О происхождении докембрийских железорудных образований Курской магнитной аномалии

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Южный федеральный университет

О происхождении докембрийских железорудных образований КМА

Ревинский Ю.А.

Ростов-н-Дону, Россия

Аннотация

В статье на примере Михайловского месторождения рассмотрен ряд гипотез образования железистых кварцитов Курской магнитной аномалии. Рассматриваются терригенно-осадочная, вулканогенно-осадочная, метасоматическая, магматогенная, а также и космогоническая гипотезы образования железистых горизонтов докембрия. В статье излагаются результаты изучения генетических условий происхождения железистых кварцитов путём проведения вакуумно-декриптометрических исследований и утверждается, что железистые кварциты имеют полигенное происхождение.

Ключевые слова: кварцит, гипотеза, декриптограмма, газовыделение, вакуум.

Revinsky Yu.A. On origin of precambrian iron-ore products of KMA

Abstract. The paper presents a number of hypotheses on the formation of ferruginous quartzites of the Kursk Magnetic Anomaly (KMA) on the example of the Mikhailovsky field. Terrigenous-sedimentary, volcanogenic-sedimentary, metasomatic, magmatogenic, and cosmogonic hypotheses of the formation of glandular precambrian glandular horizons are considered. The article presents the results of a study of the genetic conditions of the origin of ferruginous quartzites by conducting vacuum-deciptometric studies. According to the results, it is revealed that ferruginous quartzites are of polygenic origin.

Keywords: quartzite, hypothesis, decriptogram, gas emission, vacuum.

За всю более чем столетнюю историю изучения Курской магнитной аномалии (КМА) исследователями было предложено несколько гипотез, которые наиболее удачно объясняют причину генезиса железистых горизонтов докембрия: терригенно-осадочная, вулканогенно-осадочная, метасоматическая, магматогенная и космическая. [1, С. 21].

Терригенно-осадочная гипотеза с той или иной степенью детальности рассмотрена в работах Н.И. Свитальского, П.П. Пятницкого, Н.М. Страхова, А.Д. Архангельского, Н.А. Плаксенко [1, С. 18], А.А. Илларионова, Я.Н. Белевцева, B.C. Домарева, И.Н. Щеголева [2, С. 45], и др. Названные авторы на основании общегеологических факторов и детальных исследований вещественного состава, геохимических, физических и других особенностей железных руд и вмещающих их пород, а также физико-химических экспериментов считают, что рудные и нерудные вещества первичных железистых пород мобилизовывались при процессах интенсивного выветривания древнейших материнских пород, транспортировались поверхностными водами в бассейны и при благоприятных условиях среды осаждались на дно.

Вулканогенно-осадочной гипотезе формирования железорудных масс докембрия отдают предпочтение Н.П. Семененко, М.С. Точилин, Ю.И. Половинкина, Г.С. Дзоценидзе, А.А. Предовский [3, С. 116] и др. По данным этих исследователей, железистые кварциты сформировались за счет продуктов, поступающих в бассейны седиментации из вулканических очагов.

Гидротермально-метасоматическая гипотеза образования железистых кварцитов была выдвинута А.А. Полкановым для части рудопроявлений, залегающих среди гиперстеновых диоритов Кольского полуострова. Аналогичная возможность образования железных руд рассмотрена по Алданскому щиту Л.И. Шабыниным [4, С. 95], по Кольскому региону М.Т. Козловым В.В., Ждановым [5, С. 29] и Т.П. Малковой, по Тараташскому рудному полю Урала В.К. Ермаковым, по Украинскому щиту Г.И. Князевым и др. По их мнению, железорудные толщи образовались за счет метасоматического изменения основных и ультраосновных пород, а также при гранитизации кристаллических сланцев и гиперстеновых гнейсов.

Магматическая гипотеза происхождения железорудных образований была высказана впервые в 1916 г. И.И. Танатаром. По его мнению, железистые кварциты образовались в результате послойного инъекционно-магматического внедрения рудного вещества между кварцевыми прослоями. С 70-х годов текущего столетия М.С. Точилин пришел к выводу о формировании джеспилитов за счет спилит (диабаз) - кератофировой магмы.

