РЕФЕРАТ

УДК 553.32(571.1)

Металлоносные лавы и туфы на марганцевых месторождениях Южно-Мину­синского прогиба. Кассандров Э. Г., Мазуров М. П. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.
 
Рассмотрены браунитсодержащие лавы и туфы в осадочно-вулканогенных отложениях раннего девона Южно-Минусинского рифтогенного прогиба. По содержанию Mn они соответствуют бедным и средним рудам. Рудоносные лавы состоят из трахиандезитовых порфиритов и фельзитов, основная масса которых представляет собой тонкозернистое браунитсодержащее вулканическое стекло. Рудные агломератовые и псефитовые туфы, а также игнимбриты состоят из браунитовой цементирующей массы, обломков вулканических пород, рудных порфиритов и браунитовой руды. Обогащенные Mn расплавы, гидротермальные растворы и флюиды послужили источником для образования потенциально промышленных месторождений района. Марганцовистые металлоносные лавы установлены впервые для марганцевых месторождений.
 
Илл. 2.

 

 

Э. Г. Кассандров1, М. П. Мазуров2
1 – Сибирский научно-исследовательский институт геологии,
геофизики и минерального сырья, г. Новосибирск
2 – Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск
 
Металлоносные лавы и туфы на марганцевых месторождениях
Южно-Минусинского прогиба
 
