекрываются базальными конгломератами, сланцами и квар-

цитами формации Мапеди группы палеопротеро-зоя Олифантшуек. Для них по цирконам U-Pb-методом установлен возраст около 1.9 млрд лет [Cornell et al., 1998].

Выходы на дневную поверхность отложений формации Хотазель наблюдаются только на северо-западе марганцеворудного поля, в районе месторождения Блэк Рок.

В структурном отношении МПК расположено севернее железо-марганцеворудного района Постмасбург и приурочено к синклинали Димо-тен, заполненной преимущественно лавами формации Онгелук и вышележащими отложениями формаций Хотазель и Моидраай (см. рис. 1). В верхнем палеозое (геологическое время прокару) в центральной части синклинали породы были сильно эродированы ледниковыми процессами с образованием троговой долины, которая заполнена тиллитами формации Двайк. Все породы перекрываются современными отложениями формации Калахари (рис. 3а, б).

Несмотря на относительно слабое проявление складчатых деформаций, отложения МПК интенсивно дислоцированы разрывными нарушениями надвигового типа; в разрезах отмечаются многочисленные тектонические покровы, приводящие к повторению чередования пород, в том числе и рудной толщи (месторождение Блэк Рок, см. рис. 3а, 4).

Наиболее полно строение пород формации Хотазель изучено на месторождениях марганцевых руд южной части марганцеворудного поля -месторождение Маматван (рис. 5) и месторождение Миддельплаатс (рис. 6) [Nel et al., 1986; Jennings, 1986]. В нижней части этой формации залегает слоистая толща гематит-кварцевых пород — железистая слоистая подформация BIF. Она представлена переслаиванием красно- и серо-цветных слоистых железистых силицитов с прослоями джеспилитов. Выше залегает толща железо-марганцевых лютитов, которая состоит из чередования пластов, в разной степени обогащенных различными минералами оксидов железа и марганца: гематитом, якобситом, браунитом, брауни-том-2, гаусманитом, биксбиитом и др. В составе этих горизонтов по разрезу толщи в переменном количестве присутствуют карбонатные минералы: родохрозит, манганокальцит и кутнагорит.

В зоне древнего гипергенеза, соответствующей коре выветривания геологического времени про-кару (верхний палеозой), в составе пород присутствует пиролюзит и псиломелан. Окисленные руды этой зоны обычно относятся к богатым, про-мышленно ценным.

Марганцевые руды МПК относятся к страти-формным. В пределах восточной части марганце-ворудного поля они залегают под отложениями формации Калахари на глубине от 8—10 до 60—70 м,

погружаются на запад-юго-запад под углами от 5—8 до 10—15 градусов, а в пределах западной части поля глубина залегания руд может достигать порядка 800—1000 м, редко более. Рудный пласт разбит системой разломов северо-восточного простирания. В некоторых случаях к разломам приурочены дайки бостонитов.

Наиболее близповерхностное залегание рудной толщи, где добыча марганцевых руд проводится (или проводилась, в выработанных карьерах) открытым способом, выявлено на нескольких участках: на южном окончании рудного поля — месторождение Маматван — одно из крупнейших месторождений в мире; вдоль восточной границы марганцеворудного поля — месторождения Смарт и Перт, на севере — Блэк Рок, Вессельс и др.

В разрезе рудной пачки выделяются три рудных тела, которые наиболее полно представлены в районе месторождения Маматван: нижнее, среднее и верхнее. Однако экономически выгодным является только нижнее, которое и отрабатывается на месторождениях. В его строении по текстурным, минералогическим и химическим особенностям выделяются 11 горизонтов (снизу-вверх): В, Ь, N Н, С, М, Ъ, У, X, W и V [N01 й а1., 1986; Gutzmer й а1., 1997] (рис. 7). Максимальная мощность этого рудного тела достигает 45 м в пределах южной границы поля (м-ие Маматван) и уменьшается в северном направлении до 5 м на удалении около 35 км (м

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.

Показать целиком