CC BY
82
А.В. Поднебесных
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА РУД СЫДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ (ВОСТОЧНЫЙ САЯН)
Рассмотренны и описаны все основные типы вмещающих пород и руд Сыдинского месторождения. Полученные результаты расширяют представление о строении, особенностях химического состава вмещающих пород и руд объектов рифейского возраста в Алтае-Саянской складчатой области.
Крупные концентрации железа, характерные для раннего докембрия, имеют осадочную природу и накапливались преимущественно в Северной Америке, Австралии, Восточной Европе, некоторых регионах Азии. Менее характерны они для фанерозойских складчатых областей.
В складчатых областях юга Западной и Центральной Сибири концентрации железистых кварцитов установлены на нескольких стратиграфических уровнях: архейском, протерозойском, рифейском, венд-нижнекембрийском и девонском [1, 2]. Рифейский уровень кремнисто-железистого оруденения был впервые установлен и описан в составе джебашской серии Западного Саяна [3-5]. Впоследствии в структурах Восточного Саяна была выделена кувайская серия, которая по своему составу, внутреннему строению и наличию железооруденения очень близка к джебашской серии. В составе джебашской и кувайской серий пласты сери-цит-хлорит-кварц-гематит-магнетитовых руд залегают среди хлорит-кварц-серицитовых сланцев и характеризуются в целом зеленосланцевым уровнем метаморфизма. Сыдинское железорудное месторождение железистых кварцитов является первым наиболее разведанным и описанным объектом рифейского возраста в Ал-тае-Саянской складчатой области.
Цель работы - выяснение особенностей химического состава, определение и анализ факторов, повлиявших на состав и изменчивость вмещающих пород и руд Сыдинского железорудного месторождения.
Сыдинское железорудное месторождение расположено в пределах одноименного выступа рифея, ограниченного зонами разломов. На юге Сыдинского блока отложения кувайской серии перекрываются кремнисто -карбонатными породами вендской павловской свиты, что хорошо видно в разрезе вдоль железной дороги Абакан-Тайшет к северу от ж/д станции Стоффато.
Интрузивные породы района, прорывающие отложения кувайской серии, представлены мелкими телами и двумя крупными массивами, ограничивая отложения серии на юге и севере. Наиболее древние интрузии рассматриваются в составе лысанского комплекса верхнего докембрия в виде линзовидных тел метагаббро и актинолитовых габбро-амфиболитов. Вторая группа интрузивных пород представлена также преимущественно малыми линзовидными и штокообразными телами габбро и диоритов, предшествующими гранитным интрузиям. Обычно они относятся либо к шиндинско-му интрузивному комплексу раннего кембрия, либо рассматриваются в составе ранних фаз кембро-ордовикского ольховского комплекса. Сыдинское рудное поле и поля развития кувайской серии к востоку от него содержат дайки микрогаббро, габбро-порфиритов, диорит-порфиритов и оливиновых габбро.
Сыдинское железорудное месторождение расположено среди кварц-серицит-хлоритовых сланцев на некотором удалении от активных интрузивных контактов Сыдинского и Буеджульского гранитных массивов. В качестве основного элемента структуры месторождения рассматривается сильно сжатая антиклинальная складка, в ядре которой располагаются кварц-серицит -хлоритовые сланцы, перекрывающиеся зелеными кварц-эпидот-хлоритовыми сланцами. Антиклинальная структура осложнена разрывными нарушениями и многочисленными мелкими складками.
В пределах Сыдинского рудного поля прослежены серии субпараллельных разрывных нарушений северовосточного простирания. Изучение керна скважин и коренных обнажений показывает значительную и неоднородную пликативную дислоцированность рудовмещающих пород и руд.
Рудная залежь ориентирована согласно генеральному залеганию пород кувайской серии. Общая протяженность рудной зоны по простиранию превышает 3 км при максимальной мощности в створе первой и второй скважин до 130 м.
В районе месторождения можно выделить два типа пород, которые вмещают оруденение: 1) эпидот-
актинолитовые и 2) хлорит-мусковит-кварцевые. Оба этих типа имеют довольно широкие колебания состава.
