Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геология и рудоносность авзянской терригенно-карбонатной формации среднего рифея на Южном Урале

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Геология и рудоносность авзянской терригенно-карбонатной формации среднего рифея на Южном Урале"

о я

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР Институт геологии и геохимии им.акадешка А.Н.ЗаЕаршкого

На цравах рукописи

ЛАРИОНОВ Николай Николаевич

УДК 551.72:552.5:553.2/3/6(470.52/55) ГЕОЛОГИЯ И РУДОНОСНОСТЬ АЕЗЯНСКОЙ ТЕРРИГЕННО-КАРБОНАТНОЙ ФОРМАЦИИ СРЕДНЕГО РИФЕЯ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

Специальность 04.00.01 г общая и региональная геология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург - 1994

Райота выполнена в Институте геологии Уфимского научного центра Российской академий наук.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор В.Н.Пучков (ИГ УНЦ РАН)

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

Ведущая организация: Государственное геологическое предпри-

на заседании специализированного совета Д 002.81.02 при Институте геологии и геохимии им. .академика А.Н.Заварицкого Уральского отделения РАН по адресу: 620219, г. Екатеринбург, Почтовый переулок, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии и геохимии им.академика А.Н.Заварицкого УрО РАН.

Автореферат разослан " У-" оил 1994 г.

наук Л.В.Анфимэв (ИГиГ УНЦ РАН)

кандидат геолого-минералогических наук Б.А.Романов (ИГ УНЦ РАН)

ятие "Башкиргеология" Комитета по геологии, охране и использованию недр республики Башкортостан, г.Уфа

Защита состоится " -12." 1994 г. вчас. ¿о мин

Ученый секретарь спениализи-рованного совета, к.г.-м.н.

:В Ж Жел езко

ч

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследования, результаты которого изложены в диссертация, являлась авзянская терригенно-карбонаггная формация, под которой мы понимаем литологические комплексы о дно возрастных отложений верхней части среднего рифея, распространенные во всех структурно-фапиальных зонах Башкирского мегантиклинория. Название формации дано по одноименной свите. Кроме авзянской свиты в состав формации включены кужинский литологический комплекс, объединяющий кужинскуга, биктимирскую и бретякскую свиты (Филиппов, 1337> и кулгувинская свита, известная ш разрезу глубокой скважины 1 Кулгунинская (Андреев и др., 1981). Наличие в отложениях авзянской и кужинской свит- стратяформннх месторождений железных руд, магнезита, барита а полиметаллов даетг основания рассжтривать формации как рудоносную, представляющую собой, по определению Л.П.Харчука (198?) "...Естественное и закономерное сочетание горных пород общего происхождения на определенных этапах развития структурных зон, вмещающих то или иное оруденение".

Актуальность работы. В последние года на действующих горнорудных предприятиях Южного Урала ощущается значительный дефицит сырья. Особенно- остро- вопрос о пополнении запасов железных руд стоит для Белорецкого металлургического комбината,.основным поставщиком сырья для которого является Туканское рудоуправление, занимающееся добычей бурых железняков среди отложений авзянской формации в Зигазино-Комаровском рудном районе. За последние 10-15 лет было проведено геологическое доизучение шсштаба 1:50000 С Авзянская, Южно-Инзерска'я, Тирляно-Белорецкая, канекая площади) и выполнены специализированные поисковые, разведочные и тематические работы, которые гоказали, что до сгас гор для авзянской терригенно-карбонатной формации отсутствует детальная стратиграфия рудоносных отложений; слабо изучены литология, пэтрохимия, геохимия, фации; отсутствуют сведения о взаимоотношениях фапий и оруденекия; отмечается недоучет роли тектонического фактора при формировании месторождений. Без решения этих основных цроблем практически не-возшжю обоснованное прогнозирование прироста запасов и выявление навых месторождений полезных ископаемых, связанных с отложениями этой форшции. Поэтому, цроведенные автором исследования являются весьыа актуальными и позволяют скорректировать направление поисковых работ в горной Башкирии.

Основные задачи исследования. На основе детального изучения стратиграфии рудоносных отложений, их петрохимических, геохимических, ли тололэ-фатальных особенностей и основных черт геологического строения рудных районов выявить условия седиментации, литогенеза и рудообразования в породах авзянской рудоносной формации, установить закономерности размещения полезных ископаемых и наметить шрспективы прироста зашсов на известных и открытия новых месторождений.

Основные защищаемые положения. 1, Детализирована стратиграфия мощной (до 1500 и) авзянской свиты среднего рифея: рудоносная катаскинская шдсвита разделена на четыре толщи, среди которых намечены рудоносные уровни. Предложена уточненная схема корреляции отложений авзянской терригенно-карбонатной: фортции.

2. Для глинисто-карбонатных пород авзянской рудоносной фор-»иции подтверждена железо-магнезиальная, а на отдельных уровнях барий-полиметаллическая геохимическая специализация. Б процессе геологической эволюции в юродах форт иди происходило перераспределение вещества, в том числе и рудного. х л

3. Отложения формации характеризуются значительной фациаль-вой изменчивостью, максимальна проявленной в направлении с северо-запада на иго—восток и сопровождающейся соответствующим изменением их металлогенической специализации.

4. Основными рудоносными структурами, большинства месторождений авзянской рудоносной формации являются тектонические син-фэрмы, образовавшиеся в периоды тектонической активизации; с последними связан процесс максимальною перераспределения рудного вещества и его локализации в рудных залежах.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное геологическое изучение авзянской терригенно-карбонатной рудоносной формации, позволившее детализировать стратиграфию рудоносных комплексов, выявить распределение в разрезе малых и штрогенных элементов, установить зависимость металлогении от фаций, показать сложное синформное строение месторождений и зависимость процессов ру-дообразования от интенсивности тектонической переработки.

