Содержание к диссертации
Введение
Глава -I Геологическая изученность района и история открытия месторождения 15
Глава II Стратиграфия 31
2.1. Доордовикские образования 32
2.2. Верхний кембрий - нижний ордовик. Обеизская (Єз-Оі ob) и саледская (Ои si) свиты 33
2.3 Средний ордовик 45
2.4 . Силур-нижний девон. Харотская свита S-Dihr 61
2.5 Средний - верхний девон 71
2.6. Меловая система. Коры выветривания (kv К) 82
2.7. Четвертичные отложения 100
Глава - III Интрузивные образования . v5- vp D3-C1 102
Глава IV Тектоническое строение района и структура месторождения 109
Глава V Генезис месторождения 120
Девонский стратиграфический уровень 123
Ордовикский стратиграфический уровень 156
Глава VI Метаморфизм 160
Глава VII Методика проведённых работ 179
Приложения 196
Заключение 203
Список литературы 205
- Верхний кембрий - нижний ордовик. Обеизская (Єз-Оі ob) и саледская (Ои si) свиты
- . Силур-нижний девон. Харотская свита S-Dihr
- Меловая система. Коры выветривания (kv К)
- Девонский стратиграфический уровень
Введение к работе
Актуальность темы. Горнодобывающая и связанные с ней перерабатывающие отрасли промышленности России, в советское время ориентированные на отработку крупных месторождений, после распада СССР по некоторым видам полезных ископаемых лишились собственной сырьевой базы. Прежде всего, это относится к запасам марганцевых руд, основными поставщиками которых ранее были Украина, Грузия и Казахстан. Так как имеющиеся собственные месторождения большей частью не удовлетворяют требованиям, предъявляемым промышленностью к данному виду минерального сырья (по запасам, технологическим и промышленным типам руд, из-за удаленности от перерабатывающих предприятий и т.д.), в настоящий момент восемьдесят процентов потребностей России в марганцевых рудах обеспечивается поставками из-за рубежа. Если в ближайшее время еще можно ожидать прироста запасов за счет освоения открытых ранее рудопроявлений и мелких месторождений, то в долгосрочной перспективе решение проблемы видится только в выявлении новых и крупных марганцеворудных объектов. В этой связи район Парнокского месторождения в южной части Полярного Урала представляет значительный интерес. Парнокское месторождение - на сегодня самое крупное месторождение марганца на Урале и крупнейшее из открытых за последние 50 лет на всём постсоветском пространстве. Необходимость скорейшего вовлечения этого объекта в промышленное освоение привела к тому, что после его открытия все исследования были сконцентрированы на выявленных рудных телах, и были подчинены задаче подготовки руд к извлечению. В то же время, изученность большей части рудного поля в целом осталась на уровне съёмочных работ. При этом многие представления о геологии Парнокского месторождения приняты условно, либо оцениваются неоднозначно. Для уточнения тектонического строения района, возраста оруденения и вмещающих толщ, выявления структуры месторождения и его генезиса автором проведены комплексные исследования, результаты которых приводятся в данной работе.
Цель работы. Уточнить геологическое строение и представления о генезисе Парнокского месторождения, на основании чего определить поисковые признаки и сформулировать критерии поисков на железомарганцевое оруденение района.
Задачи работы:
определить возраст осадочных и субинтрузивных образований района и время рудообразования;
изучить тектоническое строение района, локализацию рудных образований во вмещающих толщах, взаимоотношения между разновозрастными отложениями и внутреннюю структуру месторождения;
наметить эволюцию палеозойского бассейна района месторождения и установить фациальные обстановки его формирования;
- выявить геотектоническую и структурно-формационную принадлежность района;
- исследовать особенности вещественного состава руд, их структурно-текстурные
особенности, геохимические свойства руд и вмещающих пород;
изучить связь оруденения с субинтрузивным магматизмом района;
оценить параметры и возраст метаморфизма;
установить этапность формирования месторождения;
выявить основные рудообразующие и рудоконтролирующие факторы;
определить время формирования коры выветривания в районе месторождения; -установить положение Парнокского месторождения в ряду месторождений
Полярноуральского региона.
Основные защищаемые положения.
1. В районе месторождения развит последовательный трансгрессивный разрез
отложений кембрия - позднего девона. Осадочные толщи района представлены
преимущественно мелководными образованиями и принадлежат к формированиям Елецкой
структурно-формационной зоны. Резко подчиненные субинтрузивные образования района
имеют позднедевонско - раннекарбоновый возраст.
-
Тектоническое строение района месторождения характеризуется преобладанием пликативных деформаций и отсутствием амплитудных шарьяжей. Развитые здесь складчатые толщи находятся в автохтонном залегании и изначально являются фациями палеозойских отложений западного склона Урала. Основной структурой месторождения является синформа уральского простирания.
-
Марганцевое оруденение в районе развито на двух стратиграфических уровнях (среднеордовикском и среднедевонском) и приурочено к стратиграфическим перерывам. Марганцевое оруденение ордовикского уровня имеет осадочную природу и осложнено внедрением субинтрузий в позднем девоне. Девонский рудный горизонт сформировался за счёт переотложения рудных образований ордовика. При формировании состава диагенетических руд девонского уровня биологический фактор являлся ведущим.
4. Метаморфизм рудовмещающих пород связан с пермской складчатостью и
оценивается как низкотемпературный (пренит-пумпеллиитовая фация), изохимический. Кора
выветривания в районе сформировалась в меловое время.
