Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Геология нижнерифейских отложений Башкирского мегантик-
линория и Камско-Бельского авлакогена и анализ геологической и изо
топно-геохимической изученности сульфидов и сульфатов 10
Стратиграфия нижнерифейских отложений 12
Геология Ямантауского антиклинория 18
Минерагения нижнерифейских отложений Башкирского мегантиклинория 30
Геологическая и изотопно-геохимическая изученность сульфидов и сульфатов нижнерифейских отложений Башкирского мегантиклинория и Камско-Бельского авлакогена 39
Глава 2. Методика исследований 48
Глава 3. Минералогические и изотопные особенности сульфатов нижне
рифейских отложений Камско-Бельского авлакогена 59
Литологические особенности 60
Изотопный состав серы ангидритов 67
Изотопный состав серы морского сульфата раннерифейского бассейна осадконакопления 73
3.4. Эволюция гидросферы в мезопротерозое 76
Глава 4. Изотопно-геохимические особенности сульфидной минерализа
ции нижнерифейских осадочных отложений Башкирского мегантикли
нория 85
Изотопный состав серы пиритов 87
Декрепитация 97
Элементы-примеси 103
ТермоЭДС пиритов 106
Глава 5. Минералогические и изотопно-геохимические особенности
сульфидов золоторудных месторождений в нижнерифейских отложени
ях Башкирского мегантиклинория 108
Минералогическое изучение 108
Сравнительный анализ изотопно-геохимических особенностей сульфидов из осадочных пород и из месторожений золота в нижнерифейских отложениях 112
Связь между содержанием золота в осадочных породах и концентрацией в них сульфидов 113
Изотопный состав серы, элементы-примеси и термоЭДС сульфидов месторождений и рудопроявлений золота 117
Температура образования сульфидов Исмакаевской рудной зоны... 125
Изотопно-геохимическая зональность в рудных зонах 130
5.5. О возрасте оруденения Исмакаевской зоны 138
Заключение 143
Литература 145
Введение к работе
Направление современной геохимии, связанное с генетической интерпретацией изотопных и геохимических особенностей минералов осадочных пород в настоящее время является наиболее актуальным. Изотопные исследования дают ценнейшую информацию об условиях осадко- и породообразования на различных этапах геологической истории Земли. Вариации изотопного состава углерода, кислорода, серы, азота и некоторых других элементов в глобальном масштабе связаны с эволюцией атмосферы, гидросферы и биосферы Земли.
Изотопный состав серы сульфатов и сульфидов осадочных отложений отражает геохимический цикл S в системе материк-океан, который зависит от планетарных геохимических величин, таких как содержание сульфат-иона в Мировом океане и концентрации кислорода в атмосфере Земли. Общий характер эволюции изотопного состава серы морского сульфата на протяжении фа-нерозоя достаточно детально изучен. В архей-протерозойских породах эвапо-ритовые отложения редки и по докембрийским сульфатам изотопные данные немногочисленны. Это не позволяет надежно проследить глобальные изменения изотопного состава серы океанического сульфата в ранней истории Земли.
Актуальность настоящей работы обусловлена тем, что изотопные исследования сульфатов Камско-Бельского авлакогена и Башкирского мегантик-линория предоставляют возможность охарактеризовать изотопный состав серы морского сульфата бассейна осадконакопления рифейского времени и таким образом внести вклад в изучение эволюции гидросферы Земли в мезопротеро-зое.
Изотопные исследования сульфидов позволяют определить источник серы и восстановить условия их образования. Такие исследования на Южном Урале традиционно имели «рудную» направленность и проводились в основном на колчеданных и полиметаллических месторождениях. Сульфиды осадочных рифейских отложений Башкирского мегантиклинория, в которых они ши-
5 роко развиты, практически не изучены и их условия образования остаются не выясненными. Вместе с тем, отмечается связь геохимических аномалий золота в рифейских породах Башкирского мегантиклинория с сульфидной минерализацией [Рыкус, Сначев, 19996]. Это делает актуальным проведение детальных минералогических и изотопно-геохимических исследований сульфидов в осадочных породах и на месторождениях золота в нижнерифейских отложениях Башкирского мегантиклинория.
