Введение к работе
Актуальность проблемы. Становление концепции гидротермально-осадочного колчеданообразования связано с разработкой моделей «красноморских рассолов» и «черных курильщиков», имеющих различное литологическое толкование механизма отложения слоистых руд В основе первой модели — гидротермально-хемогенное выпадение сульфидного «снега» из водной толщи аноксического бассейна с формированием слоистых рудных илов [Скрипченко, 1972, Solomon et al, 2002, Goodfelow et al, 2003] По второй модели слоистые руды образовались при подводном окислении и разрушении сульфидных холмов, сложенных гидротермально-осадочными рудами [Иванов, Рокачев, 1972, Жабин и dp, 1974, Масленников, 1991, 1999, 2006, Зайков, 1991, 2006] В древних колчеданных месторождениях слоистые сульфидные руды в большинстве случаев утратили первичный облик хемогенных или кластогенных осадков, а преобразования могут иметь диагенетическую, гидротермально-метасоматическую или метаморфическую природу В связи с этим слоистые руды иногда считают гидротермальными метасоматитами [Doyle, Allen, 2003] или милонитами [de Roo, van Staal, 2003] Изучению продуктов гидротермального метасоматоза и метаморфизма, руд на Урале посвящены фундаментальные работы Т Н Шадлун, П Я Яроша, Ф П Буслаева, И В Викентьева, В П Молошага и др Гораздо меньше известно о диагенетических преобразованиях сульфидных отложений [Ярош, 1972, Масленников, 1999, 2006]
Таким образом, определились два направления исследований отражающие признаки различных типов слоистых сульфидных отложений и продуктов их преобразования В последние годы работы по этим направлениям вошли в программы и проекты Президиума РАН и УрО РАН, РФФИ (02-056282, 03-05-06239, 05-05-64532) и Минобрнауки (РНП2 1 1 1840), в выполнении которых автор принимала активное участие
Цель и основные задачи исследований. Исследования направлены на реконструкцию процессов формирования и преобразования обломочных сульфидных отложений в окислительной (сульфидно-яшмовая ассоциация) и восстановительной (сульфидно-черносланцевая ассоциация) обстановках седиментации и диагенеза В связи с этим основными задачами исследований явились 1) изучение особенностей строения и вещественного состава рудокластитов, 2) оценка влияния литологических факторов на процессы минералообразования в различных гранулометрических разновидностях, 3) определение основных зависимостей в строении сульфидных циклитов и типов литолого-минералогической зональности, 4) выявление особенностей химического состава гидротермальных и диагенетических минералов
Наилучшими объектами для изучения природы слоистых руд и продуктов их преобразования являются Яман-Касинское и Сафьяновское
слабометаморфизованные колчеданные месторождения на Южном и Среднем Урале, ассоциирующие с вулканогенно-яшмовыми и вулкано-генно-черносланцевыми отложениями и являющиеся палеозойскими аналогами современных «черных курильщиков» [Коротеев и dp, 1997, Масленников, 2006\ Месторождения вскрыты карьерами, что позволило провести их рудно-фациальное изучение
Методика исследований заключалась в геологическом картировании сульфидных залежей, описании обнажений и отборе коллекции слоистых руд (более 500 образцов), с послойной характеристикой и составлением литограмм Микроскопические исследования проведены с помощью микроскопов Axiolab, Olympus ВХ50 (ИМин УрО РАН, Миасс) и Axiophot (Фрайбергская горная академия, Германия) Травление рудных минералов осуществлялось по стандартным методикам Большое внимание уделялось количественным подсчетам сульфидных минералов с помощью линейного метода [Юшко, 1966]
Оптическими методами изучено 200 полированных и 50 прозрачных шлифов, выполнено 1000 микрорентгеноспектральных анализов рудных минералов, 100 анализов ИСП-МС на 60 элементов и 500 анализов ЛА-ИСП-МС на 20-25 элементов
Определение химического состава минералов осуществлялось на микрозондовых анализаторах JEOL JCXA-733 (ИМин УрО РАН) и Сатеса MS-46 (УН У, Екатеринбург), растровых электронных микроскопах РЭММА-202 MB с ЭДП (ИМин) и JEOL JCXA-8900RL (Фрайбергская горная академия) Валовый химический состав руд определялся атомно-абсорбционным и масс-спектрометрическим методами (ИСП-МС) (Южно-Уральский центр коллективного использования по исследованию минерального сырья ИМин УрО РАН, аттестат № РОСС RU 0001 514536) Элементы-примеси в сульфидах определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерным микропробоотборником (ЛА-ИСП-МС) в Университете Тасмании, г Хобарт, Австралия