Фактический материал. Фактическую основу работы составили собственные полевые наблюдения (3 сезона) и результаты лабораторных исследований отобранного материала, полученные в сотрудничестве с широким кругом специалистов. В процессе работ проведены: петрографические и минераграфические исследования - 300 шлифов, 50 аншлифов; палеомагнитные исследования (М.В. Алексютин, ОА Крежовских, ГИН РАН) -950 анализов по ориентированным образцам; изотопные исследования (совместно с В.Е. Ерохиным, ВИМС, В.П. Стрижовым, ГИН РАН, при участии Е.О. Дубининой и Л.П. Носика, ИГЕМ РАН) - более 300 анализов по определению 6 С, 5 О, 5 S, 6D; палеонтологические исследования (А.С. Алексеев, МГУ) - 54 пробы на конодонты; исследования руд в сканирующем электронном микроскопе (совместно с Э.Л. Школьником, ДВГИ ДВО РАН и ЕА. Жегалло, ПИН РАН) - 50 анализов; минералогические исследования нерастворимого остатка декарбонатизированных пород (К.И. Воскресенский, МГУ) - 21 анализ; термо- и криометрические исследования и изучение состава жидкой и газовой фаз флюидных включений (В.Ю. Прокофьев, СА Горбачева, ИГЕМ РАН, О.Ф. Миронова, ГЕОХИ РАН) - 55 определений; фазовый рентгеноструктурный и термический анализ рудного вещества (ИГЕМ РАН). Химический состав вещества изучался на эмиссионном микроспектральном анализаторе с лазерным отбором пробы, на электронно-зондовых рентгеноспектральных микроанализаторах (Н.Е. Сергеева, МГУ, ИГЕМ РАН) - более 300 определений, количественным и полуколичественным спектральным анализом (B.C. Азарова, ДВГИ ДВО РАН, ИГЕМ РАН) - 55 проб, методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ISP-MS) - 1 анализ (ИГЕМ РАН). В работе обобщены и использованы имеющиеся фондовые материалы и открытые публикации, отражающие результаты геологических наблюдений, как по месторождению, так и по району в целом.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- получены данные по стратиграфии развитых в районе отложений, возраст которых
ранее принимался условно, либо не был достаточно обоснован; установлено, что в районе
месторождения развит последовательный разрез отложений C-D'
в районе месторождения впервые проведены палеомагнитные исследования, показавшие значительное отличие петрофизических свойств пород рудных горизонтов от безрудных толщ;
впервые получены данные по возрасту субинтрузивного магматизма в районе месторождения, который оценивается позднедевонским - раннекарбоновым временем;
- дана новая интерпретация тектонического строения района и структуры
месторождения, а именно: обосновано автохтонное залегание осадочных толщ района,
установлено значительное развитие складчатых деформаций и отсутствие амплитудных
шарьяжей. Структура месторождения оценивается как синформа уральского простирания с
запрокинутыми к северо-западу крыльями;
- установлена принадлежность района к Елецкой структурно-формационной зоне
(СФЗ), определён характер эволюции палеозойского бассейна и фациальные обстановки
формирования вмещающих толщ и марганцевых руд;
установлено развитие двух стратиграфических уровней с марганцевой минерализацией (ордовикский и девонский); девонский уровень оруденения в районе установлен впервые;
выявлена приуроченность рудных горизонтов к стратиграфическим перерывам;
установлен осадочный генезис железомарганцевого оруденения района с ведущей ролью биологического фактора при формировании руд месторождения;
впервые установлены повышенные содержания золота и платиноидов в железных рудах участка «Магнитный-1» и наличие высокопробного россыпного золота в отложениях нижнего ордовика (хребетТисва-Из);
- обоснованы параметры метаморфизма рудных горизонтов; данные по составу
метаморфизующих растворов получены впервые;
впервые обоснован возраст регионального метаморфизма, определяемый периодом поздняя пермь-ранний триас;
обоснован меловой возраст коры выветривания в районе месторождения, к которой приурочена промытленно значимая марганцевая минерализация;
по совокупности наблюдений для марганцевого оруденения района выявлены поисковые признаки и сформулированы поисковые критерии;
на основании данных, полученных при изучении Парнокского месторождения, а также обобщения большого количества данных из имеющихся публикаций, предложен новый способ палеореконстукций;
в процессе работ уточнена и дополнена методика масс-спектрометрического анализа стабильных изотопов углерода и кислорода (свидетельство на методические рекомендации НСАМ «Масс-спектрометрическое определение изотопов углерода и кислорода в карбонатных рудах», ВИМС, бюро НСАМ, 2002 г: пр. № 85).
Практическая ценность. Ввиду острого дефицита в России качественных марганцевых руд работы по поиску удовлетворяющих промышленность собственных месторождений марганца в ближайшие десятилетия будут актуальны. Парнокское месторождение - крупнейшее на Урале; по качеству руд оно превосходит большинство месторождений - традиционных поставщиков марганца в Россию. Полярноуральский регион остается одним из самых перспективных на обнаружение новых промышленно значимых марганцеворудных объектов. Приведенные в работе данные представляют практический интерес и уже сегодня востребованы при постановке поисковых работ в регионе. Новые данные по стратиграфии, тектонике и эволюции палеозойского бассейна в южной части Полярного Урала помимо практической значимости представляют также научный интерес и являются дополнением в понимании металлогении этого сложного и интересного района.