Практическая значимость. Выполненные автором литолого-стра-тиграфические исследования могут быть использованы для геологического картирования при крупномасштабной геологической съемке и тисково-разведочных работах на перспективных участках. Первый

ошт такого картирования был успешно осуществлен автором совместно с С.ГЛебаном при доразведке Кошровского месторождения бурых железняков в период с 1984 го 1986 год. Вольте згачеше имеет изучение фациальных особенностей авзянской рудоносной формации, позволившее установить наличие двух разно фациальных разрезов в Зигазиш-Котровском рудном районе, что наряду с переинтерпретацией тектонического строения, расширяет шрспективы этого района как на бурые железняки, так и на барит-голшеталлическое оруде-нение.

Реализация работы, публикации и апробация. Основные изложения диссертации докидывались автором на Всесоюзных семинарах "Проблемы шарьяжш-надвиговой теории формирования земной коры континентов" С Уфа, 1988), "Шзрьирование и геологические процессы" (Уфа, 1989) и "Шарьяжно-надвиговая тектоника и ее роль в формировании месторождений полезных ископаемых" ( Уфа, 1991), на заседаниях Лаборатории стратиграфии докембрия и Ученого совета Института геологии УНЦ РАН, ш НТО ГШ "Баппшргеология" и Уральского геологического комитета. Результаты работы обсуждались в широком кругу геологов ва геологической экскурсии Всесоюзного полевого семинара "Литогенез и эпигенетическое рудообразование в рифейских осадочных толвдх Южного Урала" в 1989 году.

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в Ю печатных работах, изложены в рукописных отчзтах: "О геологическом доизучении в масштабе 1:50000 по объекту "Авзянская площадь" С1985), "Осадочные и магматические формации и палеомагнетизм рифея Южного Урала и востока Русской плиты" (1991), а также в научных записках: "Стратиграфия, литология и палеомагнетизм доордовикских образований южной части Ягантауского антиклинория (Юкный Урал)" (1987), "Опорные разрезы авзянской свиты среднего рифея Башкирского ыегантиклинория" (1989).

Фактический штериал. Работа выполнена в Лаборатории стратиграфии докембрия Института геологии УНЦ РАН. Фактический ттериал собран автором б период проведения геологосъемочных работ по геологическому доизучению "Авзянской площади" в 1979-85 гг. и позднее при работе над разделами тем: "Осадочные и магматические фор-шции зашдного склона Южного Урала и востока Русской плиты" и "Летальная стратиграфическая шкала верхнего докембрия Южного Урала и востока Русской плиты" в Лаборатории стратиграфии докембрия. Проведено детальное послойное описание 12 опорных разрезов объе-

мом около 14000 м в различных районах Башкирского мегангиклинори» Ряд разрезов был описан с меньшей детальностью или просмотрен с использованием документации других авторов. Изучен керн более 20 огорных буровых скважин Соколо 4000 м) и с разной степенью детальности описаны разрезы, вскрытые еще 50 скважинами в рудных районах и на месторождениях полезных ископаемых. Проведено изучение действующих и заброшенных карьеров на месторождениях бурых железняков (Туканское, Туссаганское, Западная и Восточная Май-гашля, Калыпггинекая группа месторождений, Мыза Ближняя и многих других;, шгнезита (Катав-Ивановское), барита (Кужинское, Бре-тякское, Газопровод), голиметаллов ( Кужинское, Верхнеаршинское). В работе использованы приближенно-количественные спектральные анализы 1000 отобранных автором геохимических проб (аналитик И.И.Семиволос, ЦК1 ГШ "Башкиргеология"), 350 полных силикатных анализов (аналитик Э.Р.Богданова, ЦКЛ ГШ "Башкиргеология"), около 100 термических анализов (исполнитель Т.И.Черникова, ИГ УНЦ РАН), просмотрено 2500 прозрачных шлифов и, кроме то-то использованы петрографические описания из производственных отчетов С Кло-чихин и др;, 1985 г.; Богатырева и др., 1979 г.) н. опубликованных работ (Горяинова, Фалькова, 1940). Частично использованы также рентгено-структурные, термические и химические анализы, любез-.но предоставленные автору В. А. Шефе ром и В. А. Филипповым.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав и заключения, общим объемом 140 страниц машинописного текста, вклвтет список литературы из 147 наименований, 18 таблиц и 65 текстовых рисунков.

Автор признателен коллегам ш Лаборатории стратиграфии докембрия ИГ УНЦ РАН Л.А.Генишй, O.A.Захарову, Е.В.Козловой, П.Н.Михайлову, Л.О.Решетниковой, Н.Д.Сергеевой и геологам ГШ "Башкиргеология" Е.А.Ыеферу и С.Г.Чебану за проведение совместных mлевых исследований.

Результаты исследований обсуждались с докторами геол.-минерал. наук Я.В.Акршвым, И.Н.Крыловым, Т.Т.Казанцевой, М.А.Кама-летдиновым, Ю.В.Казанцевым, В.П.Казанским, И.Б.Серавкиным; кандидатами геол.-минерал, наук Б.Д.Бусыгиным, Э.З.Гареевым, О.А.Захаровым, М.Т.Крупениным, А.В.Масловым, А.Ф.Ротару, З.М.Ротару, М.В.Рыку сом, Н.Д.Сергеевой; научными сотрудниками Е.В.Козловой, П.Н.Михайловым, Н.П.Пановой; геологами и петрографами Л.А.Гени-ной, Я.Н.Сопко, Н.А.Никольской, В.А.Филипповым, С.Г.Чебаном,

В. А. Шефе ром. При оформлении диссертации больиия тошщь автору была оказана Л.И.Зайцевой, Е.В.Козловой, Е.В.Ивановой и особенно Л.О.Решетниковой. Всем перечисленным товарищам автор выражает свою искренни» б-твгодарность.

