CC BY
43
УДК 550.422.424, 551.3.053
О.П.МЕЗЕНЦЕВА, аспирантка, [email protected]
И.В. ТАЛОВИНА, докторант, i. talovina@gmail. com
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет)
0.P.MEZENTSEVA, post-graduate student, oksygeo@rambler. ru
1.V.TALOVINA, post-doctoral student, i. talovina@gmail. com
Saint Petersburg State Mining Institute (Technical University)
ВЕЛИЧИНА A34S В МИЛЛЕРИТЕ И ГЕНЕЗИС ШАМОЗИТОВЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД ЕЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
(СЕВЕРНЫЙ УРАЛ)
В статье рассматривается генезис шамозитовой зоны Еловского никелевого месторождения коры выветривания на примере клинохлор-бриндлейит-шамозитовых никелевых руд. По результатам исследований изотопное отношение 34S/32S в миллерите из руд этого типа изменяется от -35,5 до -45,6±0,6 %о. Эти значения отвечают осадочным горным породам, что говорит о близповерхностном экзогенном генезисе шамозитовых никелевых руд.
Ключевые слова: Еловское месторождение, никелевые руды, шамозит, непуит, ли-зардит, коэффициенты накопления, элементы-примеси.
VALUE A34S IN MILLERITE AND GENESYS OF CLINOCHLORE-BRINDLEYITE-CHAMOSITE NICKEL ORES IN THE ELOV SUPERGENE DEPOSIT (NORTH URALS)
The article deals with genesis of chamosite zone in Elov supergene nickel deposit after the example of clinochlore-brindleyite-chamosite nickel ore. According to obtained data, isotope ratio 34S/32S in millerite from these ore type varies from -35,5 to -45,6±0,6 %o. This value corresponds to sedimentary rocks und testifies surface exogenous genesis of chamosite nickel ores.
Key words: Elov deposit, nickel ore, chamosite, nepouite, lizardite, coefficients of accumulation, trace elements.
Еловское никелевое месторождение Се-ровской группы кобальт-железо-никелевых месторождений находится на Северном Урале в Свердловской области и в настоящее время является самым крупным промышленным никелевым объектом на Урале. Продуктивные залежи никелевых руд месторождения приурочены к Кольскому офиолитовому массиву, который расчленен меридиональными нарушениями на три блока: западный, центральный и восточный с амплитудами вертикальных перемещений порядка 200 м [1]. На уровне современного эрозионного среза обнажаются только ультрамафиты приподнятого центрального блока (рис.1).
Ультрамафиты западного и восточного блоков погружены и образуют грабенообразные структуры фундамента западной Замарай-ской и восточной Сосьвинской депрессий, где кора выветривания имеет наибольшую сохранность, и в которой и залегает Еловское никелевое месторождение. Рудное поле месторождения вытянуто в меридиональном направлении в виде серповидной залежи длиной 2,5 км и шириной 100-650 м [2]. В вертикальном разрезе его наблюдается сложная минерально-геохимическая зональность (сверху вниз): зона осадочных природно-легированных железных руд (до 15 м), оксидно-железная зона (до 5 м), шамозитовая
58 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.189
о, м 100 200
Замарайская депрессия
Центральный горст Сосьвинская Кольского массива депрессия
Рис.1. Геологический разрез Серовского района [1]
1 - четвертичные отложения; 2 - диатомит, эоцен; 3 - опока, палеоцен; 4 - аргиллит, палеоцен; 5 - песчаник (а) и песок кварцево-глауконитовый (б) (К2mst); 6 - песок глинистый, кварцево-глауконитовый (К^П:); 7 - глина лигнитовая (а), руда железная бобово-конгломератовая (б) (К1-2а1^т); 8 - глина каолинитовая (К1ар); 9 - кварцево-каолинитовая порода (К1); 10 - кора выветривания ультраосновных пород ^-Т); 11 - серпентинит (PZ); 12 - кварцевый диорит, гра-нодиорит (PZ); 13 - порфирит (PZ); 14 - толща эффузивно-осадочных пород (PZ);
15 - тектонические нарушения
зона (50 м) и серпентинитовая зона (30 м). От всех остальных месторождений Уральской гипергенной провинции Еловское месторождение резко отличает присутствие мощной зоны никеленосных шамозитовых метасоматитов, которая в настоящее время является главной промышленной рудной зоной месторождения. Происхождение этой зоны дискуссионно, в разное время не ее генезис высказывались прямо противоположные точки зрения - классическая экзогенная [2] и термально-гипергенная [4]. Главным породообразующим и рудным минералом которых является шамозит - хлорит, железистый член изоморфного ряда клинохлор-шамозит, химический состав которого характеризуются высоким содержанием за-кисного железа, а в рудах Еловского месторождения также повышенным количеством никеля (в среднем 1,95 % №0). Помимо шамозита в рудах шамозитовой зоны нашими исследованиями обнаружен ряд других рудных минералов, в том числе такой высоконикелевый минерал, как миллерит. Цель настоящей статьи - обосновать генезис кли-нохлор-бриндлейит-шамозитовых руд Елов-ского месторождения по данным изотопного состава серы в миллерите из этих руд.