Апробация работы. Основные положения по теме диссертации представлялись на XVI симпозиуме по геохимии изотопов (ГЕОХИ РАН, Москва, 2001), на Международной конференции «Бактериальная палеонтология» (ПИН РАН, Москва, 2002), на I Международном симпозиуме «Биокосные взаимодействия: жизнь и камень» (Санкт-Петербург, 2002), на Ш Международной конференции «Углерод: минералогия, геохимия и космохимия» (Сыктывкар, 2003), ка Международном минералогическом семинаре «Кварц. Кремнезём» (Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, 2004), докладывались на заседаниях V и IX научной студенческой школы «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 1999, 2003), на X и XI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (МГУ, 2003, 2004), на научном совете по
аналитическим методам (ВИМС, Москва, 2002), на III - х Лншинских чтениях «Современные вопросы геологии» (ИЛ РАН, Москва, 2003), на XI Международной конференции по термобарогеохимии (ВНИИСИМС, Александров, 2003), школе-конференции XXXVH Тектонического совещания «Эволюция тектонических процессов в истории Земли» (ТИН РАН, Москва, 2004), на XIV Геологическом съезде Республики Коми «Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России» (Сыктывкар, 2004), на Международной конференции «Single crystals and their application in the XXI century-2004» (ВНИИСИМС.Александров, 2004).
По теме диссертации автором опубликовано 60 работ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из 7 частей, введения и заключения и содержит 200 страниц текста. Список литературы включает 500 наименований. Изложение материала в автореферате отвечает основным защищаемым положениям диссертации.
Работа выполнена на кафедре геологии и геохимии полезных ископаемых геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова под научным руководством д.г.-м.н., профессора, члена-корреспондента РАН Н.И. Ерёмина.
Автор благодарит Н.Н. Герасимова, МА. Шишкина и И.М. Птицу за помощь в организации полевых работ и представленные материалы по месторождению.
За проведение аналитических исследований, обсуждение их результатов и многочисленные консультации автор признателен и благодарит В.Е. Ерохина (ВИМС), А.С. Алексеева, РА. Воинову, Н.Е. Сергееву и К.И. Воскресенского (МГУ), М.В. Алексютина, ОА. Крежовских, В.П. Стрижова и Б.Г. Покровского (ТИН РАН), Э.Л. Школьника и B.C. Азарову (ДВГИ ДВО РАН), ЕА. Жегалло (ПИН РАН), В.Ю. Прокофьева, Е.О. Дубинину, СА. Горбачеву и Л.П. Носика (ИГЕМ РАН), О.Ф. Миронову (ГЕОХИ РАН).
Автор искренне признателен ТА Филициной, Е.Ш. Шахуновой, Л.Д. Долинской, ВА. Кондратьевой, Т.Т. Севериной, Ю.В. Каражасу, Г.Р. Рейхарду, Е.Д. Сынгаевскому, А.Д. Есикову, сотрудникам кафедры полезных ископаемых МГУ и д. г.-м. н., ведущему научному сотруднику ИГЕМ РАН Б. А. Богатырёву за доброе участие и большую помощь в проведении работы.
Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю д.г.-м.а, профессору, член-корр. РАН НИ. Ерёмину.
Верхний кембрий - нижний ордовик. Обеизская (Єз-Оі ob) и саледская (Ои si) свиты
Формирования позднекембрийско-раннеордовикского возраста в районе месторождения пользуются широким распространением. Они обнажаются в северовосточной, восточной и юго-восточной частях площади, а на западе участвуют в строении хребта Тисваиз, почти замыкая в кольцо более молодые образования. На сопредельных территориях отложения нижнего ордовика являются фаунистически немыми, и возраст этих осадков определён по их положению между охарактеризованными фауной образованиями кембрия и нижнего-среднего ордовика [104, 218, 274]. Поскольку в нижнеордовикских толщах, развитых непосредственно в районе месторождения, фауна также не найдена, установление их возраста здесь проводится по литологическому сходству с одновозрастными осадками из прилегающих районов. С этой целью в настоящей работе дан краткий обзор по нижнеордовикским образованиям Елецкой и Лемвинской СФЗ, который приводится в качестве приложения (см. приложение, стр. 196). Приведение здесь данных по одновозрастным формированиям из прилегающих районов преследовало и другую цель, а именно: анализ геологических данных по осадочным толщам нижнего ордовика, как Елецкой, так и Лемвинской СФЗ позволяет установить единый для обеих зон мелководный и субконтинентальный характер осадконакопления в раннем ордовике. При этом устанавливаются не только аналогичность литологического состава, мощностей, условий осадконакопления и трансгрессивный характер разреза в обеих зонах, но и общий источник материала при их формировании. Нижнеордовикские образования обеих зон, формируясь в сходных условиях и с общим источником обломочного материала, таким образом, по мнению автора, являются единой толщей. На данное обстоятельство и ранее указывалось многими геологами, которые не находили значительных различий в характере осадков этого возраста на всём Полярном Урале [93, 103, 108, 114, 249, 274, 359, 361, 367, 504, 505]. Так, не установив различий и, наоборот, найдя много общего, В.Н. Гессе [93] даже предлагал унифицировать названия нижнеордовикских свит из различных зон.
