Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Магнезитовая формация нижнего рифея в саткинском районе на Южном Урале

ВАК РФ 04.00.11, Геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений, металлогения

Автореферат диссертации по теме "Магнезитовая формация нижнего рифея в саткинском районе на Южном Урале"

Академия наук СССР Уральский научный центр Институт геологии и геохимии им.академика А.Н.Заварицкого

На правах рукописи

БУСЫПШ Борис Демьянович

МАГНЕЗИТОВАЯ ФОРМАЦИЯ НИЖНЕГО РИФЕЯ В САТКЙНСКОМ РАЙОНЕ НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

Специальность 04.00.11 - геология, поиски и разведка рудных и нерудных месторождений; металлогения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Свердловск 1991

Работа выполнена в институте геологии и геохимии им. ака демика А.Н.Зшзарицкого УрО АН СССР.

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук Л.В.Анфимов.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Ю.[¡.Казанский

(ИГиГ СО АН СССР).

кандидат геолого-минералогических наук Ю.Я.Суслов

(ПК) "Уралгеология")

Ведущая организация:

ПРО "Уралгеология" Мингео СССР (г.Свердловск)

Защита состоится. "22. " нояаЬя 1991г. в & час ¿>д мин на заседании специализированного совета Д 002.81.01 Института геологии и геохимии Уральского отделения АН СССР по адресу: 620219, г.Свердловск, Почтовый переулок, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологии и геохимии УрО АН СССР.

Автореферат разослан "¿У " 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.г.-м.н.

ВВЕДЕНИЕ

Объектом исследования, результаты которого изложены в диссертации, является магнезитовая формация нижнего рифея в Саткин-ском районе на Южном Урале. Под рудной формацией автор, вслед за Д.В.Рундквистом, понимает месторождения, однотипные по минеральному составу и геологическим условиям образования.

Актуальность работы. Магнезитовая формация Саткинских месторождений является практически единственным поставщиком магнезитовых огнеупоров для металлургической промышленности СССР. Формация объединяет собственно Саткинское, Никольское, Березовское и Ельничное месторождения.

Добыча магнезита осуществляется комбинатом "Магнезит" на Саткинском и Никольском месторождениях в объёме около 5 млн.т.в год. Вследствие выбывания добывающих мощностей по отработанным карьерам и невозможностью вовлечения в эксплуатацию равноценных объектов, добыча магнезита на комбинате постоянно снижается. Ввод в эксплуатацию шахты "Магнезитовая" не перекрывает дефицита сырья, который в дальнейшем будет ещё больше возрастать.

Комплексное изучение рудной формации Саткинских месторождений и разработка на этой основе критериев доразведки известных месторождений и поисков новых для укрепления минерально-сырьевой базы комбината "Магнезит" приобретает важнейшее значение.

Основные задачи исследования. На основе детального лйтоло-го-фациального исследования, изучения взаимоотношений орудене-ния с осадочными фациями, стадиального развития пород формации и их вещественного состава раскрыть условия формирования рудной магнезитовой формации Саткинских месторождений.

Основные защищаемые положения.

1. Доказывается, что в раннекарагайском седиментационном бассейне происходило образование магнезиальных известковых осадков, которые в диагенезе взаимодействуя с иловыми водами преобразовывались в доломиты, содержащие тонкорассеянную вкрапленность магнезита.

2. Детальным картированием рудного поля установлено эпигенетическое развитие магнезитов по доломитам различной фациальной принадлежности. Магнезитовые залежи занимают секущее положение относительно границ осадочных фаций.

3. Установлено конпентрцчески-зональное распределение магния в рудных залежах, что является дополнительным свидетельство!.: гидротермально-метасоматической природы Сатюшских магне-зитов.

4. выявлено различие минеральных фаций литогенеза в магнезитовых залежах и шещааднх доломитах, Минеральная фация доломитов соответствует стадии глубинного катагенеза со следами раннего метагенеза, а магнезитов - стадии позднего метагенеза с элементами метаморфизма.

5. Обосновывается модель Формирования рудной магнезитовой формации в ходе литогенеза глинисто-карбонатных отложений кара-гай ского. горизонта саткинской свиты. Рудную магнезитовую формацию Саткинских месторождений следует относить к катагениым гид-рстермально-метасоматическим образования!'.!, возникшим в процессе саморазвития глшшсто-карбонаткнх литологических комплексов.