Руды Сыдинского месторождения представлены железистыми кварцитами, чередующимися с железистыми сланцами и содержащими прослои обычных хлорит-мусковит-кварцевых сланцев. Среди руд Сыдинского месторождения по соотношению главных рудных минералов можно выделить магнетитовые и гематит-магнетитовые, гематитовые и магнетит-гематитовые руды. В составе магнетитовых руд гематит присутствует в количестве от нескольких долей процента до нескольких процентов, а в собственно гематитовых рудах магнетита может не быть вообще. Собственно магнетито-вые руды встречаются в виде отдельных прослоев среди гематит-магнетитовых и магнетит-гематитовых руд. Все руды обладают полосчатой и плойчато-полосчатой текстурой типичной для железистых кварцитов. Также иногда в рудах встречаются брекчиевые текстуры и текстуры пересечения прожилков.
По мощности рудных прослоев среди железистых кварцитов Сыдинского месторождения можно выделить микро- и тонкополосчатые с мощностью полос до 2 мм; средне- и грубопосчатые с мощностью полос до 2 см и более. Довольно часто проявляются разнопосча-тые кварциты с широким колебанием мощности рудных прослоев и внутренней неоднородностью широких полос в небольшом интервале.
Статистическое распределение железа по рядовым пробам характеризуется отчётливой двухмодально-
стью. На рис. 1 по 160 пробам обособились две группы: 1) рудные сланцы с модальным содержанием железа общего около 10% и с колебанием содержаний от 5 до 25%; 2) собственно руды (железистые кварциты) с модальным содержанием железа 35% (интервал содержа-
ний 25-50%). Полученный результат подтверждает справедливость выделения рудных сланцев как особого типа оруденелых пород, или бедных руд. Также разные типы рудных концентратов отчетливо различаются по химическому составу (рис. 2) [6].
Рис. 1. Распределение содержания железа в рудах Сыдинского месторождения по данным рядового опробования (п=160).
Рис. 2. Составы железистых кварцитов и рудных сланцев на диаграмме кремний - алюминий - фосфор в массовых долях, %
Из приведенных ниже таблиц химических анализов (табл. 1-3) железистых кварцитов, рудных сланцев и вмещающих кварц-мусковит-хлоритовых сланцев видно, что основные отличия в составе между этими тремя группами выражаются в разном содержании в них кремнезема, глинозема, окислов железа, марганца, фосфора.
Среднее содержание кремнезема в породах Сы-динского месторождения составляет 43,3%. Оно варьирует от 15 до 60% в зависимости от типа пород. Наибольшие концентрации 8Ю2 отмечаются во вмещающих сланцах (до 60%), где встречаются чисто кварцевые прослои. Также его повышенные концентрации отмечаются на участках гидротермальной проработки толщи месторождения вторичными гидротермальными растворами. Наибольшие содержания А1203 отмечаются во вмещающих сланцах, что связано с большим количеством алюмосиликатов, которые наблюдаются в них. Минимальное содержание глино-
зема характерно для наиболее богатых гематит-магнетитовых руд. При этом такая картина наблюдается не только при сравнении различных по соотношению рудных минералов самих руд (например, гема-титовых, гематит-магнетитовых), но и при сравнении одноименных по соотношению рудных минералов руд, отличающихся лишь содержание железа.
Судя по данным химического анализа, руды отличаются от рудных сланцев более высоким содержанием фосфора - до 2,5% Р202, более низким содержанием Ті02, щелочей К20 и №20. Содержания СаО и М^ примерно одинаковы и в рудах, и в рудных сланцах, что говорит о довольно равномерной проработке наложенными гидротермальными процессами всего месторождения.
В таблицах для сравнения с породами и рудами Сы-динского месторождения приведены данные по химическому составу аналогичных пород и руд Кривбаса, которые также характеризуются зеленосланцевым уровнем метаморфизма [7].