Поскольку понятия елецких и лемвинских фаций несут в себе не столько признак места их распространения, а, главным образом, генетический признак (принадлежность к фациям различной глубинности), отложения нижнего ордовика, для которых по преимущественному развитию грубозернистых красноцветных толщ устанавливаются мелководные и субконтинентальные обстановки формирования, должны быть обозначены в единицах, принятых для Елецкой (мелководной) СФЗ. Это тем более справедливо для района Парнокского месторождения, где и вышезалегающие толщи представлены осадками, явно не принадлежащими глубоководным фациям. Решением Ш Уральского Межведомственного регионального стратиграфического совещания для образований ф нижнего ордовика Елецкой СФЗ рекомендовано выделять обеизскую и саледскую свиты. Под этими названиями отложения раннего ордовика, развитые непосредственно в районе месторождения, и будут описаны в данной работе.
Обеизская (Є-Оі ob) и саледская (Оде si) свиты. Нижнеордовикские толщи в отложениях хребта Тисваиз. Вопрос установления возраста осадков, слагающих хребет Тисваиз, важен, поскольку является ключевым в понимании тектонического строения района и во многом определяет представления о возрасте других отложений площади месторождения. В настоящей работе понимание возраста осадочных толщ, слагающих хр. Тисваиз, структурного и тектонического положений этих формирований даются со значительными изменениями в отличие от ранее существовавших представлений (рис. 3, 6). По мнению автора, данные толщи находятся в автохтонном залегании, представлены в мелководных фациях и принадлежат нижнему и среднему ордовику.
Как и для других геологических образований района, возраст этих толщ разными геологами понимался не всегда однозначно. К.Г. Войновский-Кригер [63], исследовавший их первым, осадки восточного склона хребта датировал силуром (рис. 10). А.В. Хабаков [515], изучавший южную часть хр. Тисваиз, датировал их средним ордовиком. В.В. Меннер и М.Е. Раабен [274], а за ней К.Г. Войновский-Кригер [64-68] данные образования выделяли в качестве переходного Тисваизского комплекса (O-D ti), время становления которого определялось средним либо верхним ордовиком — средним и, предположительно, верхним девоном. К.П. Евсеев [114, 504], развитые здесь толщи, выделял как тисваизскую свиту среднего-верхнего ордовика (Ог-зф. А.Д. Миклухо-Маклай [506-508], А.А. Саранин [514], а позже В.Н. Пучков [268] и М.А. Шишкин и др. [520, 522] считали, что возраст толщ, слагающих хребет Тисваиз, ограничивается лишь девоном. При этом, если М.Е. Раабен, К.Г. Войновский-Кригер, А.Д. Миклухо-Маклай и А.А. Саранин и др. считали их переходными фациями, то В.Н. Пучков отнёс данные толщи к девону Лемвинской СФЗ, а М.А. Шишкин и др. рассматривают, как отложения западной подзоны Лемвинской СФЗ (рис.5). В то же время, возраст выделяемой здесь надотамылькской свиты, трактуется также различно (D2-3» Di D1-2). В последнее время, в связи с изменением ярусного деления девона Урала, возраст надотамылькской свиты принимается в интервале нижнего-среднего девона [317]. После указанных наблюдений возраст тисваизских толщ никем не обсуждался и принимается ранне-среднедевонским [376-378, 517, 520]. Существует лишь косвенное упоминание о данных формированиях [103], где возраст их без обсуждения вопроса определен в интервале D-P (рис. 15).
По данным геологов, проводивших разведку Парнокского месторождения, осадочные толщи, слагающие хр. Тисваиз, представлены тёмно-серыми до чёрных кварцитопесчаниками и алевросланцами, и закартированы как образования надотамылькской свиты (Di-2nd) (рис. 3,4,5).
Ряд положений заставляет усомниться в девонском, во всяком случае, только девонском возрасте, слагающих хребет Тисваиз осадков. На западном склоне хребта, участвующие в его строении фаунистически немые терригенные образования контактируют с девонскими отложениями Лемвинского рифового комплекса (Di lm), возраст которых достаточно хорошо обоснован [268, 274, 514, 515]. Девонский возраст тисваизских толщ и обосновывается "в основном по налеганию этих отложений на пражские и нижнеэмские доломиты Лемвинского рифа" [522]. Но можно отметить, что на южном окончании хребта Тисваиз слагающие его толщи контактируют с силурийскими отложениями Балбаньюского рифа, а на северном окончании - с кремнисто-карбонатными осадками позднедевонско-каменноугольного возраста [377]. При этом устанавливается резкое различие в их литологических составах: осадки хребта Тисваиз практически бескарбонатные, породы Лемвинского и Балбаньюского рифовых комплексов представлены водорослевыми и детрито-обломочными известняками и доломитами.
Неубедителен и предложенный механизм формирования тисваизских пород [517], объясняющий их накопление «в результате проноса груботерригенного материала с западной суши; через мелкий шельф и рифовые постройки и его отложения в зоне перегиба шельфа за внешним краем карбонатной платформы». Как известно, в области рифов (чаще на многие километры) должен быть развит шлейф детритовых известняков, чего в тисваизских толщах не наблюдается. В тоже время развитие детритовых известняков устанавливается для вышезалегающих толщ на восточном склоне хребта, которые, как будет показано ниже, имеют девонский возраст.