Целью диссертационной работы являлось определение условий образования сульфатов и сульфидов в нижнерифейских отложениях Камско-Бельского авлакогена Восточно-Европейской платформы и Башкирского мегантиклинория Южного Урала. Выбор объектов исследования связан с тем, что по современным представлениям [Пучков, 2000] территория Башкирского мегантиклинория и Волго-Уральской области, в пределах которой находится Камско-Бельский авлакоген, в рифейское время были структурно связаны и представляли собой единый седиментационный бассейн, а анализ климатических обстановок и условий осадконакопления, существовавших в раннем и среднем рифее в области этих структур показывает их сходство [Маслов, 1995; Маслов, Гареев, 1999; Маслов, 2000].
При выполнении диссертационной работы решались следующие задачи:
определение минералогических особенностей и изотопных характеристик сульфатов в нижнерифейских отложениях Камско-Бельского авлакогена и анализ изотопных данных по сере сульфатов в связи с оценкой эволюции гидросферы Земли в мезопротерозое;
изучение геохимических и изотопных характеристик сульфидов в осадочных отложениях нижнего рифея Башкирского мегантиклинория;
сравнительный анализ минералогических и изотопно-геохимических особенностей сульфидной минерализации, встречающейся в осадочных породах и на золоторудных месторождениях, залегающих в нижнерифейских отложениях Башкирского мегантиклинория.
б Фактический материал. Основу диссертации составили результаты минералогических и изотопно-геохимических исследований, проведенных автором в лаборатории геохимии и изотопной геологии ИГ УНЦ РАН. Изучение выполнено на материале каменных коллекций образцов, отобранных автором при проведении полевых работ в период с 1993 по 2006 гг, а также предоставленных сотрудниками ИГ УНЦ РАН В.И. Козловым и А.А. Алексеевым. В процессе изучения проведено более 200 определений изотопного состава серы сульфатов и сульфидов и более 40 Rb-Sr изотопных анализов пород. Изотопные исследования сопровождались микроскопическим и минераграфическим изучением образцов (125 шлифов и свыше 100 аншлифов), определением термо-ЭДС сульфидов, декрептометрическим изучением и анализом флюидонасы-щенности кварца, сульфидов и вмещающих их пород (более 230 образцов).
В работе использованы результаты термического (40 образцов), спектрального приближенно-количественного (ПО образцов) и электронного мик-розондового (более 70 образцов) анализов, а также золотоспектрометрии (95 образцов) и анализа концентраций С, Н, N в сульфидах и породах (25 образцов), которые были выполнены в Институте геологии УНЦ РАН (г. Уфа), Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН (г. Москва), ОАО «Башкиргеология» и Институте химии УНЦ РАН.
Научная новизна и практическая значимость работы. При выполнении диссертационной работы впервые в Камско-Бельском авлакогене и Башкирском мегантиклинории проведены минералогические и изотопные исследования сульфатов (ангидритов и гипсов) из нижне- и среднерифейских отложений и результаты исследований привлечены для оценки эволюции гидросферы Земли в мезопротерозое. Впервые установлены изотопные и геохимические особенности сульфидной минерализации, встречающейся в нижнерифейских осадочных породах и на месторождениях золота, залегающих в рифейских отложениях Башкирского мегантиклинория. Выявлены различия изотопных и геохимических характеристик сульфидов в осадочных породах и в пределах
7 рудных зон в нижнерифейских отложениях Башкирского мегантиклинория. Установлены закономерности изменения изотопных и геохимических особенностей сульфидов, встречающихся на рудопроявлениях и месторождениях золота в докембрийских отложениях западного склона Южного Урала. Даны рекомендации по использованию типоморфных изотопно-геохимических характеристик сульфидов при проведении поисковых работ геологическими организациями Башкортостана. Результаты работы использованы ГУЛ «Башгеолцентр» в производственном отчете по объекту «Поисковые работы на золото в Авзяно-Белорецком рудном районе (Республика Башкортостан) в 2003-2006 гг.», при написании которого автор принимал непосредственное участие. Основные защищаемые положения:
В нижнерифейских отложениях Камско-Бельского авлакогена выделяются седиментогенные и эпигенетические разновидности сульфатов. В наименее измененных ангидритах сохраняются низкие значения 534S от 18,6 до -24 %о, отражающие изотопный состав серы морского сульфата раннерифей-ского бассейна осадконакопления. Широкие вариации изотопного состава серы от ~25 до 43,8 %о проявляются в ангидритах, подвергшихся сульфат-редукции и влиянию постседиментационных процессов. В результате восстановления сульфатов происходило образование пирита и изменение изотопных характеристик сульфатов.