Особую признательность за постоянное внимание к работе, помощь в процессе ее выполнения и критические замечания автор выражает научному руководители доктору геол.-минерал, наук, профессору В.Н.Пучкову и научному консультанту кандидату геол.-минерал. наук В.И.Козлову.

1. ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Авзянская рудоносная форшпия на западном склоне Южного Урала является одной из наиболее интересных и сложных, так как объединяет несколько типов оруденения: железорудное, магнезитовое и барит-полиметаллическое. Начало горнодобывающей деятельности в южной части Башкирии относится к 1755 году, когда в Авзяно-Пет-ровске был построен первый чугунолитейный завод. Перше геологические описания района были даны в начале XX века П.А.Земятчен-ским (1900), А. А. Красно польским С1901) и Л.К.Конюшевским С1906). Стратиграфия рудоносного комплекса Савзянской евиты) была разработана в 30-е годы. Эти работы связаны с именами О.П.ГЪряино-вой, Э.А.Фальковой, А.И.Иванова, М.И.Гараня. Первую классификацию железных руд и их го дробное описание дал академик А.Н.Зава-рицкий С1931). С 1927 по 1932 года в Зигазино-Комаровском рудном районе были проведены разведочные работы на бурые железняки. В этот- же период О.П.Гэряиновой и Э.А.Зальковой составлена первая крупюшсшгабная геологическая карта.

Новое оживление разведочной деятельности произошло лишь спустя голтора десятилетия. За период с конда 40-х до середины 70-х годов были разведаны практически все железорудные месторождения южной части Башкирского мегантиклинория. В начале 60-х годов осуществлено издание государственных геологических карт масштаба 1:200000 территории западного склона Южного Урала, что позволило увязать между собой разномасштабные геологические карты разрозненных площадей и обобщить данные по полезным ископаемым. В это же время вышла в свет монография З.М.Старостиной "Сидерито-дасная формация рифея западного склона Южного Урала", обобщившая обширный фактический материал ю железорудным формациям.

В начале 70-х годов Р.С.Казаковым среди отложений авзянской

свиты впзрвые были обнаружены достаточно крупные залежи барита, выявлены и в различной степени изучены Кужинское месторождение, Бретякское и Ирлинское рудопроявления. В 1973 года в одной из терригенно-карбонатных толщ, вблизи выхода баритизированных пород В. А .Филипповым было открыто Кужинское полиметаллическое месторождение стратиформного типа.

К середине 80-х годов была в основном завершена геологическая съемка и, частичю, доизучение шсшгаба 1:50000 осевой част! Башкирсюго мегантиклинория, в том числе и основных рудных районов. Успешно развивалось и рудное направление. На основании новь представлений о литогенетических процессах, развиваемых В.Н.Холодовым, Л.В.Азимов (1982, 1984) для Бакальского рудного шля обосновал генетическую связь сидеритов с карбокатно-глинистыми толщами рифея и предложил схему образования рудных концентраций на стадии катагенеза. Благодаря этому были устранены многие противоречия, не находившие ранее удовлетворительного объяснения.

К настоящему времени геология западного склош Южного Урал и, в частности,- авзянской рудоносной формации изучена достаточн< детально,'.однако ряд вопросов, таких как расчленение авзянской 1 картирование кужинской свит, геохимическая и металяогеничеекая специализация отдельных толщ и горизонтов, фациальвая изменчивость рудоносных отложений и связь металлогении с фациями, особенности тектоники и связь с ней оруде нения остался не решенным На расшифровке их и было сосредетечено основное внимание автора

2. КРАТКИЙ ГЕОЛОШЧЕСЮЙ ОЧЕРК БАШКИРСКОГО МЕГАНТИКЛИНОРИЯ

Башкирский мегантиклинорий является основной тектонической структурой западного склона Южного Урала. Он протягивается в су меридиональном направлении на 350 км при максишльной ширине 11 км. На западе он граничит с Предуральским прогибом, на востоке Магнитогорским и Зилаирским синклинориями и Уралтауским антикли рием. В ядре мегантиклинория на поверхность выходят гнейсы, миг матиты и амфиболиты тараташского комплекса, имеющие архей- ран-непротерозойский возраст. Выше с- резким угловым несогласием залегают мощные толщи рифейских и вендских город, слагающих значи тельную часть площади структуры.

По особенностям состава и строения разрез рифея распадаетс на мегаритмы, выделяемые в ранге серий: бурзянской, юрматинской

и каратауской, каждая из которых характеризуется конкретным набором пород, содержит определенные комплексы строматолитов, микро-фитолитов и микрофоссшшй и охарактеризована изотопными датировками. Серии традиционно рассматривались как типы трех общих подразделений рифея*. нижнего, среднего и верхнего. Рифейские отложения несогласно перекрываются терригенннми образованиями венда.

Бурзянская серия ш крыльях Тараташското антиклинория сстра-тотип) расчленяется на айскую, саткинекую и бакальскую свиты общей мощностью 5200-7800 м. Б Ямантауском антшишнорид им соответствуют болыпеинзерская, суранская и юшинская свиты.

