Delist.ru

Минералогия оруденения мезо-кайнозойских отложений Восточного Кавказа (15.04.2007)

Автор: Черкашин Василий Иванович

Теоретическая и практическая значимость. Разработаны новые минералого-геохимические методологические подходы в изучении колчеданных руд с использованием геохимии элементов – примесей, изотопного состава химических элементов входящих в состав рудной минерализации, рентгеноструктурные показатели минералов, обычных петрографо-минераграфичес-ких исследований, изучение внутриформационных конгломератов и материала их слагающего, конкреций и сопоставления всех этих образований с рудным процессом. Все это может быть использовано при детальных структурно-геологических, геодинамических работах и картировании.

Предложены рекомендации по проведению минералогических, металлогенических исследований на территории Горного Дагестана, с применением поискового бурения и поверхностных горных работ на Курушском рудном поле. В приморской низменности и Предгорном Дагестане рекомендуется изучение терригенной минералогии тяжелой фракции и проведение поисково-оценочных работ на титано-циркониевые россыпи.

Основные защищаемые положения.

1. В юрской терригенной формации Восточного Кавказа в зонах локализации полиметаллических провинций выявлено широкое развитие различных морфологических и генетических типов сульфидной минерализации, связанных с обломочными и осадочно-диагенетическими образованиями: рудокласты колчеданно-полиметаллических залежей и ассоциирующие с ними обломки кварца, петрокласты эффузивных и интрузивных пород установлены во внутриформационных конгломератах региона (тоар-аален); конкреции с сульфидами железа, полиметаллов и их рассеянные формы – в песчано-глинистых породах. Это позволяет выделить в регионе верхнетоар нижнеааленский уровень с тремя стратиграфическими горизонтами, содержащие различные морфогенетические проявления сульфидных минералов (Fe, Pb, Zn,Cu) гидротермально-осадочного генезиса.

2. На основе изучения геохимии элементов-примесей, изотопии S, C, Ar газовой фазы ГЖВ в минералах, рентгеноструктурных показателей кварца различных образований определены типоморфные особенности минералов. Результаты этих исследований наряду с геологическими данными – положением рудокластов во вмещающих внутриформационных конгломератах, соотношение их между собой и другим кластическим материалом, сопоставления с рудными телами колчеданных и жильных кварц-сульфидных руд позволило обосновать гидротермально-осадочное происхождение сульфидов осадочно-диагенетических и терригенных образований. Разработана новая минералого-геохимическая методика прогноза колчеданно-полиметаллического оруденения терригенно-сланцевых формаций прослеживанием ореолов рассеяния терригенной, минеральной и геохимической составляющих руд.

3. На основе минералогических и физико-химических исследований установлен новый тип минерализации среди жильных кварц-сульфидных образований восточной (Дагестанской) части Самуро-Белореченской металлогенической зоны – окисного железо-марганцевого (ЖМО) состава, а также пропластки (корки) аналогичного состава в аргиллитах. Минерализация этого типа также может рассматриваться как свидетельство гидротермально-осадочного минералообразования.

4. Анализ распространения терригенных и осадочно-диагенетических сульфидных образований и минералов показал, что рудо- и петрокласты, конкреции с сульфидами железа и полиметаллов приурочены к очагам гидротермально-осадочных процессов (зонам разгрузки гидротермальных растворов на морском дне). Осадочно-диагенетические сульфиды полиметаллов и терригенный пирит за пределами металлогенических зон встречаются в единичных случаях. Они имеют только минералогический интерес. Рассеянные осадочно-диагенетические пириты развиты также и за пределами рудных провинций (от юры до неогена), их распространение контролируется средой седиментогенеза, а количество нигде не достигает значительных концентраций.

Терригенные минералы тяжелой фракции, устойчивые к физико-химическому выветриванию, среди которых преобладают полезные компоненты титано-циркониевых россыпей (ильменит, циркон, рутил, лейкоксен) от нижней юры и до современных осадков Каспия отмечаются стабильно. Особенности распространения этих минералов, их концентрации и степень литификации вмещающих пород позволяют прогнозировать наличие титано-циркониевых россыпей в чокрак-караганских отложениях Восточного Кавказа, аналогичных промышленным россыпям Ставрополья (месторождение Бешпагирское и др.)

