CC BY
16
УДК 550.42+551.311
КВАРЦИТЫ ЧЕРЕМШАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ - ПРОДУКТ ПЕРЕОТЛОЖЕННОЙ КОРЫ ХИМИЧЕСКОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ ПОРОД
1 2 И.Н. Семейкин , Д.Ц. Аюржанаева
1Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. Геологический институт СО РАН, 670047, Россия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6а.
Кварциты Черемшанского месторождения являются частью терригенных отложений итанцинской свиты, которая с карбонатными породами бурлинской свиты составляет селенгинскую серию средне-верхнерифейского возраста.
С позиции циклического анализа в разрезе серии выделяются четыре цикла накопления осадков - четыре литоцикла, сложенные терригенно-карбонатными породами. Начальные и конечные слои осадочного цикла слагают терригенные породы, центральную часть представляют карбонатные осадки.
Первый (снизу) литоцикл представляет регрессивную серию осадков. Он сложен углеродистыми слюдистыми сланцами, алевролито-сланцами и алевролито-песчаниками и частично ограничен гранитами баргузинского комплекса.
Второй и третий литоциклы начинаются трансгрессивной серией осадков (кварцевыми песчаниками и кварцитами, алевролито-сланцами и слюдистыми сланцами, которые к центру сменяются известняками и доломитами), а завершается разрез регрессивной серией осадков (углеродистыми слюдистыми сланцами, алевролито-сланцами и алевролито-песчаниками). Песчаники и кварциты третьего литоцикла слагают Черемшанское месторождение.
Четвертый литоцикл сложен кварцитами и кварцевыми песчаниками (Бутунское месторождение), которые сменяются хлорит-серицитовыми сланцами и доломитами, контактирующими с витимканскими нижнепалеозойскими гранитоидами.
Показано, что обломочно-кварцевые породы Черемшанского месторождения образовались за счет разрушения и переотложения продуктов рифейской высокозрелой коры химического выветривания пород. Степень выветривания исходных пород определяется конечными продуктами этого процесса -кварцем, серицитом, хлоритоидом, гетитом и гематитом, что соответствует каолинит-латеритной стадии. Исходными породами, сформировавшими продуктивную кору выветривания, скорее всего, являлись гнейсо-граниты муйского комплекса и кварциты котороконской свиты, подстилающие в данном регионе итанцинскую и суванихинскую свиты.
Ключевые слава: литоцикл; кварциты; Черемшанское месторождение; кора химического выветривания пород; каолинит-латеритная стадия.
CHEREMSHANKA SILICA DEPOSIT QUARTZITES AS RESEDIMENTATION PRODUCTS OF CHEMICAL WEATHERING OF ROCKS
I.N. Semeikin, D.Ts. Ayurzhanaeva
Irkutsk State Technical University, 664074, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. Geological Institute SB RAS, 6a Sakhyanova St., Ulan-Ude, 670047, Russia.
Quartzites of Cheremshanka silica deposit are a part of terrigenous sediments of the itantsa formation, which together with carbonate rocks of Burla formation form the Selenga series of the medium-upper Riphean age.
According to the cyclical analysis, four cycles of sediment accumulation - four lithocycles composed of terrigenous-carbonate rocks - are distinguished in the series section.
The first lithocycle (from the bottom) is a regressive series of sediments. It is composed of carboniferous micaceous schist, aleurolite-schist, aleurolite-sandstones and is partly cut by Barguzin complex granites.
:Семейкин Игорь Николаевич, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых, тел.: (3952) 405653.
Semeikin Igor, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Geology and Geochemistry of Minerals, tel.: (3952) 405653.
2Аюржанаева Дулмажап Цыденешиевна, кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник лаборатории петрологии, тел.: (3012) 419956.
Ayurzhanaeva Dulmazhap, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Junior Researcher of the Petrology Laboratory, tel.: (3012) 419956.
The second and third lithocycles are initiated by a transgressive series of sediments (quartz sandstones and quartzites, aleurolite-schist and micaceous schist, which are replaced by limestones and dolomites in the central part). The lithocycles are terminated by a regressive series of sediments (carbonaceous micaceous schist, aleuro-lite-schist, aleurolite-sandstones). Sandstones and quartzites of the third lithocycle compose Cheremshanka deposit.