Научная новизна работы. Впервые произведено комплексное геологическое изучение магнезитовот'; ('ормации Саткинских месторождении. Проведены литологочгагшалыше исследования пород ниж-кекарагайского подгоризонта по методике члена-корреспондента АН СССР П.П.Тимофеева. Установлено секущее положение залежек магнезита и осадочных с'аци!*. Описано поведение микроэлементов в породах формации, выявлена укаследованность геохимических структур одинаковых литотипов доломитов и магнезитов. Установлено концентрическое зональное распределение магния в рудных телах. Впервые описаны минеральные гапии литогенеза, рассмотрены вопросы стадиального развития доломитов и магнезитов. Выполнена реконструкция физико-химических процессов сформирования метасоматичес-ких залекей магнезитов. Впервые для раскрытия генезиса Саткик-ско;; магнезитовой формации применена концепция В.Н.Холодова о связи формирования рудных растворов с литогенезом осадочных пород.

Практическая значимость. Выполненная генетическая типиза-г пия и литолого-фациальный анализ отлоаений нижнекарагайского подгоризонта может применяться для увязки разрезов при доразвед-ке флангов месторождений. Первый опыт такой увязки был произведен автором при доразведке Саткинских месторождений'магнезита в 1973-78 годах, когда детальное литолого-фадкальное изучение разреза позволило увязать рудные тела отдельных участков Саткинско-го месторождения, считавшихся ранее самостоятельными месторожде-

ниями в единую залежь и значительно увеличить запасы магнези-тов месторождения.

Развиваемая совместно с Л.В.Анфимовым модель метасомати-ческого катагенетического гидротермального образования магнезитовых залежей позволяет увязать имеющиеся факты в непротиворечивую гипотезу и разработать новые критерии для поисков магнезитовых месторождений.

Фактический материал. Работа выполнена в лаборатории региональной геологии и геотектоники института геологии и геохимии УрО АН СССР. Фактический материал собран во время доразведай Саткинских месторождений в 1973-78г.г., а также при проведении тематических работ в 1979-1982г.г. Изучен керн 33 скважин, пробуренных на месторождениях Саткинской группы, 20 скважин Семи-братского и Бакальского месторождений. Объём задокументированного керна составил 17550 м. Произведена съёмка 8 Саткинских карьеров, исследованы 2 карьера на Бакальских месторождениях, Катав-Ивановское месторождение. Просмотрено 74 шлифа. В Синег-лазовской лаборатории Челябинской экспедиции химическим методом исследовано более 250 проб. В работе использованы 106 термических и 103 рентгенографических анализов, выполненных в ЦХЛ ЛГО "Уралгеология", а также 1200 спектральных полуколичественных анализов Бакальской ГРД.

Результаты спектрального и химического анализов обработаны методами математической статистики и факторного анализа в ИВЦ ЛГО "Уралгеология" и. научно-исследовательском институте по добыче полезных ископаемых открытым способом (НИИОГР).

Реализация работы, публикации и апробация-. Различные аспекты работы докладывались на Всесоюзном семинаре по карбонатному осадконакоплению и проблеме эвалоритов в докембрии (Ростов, 1978), Всесоюзном совещании по геохимии платформенных и геосинклинальных осадочных пород и руд фанерозойского и верхнепротерозойского возраста (Москва,1980), Уральском семинаре по применению математических методов и ЭВМ при обработке информации на геологоразведочных работал (Свердловск,1980), геохимическом семинаре института геологии и геохимии УрО АН СССР (Свердловск,1980), 1У Уральской петрографической конференции (Свердловск,1981), НТС ПГО "Уралгеология" (1982), Второй Всесоюзной школе-семинаре "Карбонатные формации и условия их образования"(Свердловск,1991).

Основше результаты обсуждались в широком кругу геологов на экскурсии I Уральского металлогеничского совещания в 1985 году, на геологической экскурсии Всесоюзного полевого семинара "Литогенез и эпигенетическое рудообразование в рифейских осадочных толщах Южного Урала" в 1989 году.

Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 12 печатных работах и одной монографии, а также в отчетах Бакаль-ской ГРЯ: Саткинское месторождение магнезитов на Южном Урале (1978), Месторождение магнезитов СЗ Иркускан на Йжном Урале (19Ь2), Условия формирования залежей кристаллического магнезита на Йкном Урале и разработка поисковых критериев (19Ь2); в отчетах лаборатории региональной геологии и геотектоники ИГиГ Уро АН СССР по разделу задания 05.06Н2 проблемы 0.50.01 ГКНТ (Свердловск,1985), по разделу проблемы 3.1.3.2 темы 17 "Литогенез и рудообразование в рифее Урала (Свердловск,1986).

Диссертация состоит лз 2 томов. Первый том содержит текст объёмом 129 стр. и состоит из введения, пяти глав, заключения. Текст включает 33 таблицы и список использованной литературы 125 наименований, 12 из которых иностранные. Второй том содержит 64 иллюстрации, размещенных в соответствии с расположением глав текста.