Публикации и апробация работы. Основные положения диссертационной работы опубликованы автором в монографии "Гидротермально-осадочные, аутигенные и терригенные минералы тяжелой фракции юрских флишоидов и металлогения Восточного Кавказа", 41 статьях (в том числе в журналах "Доклады АН СССР" "Доклады РАН", "Известия АН СССР", "Минералогический журнал", "Литология и полезные ископаемые", "Clay and Clay Minerals", "Вестник ДНЦ РАН", Труды ИГ ДНЦ РАН") и тезисах. Результаты работы и основные положения диссертационной работы доложены на Всесоюзном совещании (Алма-Ата, 1985), Х Всесоюзном совещании по рентгенографии минерального сырья (Тбилиси, 1986), Всесоюзном совещании "Литогенез и рудообразование" (Москва, 1986), Научной сессии Даг. ФАН СССР "Естественные науки" (Махачкала, 1988), Всесоюзном совещании (Новосибирск, 1988), Всесоюзном совещании (Свердловск, 1989), II региональной конференции "Химики Северного Кавказа народному хозяйству" (1989), Всесоюзном совещании (Москва, 1991), Всесоюзном совещании (Ессентуки, 1992), Международном совещании "275 лет РАН и 50 лет ДНЦ РАН" (Махачкала, 1999), XIY Международном совещании по рентгенографии минерального сырья (С.-Петербург, 1999), I Российской конференции по изотопной геохронологии (Москва, 2000), XYI симпозиуме по геохимии изотопов (ГЕОХИ, Москва, 2001), XXIII Российской школе по проблемам науки и технологий (Екатеринбург, 2003), Конференции "Новые идеи в науке о Земле" (МГРИ, Москва, 2003), Международном семинаре "Кварц, кремнезем" (Сыктывкар, 2004), Международном совещании «Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов» (Казань 2005), XII Межд. совещ. по геологии россыпей и месторождений кор выветривания. (Пермь 2005), XII Международным симпозиуме JAGOD., Москва –2006 г., Рабочем совещании ИГЕМ РАН, Москва – 2006 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения, изложенных на 317 страницах, включая 60 рисунков и фотографий и 44 таблицы. Библиографический список включает 358 наименований.

Представленная работа выполнена в Институте геологии Дагестанского научного центра РАН. В процессе работы над диссертацией автор пользовался советами и консультациями академиков Д.В. Рундквиста, Ю.Г. Леонова; докторов наук В.А. Дрица, Ю.О. Гаврилова, И.М. Симановича, М.Б. Бородаевской, М.П. Исаенко, А.Г. Твалчрелидзе, Д.В. Аревадзе, А.М. Магомедова, М.К. Курбанова, Д.Г. Осика; кандидатов геолого-минералогических наук В.У. Мацапулина, А.С. Букина, Б.А. Сахарова, С.И. Ципурского, А.Л. Салынь, М.А. Петровой, Т.Г. Жгенти, М.Е. Слинько, Г.К. Керимова, Г.Г. Бунина.

Геологи В.П. Карнаухов, А.И. Гусев, Н.Т. Романов, А.П. Мигура, В.Н. Коржов А.Р. Юсупов, И. О. Гаргацев, А.А. Гусейнов оказывали помощь в сборе фактического материала, за что автор выражает им искреннюю признательность.

Автор выражает глубокую благодарность за проведение аналитических исследований в разные годы М.И. Кучеру, Н.М. Заири, Л.П. Носику, В.Г. Рылову, Ш.А. Магомедову, Г.В. Карповой, Е. Покровской, Н. Горьковой.

Д.А. Мирзоев, А.С-Ш. Батырмурзаев содействовали в проведении аналитических исследований, руководство Дагестанской геологической экспедиции – Б.Н. Магдиев, А.Х. Магомедов оказывали помощь при проведении полевых работ.

Всем названным ученым и специалистам, коллегам по работе автор выражает искреннюю признательность и благодарность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Краткая геологическая и металлогеническая характеристика

Восточного Кавказа

Геологическое строение региона освещено работами В.Г. Голубятникова, В.Д. Дробышева, Б.П. Лучникова, В.А. Мельникова. В.П. Павлова, Э.С. Паниева, А.И. Пшеничного, Н.Т. Романова. В.А. Снежко и др. Среди специальных исследований, посвященных особенностям магматизма и металлогении, большое значение имеют работы В.И. Буадзе, А.И. Гусева, К.С. Дивакова, А.Г. Долгих, А.Г. Жабина, Г.И. Иванова, Н.К. Курбанова, А.В. Нетреба, О.А. Осетрова, И.Б. Полищук, Н.И. Пруцкого, В.Г. Рылова, С.В. Савина, В.И. Смирнова, Г.А. Твалчрелидзе, В.Б. Черницына, и др.

На территории В. Кавказа выделяется Южный металлогенический пояс Б. Кавказа, включающий Приводораздельную и Самуро-Белореченскую металлогенические зоны (Савин, 1978). Оруденение территории представлено месторождениями и рудопроявлениями двух формаций: колчеданной (медно-пирротиновый Кизил-Деринский тип) и жильной кварц- сульфидной.