Марганценосная площадь расположена в 22 км от станции Аскиз в легкодоступной обжитой местности. Признаки марганцевого оруденения были установлены в 1978 г. работами Изербельской геологоразведочной партии под руководством Ф. Н. Ходаковского при проведении поисково-оценочных работ на жильные бариты. К настоящему времени здесь разведано два мелких месторождения высококачественных марганцевых руд – Чапсордаг и Малосырское, отнесенные к вулканогенному типу. Геологоразведочные работы проводились Минусинской геологоразведочной и Комплексной тематической экспедициями Красноярского геологического управления под руководством Е. А. Белоножко, Ю. В. Беспалова, А. Д. Заболотского, Б. И. Суганова, Ф. Н. Ходаковского, научно-исследовательские – СНИИГГиМС под руководством Э. Г. Кассандрова. Последние определялись разработкой геолого-поисковых критериев, поисковой и геолого-генетической моделей, детальным изучением морфологии и вещественного состава руд.
В результате этих исследований на месторождениях кроме гидротермально-метасоматических и вулканогенно-осадочных были установлены магматические марганцевые концентрации. По содержанию марганца на отдельных участках они представляют собой бедные до средних руды. Месторождения интересны тем обстоятельством, что представляют собой уникальный пример сочетания трех главных геолого-генетических моделей вулканогенного рудообразования: магматической (эффузивной), гидротермально-метасоматической и вулканогенно-осадочной. Причем, металлоносные лавы и туфы выделены впервые для марганцевых месторождений вообще. Именно они и характеризуются ниже.
Район находится в северо-западном крыле Южно-Минусинского наложенного прогиба (восточный склон Кузнецкого Алатау), который в геодинамическом плане представляет собой рифтогенную структуру, заложенную в раннем девоне на каледонском основании. Рудоносные нижнедевонские отложения с угловым несогласием граничат с нижнекембрийскими (усинская, усть-кундатская и другие свиты), также марганценосными отложениями. Вулканогенно-осадочные образования раннего девона по данным Минусинской ГРЭ подразделяются на несколько свит (снизу вверх стратиграфически) – казановскую преимущественно терригенную, большесырскую осадочно-вулканогенную и толтаковскую вулканогенно-осадочную красноцветную. Марганцевое и сопутствующее ему баритовое и медное оруденение приурочены к большесырской свите.
Большесырская свита с размывом залегает на песчаниках казановской свиты. Представлена эффузивными и пирокластическими породами трахибазальт-трахи­андезит-трахилипаритовой (трахидацитовой) формации. Марганцевое оруденение сосредоточено в верхней части свиты, которая состоит из трахибазальтов, миндалефиров, трахиандезитов, трахитов, трахидацитов, их туфов, осадочно-вулканогенных пород. Преобладают лавы и туфы трахиандезитового состава. Все они отличаются высокой щелочностью с резким преобладанием натрия над калием. Содержание Na2O колеблется от 4.81 % до 9.16 %, K2O – от 0.04 % до 2.92 %. Эффузивные образования образуют потоки и покровы мощностью от нескольких метров до 30 м, протяженностью до 7 км. Мощность рудовмещающей свиты от 800 до 1300 м. В составе свиты отмечаются горизонты и линзы красноцветных туфопесчаников, туфогравелитов, туфоконгломератов, сформировавшихся в континентальных условиях. Большесырская свита с размывом перекрывается отложениями толтаковской свиты.
Выделяются два рудных горизонта – нижний промышленно значимый и верхний, представленный в основном марганцовистыми туфопесчаниками и туфогравелитами, изредка бедными рудами. Горизонты разделены между собой пачкой чередующихся красноцветных туфогравелитов и туфопесчаников мощностью до 35 м. Нижний рудный горизонт представлен браунитовой, охотскит-браунитовой и браунит-охотскитовой рудой, оруденелыми агломератовыми и гравелитовыми туфами, туфогравелитами и туфопесчаниками, иногда с обломками богатой браунитовой руды. Мощность горизонта от нескольких десятков сантиметров до 6 м. Состав вулканогенных пород разнообразен. Все они приурочены преимущественно к лежачему крылу рудного горизонта и в разной степени подвержены гидротермально-метасоматическим изменениям пренит-пумпелиитовой фации.
По генезису выделяются магматические (рудные лавы и туфы); гидротермально-метасоматические ранних этапов рудогенеза (браунит, охотскит) и более поздних этапов (псиломелан, пиролюзит); вулканогенно-осадочные оксидные и гипергенные с гидроксидами железа и марганца. Все они локализуются среди эффузивно-пирокластических, лаво-шлаковых и вулканогенно-осадочных образований нижнедевонской вулканогенной серии, тесно генетически связаны с ее формированием. По морфологии это стратиформные пласто-линзообразные, гнездовые, жильные и прожилково-вкрапленные образования брекчиевой, брекчиевидной, массивной, гнездовой, прожилково-вкрапленной, изредка полосчатой текстуры от крупно- до тонкозернистой структуры.
Рудные лавы.Марганценосные лавовые потоки и покровы, а также отложения марганценосных туфов, встречаются на значительной площади. Прерывистой полосой они прослеживаются на расстояние более 10 км, видимой мощностью от нескольких десятков сантиметров до первых десятков метров. Максимальную мощность имеют рудные туфы. Рудные эффузивы нередки также в составе вулканических бомб и лапиллей, а браунит в виде рудных обломков, тонкой крошки и пыли в пиро­кластах. Величина рудных бомб достигает 10 см. Обогащение вулканических пород марганцем увеличивается вверх по разрезу с приближением к рудному горизонту, где они постепенно переходят в гидротермально-метасоматические образования. Среди рудных марганцовистых лав изучены трахиандезитовые порфириты и ленточные фельзиты трахидацитового состава.
Рудные трахиандезитовые порфириты.Порфировые выделения светло-серого плагиоклаза составляют от 5 до 30 % от объема породы. Они четко выделяются на фоне черной связующей массы, обогащенной браунитом (рис. 1). Размер вкрапленников 1–5 мм. Порфировые выделения темноцветных минералов (пироксен, роговая обманка и биотит) более редкие и мелкие по величине. Иногда порфирит пронизан тонкими волосовидными прерывистыми прожилками браунита. Рудные порфириты постепенно переходят в браунитовую массивную и колломорфную руду.
В раздробленных участках по трещинам развивается псиломелан. Изредка в рудных порфиритах отмечается полосчатость. Темноцветные минералы обычно полностью замещены агрегатом из хлорита, альбита, кальцита, серицита, рутила и других.
Из акцессорных минералов встречены единичные зерна апатита и циркона.
Основная масса пород черная, почти не просвечивающая, за счет тонкой вкрапленности оксидов марганца и железа от гиалопилитовой до пойкилитовой с элементами флюидальности и трахитоидности. Она неоднородная по цвету, количеству микролитов полевых шпатов, их размерам и ориентировке. Характерным элементом строения породы является наличие гнезд карбонатов как в основной массе, так и рядом с вкрапленниками полевых шпатов. Вероятно, это реликты обломков карбонатной породы субстрата, захваченные магмой и не полностью переплавленные в субвулканических условиях. В пользу этого предположения свидетельствует удлиненная, линзовидная форма гнезд, совпадающая с флюидальностью, их неправильные нерезкие очертания. Почти повсеместно на границе черного стекла и карбонатных гнезд сосредоточен браунит, хорошо ограненные зерна которого направлены идиоморфными головками внутрь карбонатов. В некоторых гнездах вместе с карбонатами отмечается барит.
Браунит – главный минерал основной массы. Отдельные участки рудного порфирита на 90 % состоят из криптозернистого браунита с ориентированными лейстами альбита. Остальная масса – тонкая смесь минералов, образованных в разные стадии кристаллизации и преобразования породы. Браунит находится в нескольких ассоциациях. Он является одним из главных компонентов основной массы породы, образует каймы регенерации на контакте с карбонатными гнездами и вкрапленность внутри их, слагает зональные охотскит-браунит-баритовые агрегаты. Можно предполагать, что сингенетическая вулканогенная кремнисто-марганцовистая масса претерпевает регенерацию на контакте с карбонатными гнездами. Новая генерация браунита возникает в участках гидротермально-метасоматических преобразований вместе с охотскитом и баритом.