При проведении полевых исследований автор пользовался консультациями В.И.Коздова (БФАН СССР), В.А.Тимескова (ВНИИГеолне-руд), В.А.Филиппова ("Башкиргеология"), Л.Е.Дёминой, А.В.Зоська ("Магнезит"), Л.В.Зуева ("Уралгеология").

Результаты исследований обсуждались с членом-корреспондентом АН СССР Л.Н.Овчинниковым, докторами геол.-мин.наук iO.il.Казанским, Д.И.Лавловым, Л.Л.Смолиным, кандидатами геол.-мин.наук В.И.Козловым, М.Т.Крупениным, В.А.Тимесковым, Л.П.Урасиной, А.Л.Бояркиным, Б.Д.Магадеевым, А.А.Макушным, О.М.Розен, В.В. Макарихиным, В.П.Кирилюком. Большую помощь автору в сборе материалов оказали геологи Бакальской TPiJ Л.А.Суханова и Н.к.Гу-сельникова. Всем перечисленным товарищам автор выражает искреннюю признательность. Особенно глубокую благодарность автор выражает научному руководителю доктору reoл.-мин.наук Л.В.Анфимо-ву за огромную помощь в проведении исследований и написании работы.

I. КРАТКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

Магнезитовая формация Саткинских месторождений приурочена к осадочным породам рифейской группы, а в структурном отношении к южной части крупной тектонической структуры Центрально-Уральского поднятия - Башкирскому мегантиклинорию. Единая формацион-ная принадлежность и структурно-тектоническая позиция месторождений позволили Л.В.Анфимову и Б.Д.Бусыгину выделить эту рудоносную площадь в Южноуральскую магнезитовую провинцию.

Основы стратиграфического расчленения рифейских отложений северной части провинции в Бакало-Саткинском районе разработаны М.И.Гаранем. В 1945 году Н.С.Шатский объединил эти отложения в рифейскую группу докембрия. В составе рифея здесь выделяются три стратона: бурзяний, юрматиний и каратавий, представляющих собой трансгрессивные седиментационные циклы, разделенные стратиграфическими перерывами. Для геологических образований, слагающих нижнюю часть разреза (бурзяния и юрматиния) Бакало-Сат-кинский район является стратипической местностью.

Мощность бурзяния достигает 8 км, юрматиния - более 3 км. Лижние части циклов сложены вулканогенно-конгломерато-песчани-ковым и песчаниковым, средняя - песчанико-сланцевым, а верхняя - сланцево-карбонатным литологическими комплексами.

В структурном отношении район располагается на южном замыкании Тараташского антиклинория. Породы саткинской и бакальской свит смяты в ряд складок северо-восточного простирания, оси которых погружаются на юго-запад. Основными складчатыми структурами являются Бердяушская, Чернореченская и Уванская антиклинали, Саткинская и Бакальская синклинали. Складчатые структуры осложнены дизъюнктивными нарушениями. С этими отложениями связаны месторождения магнезита Саткинской группы и сидериты Бак ала.

Проявления магматизма выразились во внедрении гранитной магмы Бердяушского плутона, серии жильных образований габбро-диабазовой формации; Маткальской, Копанской габбро-диабазовых интрузий и Рябиновского гранитного массива (Штернберг, 1969).

Саткинское рудное поле (Саткинское, Никольское и Березов-ское месторождения) приурочено к одноименной синклинали, расположенной между Бердяушской и Чернореченской антиклиналями.

Ельничное месторождение - к Бердяушской антиклинали. Залежи магнезитов общим числом более 140, пластообразной и более сложной формы, локализованы в карбонатных отложениях саткин-ской свиты бурзяния. Саткинская свита сложена доломитами с подчиненным развитием глинистых доломитов и сланцев. Мощность её достигает 3600 м. Рудное поле имеет крупноблоковое строение, обусловленное развитием надвигов и взбросов северо-вос-. точного простирания.

2. ЛИТОЛОГИЯ, ФАЩАЛЬНЫЙ СОСТАВ И УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ НИЖНЕКАРАГАЙСКОГО ПОДГОРИЗОНГА САТКИНСКОЙ СВИТЫ

Впервые фациальные условия образования пород саткинской свиты рассматривал Д.В.Наливкин в 1931 году. Он отмечал, что бассейн осадконакопления в саткинскую эпоху представлял собой зону лагун. М.И.Гарань (1946) подчёркивал мелководный характер осадков свиты. Детальным изучением этих отложений занимался А.И.Сидоренков в 1966 году. Он выделил в разрезе свиты морские и лагунные осадки, расчленил их на мелко и глубоководные, прибрежные и удаленные от побережья.