Следует учесть, что из ограничения времени формирования отложений хребта Тисваиз непродолжительным интервалом (Di-г), автоматически следует, что впадина, выполненная этими осадками, заложилась и существовала только в этот период. Но представляется сомнительным, чтобы за такой короткий интервал была сформирована полуторакилометровая толща, представленная преимущественно алевросланцевым (до филлитов) разрезом, в то время как одновозрастные с ней свиты девона по мощности не превышают 400 метров. При этом также надо учесть, что на восток от линии рифов в районе устанавливается резкое сокращение мощностей для отложений всего палеозоя, и порой мощность развитых здесь осадков, сформированных за значительно более длительный интервал (O3-D2), составляет всего 100-300 м и менее.
. Силур-нижний девон. Харотская свита S-Dihr
Развитые в южной части Полярного Урала отложения силура-девона ввиду исключительной редкости в них ископаемой фауны большинством исследователей описываются в качестве харотской свиты нерасчленённых отложений S-D. Стратотипический разрез харотской свиты как отложений заведомо глубоководных осадков Лемвинской СФЗ, описан К.Г. Войновским-Кригером [69] в 200 км севернее, на реке Харота (приток Ельца), и от одновозрастных осадков в районе месторождения резко отличен. Поэтому сразу уточним, что выделение в рассматриваемом районе толщ силура-девона под этим названием большинством исследователей делается не по аналогичности с толщами стратотипической местности, а, скорее, традиционно, чтобы подчеркнуть отличие этих осадков от развитых на западном склоне хребта Тисваиз одновозрастных отложений Елецкой СФЗ, которые представлены рифовыми известняками и доломитами. Заметим также, что возраст осадков, слагающих харотскую свиту, исследователями понимается также различно: S [69], S-Di [92, 268, 377], S-D2 [107,514], либо Оз-Di [69] при оценке мощности этих толщ от 90 до 1500 м и более [69,514].
Вопрос развития отложений силура-девона непосредственно в районе месторождения является одним из наиболее дискуссионных и сложных как с точки зрения площади распространения этих образований, их мощности, так и литологического состава и, соответственно, условий формирования толщ этого возраста. Наглядным подтверждением этого являются резко различные, а порой и прямо противоположные представления о характере силурийских отложений в районе месторождения у различных исследователей (рис. 3,6,10,11,12,15).
К.Г. Войновский-Кригер [69] в рассматриваемом районе к силурийским образованиям относил отложения восточного склона хребта Тисваиз и выходы глинистых и кремнисто-углисто-глинистых сланцев, обнажённых по реке Парнока-Ю, от устья ручья Юнковож до устья ручья Пачвож (рис. 10). Отнесение этих толщ к силуру обосновывалось как сходством их литологического состава с силурийскими толщами, развитыми севернее, так и находками стилиолин (S-P) в сланцах, слагающих гору Мадага-Мыльк (СВ часть площади месторождения). При этом принималось, что отложения харотской свиты (S ch) обнажаются в "тектоническом окне или полуокне" из-под покровных отложений ордовика. А.Д. Миклухо-Маклаем [507] те же образования были отнесены к качамылькской свите (О2-3 кс), а силуром датировались толщи, развитые ниже устья ручья Пачвож. При этом осадки ни качамылькской, ни харотской свит в данном районе фауной охарактеризованы не были.
М.Е. Раабен [274] в районе месторождения отложения силура включались в терригенную тисваизскую свиту нерасчленённых отложений O3-D3, которые рассматривались как переходные фации в зоне сочленения Кожимской и Лемвинской структурно-формационных зон (рис. 11).
А.А. Сараниным и др. [514] к харотской свите отнесена долготного простирания полоса отложений, слагающих долину ручья Пачвож на юге до р. Малая Хайма на севере (рис. 12, 13). По данным этих исследователей харотская свита в районе представлена не только сланцевым разрезом, но и мраморизованными известняками, обнажёнными в долине Парнока-Ю и прослеженными серией шурфов как севернее, так и южнее. Силурийско-раннедевонский возраст толщ обоснован находкой фауны силурийских граптолитов в углисто-кремнистых сланцах в обнажении 2522 правого борта реки Парнока-Ю, стилиолин в районе горы Мадага-Мыльк и тентакулитов (S-P) -в известняках обнажения 3406, расположенного близ устья ручья Пачвож. В обнажении 2522 были найдены Monograptus sp. indet, Spirograptus turriculatus (Ватт) и Stveptograptus exiguus (Nich) (определения Т.Н. Корень), датирующие нижнюю часть разреза харотской свиты верхним лландовери (зона Sp. turriculatus). Мощность отложений свиты оценена в 1000 м при ширине выходов этих отложений в долине р. Парнока-Ю в 3,5 км (рис. 14). Этими геологами наличие "тектонического окна" в данном районе отрицалось.
В.Н. Пучковым [268], Б.Я. Дембовским и др. [103] к харотской свите в районе месторождения отнесена лишь узкая широтного простирания полоса отложений долины р. Парнока-Ю, в которых А.А. Сараниным сделаны находки силурийских граптолитов. Толщи, развитые южнее и севернее, этими исследователями закартированы ордовиком (рис. 15). Таким образом, в представлении этих геологов о тектоническом строении района принималась точка зрения К.Г. Войновского-Кригера о развитии здесь "тектонического окна".