Марганцовистые андезитовые порфириты Малосырского месторождения кроме браунита содержат миндалины охотскита. Миндалины густого малиново-красного цвета находятся преимущественно среди стекловатой, нацело измененной, основной массы, а более крупнозернистые, светло-оранжевые – среди перекристаллизованных участков. Минерал охотскит для марганцевых месторождений стран СНГ установлен здесь впервые. По данным электронного микрозондирования на приборе Camebaxmicro (оператор О. М. Хмельникова, аналитический центр ИГМ СО РАН), состав охотскита колеблется в следующих пределах: SiO2 31.99–33.66, TiO2 0.0–0.08, А12О3 5.90–12.41, Fe2O3 0.03–0.08, MnO 21.23–31.22, MgO 0.52–0.87, CaO 19.87–20.64, Na2O 0.01–0.03, K2O 0.00–0.01.

Для уточнения состава и природы миндалин проведено исследование на сканирующем электронном микроскопе LEO 1430VP со спектрометром OXFORD. Из анализа спектров видно, что в гнездах охотскита наряду с его главными компонентами – Si, Al, Mn, Ca и Fe– содержится примесь Ti, V, Cu, S. На границе гнезд в более крупных рудных обособлениях охотскит срастается с браунитом и содержит примесь меди. В относительно однородных участках полевого шпата состав отвечает альбиту, а в других он насыщен пигментом марганца. Рудная вкрапленность в основной массе представлена браунитом. Стекловатая марганцовистая масса, по-видимому, послужила одним из источников для браунитовых и других типов руд при последующей девитрификации и гидротермально-метасоматических преобразованиях. Содержание марганца в порфиритах достигает 19.78 %.