В 1978 году Л.В.Анфимов, Б.Д.Бусыгин и А.М.Сульман на основании изучения текстурно-структурных особенностей доломитов, их вещественного состава пришли к выводу о существовании в саткинское время бассейна осадконакопления, приближающегося к эвапоритовому..

Все предыдущие исследователи при изучении отложений свиты не придавали должного внимания взаимоотношению магнезитового оруденения с осадочными фациями, что побудило автора восполнить этот пробел.

В строении магнезитовой формации принимают участие три комплекса пород: осадочный (слои доломитов, глинистых доломитов, линзы сланцев, алевролитов), метасоматический (залежи магнезита) и магматический (дайки диабазов).

В осадочном.комплексе выделяется 19 литологических типов пород. Преобладают карбонатные породы (доломиты), занимающие не менее 65 % объёма формации. В доломитах широко развиты типы с горизонтальной слоистостью, массивные или неяснослоистые, а также брекчиевидные разности. Встречаются доломиты с линзовид-

■ю-волнистой слоистостью, редко - с трещинами усыхания. Довольно широко в доломитах развиты катагенетические (пятнистая, 5рекчиевая, стилолитовая) и метагенетические (полосчатые,гнез-цовые) текстуры.

Глинистые породы составляют около б % объёма формации.

По количеству карбонатных минералов, слагающих основную 4асть доломитов можно выделить мономинеральные, биминеральные 1 полиминеральные доломиты. Первые содержат 90-97 % доломита; 5иминеральные. состоят из доломита (85-96%) с примесью либо *альцита(до 15%),либо магнезита( 1-1055); полиминеральные состоит из доломита(87-94%), кальцита(2-15%) и магнезита (1-15%). Треимущественным развитием в нижнекарагайском подгоризонте юльзуются полиминеральные доломиты.

По химическому составу среди доломитов подгоризонта выделяются железистые (РеО :м^0= 1:10 и выше) и безжелезистые (РеО : : М^О = 1:20 и менее) разности. Встречаемость железистых доломитов в разрезе всего 2%. Второй особенностью состава доломитов является искажение нормальных стехиометрических соотношений между М^О, СаО и СОг- Если М^О /СаО в минерале доломите составляет 0,71, то у большинства доломитов подгоризонта - 0,72-0,76. встречаемость "магнезиальных" доломитов,имеющих относительный избыток М(|0 более 80%.Соотношение между фазами М^С03и СоС03в доломитах также искажено. В минерале доломите оно составляет 0,84, а в доломитах нижнекарагайского подгоризонта 0,80-0,82, что указывает на относительный недостатокМдС03.Кроме этого, пересчеты Мд.0 и СаО на углекислые соли обнаруживают дефицит СОг в пределах 1-2 %. ДефицитС0г может быть объяснен тем, что часть магния в доломитах образует самостоятельную фазу - магнезит (0,53,0 % Мс^О); большая часть М^О входит в состав магнезитовой молекулы доломита (19-20%) и незначительная доля магния (0,3-1,3%) изоморфно замещает кальций в кальцитовой молекуле. Избыток М^О в доломитах связывается с тонкорассеянной примесью магнезита.

Широкое развитие тонкорассеянного магнезита в качестве самостоятельной фазы в составе доломитов нижнекарагайского подгоризонта, а также других магнезитоноеных горизонтов северной части Башкирского мегантиклинория рассматривается Л.В.Анфимо-вым и Б.Д.Бусыгиным как их металлогеническая специализация.

Для доломитов характерно равномерное распределение концентраций М(|0 и СаО.

Средние концентрации микроэлементов в доломитах следующие: Си - 5,7; Р6 - 0,4; Со - 0,3; N1 - 2,6; Сг - 2,0; V - 0,-1;

Во - 15,2; ТЧ - 126,0; Мл- 49,2; Ег - 3,0; Бг - 10,Ы0~3 %.

Цитологический состав и набор первичных признаков пород нижнекарагайского подгоризонта свидетельствуют о формировании осадков в мелководных условиях, а особенности вещественного состава - о повышенной солёности вод бассейна осадконакопления. По этим признакам бассейн может быть отнесен к бассейнам лагунного типа. Среда лагунных отложений выделяются ряд фациальных комплексов: ЛП - прибрежные, ЛУ - удаленные от побережья, ЛЦ - центральной части лагуны. Фациальные комплексы или макрофации включают фации карбонатно-глинистых осадков - Г, или глинисто-карбонатных (доломитовых) осадков - Д. В разрезе подгоризонта выделено 5 фаций, в которые входят 8 литогенетических типов осадков.