По данным М.А. Шишкина, полученным при геологическом доизучении 1:50 000 масштаба [517], площадь распределения силурийско-раннедевонских толщ в долине р. Парнокаю практически повторяет представления К.Г. Войновского-Кригера. Но при этом породы обнажения 2522, где ранее А.А. Сараниным были сделаны находки силурийских, граптолитов, были закартированы тектоническом клином ордовикских образований (Ог-з кгпг, а позже [520, 522] — Chpsh) (рис. 3), хотя фауны ордовика здесь найдено не было. Установленное в районе железомарганцевое оруденение (левый борт руч. Пачвож) также отнесено к силурийско-раннедевонским образованиям. Харотская свита (S-Dihr) этими геологами была разделена на две подсвиты: нижнюю (S-Dihri) - черносланцевую и верхнюю (S-Dihr2) - сланцево-известняковую, в каждой из которых в свою очередь выделялись по две толщи (а,Ь и c,d) и более дробные горизонты — пачки (рис. 16). Весь рудный горизонт отнесён к пачке С-1 верхней подсвиты (S-Dihr2 ), залегание которой принято нормальным, а возраст более древним по отношению к залегающим выше пачкам С-2, С-3 и толще "d". Силурийско-раннедевонский возраст харотской свиты обосновывался фауной граптолитов из обнажения 2522, птеропод1 из толщи "d" и литологическим сходством с толщами соседних площадей, где А.К. Афанасьевым и В.Н. Пучковым были найдены конодонты и граптолиты силура-девона [268, 517]. Толщи, слагающие долину ручья Пачвож, датированы ордовиком и, таким образом, образования харотской свиты рассматриваются в составе паравтохтона, обнажающиеся в "тектоническом окне". Залегание их принимается нормальным.
Позже, после обнаружения ордовикских фоссилий в детритовых известняках пачки С-3 на северном окончании уч. «Магнитный-2», вся толща "с" харотской свиты (в том числе и рудный горизонт) этими исследователями была включена в состав качамылькской свиты (Ог-з km), при этом верхняя, ранее охарактеризованная фауной "птеропод" толща "d" харотской свиты из стратиграфической схемы выпала. Таким образом, к харотской свите (S-Di hr) уже без обоснования её девонского возраста отнесён лишь узкий выход подстилающих рудный горизонт образований на западе площади, а также сланцевые толщи обнажения 2522. Наличие рудных пластов в подстилающих образованиях харотской свиты на уч. «Магнитный-1» объяснялось их "тектоническим втягиванием" во время надвигообразования. В дальнейшем тектоническое положение отложений харотской свиты несколько раз пересматривалось и в конечном итоге эти осадки рассматриваются в составе Хайминского покрова, а залегание принимается опрокинутым. Толща "d" верхних (девонских) горизонтов харотской свиты в окончательный вариант стратиграфической схемы не вошла. В процессе изучения Парнокского месторождения были сделаны несколько находок силурийско-девонской фауны (скв. 411, обн. 6488), а также установлено развитие
Меловая система. Коры выветривания (kv К)
В районе месторождения коры выветривания имеют распространение, как в выходах на поверхность, так и под покровом четвертичных отложений. Со становлением кор района некоторые исследователи связывают формирование основного оруденения Парнокского месторождения [303]. Геологами, проводившими разведку, возраст кор выветривания принимается позднепалеогеновым [92, 367, 520]. По мнению автора, кора выветривания в районе формировалась в меловое время.
По морфологии среди кор выветривания района выделяются два типа - площадные и линейные. Основное поле развития площадной коры выветривания приурочено к плечеобразному уступу с абсолютными отметками 370-380 м на восточном склоне хребта Тисваиз (участки "Магнитный-1 и 2"), геоморфологически являющемуся фрагментом днища Верхнекожимско-Лемвинской эрозионно-структурной депрессии мезозойского заложения [92, 520]. Площадь развития кор около 3,5 км2, мощность 0-80 м. На участках "Усть-Пачвожский" и "Восточный" коры площадного типа пользуются ограниченным развитием и имеют значительно меньшую мощность (0-15 м). Линейные коры развиты вдоль тектонических нарушений сбросо-взбросового характера и вдоль южного борта долины р. Парнока-Ю, русло которой приурочено к Парнокскому глубинному разлому допалеозойского заложения. Ширина линейных кор первые десятки метров длина 0,5-2,0 км, мощность 10-15 до 85 м.
По происхождению коры в основном элювиальные или остаточные, отчасти инфильтрационно-остаточные. Локально развит карстовый тип. Коры выветривания по углисто-глинисто-кремнистым сланцам харотской свиты представляют собой белые сыпучие маршалитоподобные супеси и дресвяники с желваками осветленных кремней, карбонатные прослои превращены в коричневые "шоколадные" суглинки, супеси.
Коры выветривания по известковистым песчаникам и алевролитам девона, развитым в долине руч. Пачвож, представлены двумя разновидностями: при преобладании в разрезе известково-терригенных пород образуются ярко-жёлтые и буро-жёлтые структурные суглинки, которые вниз по разрезу постепенно сменяются теми же суглинками с обломками полувьшетрелых песчаников и алевролитов; при преобладании в разрезе карбонатов развиваются лёссовидные разуплотнённые желтоватые розовато-жёлтые суглинки и супеси. Основным компонентом выветрелых пород является кварц, в меньшей степени полевые шпаты. В глинистой фракции наиболее типичны гидрослюды (каолинит) и смешанно-слойные образования хлорит-монтмориллонитового состава. Эта ассоциация наблюдается по всему разрезу.