Рудные фельзиты – ленточные,флюидальные, изредка массивные породы трахидацитового и ортофирового состава. В породах ритмично чередуются тонкие 0.5–2.0 мм прерывистые ленты розового цвета на темно-коричневом, почти черном фоне браунитовой основной массы. Фельзиты контактируют с браунитовой рудой и связаны с ней постепенными переходами. В породах присутствует также тонкая сеть прожилков, в зальбандах которых сосредоточены кристаллы браунита. Содержание марганца в фельзитах достигает 12 %.
Рудные туфы. На месторождениях встречаются металлоносные агломератовые (бомбовые), псефитовые туфы и игнимбриты, содержащие в разных соотношениях обломки пород, кристаллов и вулканическое стекло. Рудное вещество – браунит, иногда с примесью охотскита, составляет цементирующую массу туфов, содержиться в составе вулканического стекла и, реже, слагает обломки руды размером от нескольких миллиметров до 5 см (рис. 2).

Игнимбриты трахидацитового состава содержат обломки коричневатых афировых пород размером до 5 см в длину и до 1.5 см в ширину часто пламеневидной формы, образующих флюидальную текстуру. Цементирует породу вулканическое витрофировое стекло с редкими порфировыми включениями плагиоклаза. Цвет цементирующей массы темно-коричневый до черного. Порода насыщена браунитом в виде пылеватых частиц и очень мелких (1–2 мм) гнездообразных включений. Основная масса представлена кремнисто-железисто-марганцовистым стеклом, местами перлитового облика с мелкими миндалинами, на стенках которых нарастают зерна браунита размером в сотые доли миллиметров.  По отражению они аналогичны тонкозернистому брауниту основной массы и образованы в результате его собирательной перекристаллизации. Содержание марганца в игнимбритах достигает 11.88 %. В туфах также как и в эффузивах встречаются кальцитовые гнезда со скоплениями браунита. Можно считать, что марганец, ассимилированный магмой из вмещающих пород на глубине, содержится сначала в стекловатой основной массе. При девитрификации, активируемой к тому же по сети трещин, формируются более крупные зерна браунита.

Химический состав браунитовых эффузивов и туфов таков: Mn 6.51–19.78, MnО 6.91–11.97, MnO2 10.22–16.64, SiO2 39.77–49.40, TiO2 0.21–0.72, Al2O3 10.63–20.63, Fe2O3 1.76–9.41, MgO 0.04–1.95, CaO 2.77–11.46, Na2O6.49–7.65, K2O 0.03–0.37, P2O5 0.13–0.29, п.п.п. 2.18–9.27.
Таким образом, имеется классическая схема формирования марганцевых руд Чапсордагского и Малосырского месторождений: прямые поступления марганца из магматического очага в составе лав и туфов; гидротермально-метасоматическое замещение нелитифицированных или слабо литифицированных пирокластических, лахаровых и вулканогенно-осадочных отложений; затем, при наличии водной среды, образование типичных пластовых вулканогенно-осадочных рудных залежей.
Последние ввиду континентальных условий осадконакопления выражены слабо.
В дальнейшем породы и руды подверглись постмагматической пропилитизации и локальному контактовому метасоматозу в условиях пренит-пумпелиитовой фации, а так же региональному метаморфизму в условиях зеленосланцевой фации. При этом изменился, в основном, минеральный состав руд и пород. Морфология рудных тел почти полностью сохранилась.
Концентрирование рудного компонента происходило в процессе эволюции самого расплава в промежуточном очаге при условии насыщения лавы газовой составляющей при резком перепаде давления во время извержений. На этом этапе происходит миграция газовых флюидов, приводящая к перераспределению рудной минерализации и развитию гидротермально-метасоматической деятельности. Оруденение в металлоносных лавах представлено рассеянным витрификационным, интерстиционным, прожилковым и массивным типами. В целом, они составляют стратиформные залежи, контролирующиеся потоками и покровами. Важно подчеркнуть приповерхностный характер оруденения. Рудная залежь несет на себе признаки нескольких генетических типов оруденения, связанных с действием одного вулканического очага и отвечает одному рудоносному горизонту.
В качестве источника марганца предполагается ассимиляция его движущейся магмой в результате переплавления марганцовистых пород и руд субстрата.
Далее происходила ликвация магмы в промежуточном очаге с образованием металлоносных расплавов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (РНП.2.1.1.702).