Еловское гипергенное никелевое месторождение - единственное из всех месторождений коры выветривания Урала, где железистый хлорит шамозит содержится не
в количестве первых процентов, как обычно, а имеет породообразующее значение и слагает специфические никеленосные метасо-матиты существенно шамозитового состава, в том числе и изученные нами миллеритсо-держащие клинохлор-бриндлейит-шамози товые метасоматиты. Масштаб этого явления значителен. Судя по геологическим данным, полученным в процессе эксплуатации месторождения и по нашим наблюдениям в карьере, процесс образования шамози-товых метасоматитов - процесс шамозити-зации - на Еловском месторождении носил глобальный характер. Зона шамозитовых руд залегает повсеместно под оксидно-железной зоной, проникая до глубины 4050 метров и фактически занимая в разрезе месторождения место более типичной для уральских месторождений нонтронитовой зоны. В нижележащих обохренных лизарди-товых серпентинитах процесс шамозитиза-ции выражен уже слабее и в пекораит-хризотиловых серпентинитах он постепенно затухает.
Генезис шамозитовой минерализации окончательно не установлен. По данным работ предшественников [2] в отличие от родственных никелевых месторождений коры выветривания Урала история формирования руд Еловского месторождения была более сложной. Помимо стадии образования суб-латеритной коры выветривания на ультра-
^ Сульфаты
эвапоритов
Осадочные породы
□
Океаническая вода
|Метаморфиче ские породы
1=1 □
II Внеземной материал | (метеориты и лунные породы)
Граниты Базальты
J_I_L
50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40
53Х %о
Рис.2. Отношения 348/32Б в некоторых геологически важных объектах (534Б относительно CD троилита) [5]
мафитах Кольского массива (Т-1), она включала стадию эпигенеза (К1) - разрушения, переноса и переотложения материала верхних горизонтов этой коры в депрессиях па-леорельефа (рис. 1) с образованием осадочных бобово-конгломератовых железистых пород из продуктов латеритного выветривания. По данным тех же авторов близодновременно с бобово-конгломератовыми рудами в более глубоких горизонтах месторождения за счет просачивания поверхностных застойных вод образовывались шамозитовые метасоматиты. Несколько иного взгляда на происхождение шамозитовой зоны Еловского месторождения придерживался Б.М.Михайлов [4], который считал, что источник вод, послуживший причиной формирования шамозитовой зоны, был глубинным, термально-гипергенным, и развивал модель «термального окна» в районе Еловского месторождения [2]. Авторы отчасти разделяют такую точку зрения, поскольку нами в нижних горизонтах серпен-тинитовой зоны месторождения обнаружены низко- и среднетемпературные метасоматиты типично гидротермального происхождения -пекораит-хризотиловые и клинохлор-хризо тиловые серпентиниты. Полученные нами новые данные по минералогии шамозитовой зоны Еловского месторождения и обнаружение в ней миллеритсодержащих шамозито-вых руд позволило нам уточнить происхождение этой зоны.
60
Традиционно миллерит принадлежит к числу поздних никелевых минералов гидротермальных месторождений. По данным И. Костова [3] миллерит - акцессорный минерал рудных тел и околорудных метасомати-тов гидротермальных месторождений золота, меди и ртути, залегающих в гипербази-тах; на месторождениях медно-никелевых руд он присутствует в качестве позднего или вторичного минерала, развивающегося по пентландиту. В отдельных справочниках также указано, что миллерит образуется при поверхностных процессах выветривания ультраосновных пород под действием кислых, насыщенных Н^ поверхностных вод.