The fourth lithocycle is composed of quartzites and quartz sandstones (Butunskoe deposit), which are succeeded by chlorite-sericite schists and dolomites contacting with Vitimkansky lower Paleozoic granitoids.
The authors consider that clastic-quartz rocks of the Cheremshanka deposit were formed by erosion and resedimentation of the products of the highly mature Riphean crust of chemical weathering of rocks. The weathering degree of the source rocks is estimated by quartz, sericite, chloritoid, goethite and hematite, which are the final products of this process and corresponds to a kaolinite-laterite stage. Gneiss-granites of Muya complex and quartzites from kotorokonskaya suite underlying itantsa and suvanikhinskaya suites in this region are supposed to be the source rocks that formed the productive weathering crust.
Keywords: lithocycle; quartzites; Cheremshanska deposit; crust of rock chemical weathering; kaolinite-laterite stage.
В настоящее время кварциты представляют большой практический интерес как источник высокочистого кварцевого сырья, который широко используется в различных отраслях промышленности: стекольной, военной, металлургии и космической технике. Особый интерес к ним появился в связи с перспективой получения кристаллического кремния, который используется для создания фотоэлектрических станций.
Одним из значимых объектов кварцевого сырья в Восточной Сибири является Черемшанское месторождение кварцитов, расположенное в Восточном Прибайкалье в 80 км от г. Улан-Удэ. Кварциты в виде пласта мощностью 3060 м прослеживаются по простиранию до 10 км [1].
Имеется несколько точек зрения по поводу происхождения кварцитов, по-разному объясняющих их образование. Уточнение генезиса кварцитов дает возможность понимать появление в них некоторых вещественных факторов, ухудшающих их качество.
Кварциты Черемшанского месторождения являются частью терриген-ных отложений итанцинской свиты, которая с карбонатными породами бур-линской свиты составляет селенгин-скую серию средне-верхнерифейского возраста [3].
Строение разреза. Формирование отложений серии происходило в морском бассейне при постоянных вертикальных колебательных движениях
земной коры, повлекших многократное трансгрессивно-регрессивное перемещение бассейна седиментации и, как следствие, определило цикличность в накоплении осадков.
Достаточно полная характеристика образований селенгинской серии дана О.В. Соколовым и др. (1972), которые в продуктивной итанцинской свите выделяют шесть горизонтов пород (I, II, III, IV, V, VI).
Нами по результатам исследований последних лет [1, 4] строение се-ленгинской серии и образование ее пород рассматривается с позиции циклического анализа.
В разрезе серии выделяется четыре цикла накопления осадков - четыре лито-цикла, сложенные терригенно-карбонатными породами. Начальные и конечные слои цикла слагают терриген-ные породы, центральная часть представлена карбонатными осадками (рис. 1). Породы селенгинской серии затронуты процессами химического выветривания неогенового возраста, что проявилось в растворении карбонатного цемента песчаников, образовании в них пористости, в ли-монитизации анкерита, пирита, гетита, маршаллитизации кварца.
Первый (снизу) литоцикл, изученный в разрезе по р. Большой Билюте, где он срезан гранитами баргузинского комплекса, сопоставляется с горизонтом I (по О.В. Соколову и др., 1972), начинающим итанцинскую свиту. Он представляет регрессивную серию осадков,
Рис. 1. Литологический состав и цикличность отложений селенгинской серии:
1 - песчаники гравелистые; 2 - песчаники; 3 - слюдистые сланцы; 4 - ритмичное чередование песчаников, алевролитов; 5 - ритмичное чередование песчаников, алевролитов, сланцев; 6 - ритмичное чередование алевролитов, сланцев; 7 - доломиты; 8 - известняки; 9 - доломиты слюдисто-песчанистые; 10 - доломиты фосфатсодержащие; 11 - контакт магматический; 12 - контакт с перерывом в осадкона-коплении; 13 - кривая трансгрессивного (Т)-регрессивного (р) образования пород в лито-цикле; горизонт * - по О.В. Соколову и др., 1972
сложен в нижнеи части черными углеродистыми серицитовыми сланцами. В середине слоя в нем появляются линзообразные прослои алевролито-сланцев, количество которых вверх по разрезу постепенно увеличивается. В конце горизонта наблюдается неравномерное чередование слюдистых сланцев, алев-ролито-сланцев и алевролито-песчаников. Обломочный материал пород представлен кварцем и единичными зернами плагиоклаза, встречаются редкие кристаллы циркона. Слюдистая масса выражена серицитом, рассеянным в виде отдельных чешуек среди обломков и сгруппированным в линзовидные и слойковые формы. Породы черные и серые, с разным количеством углеродистого вещества, которое присутствует в виде тончайших слойков и линз, включает узорчатые зерна лимонитизирован-ного по периферии пирита. Во всех породах присутствуют тонкие линзы ли-монитизированного гетита. Мощность горизонта - более 200 м.