Коры выветривания по карбонатным породам, перекрывающим рудный горизонт (литофация С-3), представляют собой структурные суглинки, часто с обломками полувыветрелых пород. Цвет суглинков преимущественно шоколадный, шоколадно-ржавый, реже желтовато-бурый. Это слоистые, тонкопористые, лёгкие породы, напоминающие опоки, очень мягкие, разламывающиеся руками, легко рассыпающиеся. На свежем сколе хорошо видна реликтовая, обычно тонкослоистая структура первичных пород. Главными компонентами «шоколадных суглинков» являются тонкозернистый кварц, каолинит и слюда мусковитового типа. В слюдисто-кремнистом агрегате часто отмечаются гнезда железных охр, тонкие прожилки и гнёзда тодорокита. Большая часть оксидов и гидроксидов марганца и железа представлены рентгеноаморфными фазами. Содержания марганца колеблются в пределах 3-10%, железа - от 3 до 11%, кремнезёма -от 40 до 80%, фосфора - от 0,15 до 1% и более. Происхождение «шоколадных суглинков» объясняется [92, 520] процессами кремневого метасоматоза при выветривании карбонатов, в результате чего известняк с содержанием кремнезёма 3-10% превращается в породу, содержащую 65-80% кремнезёма.
По первичным марганцевым и железным рудам сформировались мощные зоны окисления (до 80 м), представленные в зависимости от минерального состава массивными, дресвяно-щебнистыми и землистыми рудными массами.
Позднепалеогеновый возраст кор выветривания предыдущими исследователями "принимается в определенной мере условно по ряду косвенных признаков" [92, 367, 520, 522]. Главными из них, по мнению [92], являются: каолиновый профиль коры выветривания, пространственная приуроченность продуктов выветривания к поверхности вьфавнивания, сопряженной с уровнем верхнепалеогенового пенеплена на Среднем Урале, находки коррелятных осадков периоду корообразования, отсутствие перекрывающих коры выветривания отложений, древнее плиоцена.
По нашему мнению каолиновый профиль коры выветривания как раз не типичен для полярных широт, а проведение аналогий с более южными районами Урала [92, 522] малоубедительно по причине удалённости этих территорий на 1000 км от района Парнокского месторождения. Упомянутые находки осадков "коррелятных периоду корообразования" этими исследователями нигде не приводятся, а плейстоценовый возраст перекрывающих озёрно-ледниковых отложений в свою очередь принят также условно, причём этими же авторами [92] не исключается более древний, неогеновый их возраст.
В настоящей работе предлагается способ определения возраста кор выветривания, которые, по мнению автора, можно установить по изотопному составу водорода и кислорода в ОН" -группе гипергенных минералов. Способ основан на следующих положениях: 1) Изотопный состав как современных, так и древних метеорных вод, в планетарном масштабе подчиняется широтному характеру распределения и контролируется климатической зональностью. 2) С учётом коэффициентов разделения в системе минерал-вода (константы) такая же зависимость устанавливается для гипергенных минералов соответствующих климатических зон. 3) Данные по изотопному составу водорода и кислорода в ОН" -группе гипергенных минералов свидетельствуют о том, что, по крайней мере, с кембрия значения изотопного состава и характер распределения по этому признаку метеорной воды были аналогичны современным, т.е. подчинялись климатической зональности. Таким образом, изотопный состав равновесных с метеорной водой гипергенных минералов, отражает палеоклимат и палеошироту их образования. С привлечением расчетных данных других методов (палеомагнитный, палеонтологический, фациальный анализ) изотопные характеристики 6D и 5180 древних гипергенных образований могут быть использованы для определения палеошироты и возраста кор выветривания. Здесь принимается, что современная (экваториальная) ориентировка климатических зон остаётся неизменной в течение геологического времени. В то же время, из представлений теории тектоники плит следует, что континентальные блоки при своем дрейфе последовательно пересекают различные климатические зоны (см. главу 7). Таким образом, изотопный состав водородсодержащих минеральных форм, как по разрезу, так и по площади континентов должен отражать динамику этих перемещений. Использование 5D и 8 О для таких реконструкций методически аналогичны палеомагнитным исследованиям и фациальному анализу, т.к. последние также базируются на определении палеошироты формирования горных пород (по наклонению вектора остаточной намагниченности и характеру распределения осадков в зависимости от климатической зональности). При этом предлагаемый здесь способ основан на использовании стабильных изотопов и именно компонентов воды, то есть одной из наиболее распространенных составляющих горных пород.
Девонский стратиграфический уровень
Продуктивный горизонт девонского стратиграфического уровня представлен на западном фланге месторождения (уч. «Магнитный - 1, 2», «Усть-Пачвожский»). Маломощные и невыдержанные пласты марганцевых и железных руд развиты как в отложениях харотской свиты, так и в отложениях среднего девона. Наиболее устойчива и почти повсеместно проявлена рудная залежь, приуроченная к стратиграфическому перерыву, локализованная на контакте образований харотской свиты и отложений среднего девона (пачка С-1). Благодаря пространственной ассоциации марганцевых и железных руд, контуры этой залежи хорошо вырисовываются в магнитном поле. Другие залежи развиты локально и в пределах участков между собой не коррелируют. По новым данным собственно оруденение пачки С-1 принадлежит нижней части отложений среднего девона (рис. 8, 9). Рудный горизонт представлен стратиформными залежами и приурочен к терригенно-карбонатному разрезу при согласном залегании рудных тел во вмещающих известняках, алевролитах и сланцах. По содержанию полезного компонента рудный интервал характеризуется развитием различных типов марганцевых и практически мономинеральных (магнетитовых) железных руд. В западной части месторождения соотношение их оценивается как 1:1. В приповерхностных частях развита кора выветривания мощностью от 0 до 80 метров.