Чтобы прояснить генезис миллерита Еловского месторождения, нами был исследован изотопный состав серы в милле-рите из клинохлор-бриндлейит-шамози-тового типа никелевых руд. По результатам исследований, проведенных в изотопно-геохимической лаборатории института минералогии Фрайбергской горной академии (аналитик проф. М.Тихомирова) по данным анализов величин 53^ СОТ миллерита Еловского месторождения равна -45,6±0,6 и -35,5 %о. Из диаграммы Й.Хефса [5] (рис.2) видно, что эти значения отвечают осадочным горным породам, следовательно, есть все основания предполагать, что источник вод, послуживших причиной образования миллеритсодержащих клино-
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.189
хлор-бриндлейит-шамозитовых руд Елов-ского месторождения, был близповерхно-стным, экзогенным.
Таким образом, историю формирования Еловского никелевого месторождения можно представить следующим образом. Сформировавшаяся в триас-юрское время по апо-дунитовым и апогарцбургитовым серпентинитам Кольского массива мощная кора выветривания полного латеритного профиля в альб-сеноманское время была частично размыта [2]. Центральный горст Кольского массива (рис.1) служил в это время водоразделом между Замарайской и Сосьвинской депрессиями [1]. Продукты никеленосной коры выветривания этого горста подвергались эрозионному размыву и сносились в прилегающие депрессии, где отлагались на породах размытой латеритной коры. В то время в Замарайской депрессии существовали озерно-болотные водоемы и речная сеть, в которых происходило отложение рудоносных осадков этой перемытой коры с образованием бобово-конгломератовых, а также массивных, грубо и тонко-слоистых осадочных железных руд [1]. Одновременно с образованием осадочных железных руд в период нижнего мела происходит коренная перестройка минерального состава пород более глубоких горизонтов никеленосной коры выветривания под воздействием просачивания в эти породы болотных вод, обогащенных углекислотой, сероводородом, железом, органикой, никелем, кобальтом и другими компонентами, т.е. начинается процесс шамозити-зации. Фактически процесс шамозитизации -это процесс инфильтрационного метасоматоза под влиянием просачивания застойных болотных вод на глубину в условиях восстановительной среды, ограниченного доступа кислорода и повышенной активности сероводорода и углекислоты. Под влиянием этого метасоматоза охры и серпентиниты преобразуются в шамозитовые, а точнее в клинохлор-бриндлейит-шамозитовые, клинохлор-тальк-
шамозитовые, непуит-шамозитовые, шамо-зит-лизардитовые, и другие метасоматиты по железным охрам и серпентинитам, а также по выветрелым жильным породам Кольского массива. Процесс шамозитизации интенсивно проявлен в оксидно-железной зоне, слабее в обохренных лизардитовых серпентинитах и совсем слабо в хризотиловых серпентинитах с явным затуханием процесса на глубину.
Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 -2013 годы и при поддержке грантов Германской службы академических обменов DAAD по программе «Михаил Ломоносов» 2007 г. № А/07/97635 и 2009 г. № А/09/72762 совместно с грантами Министерства образования и науки РФ 2008 г. № РНП 2.2.2.3.16182, и 2010 г. № РНП 2.2.2.3.9100.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вторушин А.В. Мезозойские железные руды Серовского района / А.В.Вторушин, Н.А.Журавлева. М., 1967. 166 с.
2. Кононова Л.И. Серовское месторождение гипергенного никеля / Л.И.Кононова, К.Г.Бородина, Н.Д.Вохмятина // Рудоносные коры выветривания. М.: Наука, 1974. С.163-172.
3. КостовИ. Минералогия. М., 1971. 585 с.
4. Михайлов Б.М. Перспективы развития сырьевой базы никелевой промышленности Урала // Региональная геология и металлогения. 2002. № 15. С. 97-109.
5. Хефс Й. Геохимия стабильных изотопов. М.: Мир, 1983. 200 с.
REFERENCES
1. Vtoruschin A. V., Zhuravleva N.A. Mesozoic ferrous ores of Serov region / A.V.Vtoruschin, N.A. Zhuravleva. Moscow, 1967. 166 c.
2. Kononova L.I. Serov deposit supergene nickel / L.I.Kononova, K.G.Borodina, N.D.Vohmyatina // Ore-bearing weathering crust. Moscow: Nauka, 1974. P.163-172.
3. Costov I. Mineralogy. Moscow. 1971. 585 p.
4. Mikhailov B.M. Perspective of mineral base of nickel industry in Urals. // Regionalnaya geologiya I metal-logeniya. 2002. № 15. p. 97-109.
5. Khefs Y. Geochemistry of stable isotopes. Moscow: Mir. 1983. 200 p.