Химический состав хлоритсодержащих магнетитовых и гематитовых кварцитов по результатам анализа
штуфных проб, мас. %
Оксид 1 2 3 4 5 Среднее Стандарт б
SiO2 2б,5 25,2б 22,7б 21 15,б4 22,23 4,2б 39,01
TiO2 0,19 0,19 0,1 0,05 0,05 0,12 0,07 0,07
A12O3 4,53 3,88 2,4 1,82 1,52 2,83 1,31 0,35
Fe2O3 53,00 57,13 б5,13 52,94 70,09 59,б5 7,бб 42,18
FeO 2,б3 3,18 4,11 4,11 4,12 3,б3 0,б9 13,32
MnO 0,7б 0,2 0,10 0,13 0,14 0,27 0,28 0,09
Sob 0,8б 0,92 0,77 1,12 2,8б 1,31 0,88 -
MgO 2,72 1,9б 3,04 б,8б 1,09 3,13 2,21 1,37
CaO 4,б8 2,55 1,08 9,42 2,09 3,9б 3,32 0,77
Na2O 1,3б 2,18 0,37 2,11 2,11 1,б3 0,78 0,20
K2O 0,1 0,1б 0,1 0,б4 1,б2 0,52 0,б5 0,18
P2O5 2,72 1,85 0,3 0,23 0,11 1,04 1,18 0,18
Т а б л и ц а 2
Химический состав рудных сланцев по результатам силикатного анализа групповых проб в массовых долях, мас. %
Оксид 1 2 3 4 5 Среднее Стандарт б
SiO2 47,30 45,30 43,33 40,31 48,08 44,8б 3,14 43,54
TiO2 0,41 0,37 0,35 0,33 0,22 0,34 0,07 0,43
A12O3 15,00 13,50 11,72 10,10 9,б5 11,99 2,2б 14,б1
Fe2O3 9,94 13,51 22, б 5 20,31 17,21 1б,72 5,11 5,10
FeO 17,79 13,17 12,81 22,2б 15,74 1б,35 3,87 21,84
MnO 0,17 0,21 0,34 0,19 0,27 0,24 0,07 0,10
Sob 2,8б 4,12 0,59 0,б1 1,1б 1,87 1,5б -
MgO 2,20 3,40 4,05 2,80 4,25 3,34 0,8б 4,83
CaO 4,45 5,75 4,59 3,44 3,1б 4,28 1,03 0,24
P2O5 0,б1 0,79 0,5б 0,22 0,27 0,49 0,24 0,10
Т а б л и ц а 3
Химический состав кварц-мусковит-хлоритовых сланцев, мас. %
Оксид 1 2 3 4 5 Среднее Стандарт б
SiO2 57,12 б1,50 б8,80 б1,80 57,б4 б 1,37 4,б7 58,2б
TiO2 1,40 0,82 0,б7 0,5б 0,53 0,80 0,3б 0,49
A12O3 2б,24 20,14 19,42 21,39 23,03 22,04 2,72 19,77
Fe2O3 2,02 2,02 2,02 1,б8 1,25 1,80 0,34 3,0б
FeO б,98 б,23 5,54 5,00 4,12 5,57 1,10 б,бб
MnO 0,12 0,33 0,14 0,14 0,14 0,17 0,09 0,05
Sob 0,33 0,52 0,88 0,б4 1,12 0,70 0,31 -
MgO 5,91 5,92 2,85 0,12 0,12 2,98 2,90 1,40
CaO 0,11 0,04 0,00 0,00 0,04 0,04 0,04 0,38
Na2O 0,22 0,18 0,12 0,12 0,1б 0,05 0,23
K2O 1,93 0,11 7,92 7,92 4,47 4,05 4,37
Примечание. В столбцах № 1-5 химические анализы, выполненные в Западно-Сибирском испытательном центре г. Новокузнецк, в столбце № 6 - химические анализы средних содержаний для пород Кривбаса по М. А. Ярощук [7].
В целом состав довольно близок, а рудные сланцы и вмещающие породы отличаются содержанием 8і02, БеО, МпО и СаО. Это связано с тем, что на месторождениях Кривбаса вмещающими породами, как правило, являются кварцево-слюдистые, кварцево-хлоритовые и кварц-карбо-натно-хлоритовые сланцы, в рудных сланцах магнетит преобладает над гематитом и отсутствуют минералы марганца.