Фациальная изменчивость отложений изучалась с помощью построения литолого-фациального разреза и схематической карты. Всего в разрезе подгоризонта выделено 13 пачек характеризующихся различными условиями образования. Закономерное чередование их в разрезе обусловило ритмичное строение толщи. Фациальная кривая свидетельствует о наличии в разрезе двух циклов, мощность которых 100-150 м. Циклы состоят из трёх микроциклов, имеющих- в основном двухпачечное строение. Расположение более мелководных фаций в верхних частях циклов характерно для регрессивных условий осадконакопления. Литолого-фациальная схема отражает распространение литофации на площади бассейна осадконакопления и свидетельствует о развитии мелководных фаций в юго-западной части рудного поля.

Слабая изменчивость фации по простиранию позволяет предполагать размер! бассейна осадконакопления не менее 200x200 км. Бассейн осадконакопления был мелководным, его глубина уменьшалась в юго-западном направлении. Незначительное развитие в карбонатных породах терригенного материала свидетельствует о существенном удалении области осадконакопления от береговой линии. Отношение Сг : Си для доломитов подгоризонта - 0,32 также свидетельствует об этом. Судя ло хлор-бромному коэффициенту равно-

му 132-157 отложение доломитов происходило в морском бассейне.

Тонкодисперсная органика в доломитах является признаком гумидного палео-климата, отношение А?20з•ТЮг = 23 подтверждает этот вывод.

Метасоматический комплекс представлен отдельными кристаллами, гнездами, линзообразными, пластопбразными залежами магнези-тов и составляет не менее 25 % объёма формации. Выделяются следующие структуре разновидности магнезитов: мелкозернистые (0,32,0мм), среднезернистые (2,0-5,0мм), крупнозернистые (5,0-20,0 мм) и гигантозернистые (более 20,0мм). Текстуры магнезитов разделяются на ориентированные и неориентированные. К первому типу относятся полосчатая (гребенчато-полосчатая) и стилолитовая; ко второму - массивная, пятнистая (радиально-лучистая), брекчие-видная и прожилковая.

Основным минералом рудных залежей является магнезит, в качестве примесей присутствуют углисто-глинистое вещество доломит, кальцит, тальк, кварц, пирит. Средние концентрации компонентов в магнезитах Саткинского месторождения характеризуются следующими значениями: ЭЮ -1,20, - 0,08,Агг03- 0,48,Рег03- 0,40,ГеО-- 0,67, МпО - 0,04, СаО - 1,63, МдО - 45,6, Кй0 - 0,07, №г0- 0,06 %. В отличии от доломитов равномерное распределение характерно только для М<^0 .

Концентрации Со, N1, Сг , Мп , 1ъ и бг аналогичны концентрациям в доломитах; Си - 3,5, Р£ - 0,2, Ва - 10,8 и Т1 - 83,9-Ю-3 % ниже, чем в доломитах. Средняя концентрацияУравная1,I•Ю-3 % в магнезитах значительно превышает концентрацию этого элемента в доломитах.

Магматический комплекс составляет 4 % объёма формации и представлен дайками .диабазов. В связи с секущим характером залегания и незначительным развитием они не играют существенной роли в.строении формации. Форма даек чаще простая, реже с апофизами. Простирание в основном северо-восточное, длина по простиранию до нескольких километров, мощность 0,5-10,0 м. Падение крутое на северо-запад и юго-восток.

Основные минералы диабазов - плагиоклаз и пироксен. Из других минералов отмечаются роговая обманка, биотит. Изредка встречается оливин (5-60%), при наличии которого диабазы переходят в оливиновые разности,затем пикрит-диабаэы и пикриты.

В целом, чем больше разрыв во времени между образованиями комплексов формации, тем больше различия в морфологии геологи ческих тел и их вещественном составе.

3. О ВОЗМОЖНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ЗАЛЕЖЕЙ МАШЕЗИТА В РАННЕКАРАГАЙСКОМ СВДМЕНТАЩОННОМ БАССЕЙНЕ

Исследования, проведенные автором показали, что на территории Саткинского рудного поля в раннекарагайское время сущест вовал крупный бассейн лагунного типа. В разрезе подгоризонта выделено 13 пачек, сложенных глинисто-карбонатными осадками пр брежного мелководья, карбонатными осадками удаленного от побережья мелководья, а также карбонатными осадками центральной ча ти лагуны. Мощность отдельных пачек существенно не изменяется : пределах рудного поля (коэффициент вариации мощности до 30 %). Не меняется и литологический состав отложений (доломиты с тонк рассеянной вкрапленностью магнезита). Это свидетельствует о кр; ных размерах бассейна осадконакопления и стабильной гидрохимич! кой обстановке. Контакты между пачками чаще постепенные.