Юрштинская серия наиболее полно представлена на крыльях Ямантауского антиклинория, где в ее составе выделяются маинкская, зигальгинская, зигазино-комаровская и авзянская свиты. Общая мощность серии 3200-6800 ы.

Каратауская серия вклхгиет зилъмердакскую, катавскую, инзер-скую, миньярскую и укскую свиты и имеет ющность 2600-4480 м.

Ашинская сериявенда залегает с перерывом на отложениях рифея и также с размывом перекрывается юродами тлеозоя. Состоит из бакеевской, уршской, басинской, нуккараукской и зиганской свит, общая шщность которых 1250-3400 м.

В современной структуре Башкирского мегантиклинорая выделяется ряд крупных тектоничгесзшх структур, границы между которыми проходят, как правило, ш зотм региональных разрывных нарушений, являющихся одновременно гранищми структурно-фациальных зон. Основными структурами являются: Тараташский, Таганайско-Иремельский, Яюнтауский, Маярдакский, Адатауский и Юрштауский антиклинории; Инзерский сишшшорий, Верхне-Бельсяая сишшшоршя зона и Кара-тауский структурный комплекс. Последний представляет собой разорванную на ряд тектонических блоков краевую дислокацию древних комплексов складчатого Урала, надвинутую на верхнепалеозойские .платформенные образования.

3. СТРОЕНИЕ АВЗЯНСКОЙ СШТЫ СРЕДНЕГО РИФЕЯ И ЕЕ АНАЛОГОВ В БАШКИРСКОМ МЕГАНТИКЛИНОРИИ

Авзянская свита, завертающая разрез среднерифейских отложений Башкирского мегантиклинория, традиционно расчленялась ш пять подсвит: катаскинскую, малоинзерскую, ушаковскую, куткурскую и реветскую. Выделение выше реветской подсвигы терригенно-карбонат-ной тшьменской толщи (Козлов, 1975, 1978) послужило основанием ддя деления свиты на три шдсвиты: шшйю, в составе катаскинской

и малоинзерской толщ, среднюю, объединяющую ушковскую и куткур-скую толщи и верхнюю в объеме реветской и тюльменской толщ. Дальнейшее изучение показало, что данная схеш имеет ряд недостатков, наиболее существенным из которых является объединение в одну под-свиту ушаковской и кутку рекой толщ, различающихся литологически и фациально, а также разделяющихся отчетливой палеомагнитной границей. В последнее время среди геологов гоявилась тенденция возврата к црежнему делению авзянской свиты, но с выделением в верхах разреза тюльменской юдовиты. Такая схеш щринята и в настоящей работе.

Значительная фашальная изменчивость отложений авзянской рудоносной формации явилась причиной выделения самостоятельных ку-жинской и биктимирской свит в южной части (Филиппов, 1975, 1978) и кулгунинской свиты на западе (Андреев и др., 1981) Башкирского мегантиклинория.

Обобщение материалов ш стратиграфии авзянской свиты показало, что катаскинская шдсвита шжет быть расчленена на ряд толщ, достаточно уверенно выделяющихся в большинстве районов. Ранее такого расчленения не проводилось, что при значительной мощности шдсвиты осложняло стратиграфическую привязку рудоносных горизонтов. Нами катаскинская шдсвата расчленена на четыре согласно за летающие друг на друге толщи (снизу вверх"):

Мощность, м

1. Массивные доломиты и известняки, хгрослоями содержащие строматолиты и кремни (подрудная толща) ........- 35-140

2.Переслаивание известняков, доломитов и углисто-глинистых сланцев с незначительным цреобладанием последних. Прослои и линзы бурых железняков (рудная толща.............62-233

3. Сланцы глинистые и углисто-глинистые темно-серые с прослоями мелкозернистых голевошпат-кварцевых песчаников, алевролитов и карбонатных пород (надрудная каратакинская толща) 60-184

4. Известняки, реже доломиты мелкокристаллические темно-серые (верхняя карбонатная толща).............5-1Е

В составе авзянской свиты можно выделить ряд маркирующих горизонтов, большинство из которых совтдают с подсвитами. Это шломощный горизонт карботтов ушаковской шдсвиты, алевролиты куткурской (зеленой) и розовато-серые доломиты реветской тдевш Среди рудоносных отложений катаскинской подсвиты выделяется гори зонт строматолитсодержащих доломитов, присутствующий практически

во всех разрезах. Может быть использован в качестве маркирующего и горизонт крупнозернистых кварцевых "икровидных" песчаников, залегающих в виде линз и малошщных прослоев среди ритмитов бикти-мирской свиты (Филиппов, 1987 ) на юге и средней шдсвиты авзянс-кой свиты на севере (Пискунов и др., 1377).

Предложена уточненная схема корреляции разрезов авзянской рудоносной формации на всей территории Башкирского мегантиклиш-рия, в которой, кроме корреляции отложений одноименной свиты, обосновывается литолого-стратиграфическое сопоставление ее с фатальными аналогами в соседних структурно-фациальных зонах (кубинская, биктимирская и кулгунинская свиты).

Детальное стратиграфическое расчленение отложений формации позволило выявить вертикальную металлогеническую зональность, выраженную в последовательной смене в разрезе типов оруденения. Снизу вверх по разрезу наблцдаются следующие рудные ассоциации: 1. медно-цинково-бариевая, 2. бариево-шгниевая, 3. существенно железистая с. барием, 4. мэдно-цинково-свинцовая. Последняя ассоциация начинает новый незавершенный металлагенический пикл, отражая отмеченную ранее литологическую цикличность и отделена от предыдущих резким литологическим и палеошгнитным рубежом (ште-риалн П.Н.Михайлова, 1983, 1988) на границе утаковской и куткур-ской годсвит.

4. ЖТОЛОШЕСЖЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД

Среди осадочных шрод авзянской рудоносной формации выделено 11 литологических типов шрод, среди которых 6 относятся к терригенным и 5 к карбонатным. Песчаники могуг быть подразделены на два типа: полевошпат-кварцевые - субаркозовые и граувакковые. Петрографически обе группы близки между собой и относятся к поле-вошпат-кварцевым, часто слюдистым, в которых количество полевого шпата (преимущественно микроклида) составляет от 6 до 12-13$. Отличие заключается в том, что так называемые граувакковые песчаники содержат 10-15,£ карбонатного штериала, присутствующего в. виде вторичного доломитового цемента и псевдоморфоз доломита по обломочным зернам. Для годавляющего большинства песчаников и алевролитов характерно преобладание калия над натрием.,

К глинистым городам относятся глинистые и алевритисто-глинис-тые сланцы кварц-хлорит-гидрослюдисто-серицитового состава. Ранее Л.В.Анфимовым (1988) установлено, что фазово-минеральныи состав

глинистых юрод рифея Башкирского мегантиклинория однообразен и выражен весьма характерным парагенезисом диоктаэдрических слюд и хлоритов.

Карбонатные юроды являются характерными, а в некоторых районах ведущими членами разреза. Они цредставляют собой сложные системы смесей двух-трех минералов, содержащих примесь различных количеств обломочных минералов (полевых штатов, гидрослюд, серицита, хлорита, квариа, органического вещества и др.). Среда карбонатов выделяются известняки, доломиты и магнезиты. Известняки чаще всего доломитовые и низкодоломитовые, доломиты образуют непрерывный ряд от низкокальштовых до шзкомагнезитовых. Как для доломитов так и для известняков характерно значительное содержание глинистой примеси. В противоположность этому магнезиты почти не содержат глинистой примеси, причен при повышении магнезиаль-ности юроды глинистость ее падает. Это объясняется, по-видимому, эпигенетическим характером шгнезита, который прошел стадию самоочищения при раскристаллизашш. и перекристаллизации. Такой вывод подтверждается структурно-текстурными особенностями магнезитов, характеризующихся преимущественно крупнокристаллическими выделениями среди мелкокристаллических вмещающих доломитов. Выделено семь типов карбонатных пород, характеризующихся различными значениями шгнезиального и железистого модулей (табл.1).

Таблица 1

Средние значения магнезиального и железистогоШ?е0=|§§-

модулей дяя разных литологических типов карбонатных пород

Типы карбонатных пород по минералогическому составу Число анализов v

Известняки низкодоломитовые доломитовые 9 10 0,032 0,23 0,47 0,39

Доломиты магнезитовые маложелезистые железистые 20 23 30 0,90 0,66 0,60 0,04 0,05 0,19

Анкериты 9 0,46 0,62

Магнезиты 31 3.30 0.023

В изученных разрезах вышеперечисленные городы распределены не равномерно. Среди известняков 44$ низкодоломитовых,среда доломитов 36i шложелезистых, 48% железистых и 1SS анкеритов. Уагне-

зиты приурочены исключительно к карбонатным толщам кужинской свиты и катаскикской подовиты авзянской свиты. Наиболее значительные скопления шгнезитов известны в. Катав-Ивановском и Кужинском районах, где их количество достигает 5$.

Весьма информативным представляется соотношение между магне-зиальностью карбоната (д^-) и содержанием в нем закисного железа. Если в известняках зависишсть цряш пропорциональная, то есть содержание железа контролируется доломитовой примесью, то в доломитах - обратно пропорциональная, что объясняется изоморфным замещением магния железом в кристаллической решетке доломита.

Еще одной особенностью состава доломитов является искажение нормальных стехиометрических соотношений . В минерале доломите оно составляет 0,71, а у большинства доломитов авзянской рудоносной формации существенно ниже - от 0,66 у мзложелезистьк^эаз-ностей до 0,46 у анкеритов. Соотношение минеральных фаз д!^ также искажею, при стехиометрическом соотношении 0,84 в доломитах форшции оно от 0,93 у маложелезистых до 1,25 у железистых. Таким образом,с одной стороны имеется дефицит магния в городе, а с другой избыток минеральной фазы МеСОу Шдобюе противоречие южно объяснить изоморфным замещением магния железом в доломите, что создает дефицит первого, и одновременю образованием свободной минеральной фазы шгнезита, тонко рассеянно го го городе.

Детальное изучение петрохимии город показало, что содержание железа в основных разновидностях пород существенно отличается от кларкового. Глиниехые разности недонасыщены железом, а карбонаты, напротив, содериат его избыток. Эти данные позволяют предположить перераспределение железа эли знойными водами внутри осадочной тер-ригенно-карбоватной толщи и концентрации его в карбонатных коллекторах. Механизм подобного перераспределения детально описан В.Н.Холодовым (1982) ш гримере Предкавказья и подтвержден Л.В. Авфишвым (1982, 1984) для нижнерифейских толщ Бакало-Саткинско-го горнорудного района. Нами выполнен расчет баланса железа в городах катаскинской рудоносной подсвигы Зигазино-Комаровеаого рудного района (табл.2), который показал, что избыток железа (сверхкларкового) в проницаемых карбонатных; городах составляет 2923? х Ю®т. При пересчете его на сланцы содержание железа в последних составит 4,3&, что близко к кларковому. Следовательно, вычисления подтверждают возможность перераспределения железа из глинистых город в проницаемые коллекторы (карбонаты и песчаники).