Для анализа данных по химическому составу вмещающих пород и руд был использован факторный
анализ, который выявил, что расчленение вмещающих пород и руд Сыдинского месторождения выражается в почти полярном распределении 1) SiO2, Al2O3, K2O, MgO, TiO2, Na2O, Fe2O3; P2O5, 2) Sob; 3) FeO, MnO, CaO. В табл. 4 показаны результаты выбора трех главных факторов, определяющих в совокупности около 80% изменчивости состава вмещающих пород и руд. Фактор №1, который отражает около 44% изменчивости, можно интерпретировать как процесс пер-
вичного накопления и уплотнения осадков в бассейне осадконакопления, на нюансы состава которого, возможно, влияли добавки из терригенно-вулканического источника. Нагрузки на 8Ю2, Ре203 отвечают за формирование самих железистых осадков, нагрузки на А1203, 8Ю2, Mg0, №20, К20 - за образование глини-
Факторные нагрузки на
стой составляющей. Оксид фосфора накапливается там, где накапливается магнетит. В связи с воздействием этого фактора на месторождении можно выделить две больших группы пород: вмещающие кварц-хлорит-серицитовые сланцы и магнетит-гематитовые руды.
Т а б л и ц а 4
главных компонента, %
Оксид Фактор 1 Фактор 2 Фактор 3
8І02 -0,88 -0,10 -0,24
ТІО2 -0,82 -0,30 0,21
АІ2О3 -0,93 -0,28 -0,02
Бе20з 0,91 -0,05 -0,28
БеО 0,46 0,34 0,59
МпО 0,04 -0,09 0,74
СаО -0,05 0,22 0,85
Mg0 -0,49 -0,09 0,47
о: си 0,86 0,13 0,26
№2О -0,69 -0,44 -0,18
К2О -0,80 -0,11 -0,23
8оЪ 0,08 0,98 0,13
Собственные векторы 6,97 3,39 2,21
Доля изменчивости 0,44 0,21 0,14
Фактор № 2 отражает около 21% изменчивости и характеризует одновременный процесс гидротермального изменения вмещающих пород и руд с образованием бе-резитов. При этом параллельно шло формирование пирита с небольшим выносом щелочей и глинозема.
Фактор № 3 отражает около 14% изменчивости и характеризует процесс гидротермального изменения пород с образованием кварц-карбонатных жил с марганцем, свинцом и цинком. Повышенная обогащен-ность толщи марганцем не ведет к образованию его самостоятельных минералов. Если бы марганца в системе было больше, то он обособлялся бы в виде карбонатов и оксидов как на Белокитатском месторождении. С этим процессом может быть связана золоторудная и молибденовая минерализация района, которая прояви-
лась на таких месторождениях, как Джетское и Теплый ключ.
Таким образом, из вышесказанного следует, что Сы-динское железорудное месторождение совместно с железистыми кварцитами джебашской серии можно считать эталоном для рифейских железистых кварцитов Алтае-Саянской складчатой области. Состав железистых кварцитов Сыдинского месторождения аналогичен составу железистых кварцитов классических месторождений такого типа. При выполнении факторного анализа методом главных компонент выявилась внутренняя структура данных, определились факторы, отражающие процессы образования и изменения вмещающих пород и руд: процесс накопления и уплотнения осадка и процесс гидротермального изменения пород и руд.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоус Н.Х. Краткие сведения об осадочных и осадочно-метаморфизованных железорудных месторождениях и проявлениях Алтае-Саянской
горной области. М.: Изд-во АН СССР, 1959. Т. 1, кн. 2. С. 520-550.
2. Князев Г.Б. Метаморфизованные железные руды кремнисто-железистой формации в нижнем кембрии Казыр-Кизирского синклинория //
Деп. ВИНИТИ. № 242 8В. 1986. 14 с.
3. Баженов И.К. Железистые кварциты Западного Саяна и их перспективы // Материалы к изучению месторождений железа и золота Западной
Сибири. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1963. С. 3-10.
4. Баженов И.К. Западный Саян // Очерки по геологии Сибири. М.: Изд-во АН СССР, 1934. 137 с.
5. Староверов Л.Д. Сыдинское железорудное месторождение // Вестн. Зап.-Сиб. геол. разв. треста. 1933. Вып. 1. 76 с.
6. Князев Г.Б., Гуков С.В., Поднебесных А.В. Железистые кварциты Сыдинского месторождения (Восточный Саян) // Рудные месторождения.
Минералогия. Геохимия. Томск: Изд-во ТГУ, 2003. Вып. 3. С. 59-66.
7. Ярощук М.А., Горлицкий Б.А., Оноприенко В.Л., Ярощук Э.А. Геохимические особенности железисто-кремнистых пород Криворожья как
отражение физико-химических условий их седиментации и метаморфизма. Киев: Изд-во КГЭ ГКП, 1975. 52 с.
Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 30 ноября 2007 г.