Нужно отметить, что парагенез доломит-магнезит с точки зр^ ния образования их седиментогенным путем '.является взаимоисключ; ющим. А.В.Казакову (1957) и другим исследователям не удалось т лучить доломита и магнезита экспериментально при комнатной тем^ пературе. Вместе с тем в лагуне Куронг, а также в осадках соленых озерах Зауралья обнаружен доломит и тонкорассеянный магнезит, Экспериментальные данные.и увеличение концентрации магнез! та с глубиной в осадках Зауральских озер позволяют предполагав диагенетическое происхождение тонкорассеянного магнезита и доломита.

Залежи магнезитов морфологически отличаются от осадочных фациальных пачек, размеры их как по»падению, так и по простиранию значительно меньше. Мощности залежей не выдержанные, козфф! циент вариации их колеблется от 51 до 77 %. Литологический состав залежей резко отличается от вмещающих апород. Залежи не имеют приуроченности к определенным фациальным пачкам. Они зал« гают в доломитах удаленного от побережья мелководья и центральной части лагуны. Зачастую залежи располагаются в доломитах нескольких фациальных пачек, тогда унаследованные текстурные осо-

бенности магнезитов позволяют выявить в них характерные для доломитов признаки той или иной фациальной обстановки.

Контакты между доломитами и магнезитами резкие. Выклинивание залежей по падению и простиранию клинообразное, тупое или с расщеплением и зависит от вмещающих доломитов. Залежи магнезита секут границы фациальных пачек и не принимают участия в цикличном строении осадочного комплекса пород. В плане залежи залегают в мелководной и глубоководной частях лакуны.

Таким образом, в раннекарагайское время на площади Саткин-ского рудного поля существовала крупная лагуна, осадки которой представлены выдержанными слоями доломитов, глинистых доломитов, сланцев. Воды лагуны имели повышенные концентрации магния и высокий щелочной резерв. В лагуне не существовало каких-либо локальных условий, необходимых для осаждения магнезитовых осадков - магнезитовых фаций.

4. ЛИТОГЕНЕЗ ОТЛОЖЕНИЯ НИЖНЕКАРАГАЙСКОГО ПОДГОРИЗОНГА

породы нижнекарагайского подгоризонта представляют собой сложную неустойчивую систему и характеризуются широким спектром структурных, текстурных и минеральных вторичных изменений.

Структурные изменения доломитов связаны с перекристаллизацией, уровень которой контролируется количеством глинистого вещества. Наибольшей перекристаллизации подвержены доломиты с'минимальными примесями глинистого материала.

Текстурные изменения доломитов связаны с процессами брек-чирования, внутрислоевого растворения, неравномерной перекрис -таллизации,-образования гнезд и прожилков вторичного доломита.

Изменения минерального состава обуславливаются развитием вторичного доломита, аутигенного кварца, сульфидов и др.

Текстурно-структурные изменения магнезитов позволяют выделить ряд стадиальных изменений. К неперекристаллизованным маг-незитам относятся мелкозернистые разности. Текстурные особенности их соответствуют седиментогетшм текстурам доломитов (полосчатые, массивные, стилолитовые).

Вторая стадия изменения связана с перекристаллизацией. Первичные текстуры.сохраняются, структура становится крупнозернистой (до Юмм).

Третья стадия выражается в укрупнении структур, широком развитии массивных магнезитов по всем текстурным разновидностям неперекристаллизованных магнезитов.

Четвертая стадия связана с развитием прожилковых и гнездовых литотипов, кристаллизуются гигантозернистые магнезиты. С этой стадией связываются гнезда вторичного крупнокристаллического доломита.

Судя по минеральным фациям литогенеза основные карбонатные породы формации прошли различные стадии вторичных изменений (табл.1).

Таблица I

Стадии вторичных изменений карбонатных пород магнезитовой формации

Группы | Литогенез____¡Типы пород

пород jCTa)IDIij 1подста-! ____!____!дии _ _!______

характерные признаки

Осадоч- Катаные генез

Глубин- Кристалли- Сохраняются седиментогенные ный со ческие,час- текстуры:слоистые,массивные.

Развиваются вторичные текстуры :гнездовые,прожилковые. вторичные структуры гетеро-бластовые,крупнокристаллические.Состав ШО: гидрослюды, серицит,хлорит.Органическое вещество нераскристалли-зованное.

следами ично мра-метаге- моризован-неза ные доломиты

Мета- Мета-морфи- генез зован-ные

Ранний метагенез_________

Поздний Крупнокрис-мета- таллические генез зернистые с эле- магнезиты ментами регионального метаморфизма

Первичные текстуры - полосчатые, замещаются массивными. Встречаются гнездовые.Вторичные структуры - крупно-гигантозернистые.Состав НМО: серицит.хлорит,биотит.Углистое вещество - графитит.