Указанные металлогенические зоны в пределах Дагестана разделены Ахтычайским разломом. В тектоническом отношении Приводораздельная металлогеническая зона на Восточном Кавказе соответствует осевой части ранне-среднеюрской геосинклинали. Для неё характерно развитие мощных осадочных, преимущественно глинисто-алевролитовых толщ, среднеюрского возраста и проявления базальтоидного магматизма в виде покровов, силлов, даек. В пределах зоны на территории Восточного Кавказа выделяются (Савин, 1978) три рудоносных уровня: нижнелейасовый-нижнетоарский (Филизчай, Мачхалор), нижне-среднетоарский (Калакор, Тунсарибор) с оруденением колчеданно-полиметаллического типа и верхнеааленский (Кизил-Дере) с рудами медно-пирротинового типа.

Самуро-Белореченская металлогеническая зона (Дагестанская подзона) располагается севернее Ахтычайского разлома в пределах Бокового хребта. Для неё характерно развитие: прибрежно-морских фаций (ногабская, михрекская свиты), представленных алевролитами, песчаниками, конгломератами; кислого вулканизма, представленного дацит-риолитовым эффузивно-пирокластическим, гранит-порфировым комплексами (Гусев и др., 1982) верхнетоар-нижнеааленского возраста; жильного полиметаллического оруденения. Нашими исследованиями, совместно с данными В.У. Мацапулина, Ю.Я. Черненко, Г.А. Твалчрелидзе и др., А.С. Рыпинского, Э.С. Паниева, Н.К. Паливода, А.И. Гусева в пределах зоны установлен верхнетоар-нижнеааленский рудоносный уровень с колчеданно-полиметаллическим оруденением (проявления Скалистое, Верхнемициратхетское, рудокласты внутриформационных конгломератов Курушского и Хнов-Борчинского рудных полей). Работами геологов «Кавказгеолсъемка» (Н.И. Пруцкий, Н.Л. Энна, И.Ф. Рудянов и др.) в последние годы выделяется Северо-Кавказская провинция титано-циркониевых россыпей. В восточной ее части по результатам наших работ намечается Восточно-Кавказская подпровинция.

Глава 2. Изученность рудо- и петрокластов, аутигенных

образований и минералов, типоморфных признаков минералов

рудных месторождений. Методика работ, объекты исследования.

Изучение гидротермально-осадочного сульфидообразования Восточного Кавказа началось со времени открытия колчеданных месторождений Филиз-чай, Кизил-Дере с эндогенным источником рудного вещества и др. (1960-65 г.г.). До этого колчеданные месторождения на территории не были известны, а широкораспространенные жильные кварц-сульфидные образования относились к гидротермальным.

С выявлением колчеданного оруденения в регионе стали возникать различные гипотезы образования этих руд – от чисто осадочных представлений Д.Д. Мазанов, Н.К. Паливода, до гидротермально-осадочных с эндогенным источником рудного вещества – академик В.И.Смирнов, В.И. Буадзе, А.Г. Твалчрелидзе, И.А. Богуш и др. и чисто гидротермального образования, аналогичного жильным кварц-сульфидным проявлениям – М.Б. Бородаевская, О.А. Осетров, И.Б. Полищук и др. При этом исследователи для обоснования начинают привлекать особенности аутигенного сульфидообразования, наличие в осадочных породах пирита, органического вещества, их элементы-примеси, изотопный состав серы и др. и сопоставлять их с сульфидами рудных тел. Сопоставление проводится по различным типоморфным особенностям минералов рудных залежей и вмещающих их пород. Это свидетельствует о том, что одним из ключевых моментов в изучении колчеданного оруденения становятся вопросы соотношения осадочно-диагенетического сульфидообразования с подводными гидротермальными и жильными рудообразующими процессами.

Для выяснения этих вопросов используются различные типоморфные характеристики минералов. Изучались особенности морфологии пирита, включая и фрамбоидальные формы – Т.К. Берберьян, И.А. Богуш, А.И. Гусев, А.Г. Жабин, Л.М. Катова, М.А. Кашкай, Л.Я. Кизильштейн, В.У. Мацапулин, Н.С. Скрипченко, Г.В. Хетагуров. Физические свойства пирита, микротвердость, ТЭДС – С.И. Сыровацкий, В.Г. Рылов, В.У. Мацапулин; изотопы серы – Ю.П. Андреев, В.И. Буадзе и др., Т.Д. Загряжская и др., Т.В. Иваницкий, М.А. Кашкай и др., А.Г. Твалчрелидзе и др., В.Н. Труфанов и др., Н.Т. Романов, В.Б. Черницын; элементы-примеси – А.Г. Гусев, В.У. Мацапулин, С.И. Сыровацкий, В.Г. Рылов, В.Г. Хетагуров; состав ГЖВ – В.У. Мацапулин, А.Г. Твалчрелидзе, В.Н. Труфанов, В.Г. Рылов.