Второй литоцикл начинается слоем кварцевых песчаников (горизонт II), представляющим трансгрессивную серию осадков. Слой с перерывом и гравелитами в основании залегает на алевролито-сланцах первого литоцикла. В целом этот горизонт выражен ритмичным чередованием кварцевых песчаников, кварцитов, алевролито-песчаников, слюдистых алевролито-песчаников и алевролито-сланцев. Ритмы двух- и трехкомпонентные имеют мощность от 1,0 до 3,0 м, в них резко преобладают песчаники, сланцы образуют прослои толщиной 5-10 см, которые постепенно увеличиваются в мощности вверх по разрезу.
Песчаники на 70-90% сложены обломками кварца, 10-30% составляет цементирующий их серицит. В нижней части горизонта обломки размером 0,31,0 мм и более, округлые, изометричные и уплощенные. В участках отсутствия цемента гранобластовые и полигональные зерна спрессованы в кварцитовид-ную массу. Серицит удлиненно-
чешуйчатый обтекает обломки и группируется в тонкие линзообразные формы с зернами алевритовой размерности. В качестве акцессорных минералов присутствуют лейкоксенизированный рутил, циркон и турмалин.
С середины слоя в песчаниках появляются редкие обломки плагиоклаза, увеличивается количество алевритовых обломков и серицита. Алевритовые зерна кварца окружают песчаные обломки подобно цементу, с серицитом они образуют тонкие линзообразные формы. В отдельных формах совместно с серицитом развивается хлоритоид, и в ассоциации с ним наблюдаются рассеянная импрегнационная вкрапленность и тонкие послойные выделения гидроксидов железа (рис. 2). Мощность слоя - в пределах 150-200 м.
Рис. 2. Тонкие слойки и импрегнационные выделения лимонита (темно-серая масса) в серицит-хлоритоидном сланце.
Полированный шлиф. Увеличение 20х
По мере увеличения в базальном слое литоцикла слюдистой массы и уменьшения количества песчаных обломков он постепенно сменяется слоем углеродистых алевролито-сланцев и слюдистых сланцев (горизонт III). В разрезе указанные сланцы образуют неравномерно чередующиеся сантиметровые и дециметровые линзовидные прослои и слойки, при этом в нижней части слоя преобладают алевролито-сланцы, в
центральной части - слюдистые сланцы. Последние представлены чередующими слойками и линзами серицита и хлори-тоида. В хлоритоидных сланцах присутствуют тонкие слойковые и сгустковые формы гетита и гидрогематита. В углеродистых сланцах находится диагенети-ческий пирит. Мощность нижней части описываемого слоя (горизонт III), завершающей трансгрессивную серию осадков, определяется в пределах 170200 м.
В центральной части горизонта III среди слюдистых сланцев отмечаются два уровня развития карбонатных пород, представленные серыми известняками. Известняки мощностью 5-10 м мелко-среднезернистые, углеродистые, неотчетливо слойчатые, характеризуют среднюю часть литоцикла - зону максимального развития трансгрессии моря. Эту карбонатную часть разреза ли-тоцикла с межпластием слюдистых сланцев (15 м) можно выделить в самостоятельный горизонт мощностью 30 м.
Выше карбонатного горизонта находится регрессивная часть отложений второго литоцикла. В изученных разрезах это образования верхней части горизонта III и слюдисто-обломочные породы горизонта IV.