Образование сульфидов в осадочных отложениях нижнего рифея Башкирского мегантиклинория связано с эпигенетической низкотемпературной бактериальной сульфат-редукцией. Источником серы являлись сульфаты эва-поритов, присутствовавшие в нижнерифейских отложениях.
Генезис сульфидной минерализации золоторудных месторождений, залегающих в нижнерифейских отложениях Башкирского мегантиклинория, связан с деятельностью металлоносных флюидов. Сера сульфидов на месторождениях имеет магматогенный источник. В пределах рудных зон сульфиды характеризуются зональным распределением изотопно-геохимических характери-
8 СТИК.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на совещаниях и конференциях: «Геология и минерально-сырьевые ресурсы республики Башкортостан» (г. Уфа, 1994); V Республиканской геологической конференции (г. Уфа, 2003); VI Межрегиональной научно-практической конференции (г. Уфа, 2006); на VII Уральском региональном ли-тологическом совещании (г. Екатеринбург, 2006); на V Всероссийском совещании «Минералогия Урала-2007» (г. Миасс, 2007); на XVIII международном симпозиуме по стабильным изотопам (г. Москва, 2007).
По теме диссертации автором опубликовано 17 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 191 наименование. Общий объем работы составляет 165 страниц текста, включая 55 рисунков и 20 таблиц.
Благодарности. Работа выполнена в лаборатории геохимии и изотопной геологии Института геологии УНЦ РАН под руководством члена-корреспондента РАН В.Н. Пучкова и кандидата геол.-мин. наук В.М. Горожанина, которым автор искренне благодарен за всестороннюю поддержку при выполнении исследований и написании диссертации. Особую признательность за постоянную помощь и содействие при выполнении работы автор выражает научным консультантам доктору геол.-мин. наук В.И. Виноградову и доктору геол.-мин. наук С.Г. Ковалеву. Автор благодарит доктора геол.-мин. наук А.А. Алексеева и кандидатов геол.-мин. наук В.И. Козлова, Н.Д. Сергееву за предоставленные для исследования коллекции геологических образцов и обсуждение результатов. Автор признателен сотрудникам ИГЕМ РАН А.А. Носовой, Д.И. Кринову, СЕ. Борисовскому и О.А. Дойниковой за консультации и помощь в проведении минералого-геохимического изучения сульфидов, а также И.В. Высоцкому (ГУЛ «Башгеол-центр») и сотрудникам ИГ УНЦ РАН, оказавшим практическую помощь и под-
9 держку диссертанту: А.А. Шариповой, СВ. Высоцкому, Т.И. Черниковой и Ф.Р. Валиевой.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Программы № 8 (2006—2008 гг.) фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН «Изотопные системы и изотопное фракционирование в природных процессах» по проекту «Фракционирование изотопов серы в морской воде мезо-протерозоя как показатель изменения атмосферы и гидросферы», а также региональной программы РФФИ «Поволжье» по проекту № 08-05—97000 (2008—2010 гг.) «Изотопно-термобарогеохимические методы поиска и разведки месторождений золота Республики Башкортостан».