Таблица 2

Распределение железа в породах авзянской рудошсной формации Зигазино-Комаровского рудного района

Цэрода Суммарная мощность лито логически однородных прослоев, Количество ре в породе Среднее содер- Кларк (Беус, 1972) Коэффициент концентрации

общее, а хЮ т относительное жание

Глинистые юроды 387 62944 52,9 3,06 4,80 0,64

Песчаники 9107 7,6 4,87 2,80 1,74

Доломиты '21 ТУ 11781 9,9 5,10 0,86 5,93

Известняки дмюмити-зированные 208 37/0 26998 22,7 1,18 0,86 1,37

Анкериты 30 273 8250 6,9 7,50 - -

Всего: 443 119060 - - - -

Согласно расчетам в: проницаемых породах включая железистые карбонаты "осело* до 6С$ вынесенного из глинистых трод железа.

При изучении геохимических особенностей разреза авзянской рудошсной формации установлено неравномерное распределение большинства микроэлементов по вертикали. Аношльно высокие концентрации бария, меди, пинка и свинца зафиксированы в пестро цветных карбонатно-терригенных образованиях кужинской свиты. С этими же отложениями связаны и шксишльные содержания шлевых шпатов. Установлена значишя отрипательная корреляция калия и бария в . этих породах,что дает основания предположить в качестве вероятного источника бария калиевые полевые шпаты, в кристаллической решетке которых барий изоморфно замещал калий.

Б результате применения системы петрохнмичесжих модулей (Акульшиаа, 1971; Юдович, 1981) усташвлеш, что глинистые т роды авзянской рудоносной форшции характеризуются средней и высокой степенью химической дифференциации вещества. По этому показателю они отличаются как от нижне- так и от верхнерифейских образований. Факт высокой химической дифференциации глинистого ве-

щества хорош согласуется с представлениями о цредверхнерифейс-ком перерыве в о садко накоплении, когда образовавшиеся города год-верглись длительному выветривании. Процесс носил, т-видамому, региональный характер, о чем свидетельствуют аналогичные данные, полученные нами ш востоку Русской плиты.

5. КРАТКАЯ ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЫМ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИГЕННО-КАРЮНАТНЬК ОТЛОЖЕНИЙ АВЗЯНСЮЙ РУДОНОСНОЙ ФОРМАЦИИ

Отложения авзянской рудоносно форшции испытывают значительные фадиальные изменения го латерали, наиболее резко проявленные в тправлении с северо-запада на юго-восток. Выделено четыре генетические группы отложений, объединяющие 12 шкрофаций и 18 фаций. Последовательная смена фаций сопровождается закономерным изменением металлогенической специализации отложений, что может быть убедительно проиллюстрировано на примере железа и магния (табл.3). В направлении от континента содержания железа последовательно возрастают, а магния, напротив, тдают.

с Таблица 3

Зависимость средних содержаний железа и шгния (зес.£) в юродах авзянской рудоносной формации от фапиальных условий осадконакопления

Район и преобладающие генетические группы отложений

Кужлнский. Инзерский Авзянский. Зигазино-

Лагунные, Прибрежно- Мелководно- Кошровский

прибрежно- иэрские, морские, Морские уда-

Породы мэрские мелководно- морские ленные, мел-

юрекие удаленные ководно-

морские

Ре ыа Ре Ре Мв Ре

Глинистые породы 3.42 тг 2.35 3,29 ~ГГ 1.77 4

Песта ники ф Щ- ¥-5 - - - -

Доломиты 8,79 9

Известняки - - - 2^09 1.62 "1¡г V5

х3десь и далее в числителе содержание в вес.$, е знаменателе количество проб.

Авзянская рудоносная формация представляет собой комплекс-отложений единого трансгрессивного цикла о садко нако гше ния. Снизу вверх по разрезу наблюдается постепенное снижение роди лагунных и прибрежно-мэрских и возрастание - мелководно-морских и удаленных морских отложений.

В ряде мест закономерное изменение фаций по дат ера ли нарушено, что в совокупности с другими данными шзволяет предположить тектоническое совмещение разнофациальных разрезов.

6. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕКТОНИКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ,

СВЯЗАННЫХ С АВЗЯНСЮЙ РУДОНОСНОЙ ЮРМАЦИЕЙ

Исследования, проведенные нами на месторождениях железных руд, показали, что их строение гораздо более сложное, чем было показано на имеющихся геологических картах и разрезах, что заставило начать целенаправленное их изучение. В результате установлено, что осшвныш рудоносными структурами железорудных месторождений (Туканское, Туссаганское и др.) являются сложные синфор-ыы тектонического происхождения. В пределах отдельных "чещуй", слагающих синфорыы, рудные тела кокдентрирувгоя преимущественна в сводовых частях принадвиговых антиклиналей в к деформированных западных крыльях последних. Близкое геологическое строение характерно в для известных полиметаллических (Злоказовское) и барит-полиметаллических (Кужинское) месторождений. Эти данные существенно меняют представления о перспективах этих месторождений, так ка! для синформных структур характерно неоднократное повторение в разрезе отдельных горизонтов, в том числе и рудоносных. Примером может служить. Тукансше месторождение, где продуктивная толща повторяется дважды.

Установлена прямо прошрцио Ейльвая зависимость основных параметров рудных тел ("мощность, содержание железа, мощность корь-выветривания) от степени дислоцированшсти юрод, подтверждайся влияние тектонических процессов на рудообразование.