Образования этого слоя, сменяя карбонатные осадки, постепенно обогащаются песчаным материалом. По существу, здесь наблюдается неравномерное чередование в нижней части слоя черных и темно-серых углеродистых серицитовых сланцев и алевроли-то-сланцев, в середине слоя -углеродистых серицитовых сланцев, алевролито-сланцев, алевролито-
псаммитовых сланцев и линзообразных прослоев кварцитов. Верхняя часть слоя представляет переслаивание светлосерых слюдистых кварцитовидных алевролито-песчаников, кварцитов и тонких линз углеродистых алевролито-сланцев. Нередко в таких формах совместно с серицитом образуется хлори-тоид, порой преобладая в них. В хлори-тоидной массе просматриваются тонкие
линзовидно-слойковые выделения ли-монит-гетита. Обломочный материал в породах представлен кварцем, вверху горизонта появляются редкие обломки плагиоклаза, слюдистый состав преимущественно серицитовый. В углеродистых сланцах присутствует диагене-тический пирит с лимонитовой каймой выветривания. Мощность регрессивного слоя - 140-260 м, мощность отложений всего литоцикла - 490-690 м.
Выше располагается продуктивный уровень месторождения - слой кварцевых песчаников и кварцитов (горизонт V), начинающий третий лито-цикл. В основании этого слоя - крупнозернистые, гравелистые песчаники (участки 7, 8, 9). Гравелины порфиро-бластовые, размером до 3 мм, представлены, как и вся обломочная масса, кварцем и редкими зернами силицитов.
В нижней части слоя породы пористые, ожелезненные (лимонит, гетит), окраска пород желто-белая. Пористость и ожелезнение генетически связаны. В основании слоя они слагают до 10% породы, выше образуют округлые разной величины (преимущественно 2-5 мм) конкреционные формы («оспины»). В шлифах видно, что это разнозернистый кварц, сцементированный выветрелым анкеритом. Карбонатная часть анкерита растворена, выщелочена, местами частично сохранена, пустотное пространство наполовину заполнено лимонитом и гетитом, породы приобрели пористое строение. В настоящее время лимонит с гетитом и чешуйки серицита служат цементом в кварцевых песчаниках (рис. 3). На многих участках месторождения, преимущественно на северном фланге, в базальном слое литоцикла, встречаются песчаники с невыветрелым и слабо вы-ветрелым карбонатным (анкеритовым) цементом (рис. 4). При отсутствии цемента обломки кварца полиэдрические, плотно прилегают друг к другу, порода гранобластовой структуры определяется кварцитом.
Вверх по разрезу слоя породы светлеют, в них исчезает железистый
цемент. Средняя, большая часть базаль-ного слоя литоцикла сложена белым
Рис. 3. Кварцевый (белые зерна) пористый (серые участки) песчаник с гетитовым (черные выделения) цементом. Прозрачный шлиф, поляризаторы II. Увеличение 10х10
Рис. 4. Кварцевый песчаник (белые зерна) с карбонатным цементом (серая микрозернистая масса). Прозрачный шлиф, поляризаторы +. Увеличение 10х10
однородным разнозернистым кварцитом с незначительной примесью чешуек серицита. В верхней части слоя в белых кварцитах появляются прослои серого кварцита и далее, до конца слоя породы серые. Микроскопическое изучение показывает, что эти породы на 70-90% сложены полуокатанными обломками кварца и редкими зернами плагиоклаза (олигоклаз), 10-30% составляет серицит. По существу это разнозернистые кварцевые песчаники с контактово-поровым, участками базальным серици-товым цементом. Количество серицита вверх по разрезу постепенно увеличива-
ется, он образует линзообразные прослои в песчаниках и в разной мере содержит обломки кварца алевритовой размерности. В этой части слоя в песчаниках помимо серицита встречаются узорчатые, сноповидные выделения хлоритоида.
Мощность базального слоя третьего литоцикла определяется на разных участках месторождения в пределах 3060 м.
Вверх по разрезу продуктивный горизонт постепенно сменяется слоем темно-серых и черных пород, представляющих чередование углеродистых слюдистых песчаников, алевролито-песчаников, алевролито-сланцев и слюдистых сланцев (горизонт VI). Линзо-видные слойки и прослои не выдержаны по мощности и простиранию, в начале слоя в переслаивании преобладают песчаники, в конце слоя - слюдистые сланцы. Обломочный материал пород представлен кварцем, слюдистый - серицитом, встречаются зерна циркона, лей-коксенизированного рутила и турмалина. В отдельных прослоях в ассоциации с серицитом присутствуют линзовидные формы хлоритоида и мелкие импрегна-ционные образования гетита. Углеродистое вещество проявляется в виде мелких зерен и тончайших слойков. В слюдистых сланцах наблюдаются также мелкие неправильной формы зерна пирита и тонкие линзы доломита. Мощность данного слоя - 30-40 м, он заканчивает трансгрессивную терригенную серию осадков.