Г

5. ГЕНЕЗИС И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЗИЦИЯ РУДНОЙ МАГНЕЗИТОВОЙ ФОРМАЦИИ СА1КИНСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Относительно генезиса магнезитовых залежей существует две альтернативные точки зрения: о,дна относит залежи к седименто-

генным образованиям, другая - к гидротермальным.

Впервые мысль об осадочном происхождении залежей магнезита на Саткинских месторождениях была высказана Д.В.Наливкиным(1931). Позднее осадочная гипотеза была развита М.И.Гаранем (1947,1954), А.И.Шевелевым (1977*), О.Г.Лазуром (1978), П.Л.Смолиным и др. (1984).

Гидротермальную гипотезу происхождения магнезитовых залежей выдвинул А.Н.Заварицкий (1920), развивали А.И.Сидоренков (1966), В.А.Тимесков (1983).

Основные черты строения магнезитовой формации указывают на её полигенный характер, т_к. несут признаки как седиментогенного, так и гидротермального происхождения.

1. Магнезитовые залежи Ккноуральской провинции приурочены

к отложениям определенных стратиграфических уровней рифея:саткнн-ской, бакаль'ской и авзянской свитам.

2. Существует литологический фактор рудоконтроля - связь магнезитового оруденения с доломитами.

3. Основная часть формации сложена доломитами, отложение которых происходило в крупном бассейне лагунного типа. Доломиты залегают в разрезе в виде слоев с выдержанной мощностью и несут тонкорассеянную вкрапленность магнезита.

4. З&лежи магнезитов по отношению к осадочным фациям ведут себя дискордантн'о. Контакты магнезитов с вмещающими породами секут фациальные границы как в разрезе, так и по литорали.

5. Минеральные фации литогенеза доломитов и магнезитов различны. Первая соответствует глубинному катагенезу со следами раннего метагенеза (1-100-200? Р -Ю00-2000бар)\ вторая - позднему метагенезу с элементами метаморфизма (I-200-350°,Р-ЗОООбар). Температура гомогенизации газово-жидких включений в магнезитах, определенная Л.В.Анфимовым (1988) методом декрепитации и гомогенизации равная 300-350° и давление газово-жидкой фазы 600-700 бар подтверждает параметры рудообразования.

6. Магнезитовое оруденение проявляется в форме пластообраз-ных, линзообразных или неправильной формы залежей, линз, прожилков и отдельных кристаллов. Залегают рудные тела,в общем-, согласно с вмещающими доломитами, хотя на отдельных участках отмечаются местные несогласия; встречаются секущие тела. Контакты рудных тел с вмещающими доломитами резкие. Внутреннее строение рудных тел сложное: в магнезите присутствуют прослои и гнезда незамещенного доломита.

7. Магнезиты унаследуют от доломитов их текстурные особенности, а также некоторые особенности вещественного состава. Так магнезиты унаследуют геохимические структуры тех литотипов доломитов, по которым они развиваются. Слоистые доломиты и полосчатые магнезиты имеют сложные геохимические структуры "каркас-ного"типа, а массивные доломиты и магнезиты - более простые структуры - линейно-дифференцированного типа. Наличие массивных магнезитов со сложной структурой свидетельствует о перекристаллизации магнезитов и-развитиии массивных магнезитов по полосчатым с сохранением их первоначальной структуры.

8. Распределение Ма в рудных залежах носит концентрически-зональный характер.

Приведенные особенности указывают с одной стороны на связь оруденения с,седиментогенезом, а с другой - свидетельствуют о его наложенном характере, что позволяет предположить следующую модель образования залежей магнезита на Саткинских месторождениях.

Первый этап (дорудный) связан с образованием осадочного комплекса пород магнезитовой формации.

1. Седиментогенное образование в раннекарагайское время в крупной мелководной лагуне богатых магнием известковых осадков.

2. В раннем диагенезе известковые осадки, взаимодействуя с магнезиальными иловыми водами превращались в доломит с тонкой вкрапленностью магнезита. Недостаток в доломитах М^С03указывает на то, что процесс замещения в известковых илах кальция магнием в количествах,' необходимых для образования стехиометричных доломитов, не-завершился.

Второй этап (рудный) связан с преобразованием седименто-генного бассейна в породный бассейн.

1. Катагенетические преобразования пород магнезитовой формации при погружении породного бассейна на глубину около 2 км, при температуре 150-200° и давлении до 1000 бар. В глинистых породах половинкинской подсвиты происходит гидрослюдизация монтмориллонита с выделением 1526 км3 нагретых до 300°С агресси! ных железо-хлоридных вод.