Эти же параметры (но в меньших объемах) изучались и в других сульфидах – пирротине, галените, сфалерите и халькопирите, которые можно найти в работах перечисленных исследователей.

Жильные минералы – кварц, карбонаты изучались в меньшей степени, чем сульфиды. По ним определялись температуры минералообразования по данным гомогенизации, декрепитации, солевой и газовый состав ГЖВ; изотопы углерода, кислорода, водорода минералообразующей среды по её реликтам в ГЖВ и др. По Восточному Кавказу эти данные можно найти в работах В.И. Буадзе, М.И. Кучера, В.У. Мацапулина, И.Г. Нарозаули, А.Г Твалчрелидзе, В.Н. Труфанова, В.Г. Рылова, Т.В. Рябовой, А.А. Шаркова, Г.В. Хетагурова и др.

Рудо- и петрокласты, внутриформационные конгломераты в разные годы изучались В.У. Мацапулиным, А.Г. Гусевым, А.Г. Твалчрелидзе, И.Г. Нарозаули, Ю.Я. Черненко, Н.К. Паливода, а также Э.С. Паниевым, А.С. Рыпинским при проведении поисково-съемочных работ.

В целях познания генезиса рудных образований изучение минералогии имеет огромное значение. Академик Н.П. Юшкин отмечает: "У всякого минерала принципиально возможно найти следы его былой связи с той средой, из вещества которой он образовался, а также с той средой, в которой он рос". Это, а также дискуссионность вопросов рудообразования региона, и явилось обоснованием широкого изучения особенностей минералов рудных систем.

По теме работы выполнены различные виды анализов, основные из них: описание прозрачных и полированных шлифов, рентгенофазовый и структурный анализы, термические анализы, ЭКС, спектральный анализ, изотопия, полный минералогический анализ и др. выполненные ведущими организациями страны (ГИН РАН, ИМГРЭ РАН, МГРИ, ПГО "Севкавгеология", Ростовский Гос. университет, ИГ ДНЦ РАН, ИПГ ДНЦ РАН, ИФ ДНЦ РАН).

Методика проведенных исследований. Минералогические исследования при отборе образцов проводились в соответствии с основными правилами проведения полевых работ с описанием геологических объектов. Пристальное внимание уделялось положению рудо- и петрокластов в конгломератах во вмещающих породах осадочно-диагенетических образований, соотношению их с цементирующей составляющей и другим обломочным материалом.

Основные методы и методики физико-химических исследований – аналогичны общепринятым (геохимия элементов-примесей, определение газовой составляющей в ГЖВ, определение декрепитационной активности минералов, изотопия, термография и др.). Изучение рентгеноструктурных параметров кварца проводилось автором на основе разработанной методики Б. Кюблера (1964), Г.А. Юргенсона (1984). Обработка полученных результатов по кварцу проводилась на ЭВМ с использованием специально составленной математической программы для расчета дифракционных картин.

Объектами исследования являлись нижне-среднеюрские внутриформационные конгломераты Восточного Кавказа с галькой кварца, рудо- и петрокластами, кварц песчаников, гранитных комплексов Центрального Кавказа, роговиков; жильные и рудные минералы колчеданной и жильной кварц-сульфидной формации региона. Изучались шлиховые пириты, терригенная минералогия тяжелой фракции рыхлых отложений речных долин и прибрежной зоны Каспия, аутигенно-диагенетические сульфиды юрских флишоидов.

Глава 3. Терригенные и аутигенные образования, сульфиды в отложениях юры.

3.1. Терригенные, гидротермально-осадочные сульфиды в рудокластах (гальках) верхнетоарских конгломератов. Внутриформационные конгломераты наиболее широко развиты в пределах Курушского рудного поля. По простиранию они прослежены на 2-2,5 км, вкрест простирания до 1 км. Мощность их незначительна (до 1 м) и лишь в отдельных местах отмечается её увеличение до 6-8 м. Крупнообломочный материал (включая рудо- и петрокласты) представлен гальками (2-3 см) осадочных пород – аргиллитов, алевролитов, песчаников; цемент – песчано - карбонатный (карбонаты сидерит-анкеритового состава).

В конгломератах установлены обломки руд и гидротермалитов нескольких типов.

1. Наиболее распространены гальки вкрапленной серно-колчеданной руды. Количество пирита в них составляет до 50%. Пирит развит в виде кубических кристалликов (до 1 мм); реже отмечаются фрамбоиды. В отдельных обломках наряду с пиритом устанавливаются пирротин, сфалерит, халькопирит (1-2% от пирита) в виде рассеянных тонкозернистых выделений. Сульфиды наблюдаются в виде густой вкрапленности в кварц-карбонатной песчанистой породе.

загрузка...