Участок «Магнитный-1» (рис. 48) в пределах Парнокского месторождения является самым западным. Он включает шесть параллельных рудных залежей, вытянутых с северо-востока на юго-запад. Протяжённость участка 1100 м, ширина - 50-300 м. Для толщ участка характерны юго-восточные падения по азимуту 110-140 под углами 30-65.
Участок «Магнитный-2» (рис. 49) находится на левобережье ручья Пачвож. Рудный горизонт участка представляет собой близкую к моноклинальной пластообразную залежь с изменчивой мощностью, падающую на юго-восток под углами 30-40. По простиранию он вытянут на 2-2,5 км, по падению прослежен до 300-400 м. Мощностью рудной зоны варьирует от 2-3 до 40-50 м. Распределение рудных тел в пределах участка весьма неравномерное. По разным разведочным линиям выделяется от двух (на севере) до четырёх и более (на юге) мелких сложно построенных рудных залежей. Каждая залежь состоит из нескольких переслаивающихся между собой линзовидных пластов марганцевых и железных руд, разделённых пропластками известняков. По падению и простиранию отдельные пласты выклиниваются. Залежи, в целом, более выдержанны, но также могут иметь пережимы и выклиниваются в юго-восточном направлении.
Учаеток «Усть-Пачвожский» расположен в районе устья ручья Пачвож. На западе он смыкается с участком «Магнитный-2», отделяясь от него по Пачвожскому субвертикальному разлому. Рудный горизонт участка также представляет собой моноклинально-падающую пластообразную залежь, под углами 30-60, погружающуюся в юг- юго-восточном направлении. Залегание рудных пластов согласное с вмещающими породами (рис. 50). В пределах участка выделены две залежи марганцевых и железных руд. Обе они располагаются в нижней части отложений среднего девона, на контакте с отложениями харотской свиты, и локализованы в микритовых известняках пачки «С-1». Наиболее выдержанна по мощности и простиранию нижняя залежь. Она протягивается с запада на восток через весь участок. Разведочными скважинами рудный горизонт по падению прослежен до глубины свыше 500 м.
Рудный горизонт участка «Дальний», который по данным магниторазведки [92, 376] является продолжением уч. «Магнитный-2», разведочной скважиной подсечён на глубине 820 м, при этом установлено, что рудные пласты этого горизонта также локализуются на контакте с отложениями харотской свиты [522].
На юге площади выделен ряд участков [519, 520, 522], где значительной марганцевой минерализации не установлено (участки «Верхнеюнковожский», «Верхнепачвожский», «Диоритовый», «Пирамида», «Чумный»). Продуктивный горизонт здесь представлен маломощными преимущественно магнетитовыми рудами.
Характерной особенностью рудного горизонта всех участков является значительная дифференцированность железных и марганцевых руд (рис. 51, 52). Рудные залежи представлены переслаиванием марганцевых и железных руд, которые, несмотря на тесную ассоциацию и одновременность формирования, характеризуются предельной контрастностью, чёткими границами, практическим отсутствием промежуточных разностей. Метаморфизм первичных руд месторождения имел изохимический характер, и переходных разновидностей руд здесь также не возникло. По сути, руды Парнокского месторождения следует определять не как «железомарганцевые», а как «железные» и «марганцевые». При этом для всех участков отмечается прямая зависимость между мощностью рудных залежей и мощностью пачки «С-1».
Железные руды. Железные руды тесно ассоциируют с марганцевыми и относятся к типу первичных магнетитовых руд, слабо окисленных в верхней части зоны окисления ввиду значительно большей устойчивости криптозернистого магнетита к процессам окисления по сравнению с марганцевыми рудами. Магнетитовые руды образуют, как правило, хорошо обособленные пласты с чёткими геологическими границами. Лишь в верхней части зоны окисления, в трещиноватых железных рудах, образуется сеть ннфильтрационных прожилков оксидов марганца, и формируются окисленные железомарганцевые руды. При этом даже в самой верхней части зоны гипергенеза, среди охристо-бурых масс выветрелых железных руд, присутствуют куски плотного, слабо изменённого магнетита.
Строение рудных залежей по скважинам: а) ПВ-10, 11; б) ПВ-165. 1 - известняки; 2 - алевролиты; 3 - марганцевые руды оксидно-сшшкатно-карбонатные; 4 - марганцевые руды карбонатные и силикатно-карбонатные, 5-железные руды; 6-8 - содержание основных компонентов: 6- Si02; 7- Мп; 8- Fe
Магнетитовая руда черная, плошая, тонкозернистая с гнездами и прожилками зелёного гриналита, железистого кальцита, сидерита. Микротекстура брекчневиднзя, реликтовая, органогенная, ликзовидно-слоистая. В магнетитовой руде отмечаются тонкие прожилки сульфидов пирита, марказита, арсевдпирита