Выше следует горизонт карбонатных пород, преимущественно доломитов (бурлинская свита, две подсвиты). Нижняя подсвита представляет среднюю и верхнюю (регрессивную) части третьего литоцикла. Залегание доломитов на сланцах резкое, ровное. В нижней части слоя (средняя часть литоцикла) доломиты бело-серые, серые и темно-серые, с линзами карбонатных брекчий взламывания и редкими прослоями алевролито-сланцев. Под микроскопом доломиты микромелкозернистые, содержат чешуйки се-
рицита и обломки кварца. Вверх по разрезу слоя терригенный материал в доломитах исчезает, они становятся мелкосредне-зернистыми, известковистыми с прослоями известняков 250-270м.
Залегающая выше бурлинская свита (вне пределов месторождения), по материалам Ю.П. Гусева и др. (1968) и П.В. Осокина и др. (1972), имеет невыдержанные состав и строение, в связи с чем трудно восстановить полную картину динамики ее осадконакопления.
Тем не менее в четырех литологи-ческих типах разрезов бурлинской свиты (терригенно-карбонатном фосфато-носном, водорослево-доломитовом, доломитовом и доломитово-известковым), прослеженных на 36 км (П.В. Осокин и др., 1972), определяется типичная для осадочного цикла последовательность слоев (рис. 5).
В разрезах по р. Поперечной, Большой Билюте, Сухой, Бурле, Бутун известковые породы третьего литоцикла сменяются горизонтом темно-серых пе-литоморфных и мелкозернистых фос-фатсодержащих доломитов с пластами фосфоритов и прослоями углеродистых серицитовых сланцев мощностью 250300 м (Ю.П. Гусев и др., 1968). Этот набор пород перекрывается крупным горизонтом черных углеродистых сери-цитовых сланцев - 100-120 м. Оба горизонта представляют регрессивную серию осадков третьего литоцикла.
Изучение фосфоритов в Восточном Саяне и Северной Монголии показало, что все они образуются на регрессивной стадии литогенеза, залегают, как правило, в доломитах, сменяющих известняки [5]. Горизонтом сланцев заканчивается разрез третьего литоцикла мощностью 660-790 м.
На сланцах залегает слой кварцитов и кварцевых песчаников мощностью до 80 м, начинающий четвертый (неполный) цикл осадков (верхнебурлин-ская подсвита). Базальный слой лито-цикла не выдержан по простиранию. В одних разрезах (р. Шенистуй, Сухая) он отсутствует - выклинивается, в других
Рис. 5. Схема соотношения основных типов пород бурлинской свиты:
1-3 - доломиты: 1 - белые, светло-серые, серые, 2 - темно-серые, черные, 3 - водорослевые; 4 - известняки; 5 - брекчии; 6 - кварц-карбонатные породы, кварциты, песчаники; 7 - сланцы; 8 - фосфатсодержащие породы; 9 - фосфориты
(р. Бутун) имеет максимальную мощность - 80 м, слагает Бутунское месторождение маршаллита (Ю.П. Гусев и др., 1968). Обломочный состав престав-лен в кварцитах одним кварцем, в песчаниках - кварцем (95%) и полевым шпатом (5%). Цемент в кварцитах отсутствует, в песчаниках - железистый. В разрезах на междуречье Черемшанки, Сухой и Малой Билюты железистый осадок гетит-гематитового состава проявился помимо цемента в песчаниках в виде линз (рис. 6) и прослоев железистых руд мощностью до 1,0 м (П.А. Хлыстов, Ю.П. Бутов и др., 1968). По мнению Ю.П. Бутова, образование кварцевого обломочного материала и железистого осадка было связано с образованием и размывом коры химического выветривания, существовавшего в перерыве между нижней и верхней под-свитами бурлинской свиты.