2. Термальные воды просачиваясь через вышележащую толщу доломитов выщелачивали тонкорассеянный магнезит, как наиболее растворимый минерал. При концентрации в растворе М^С^до 9,0 мг/л,

соотношении в растворе -™?--,г= 0,62-0,91 и температуре "около

1»0 *Ма

300° происходило метасоматическое замещение доломита магнезитом.

Возможность магниевого метасоматоза подтверждается экспериментально. Так, исследования В. Иоханнеса (1966) показали,что при температурах более 300° можно получить магнезит при воздействии на доломит раствораМ(^с£г. Реакция происходит по формуле: Сом^ (СОз )г+м^сгг=мдсо3+сосбг • Следы присутствия в доломитах карагайского горизонта хлоридных растворов выявлены Л.В.Анфимо-вым (1988); в водных вытяжках из магнезитов и вмещающих доломитов присутствует хлор в количествах 83,1-84,3 г/т, в то время, как в породах других подсвит и горизонтов концентрация его не превышает 40,6 г/т.

Ю.А .Борщевский и др.(1981) изучали изотопный состав углерода и кислорода пород Саткинских месторождений. Диапазоны вариации §С'3 и 601В доломитов и магнезитов свидетельствуют об их первично-осадочном происхождении. В качестве седиментогенного источника рудного вещества можно рассматривать магнезит рассеянный в доломитах ^жнекарагайского подгоризонта. Количество такого магнезита составляет 342 млрд.т, что в тысячу раз превышает запасы магнезита, сосредоточенные в залежах Саткинских месторождений.

Третий (послерудныЯ) этап связан с дальнейшим преобразованием осадочного и метасоматического комплекса пород, а также внедрением даек диабаза.

Месторождения магнезитов, приуроченные к карбонатным толщам являются главным промышленным типом в мире. Максимальное развитие таких месторождений приходится на докембрий. С древними толщами связаны месторождения магнезитов и у нас в стране в Южноуральской, Удерейской, Восточно-Саянской, Южнопамирской и Малохинганской провинциях. Вмещающими залежи магнезитов породами на всех месторождениях являются доломиты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследования магнезитовой формации Саткинских месторождений и краткого обзора других месторождений мира выявлен ряд закономерностей размещения месторождений - устойчивых пространственных, временных, генетических связей оруденения с формациями, литологией, тектоническими структурами,металлогенией. Эти выдержанные, статистически устойчивые признаки являются

критериями рудоносности геологических формаций(Рундквист,1978).

Такими признаками для магнезитовой формации Саткинских месторождений являются:

1. Формационный критерий - приуроченность магнезитовых месторождений к сланцево-карбонатным комплексам.

2. Диалогический критерий - связь оруденения с доломитами, несущими тонкорассеянную врапленность магнезита.

3. Структурный критерий - приуроченность месторождений к крыльям синклинальных.структур.

4. Прямые поисковые критерии - наличие признаков магниевого метасоматоза (мелких гнезд, отдельных кристаллов магнезита).

5. Металлогенический критерий обуславливается присутствием выше по разрезу месторождений или рудопроявлений железа (железистых кварцитов или сидеритов).

В основе изложенных критериев лежит концепция катагенети-ческой природы магнезитог лх залежей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Монография: Саткинские месторождения магнезитов на йкном Урале. М., Наука, 1983, 88с.(Соавт.:Л.В.Анфимов, Л.Е.Демина).

2. Препринт: Южноуральская магнезитовая провинция. Свердловск, 1982, 70с.(Соавт.:Л.В.Анфимов).

3. Условия карбонатного осадконакопления и его связь с ору-денением в саткинской и бакальской свитах рифея западного склона Ю.Урача - В кн. :Карбонатное осадконакопление и. проблема эва-поритов в докембрии. Тез.докл. Всесоюзного семинара'. Ростов, 1978, с.181-182.(Соавт»:Л.В.Анфимов, А.М.Сульман).

4. О некоторых геохимических особенностях рифейских карбонатных отложений Бакало-Саткинского района. Ежегодник-1978 института геологии и геохимии УНЦ АН СССР, Свердловск, 1979, с.92-94.(Соавт.: Л.В.Анфимов, Ю.С.Ляхницкий).

5. К вопросу о генезисе Саткинских месторождений магнезита на Южном Урале. Ежегодник-1978 ин-та геологии и геохимии УНЦ АН СССР. Свердловск, 1979, с.129-131.(Соавт.:Л-.В.Анфимов, Л.Е.Демина).

6. Исследование магнезитов новых участков и месторождений Саткинской группы. Комплексное использование минерального сырья. Алма-Ат^, 1979, №9, с.76-81.(Соавт. :К.В.Симонов, Л.Д.Бочаров, В.А.Брон, Ю.И.Савченко).