Позже гипотезу магматического происхождения железистых кварцитов стал защищать В.Н. Гусельников [6, С. 44]. Он рассматривал природу образования большей части железорудных толщ докембрия, как результат дифференциации основной и ультраосновной магмы с отщеплением при благоприятных условиях железисто-кремнистых расплавов. Данная точка зрения подвергалась критике в литературе и на многих совещаниях. Недостаточно обоснованными рассуждениями В.Н. Гусельников не приблизил, а значительно удалил читателей от истинной геологической обстановки и постарался представить Курский регион как особенный, не сравнимый с другими аналогичными крупнейшими железорудными провинциями мира. Главная методологическая ошибка В.Н. Гусельникова заключается, видимо, в том, что все главнейшие геохимические закономерности железистых кварцитов рассматриваются им только с позиций магматизма.

С космической концепцией происхождения железистых кварцитов докембрия выступили М.И. Калганов и др., которые отмечают, что основное количество железа поступило на поверхность Земли из космического пространства. На наш взгляд с позиций космической гипотезы генезиса железистых кварцитов трудно объяснить следующее. При попадании огромного количества пылевидных частиц на водную поверхность и последующей их седиментации должны образоваться железистые пласты с явными признаками космического происхождения. В то время уже существовала атмосфера и с довольно плотной оболочкой. Поэтому частицы железа должны были бы иметь округлую или каплевидно-вытянутую форму с гладкой поверхностью. Среди железорудных толщ аналогичные компоненты не встречены. Но в терригенно-осадочных песчаниково-сланцевых породах нижней и верхней свит курской, а также оскольской серий встречены «космические пришельцы». Представлены они исключительно правильными магнитными шариками (криоконит), иногда каплевидно-вытянутой формы. Поверхность их гладкая с сильным металлическим блеском. Однако содержание криоконита в породах незначительное и размеры его 0,3-0,05 мм. Отсутствие повышенных концентраций никеля в железорудных формациях докембрия, по мнению М.Н. Доброхотова [7, С. 85], также основательно уменьшает вероятность космического источника железа.

Таким образом, в настоящее время нет достаточных доказательств причин накопления громадных масс докембрийских железных руд у сторонников магматического, метасоматического и космического происхождения. Наоборот, появляется все больше данных, которые значительно укрепляют позиции исследователей, отстаивающих первично-осадочное их образование.

В зависимости от их геолого-структурного положения, аутигенно-минералогической зональности, геохимических особенностей, ассоциации с вмещающими породами и формирования континентальных кор выветривания железорудные формации докембрия Курского бассейна и их стратиграфические аналоги в главнейших железорудных провинциях мира можно отнести по происхождению к вулканогенно-осадочному и терригенно-осадочному типу.

Вакуумно-декриптометрические исследования эффектов газовыделения неокисленных и окисленных железистых кварцитов курской серии Михайловского месторождения КМА, проведенные на декриптографе ВД-5 по методике разработанной В. Н. Труфановым [8, С 56-62], [9, С. 3-10]. с сотрудниками кафедры месторождений полезных ископаемых ЮФУ, показали, что эффекты газовыделения связаны с декриптацией флюидных включений и с разложением отдельных минералов. Конфигурация кривых газовыделения при их нагревании в значительной мере зависит от характера и степени вторичных изменений. Вакуумно-декриптометрический метод базируется на регистрации эффектов газовыделения, возникающих при деструкции систем «минерал-флюид» в вакуоле, вследствие резкого возрастания давления в вакуолях включений после достижения температуры гомогенизации.

По вакуумным декриптограммам неокисленных и окисленных железистых кварцитов определялись температуры максимумов газовыделения и рассчитывались энергетические F-показатели флюидоактивности пород по формуле:

F = ДPV/Td

декриптометрический генетический курский железистый горизонт

где ДP - приращение давления в капсуле прибора ВД-5 с анализируемой пробой за счет выделения газовой фазы; V - ее объем; Td - температура максимума декриптации.

В соответствии с законом Менделеева - Клапейрона (PV = nRT) и кинетическим уравнением состояния газов (P = 2/3Mu²) величина F пропорциональна количеству грамм-молей газа n, выделившегося при термодеструкции пробы, и квадрату скорости его молекул. Поэтому F-показатель является энергетической характеристикой исследуемых проб, так как он отражает относительный вклад флюидной фазы в общий уровень энергонасыщенности системы «минерал-флюид».

Значения F-показателя определялись для каждого температурного максимума газовыделения в отдельности (F1, F2 и т.д.), что дало возможность оценить как среднюю величину энергоактивности всей системы «минерал-флюид», как и значения этой величины для различных структурных ее фрагментов, подвергавшихся термодеструкции в конкретном интервале температур. Последнее позволяет оценивать не только склонность пород к разрушению, но и делать некоторые выводы об их структуре и формах нахождения флюидных компонентов.