Рис. 6. Линза гематита (белое поле), отороченная лимонитом (темно-серые выделения). Полированный шлиф. Увеличение 40х
В четвертом литоцикле плохо выражена трансгрессивная терригенная серия осадков. В большинстве разрезов кварцевые песчаники сменяются серыми мелкозернистыми доломитами: в нижней части слоя - слюдисто-песчанистыми, в верхней - чистыми (60 м). И лишь в разрезах на междуречье Черемшанки, Сухой и Малой Билюты доломиты, сменяющие песчаники, содержат прослои хлорит-серицитовых песчанистых сланцев (80 м). Выше по разрезу следуют темно-серые доломиты и известняки (центральная часть лито-цикла, более 300 м), контактирующие с витимканскими нижнепалеозойскими гранитоидами.
Таким образом, в разрезе селен-гинской серии терригенные породы -песчаники (гравелистые в основании), алевролиты, слюдистые сланцы и карбонатные породы: доломиты, известняки, сменяясь в определенной последовательности, образуют четыре четко выраженных литоцикла.
Базальный горизонт каждого ли-тоцикла, представленный кварцитами и кварцевыми песчаниками, потенциально является продуктивным на кварцевое сырье, и в данном случае кварциты третьего литоцикла представляют Черем-шанское месторождение кремнезема. Определенным доказательством сказанного являются данные силикатного
анализа этих пород, где все показатели породообразующих элементов трех ли-тоциклов практически идентичны (таблица).
Образование продуктивных пород. На генетическую интерпретацию пород месторождения существует две основные точки зрения. Первые исследователи кварцитов - В.И. Игнатович [2] и О.В. Соколов (1972) - считают, что кварцевые обломочные породы месторождения формировались в умеренном климате за счет размыва слабосцемен-тированных кварцевых песчаников. При многократном перемыве обломочного материала на путях следования полевые шпаты и другие минералы были полностью разрушены и сохранился лишь кварц с глинисто-железистой «рубашкой» и глинисто-углеродистым цементом. Окончательное очищение вновь образованных песчаников происходило в процессе диагенеза, когда в восстановительной среде трехвалентное железо переходило в легко растворимую двухвалентную форму, а органическое вещество - в углекислый газ. В процессе метаморфизма обломки кварца приобретали гранобластовую полигональную структуру.
К такому представлению генезиса месторождения возникает несколько вопросов. Почему при многократном перемыве обломков одни из них (полевые шпаты и другие с твердостью 6) полностью разрушились, не оставив никаких следов в конечном водоеме, кварц
же с твердостью 7 сохранился, присутствует даже в крупных, гравийных обломках? А главное состоит в том, что все обломки перемещаются в речном потоке волочением по дну, и даже если разрушаются при этом, то размером менее 0,1 мм (алевриты) они перемещаются уже во взвешанном состоянии путем сальтации (скачкообразно), практически не окатываются и не разрушаются. И о каком очищении песчаников в диагенезе от трехвалентного железа (гетита, гематита) может идти речь, когда во всех разрезах они, наоборот, обогащены железистым цементом и содержат тонкие прослои оксидов и гидроксидов железа.
В последние десятилетия иную точку зрения на происхождение черем-шанских кварцитов высказывают Д.И. Царев и В.К. Хрусталев [6]. Они считают, что черемшанские кварциты образовались в результате метасоматическо-го окварцевания карбонатного цемента кварцевых песчаников с последующим их очищением от вредных примесей. К этой точке зрения возникает лишь один вопрос: каким образом, по какому признаку гидротермальные растворы проникли только к одному из множества песчано-кварцевых прослоев и слоев селенгинской серии, не затронув все другие, а до северных участков месторождения гидротермы, по-видимому, не дошли, поскольку здесь кварцевые песчаники содержат карбонатный (анкери-товый) цемент.