Изучение трещинной тектоники при помощи метода гоясов (Данилович, 1961) позволило выявить три эпохи тектонического сжатия и три эпохи растяжения, что хорошо согласуется с региональной схемой тектонических режимов Урала (Пучков, 1Э93).

7. РУДОНОСНОСТЬ АВЗЯНСИЗЙ ТЕРРИГЕННО-КАРВОНАТНОЙ ; ФОРМАЦИИ И НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ РУД00ЕРА30ВАНИЯ

Рудоюсность осадочных образований авзянской рудоносной фор-

мации обязана своим происхождением сочетанию ряда благоприятных факторов, главными из которых являются форшционный Оштолого-тал ео географический ), литогенетический, геохимический и структурный.

Формашюнный фактор. Авзянская форшция завершает фэрмаци-онный ряд среднерифейского цикла осадкогакопления. Известно, что комплексы, завершающие форшционные ряды, характеризуются специфической металлогенией и несут, как правило, железорудную, магнезитовую, полиметаллическую, баритовую, фяюоритовую и другие виды минерализатщи. В авзянской формации сконцентрированы практически все из перечисленных выше тигов оруденения. Причина этого заключается, т-видагому в том, что палеоседиментация протекла в специфических климатических обстановках, характеризовавшихся как чертами гумидного, так и аридного типов литогенеза, в результате чего формация несет как признаки рудообразования мэшклиштичес-ких групп гумидкых (ц-Ге-мп) и аридных (Си-лп-рЬ) форшций, так и биклиматячес-кой группы р-СаСО^-М£со102 (го Страхову, 1962). С этих позиций осадочный комплекс авзянской формации является одним из наиболее перспективных среди всех рифейсхих фортшонньк комплексов западного склона Ккюго Урала1.

Литогенетический фактор. Основными признаками литогенетических изменений город являются гостседаментационные структуры, текстуры и аутигенше минералообразование. Первые проявлены широко и выражаются в появлении регенерационного цемента в песчаниках, избирательной или сплошной перекристаллизации карбонатных пород, образовании шюскообломочных, конгломератоподобных, "червячковых" текстур, прожилков гидроразрыва и т.д. На стадии литогенеза образовывались аутогенные железистые карбонаты, шгнезит, серицит, хлорит и другие минералы. Кроме того происходило перераспределение вещества элизиокными водами внутри осадочных толщ, способствовавшее концентрации полезных компонентов в карбонатных коллекторах.

Геохимический фактор. Он проявляется в геохимической специализации отдельных горизонтов и толщ. Установлена железисто-магнезиальная геохимическая специализация карбонатных шрод и полиметаллическая и барит-голиметаллическая специализация пестро-цветных, глинистых и карбонатно-глияистых образований. При благоприятных условиях геохимическая специализация реализуется в конкретных месторождениях и рудо проявлениях железных руд, шгнези-

тов, барита и полиметаллов.

Структурный фактор. Установлено, что месторождения полезных ископаемых приурочены к синформным тектоническим структурам, рас полагающимся вдоль региональных надвигов субмеридионального прос тирания. Структурными ловушками служат, как правило, сводовые части и деформированные западные крылья принадвиговых антиклиналей, сложенных карбонатными коллекторами.

Предложена го этапная модель рудообразования, непротиворечиво объясняющая существование признаков седиментоганда го с стратиграфический и литологический контроль, геохимическая специализация, отсутствие или неопределенность связи с тпитизмом ) и эпигенетическою (диекордантшсть рудных залежей ш отношению к ли-тологическим комплексам, останцы неизменённых пород внутри рудных тел, прожилковое и гнездовое оруденение) рудообразования. Первый этап сдорудный) связан с формированием осадочного терри-гённо-карбонатюго комплекса юрод рудоносной форшции. Второй этап (лито генетический, рудный) характеризуется преобразованием седиментационного бассейна в осадочно-шродный. Третий этап (рудный) совпадает с. периодами тектонической активности, которые значительно осложнили внутреннее строение толщ поверхностного выполнения прогибов. Отдельные участки испытывали значительные горизонтальные перемещения, степень дометашрфическик преобразований пород во фронтальных частях гадвиговых структур значительно повышалась, происходило образование синформных структур и принадвиговых антиклиналей-ловушек, являющихся основными рудоносными структурами современных месторождений. Главной рудообра-зугацей фазой была, го-видимому, поздневендская - наиболее ранняя от момента образования осадочно-породного бассейна и максимально реализовавшая готенциал его рудоносюсти. Дефоршции более поздних этапов накладывались на уже зрелые горные породы, исчерпавшие возможности реализации элизнойного механизма. Четвертый этап связан с корообразованием и его влияние на разные типы орудене-ния не однозначно. Таким образом, из четырех выделенных этапов два являлись рудными. Выполненные нами расчеты показали, что для железорудных месторождений Зигазино-Кошровского рудного района максимальное перераспределение железа происходило в периоды тектонической активизации (табл.4), что позволяет считать этот этап основным рудообразующим.

