Н. Р. Аюпова, В. В. Масленников

Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс,

aupova@ilmeny.ac.ru

 

 

В настоящее время установлено широкое развитие гиалокластитов различного состава и возраста в вулканогенно-осадочных формациях. Процессы гальмиролиза и диагенеза гиалокластического материала приводят к формированию большого разнообразия продуктов их преобразования, для которых сложно установить характер исходного субстрата. При этом общая направленность процессов остается неизменной: трансформация вулканического стекла происходит через хлорофеиты-палагониты, содержащие много воды (10–30 %) и единственный кристаллический компонент – нонтронит [6]. Имеющийся материал приводит к выводу о том, что Fe-Si-фазы являются обязательными компонентами продуктов субмаринного преобразования гиалокластического материала [3, 7, 8].

Учитывая большой потенциал гальмиролитических процессов в придонных преобразованиях субстрата океанического дна, авторы в данной статье хотели обратить внимание на важные геолого-геохимические данные, необходимые для новой интерпретации генезиса железисто-кремнистых пород.

На уральских колчеданных месторождениях выделены три литогенетических типа железисто-кремнистых пород: джаспериты, госсаниты и умбриты [2, 4]. Джаспериты – массивные породы оранжевого, красного, темно-красного цвета микробрекчиевой текстуры, иногда с грубой слоистостью, состоящие, главным образом, из оксидов и гидрооксидов железа (гематит, гетит, магнетит) и кварца, иногда в их составе присутствуют кальцит и хлорит. Госсаниты образуют седиментационные ореолы вокруг рудных тел колчеданных месторождений и, в отличие от джасперитов, содержат реликты сульфидного материала и нередко переслаиваются с сульфидными песчаниками. Обогащенные марганцем разности этих пород представлены умбритами. На примере Узельгинского колчеданоносного поля было установлено, что эти породы являются продуктами преобразования гиалокластитов, содержащих примесь карбонатных и сульфидных частиц и образуют единый ряд, связанный постепенными переходами [1]. Различия между указанными породами обусловлены исходным соотношением гиалокластического, карбонатного и сульфидного материала.

Исследованные железисто-кремнистые породы локализуются в кровле слоев гиалокластитов и образуют локальные прослои и линзовидные тела мощностью от первых сантиметров до первых метров, редко – более 10 м. Верхняя граница кремнисто-железистых слоев резкая, нижняя – с постепенным уменьшением степени “ожелезнения” осадка и плавными переходами в гиалокластиты кислого состава.

Наблюдаемые зоны перехода от гиалокластитов к таким породам составляют 20 см и менее (рис. 1). Гиалокластические прослои кислого состава с постепенными переходами в кварц-гематитовые породы встречаются и внутри железисто-кремнистых тел.

 

Минералого-петрографическая характеристика гиалокластитов. Обычно гиалокластиты состоят из несортированных обломков угловатых, обтекаемых, изометричных и удлиненных форм. Цвет гиалокластов меняется от зеленого, темно-зеленого до почти черного. Размеры обломков варьируют от пылевидных до 3–5 см. В гиалокластитах всегда присутствуют литокласты, выделяющиеся на фоне черных угловатых обломков стекла более светлой окраской и сглаженными контурами. Гиалокласты часто имеют конформные, изрезанные, зазубренные ограничения. Иногда они теряют обломочную структуру, сливаясь друг с другом, и образуют сплошную массу. Цемент базальный, представлен кварцевым агрегатом. Встречаются минеральные примеси – корродированные фенокристаллы кварца с хорошей сохранностью кристаллографических форм, лейсты альбита, зерна сфена, титаномагнетита и лейкоксена.

В зонах перехода от гиалокластитов к гематит-кварцевым породам наблюдаются все стадии преобразования гиалокластов в гематит-кварцевые агрегаты. Гематит-кварцевые фрагменты образуются по всем компонентам гиалокластитов. По сравнению с обломками в гиалокластитах, полностью преобразованные обломки более изометричны, ограничения их не так глубоко изрезаны, иногда сглажены и приобретают округлые формы, оставляя четкие теневые оболочки в кварцевом цементе. Под электронным микроскопом наблюдаются неправильные “сгустковые” образования в гематит-кварцевом матриксе, состоящие из тончайших спутанных игольчатых агрегатов, возможно, глинистого вещества, т. е. выявляются “начальные” формы продуктов при преобразованиях гиалокластов. Исследования микроструктур таких гиалокластов выявили ряд элементов, которые могут рассматриваться как остатки микробиоты: 1) единичные круглые и овальные образования и их скопления на поверхности отдельных гематитизированных гиалокластов, 2) бесструктурные нити, которые часто ассоциируют с круглыми выделениями и 3) беспорядочные скопления мельчайших комочков.