Неокисленные железистые кварциты характеризуются сложной вакуумной декриптограммой, на которой выделяются низко, средне и высокотемпературный эффекты дегазации (рис. 1.1).

Рис. 1 - Декриптограмма неокисленного железистого кварцита (КМА), 100 мг, -0,5+0,2 мм

Интервал температур для 1 эффекта 40 - 120^єС; F₁ = 20 у.е.

Интервал температур для 2 эффекта 230 - 340^єС; F₂ = 81 у.е.

Интервал температур для 3 эффекта 390 - 680^єС F₃ = 415 у.е.

F_об. = 516 у.е.

Данные результаты свидетельствуют о многостадийности формирования этого типа руд, заключающегося в их высоком метаморфизме с последующим наложением гидротермального метасоматического процесса и слабо проявленного окисления.

Окисленные железистые кварциты по результатам вакуумно-декриптометрических анализов резко отличаются от неокисленных руд присутствием одного интенсивного низкотемпературного эффекта газовыделения (рис. 1.2).

Рис. 2 - Декриптограмма окисленного железистого кварцита (КМА), 100 мг, -0,5+0,2 мм

Интервал температур 150-250^єС;

F₁ = 752 у.е.

Очевидно, что эти руды претерпели интенсивное эпигенетическое воздействие, в результате которого все признаки их высокометаморфизованности могут ликвидироваться [10, С. 234]. Следы этих первичных процессов в данном случае очень слабо проявлены в высокотемпературном эффекте газовыделения.

Интервал температур 570-760^єС;

F₂ = 18 у.е.

F_об. = 770 у.е.

Таким образом, из всех рассмотренных гипотез образования железных руд Михайловского месторождения, по нашим данным, наиболее вероятной представляется гипотеза их полигенного происхождения с начальной стадией высокого метаморфизма и последующей стадией гидротермального метасоматического изменения и процессов окисления, которые фактически трансформировали руды из оксидов преимущественно в гидроксиды железа. По-видимому, вопрос преобладания той или иной стадии генезиса этих руд должен решаться конкретно с учётом всех особенностей их вещественного состава, технологических свойств, геофизических показателей и других параметров при более детальном рассмотрении данной проблемы.

Список литературы / References

1. Плаксенко Н.А. Главнейшие закономерности железорудного осадконакопления в докембрии / Н.А. Плаксенко. - Воронеж, 1966. - 263 с.

2. Щеголев И.Н. Железорудные месторождения докембрия и методы их изучения / И.Н. Щеголев. - Москва: Недра, 1985. - 195 с.

3. Предовский А.А. Реконструкция условий седиментогенеза и вулканизма раннего докембрия / А.А. Предовский. - Ленинград: Наука, 1980. - 152 с.

4. Шабынин Л.И. Рудные месторождения в формации магнезиальных скарнов / Л.И. Шабынин. - М: Недра, 1974. - 288 с.

5. Жданов В.В. Железорудные скарны и железистые кварциты / В.В. Жданов // Отечественная геология. - 1993. - №4. - С. 25-32.

6. Гусельников В.Н. Генетические проблемы железорудных формаций КМА / В.Н. Гусельников. - М: Наука, 1972. - 249 с.

7. Доброхотов М.Н. Некоторые вопросы геологии докембрия КМА/ М.Н. Доброхотов // Материалы по геологии и полезным ископаемым центральных районов европейской части СССР. - М.: Издательство Мингео РСФСР, 1986. - Вып. 1. - С. 80-93.

8. Труфанов В.Н. Роль вакуума в процессах эндогенного рудообразования / В.Н. Труфанов // Научная мысль Кавказа СКНЦ ВШ, Ростов н/Д.- 1999. - №4. - С. 56-62.

9. Труфанов В.Н. Энергетический анализ природных систем «минерал-флюид» методами термобарометрии / В.Н. Труфанов // Известия СКНЦ ВШ. Естественные науки. Ростов н/Д.- 1990. - №1. - С. 3-10.

10. Реддер Э. Флюидные включения в минералах. Т.2 Использование включений при изучении генезиса пород и руд/ Э. Реддер. - М.: Мир, 1987. - 632 с.

Размещено на allbest.ru