Результаты силикатного анализа кварцитов и кварцевых песчаников базального горизонта литоциклов (по материалам Д.Ц. Аюржанаевой, 2013;
Ю.П. Гусева и др., 1968; О.В. Соколова и др., 1972)
Элемент Литоцикл
четвертый третий второй
^2 88,20-98,66 85,75-99,92 92,60-98,83
0,28-2,98 0,05-7,69 0,48-4,10
Fe2Oз 0,03-1,27 0,06-0,90 0,18-0,92
FeO 0,31-1,06 0,12-0,96 0,55
MgO 0,58 0,01-0,35 0,05-0,22
CaO 0,30 0,01-0,04 0,05-0,10
Na2O 0,04 0,01- 0,38 0,03-0,18
^ 0,01 0,02-2,03 0,12-0,82
По нашему мнению, обломочно-кварцевые породы месторождения образовались за счет разрушения и переотложения продуктов рифейской высокозрелой коры химического выветривания пород. Такое интенсивное выветривание развивалось в течение большого промежутка времени рифея и в данном случае сопровождало полностью селен-гинский литогенез.
Степень выветривания исходных пород определяется конечными продуктами этого процесса: это кварц, серицит, хлоритоид, лимонит, гетит и гематит. Кварц - минерал, не разрушаемый на всех стадиях выветривания - от дезинтеграции до латеритной. В данном случае он как минерал, практически единственно сохранившийся в коре выветривания, отвечает каолинитовой и латеритной стадиям.
Серицит и хлоритоид - производные каолинитовой стадии выветривания. В диагенезе каолинитовый ил в морской среде преобразуется в иллит, переходящий при метаморфизме в серицит:
3[Al2Oз•2SiO2•2H2O] + K2SO4 = K2O•3Al2Oз•6SiO2•2H2O + H2SO4+3H2O.
Для превращения каолинита в хлоритоид необходимо участие железа, которое в гидроксидной форме поступало в бассейн из коры выветривания: Al2Oз•2SiO2•2H2O + Fe(OН)2 =
FeO•Al2Oз•SiO2•H2O + H4SiO4.
Получается, что химическое выветривание превосходило каолинито-вую стадию и соответствовало, по всей вероятности, промежуточной каолинит-латеритной стадии, когда при гидролизе минералов меланократовых пород возникали гидроксиды железа.
Существование этого процесса подтверждается еще одним вещественным фактом - образованием в процессе седиментации обломочного кварца хе-могенного железистого доломита - анкерита, присутствующего в качестве цемента. Наличие в нем оксида железа ярко проявилось при неогеновом химическом выветривании пород, когда в ре-
зультате растворения цемента песчаников возникали разного размера поры и в них проявлялся нерастворенный гетит. Железистые лимонит-гетитовые осадки в виде слоев, слойков, линзочек и импрегнации почти повсеместно сопровождают хлоритоидные слойки и линзы в алевролит-серицитовых сланцах и кварцевых песчаниках.
Можно отметить, что анкерит и хлоритоид сопутствуют высокозрелым верхнепротерозойским осадкам иркут-ной и табинзуртинской свит в расположенном сравнительно близко Окино-Китойском районе Восточного Саяна. С табинзуртинской свитой связано Бок-сонское месторождение боксит-железных руд.
Весьма существенной чертой трансгрессивно-регрессивных образований селенгинской серии является ритмичное чередование в разрезах всех терригенных пород: песчаников, алевролитов и слюдистых сланцев. В таком переслаивании выделяются двух- и трехкомпонентные ритмы, при этом отмечается, что в трансгрессивных сериях литоциклов вверх по разрезу в ритмах уменьшается количество песчаного материала вплоть до полного исчезновения и увеличивается количество слюдистых (первично глинистых) минералов с образованием слюдистых сланцев. В регрессивных сериях наблюдается обратная картина: вверх по разрезу уменьшается роль слюдистых минералов и увеличивается количество песчаных осадков.
Такое постоянно повторяющееся чередование пород можно объяснить одной причиной - колебательными движениями земной коры, происходящими в процессе седиментации продуктов выветривания. Трансгрессия моря, вызванная опусканием земной коры, сопровождалась малоамплитудными колебательными движениями при преобладающем отрицательном векторе движения, и возникали ритмы от грубых осадков до тонких. Таким же образом происходила морская регрессия, ко-
гда при частых кратковременных колебательных движениях земной коры в процессе общего ее поднятии формировались ритмы от тонких осадков к грубым.