Процесс разложения гиалокластов начинается с поверхности гиалокласта и развивается неравномерно. На поверхности окисленных гиалокластов появляются различно ориентированные трещинки. Обычно они радиальные и выклиниваются к поверхности. В кровле гематит-кварцевых тел многие обломки состоят из многочисленных полигональных участков. Эти мелкие многоугольники имеют сферолитовые, колломорфные, глобулярно-цепочечные структуры и цементируются кварцевым материалом. Их слабо раскристаллизованные разности состоят из кремнистой массы с тончайшей (менее 1 мкм) вкрапленностью микросферических частиц гематита, неравномерное распределение которых вырисовывает контуры зональных агрегатов. Во многих случаях в центре или по краям таких обломков появляются многочисленные пластинчатые кристаллики гематита. Преобразование гиалокластов бывает настолько полное, что не остается следов первичного субстрата.

Характер химического преобразования гиалокластов. Центральная часть гиалокластов представлена магнезиально-железистой разновидностью хлорита темно-зеленого, почти черного цвета. По химическому составу некоторые фазы близки к шамозиту (табл.). Особенностью состава хлорита является повышенное содержание марганца (до 4–5 мас. %).

 

Примечание. 1 – магнезиально-железистый хлорит (центральная часть гиалокластов); 2 – магнезиальный шамозит (контакт центральной и промежуточной зоны); 3 – палагонитовые образования (промежуточная зона); 4 – мелкие плотные частицы с зародышами кристаллов гизингерита в кремнистой связующей массе (наружная гематит-кварцевая зона); 5 – тонкие срастания железистого и кремнистого вещества (полностью преобразованный гиалокласт). Fe* – суммарное железо. В скобках – количество анализов. Анализы выполнены в Институте минералогии УрО РАН на сканирующем микроскопе РЭММА-202М (аналитик Котляров В. А.). Использованы анализы гиалокластов из Талганского, Узельгинского и Молодежного месторождений.

 

Между центральной и краевой зонами появляются смешаннослойные минералы хлорит-смектитового типа и минералы группы палагонита. Эта промежуточная зона имеет неровные края, буровато-зеленоватый оттенок и характеризуется неоднородным составом. По сравнению с анализами смектитов из других регионов в них наблюдается повышенное содержание MgO и Al₂O₃ и низкое содержание воды. Такого же состава хлорофеиты установлены в продуктах палагонитизации палеозойских базальтов, в которых хлорофеит, вероятно, замещался хлоритами [5]. Присутствие CaO в этой зоне, возможно, связано с образованием аутигенного кальцита или примесью кальцита. В некоторых случаях в измененных гиалокластах присутствуют лейкоксеновые агрегаты или тонкие прерывистые каймы голубовато-серого цвета с повышенным содержанием титана, что может свидетельствовать о миграции титана в процессах преобразования гиалокластов.

Краевая зона представлена веретеновидными частицами, состоящими из существенно кварцевых и железистых фаз. Эти смектитоподобные выделения красновато-бурого цвета с изотропными участками исключительно малого размера (отдельные индивиды 1–2 мкм) могут быть диагностированы как гизингеритоподобные и чисто кварцевые фазы (см. табл.). Особенно важным в этой зоне оказалось то, что Mn выносится во внешнюю среду и в виде минеральной фазы реализуется в карбонатном материале. В этой зоне в гиалокластах возрастает количество Si, резко уменьшается количество Al, Mg, практически исчезает титан, калий и натрий. Мелкообломочный цемент такого же состава преобразован интенсивнее, чем более крупные гиалокласты, и состоит, в основном, из Fe и Si.

Процессы преобразования гиалокластов иллюстрированы на рис. 2.

Заключение. Полученные материалы позволили осветить ряд особенностей формирования палеозойских кремнисто-железистых пород в колчеданоносных районах Южного Урала. Реликтовые текстуры и структуры замещения гиалокластов в гематит-кварцевых породах служат надежными признаками их гальмиролитического происхождения. При этом определяющим фактором при выветривании гиалокластов является степень гидратации и обломочное строение породы. Тепловой режим, вероятно, обуславливает лишь скорость и масштабы процессов выветривания.

Полученные выводы открывают перспективы пересмотра модели гидротермально-осадочного генезиса кремнисто-железистых пород, залегающих в субмаринных осадочно-вулканогенных комплексах Урала. Учитывая результаты многочисленных лабораторных исследований, демонстрирующих ускорение процессов разложения вулканических стекол океаническими микробами, исследование роли бактериальных процессов при гальмиролизе гиалокластитов может явиться весьма обнадеживающим направлением в будущих генетических построениях.

Исследования проводились при финансовой поддержке РФФИ (04-05-96018-р2004Урал_а), программы “Университеты России” (УР.09.01.048) и программы Президиума РАН № 14 “Мировой океан: геология, геодинамика, физика, биология”.

 

Литература