Изложенные в диссертации результаты исследований дают осно-

Таблица 4

Перераспределение железа в породах авзянской рудоносной формации на разных этапах рудбобразования

Среднее содержание Коэффициент концентрации

железа в городах,% железа в породах

Кларк Башкирский Зигазино- При реги- При тек-

Породы желе- мегантик- Ко трой- ональном тоничес- Сум-

за линорий ; ский руд- катагене- кой ак- мар-

(йреев, ный район зе^) тивиза- ный (К)

1989) ции^)

Глинистые 4,8 3,62 2,69 0,75 0,74 0,56

породы

Доломиты 0,86 1,08 5,10 1,26 4,72 5,93

Известняки 0,86 1,16 1,94 1,35 1,67 2,26

вания рекомендовать в качестве перспективных следующие участки: 1) Калыпггинский и Кукашкинекий рудные узлы, железо ; 2) На шг-незит, кроме известного Катав-Ивановского месторождения, Кужино-кий рудный район, где при геологическом доизучении Канекой площади выделены участки Уртыбашевский, Восточно-Биктимирский, Яру и восточный фланг Кужинского барит-голиметаллического месторождения; 3) На барит и шлиметаллы - Тарский участок, представляющий собой тектоническое "окно" пестро цветных пород кужинского типа среди отложений авзянской свиты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе впервые проведено комплексное геологическое изучение авзянской терригеняо-карбонатной рудоносной формации, позволившее решить ряд важных вопросов ее стратиграфии, литологии, тектоники, условий образования, литогенеза и других. Все эти вопросы тесно увязаны с рудоносгостью и рассматриваются в неразрывном единстве. В итоге получены следующие результаты:

1. Проведено детальное литолого-стратиграфическое описание разрезов формации на всей территории Башкирского мегантиклию-рия, на основании которого детализирована стратиграфия рудоносных отложений, в частности, катаскинская подсвита разделена на четыре толщи, среди которых намечены рудные уровни. Для нижней, существенно карбонатной толщи характерно ьагнезитовое орудене-

яке, выше залегает карбонатно-терригенная толща, содержащая залежи железных руд, в кужинской свите, стратиграфически ниже маг-незитоносной карбонатной толщи залегает, не известный в разрезах авзянской свиты, пестроцветяый терригенно-карбонатный горизонт, несущий барит-полиметаллическое оруденение. На основании комплексных данных предложена уточненная схекв корреляции разрезов авзянской, кулгунинской свит и кужинского комплекса.

2. Изучены петрохимйческие и геохимические особенности город формации, позволившие подтвердить их железо-магнезиальную, а в отдельных горизонтах бариевую и полиметаллическую геохимическую специализацию. Обоснована возможность перераспределения рудных компонентов внутри рифейских осадочных толщ и образование эпигенетических месторождений полезных ископаемых, что подтверждено расчетом баланса железа в осадочных породах, выполненного для Зигазино-Кошровского рудного района. Получены данные о высокой степени химической дифференциации глинистых город, подтверждающие представления о предверхнерифейском перерыве на западном склоне Южного Урала.

3. Установлено, что отложения формации характеризуются значительной фациальной изменчивостью, шксишльш проявленной в

шправлении с северо-запада на юго-восток. Впервые показано зако номерное изменение геохимической специализации пород в зависимое ти от фаций. Выявлено тектоническое совмещение двух фациалышх типов разрезов с разной металлогенической направленностью в Зи-тазиш-Коыаровском рудном районе, что значительно расширяет его перспективы.

4. Изучены главные черты тектонического строения ряда месторождений, связанных с авзянской рудоносной формацией. Установлено, что основными рудоносными структурами этих месторождений являются тектонические синформы, образовавшиеся в периоды тектонической активизации. Для последних характерно широкое развитие процессов перераспределения рудного вещества и локализация его

в рудных залежах.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Строение стратотипа среднерифейской авзянской свиты (Южный Урал) // Изв. АН СССР. Сер. геол., 1988. X 7. С. 122-126. (Соавт. В.И.Козлов).

2. К вопросу о роли тектоники в размещении железорудных месторождений в рифее Южного Урала // Проблемы парьяжно-надви-

говой теории формирования земной корн континентов: Тез. докл. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 198В. С.29-31.

3. Сидеритовое оруденение в рифейских толщах Ямантауского антиклинория на Юкном Урале // Верхний докембрий Юйсного Урала и востока Русской плиты. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1988. С.10-15.

4. Основные черты тектоники Авзяяского рудного района на Южном Урале // Формирование земной коры 7рала. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1988. С.75-82.

5. Нижний рифей Южного Урала. М.: Наука, 1989 . 208 с. ССо-авт. В.И.КЬзлов, А.А.Краснобаев, А.В.Шслов, Н.Д.Сергеева, Е.В. Бибикова, Л.А.Генина, Ю.Л.Ронкин).

6. Южно-Уральские рудо проявления флюорита и тектонические аспекты флюоритообразования // ¡Варьирование и геологические процессы:. Тез. докл. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1989. С.54-55.

7. Стратотип рифея: строение, палеонтологичесгая характеристика, изотопный возраст // Стратиграфия верхнего протерозоя СССР Срифей и венд): Тез. докл. Уфа, 1990. С.11-17. ССоавг. В.И.Кбз-лов, А.А.Краснобаев, А.Ф.Вейс и др.).

8. О надвиговой природе структур месторождений на затдном склоне Южшго Урала // Шрьяжно-иадвиговая тектоника и ее роль в формировании месторождений полезных ископаемых: Тез. докл. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1991. С.81-82.

9. Стратиграфия рифея в стра то типическом разрезе Южного Урала // Препринт. БНЦ УрО АН СССР. Уфа, 1991. 38 с. ССоавт. В.И.КЬзлов, А.А.Краснобаев, Е.В.Козлова и др.).

Ю. Применение метода поясов для изучения разрывной тектоники железорудных районов южной «всти Башкирского мегантиклинория // Верхний докембрий Южного Урала и востока Русской плиты. Уфа: УВД РАН, 1993. С.43-50.