Фактическая основа. Работа основана на материалах полевых работ, собранных автором в 2000-2006 гг, при выполнении научно-исследовательских тем «Эволюция процессов минералообразования в кол-чеданоносных палеоокеанических структурах» и «Гидротермальные и гипергенные факторы формирования и преобразования месторождений полезных ископаемых в складчатых поясах» в лаборатории минералогии прикладной минералогии и минерагении (ИМин УрО РАН, г Миасс)
Личный вклад автора заключается в непосредственном участии на всех этапах исследований от сбора первичных материалов, подготовки их для анализа, статистической обработки аналитических данных, интерпретации и обобщения
Научная новизна проведенных исследований заключается в установлении морфологических, текстурно-структурных и минералого-геохи-
мических признаков преобразования обломочных руд в окислительных и восстановительных условиях диагенеза Впервые на большом фактическом материале выявлены и обоснованы литологические факторы, влиявшие на степень преобразования обломочных сульфидных отложений В работе приводятся первые систематические данные по сравнительному анализу гидротермальных и диагенетических сульфидов, что позволило обосновать явление диагенетической дифференциации элементов-примесей в обломочных сульфидных отложениях
Практическая значимость Выклинки рудокластических отложений и образовавшихся по ним сульфидных диагенитов прослеживаются на сотни метров от рудных залежей. В работе расшифровываются литологические, минералогические и геохимические признаки апорудокла-стических сульфидных диагенитов, выявление которых имеет важное значение при проведении прогнозно-поисковых работ на колчеданные руды Полученные критерии позволяют осуществлять диагностику безрудных и рудоконтролирующих вулканогенно-осадочные горизонтов, содержащих стратиформную сульфидную минерализацию различного генезиса Результаты исследований использованы при проведении прогнозно-поисковых работ в Александрийском колчеданоносном районе (отчеты в ОАО «Александрийская компания» и в Федеральное агентство по природопользованию), а также при доразведке южного фланга Сафья-новского месторождения (отчет в ОАО «Сафьянмедь»)
Апробация работы. Основные положения, рассмотренные в работе, докладьшались на научной студенческой школе «Металлогения древних и современных океанов» (Миасс, 2000-2002, 2004-2007), Всероссийской научной конференции «Летняя минералогическая школа-2002» (г Екатеринбург), международной научной горно-геологической конференции «То-порковские чтения» (г Рудный, 2001, 2003, 2005), IV региональном совещании «Минералогия Урала» (г Миасс, 2003,2007), X Съезде Российского Минералогического общества (г Санкт-Петербург, 2004), XVI школе морской геологии (г Москва, 2005), IV Уральском металлогеническом совещании (г Миасс, 2005), XIII Чтениях им акад А Н Заварипкого «Эндогенное оруденение в подвижных поясах» (г Екатеринбург, 2007)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ
Автор благодарен своему научному руководителю д-г -м н В В Масленникову за скрупулезное обсуждение результатов и всестороннюю помощь Автор также благодарит директора Института минералогии УрО РАН член-корр РАН В Н Анфилогова и сотрудников института д г -м г, проф В В Зайкова, к г -м н Е В Зайкову, к г -м н Е В Белогуб, к г -м н Н Р Актову, к г -м н И Ю Мелекесцеву, к г -м н К А Новоселова и других коллег за помощь и поддержку
Автор признателен С Н Матвееву, Ю С Шереметьеву, Н В Лещеву и А В Мезенину за содействие в проведении полевых работ Автор благодарит за консультации д г -м н, проф В П Алексеева, д г -м н В А Попова, дг-мн проф В А Прокина, дг-мн проф В Ф Рудницкого, кг-мн Ф П Буслаева, кг-мн В П Молошага и к г -м н Г А Третьякова Большую помощь при проведении аналитических исследовании оказали кг-мн В Н Удачин, кг-фн В А Котляров, кг-мн С П Масленникова, д-р Б Бушманн, к г-м н Л В Данюшевский, проф Р Ларжипроф П Херциг