Присутствие в кварцитах и кварцевых песчаниках терригенных первично глинистых (серицит, хлоритоид), карбонатных (анкерит, доломит) и железистых примесей обусловлено фаци-альным фактором. В момент размыва каолинит-латеритной коры выветривания в литоральной и сублиторальной (внутренней области шельфа) зонах бассейна отлагались чисто кварцевые обломки и гидроксиды железа - продукты верхней, латеритной части коры выветривания. Затем по мере удаления от области сноса в сублиторали в центральной области шельфа совместно с кварцевыми обломками и редкими зернами полевого шпата осаждался глинистый каолинитовый материал - продукт размыва средней, каолинитовой части коры выветривания. Далее во внешней области шельфа происходило выпадение химических карбонатных осадков (анкеритового цемента). Насущная задача исследований - определение территориально в продуктивном пласте (и в других кварцитовых пластах) фаци-альных зон, свободных от слюдисто-карбонатных примесей.
Немаловажно уточнить, какие породы являлись источником коры выветривания, сформировавшей месторождение. Ответить на этот вопрос достаточно трудно, поскольку селенгинская серия повсеместно ограничена (прорвана) гранитоидами баргузинского и витим-канского комплексов. Предположение можно сделать, опираясь на некоторые минералы, сохранившиеся при выветривании, и химический анализ кварцитов. Такими минералами являются зерна циркона, турмалина, лейкоксенизиро-ванного рутила, гетит.
В ближайшем окружении пород селенгинской серии в небольших останцах в гранитоидах баргузинского и ви-тимканского комплексов присутствуют
породы суванихинской и тилимской свит средне-верхнерифейского возраста, сложенные различными сланцами, кварцевыми песчаниками, кварцитами, кристаллическими известняками и доломитами. Л.И. Салоп эти породы сопоставляет с породами итанцинской и бурлинской свит [3]. По его данным, суванихинская свита подстилается кварцитами котороконской свиты нижнего протерозоя, итанцинская свита перекрывает гнейсо-граниты муйского комплекса также нижнепротерозойского возраста. Эти породы, по всей вероятности, являлись «материнскими» при образовании продуктивной коры выветривания, создавшей Черемшанское месторождение кварцитов, а также кварцитов второго и четвертого литоциклов.
Образование в исследуемом районе, входящим в Восточно-Сибирский регион, в рифее высокозрелой коры химического выветривания каолинит-латеритной стадии являлось событием достаточно редким. Оно проявлялось лишь дважды: в нижнем рифее, отметившись пурпольской свитой с кварцитами и диаспоритами (Патомское Нагорье) и в средне-верхнем рифее - кварцитами, кварцевыми песчаниками, хло-ритоидами и диаспором в иркутной (Восточный Саян), голоустинской (Западное Прибайкалье) и джемкуканской (Патомское Нагорье) свитах [4].
Вполне естественно, что со второй эпохой химического выветривания связана селенгинская серия пород и, в частности, итанцинская свита с кварцитами Черемшанского месторождения.
Библиографический список
1. Аюржанаева Д.Ц. Вещественный состав и генетические особенности формирования Черемшанского месторождения кремнеземного сырья: авто-реф. дис. ... канд. геолог.-минералог. наук: 25.00.11. Улан-Удэ, 2013. 28 с.
2. Игнатович В.И. Песчаники Че-ремшанского месторождения - высококачественное кварцевое сырье // Мине-
рально-сырьевая база строительных материалов Бурятии. Улан-Удэ, 1978. С. 87-91.
3. Салоп Л.И. Геология Байкальской горной области. М.: Недра, 1964. 515 с.
4. Семейкин И.Н. Среднери-фейская кора выветривания гранито-гнейсов Гарганской глыбы и продукты ее переотложения (Восточный Саян) // Известия Сибирского отделения секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2009. № 2 (35). С. 126-137.
профессор Иркутского го
5. Семейкин И.Н. Фациальный и химический факторы фосфатогенеза на примере пластовых фосфоритов Восточного Саяна и Северной Монголии // Проблемы геологии фосфоритов: тез. докл. IV Всесоюз. совещ. Таллин, 1988. С.160-162.
6. Царев Д.И., Хрусталев В.К. Новые данные о генезисе Черемшанского месторождения кремнеземного сырья // Геологической службе Бурятии - 50 лет: мат-лы регион. науч.-практ. конф. Улан-Удэ, 2003. С.104-106.
Рецензент доктор гео лого-минералогических наук, ственного технического университета А.П. Кочнев
