25.03.2021

Углеродсодержащие породы заонежской свиты нижнего протерозоя Карелии и их геохимическая специализация


Черносланцевые формации в настоящее время привлекают все большее внимание исследователей в связи с комплексным использованием их как минерального сырья, а также как коллектора многих рудных компонентов. Большой научный и практический интерес представляют собой широко распространенные на территории Карелии углеродсодержащие образования заонежской свиты и ее аналогов, относящиеся к нижнему протерозою. Наибольшее площадное распространение эти образования получили в акватории Онежского озера, где занимают площадь более 10 тыс. км2. Значительные площади углеродсодержащие породы данного уровня занимают также в районах Приладожья, Пана-Куолаярвинского синклинория, несколько меньшие — в пределах Кукасозерской, Суоярвской и Туломозерской структурных зон.

В зависимости от активности тектонических движений, особенно складчатых, в различных структурно-формационных зонах породы имеют разную степень метаморфических изменений. Наименее изменены (до стадии зеленых сланцев) породы Онежской мульды. Здесь образования заонежской свиты представлены алевролитами, туфами, туффитами, доломитами, кремнистыми осадками, шунгитовыми породами, лавами основного состава и породами осадочно-вулканогенного ряда общей мощностью до 600 м. Согласно принятой стратиграфической схеме образования заонежской свиты представлены двумя подсвитами: нижней, существенно песчано-глинисто-карбонатной мощностью до 200 м, и верхней, вулканогенно-осадочной углеродсодержащей мощностью до 600 м. Наиболее интересны как в практическом, так и теоретическом плане углеродсодержащие образования верхней подсвиты, которая в районе Онежской мульды состоит из трех пачек.

Первая пачка сложена шунгитсодержащими витро- и литовитрокластическими туфами и туффитами основного состава, альбит-хлоритовыми, шунгит-альбит-хлоритовыми породами, доломитами с прослоями кремнистых (лидитоподобных) пород, потоками лав базальтового и андезито-базальтового состава, а также шунгитовыми породами с хлорит-альбитовой минеральной основой (нижний продуктивный горизонт).

Вторая пачка представлена шунгитосодержащими и шунгитистыми литокластическими, витрокластическими и кристаллокластическими туфами и туфоалевролитами андезито-базальтового состава, кварц-хлоритовыми, кварц-серицитовыми и кварц-серицит-биотитовыми породами, доломитами, известняками и известковистыми туффитами, слоями лидитов, лавовыми потоками андезито-базальтового состава с сульфидной минерализацией и миграционным шунгитом, развитым по трещинам и в миндалинах, а также пластами-линзами шунгитовых пород с кварц-серицитовой минеральной основой (средний продуктивный горизонт) .

Третья пачка сложена шунгитсодержащими доломитами, туфоалевролитами, кварц-биотит-хлоритовыми породами и лавами основного состава.

Такое четкое разделение на нижнюю и верхнюю подсвиты прослежено в образованиях, аналогичных заонежской свите на всей территории юго-восточной части Балтийского щита (Соваярвинская, Хирвинаволокская, Соанлахтинская, Питкярантская и другие свиты). В этих структурно-фациальных зонах также развиты аналогичные образования заонежской свиты, однако разделение их на пачки производится с некоторой долей условности. Это связано с тем, что в ряде структур углеродсодержащие породы хорошо сохраняют первичные структуры и текстуры, иногда лишь реликты, а при более высокой степени метаморфизма породы практически не содержат их; при этом отмечается сильная перекристаллизация первичного состава. Чаще всего породы превращены в графитистые и графитсодержащие кристаллические сланцы кварц-серицит-хлоритовые, биотит-кварцевые, биотит-амфиболовые, амфиболовые, эпидот-биотит-амфиболовые, полевошпат-кварцевые, полевошпат-амфиболовые, гранат-амфиболовые и др. Карбонатные породы изменяются до скарнированных доломитов и известняков, содержащих тремолит и актинолит, а также скарнов пироксен-полевошпатового, актинолит-пироксенового и магнетит-пироксенового составов.

Палеофациальными исследованиями установлено, что формирование пород заонежской свиты протекало в бассейне с восстановительными физико-химическими условиями осадконакопления (необходимыми как для накопления углерода, так и выпадения сульфидов) при довольно спокойной динамике среды. Процесс осаждения был усложнен излияниями лав заонежского типа вулканизма. Вулканические излияния оказали существенное влияние как на процессы осадконакопления (накопление отложений субмаринных эксплозий, перемещенной тефры, аккумулятивных равнин, фумарольных полей), так и на геохимическую специализацию комплекса в целом.

В химическом составе пород верхней подсвиты заонежской свиты и ее аналогах из других структурно-формационных зон устанавливаются некоторые закономерности (табл. 1). Содержание SiO2 в породах постепенно увеличивается вверх по разрезу от первой ко второй пачке, где залегают слои кремнистых пород (лидитов). Соответственно в породах уменьшается содержание AI2O3 и MgO, наблюдается некоторое изменение основности пород. Сумма щелочей в породах остается более или менее постоянной, но резко различна в соотношениях K2O и Na2O. В породах первой пачки резко преобладает Na2O, а во второй — K2O, в породах третьей пачки щелочи содержатся в равных количествах (данные не приводятся). Это — основной критерий разделения по составу шунгитовых пород нижнего и среднего продуктивных горизонтов, а также их практической значимости и геохимической специализации.

В целях изучения малых элементов, выяснения зависимости их концентрации от вещественного состава пород, установления их генетической природы, условий формирования и выявления горизонтов, перспективных на цветные металлы, были использованы полуколичественные и количественные спектральные анализы. В табл. 2 приведена группа рудогенных элементов, которые, по нашему мнению, наиболее информативны. Все перечисленные разновидности пород содержат незначительные концентрации рудогенных элементов, но наиболее низкие содержания отмечаются в карбонатных и кремнистых (лидитоподобных) породах. Однако, несмотря на это, наблюдается приуроченность тех или иных элементов к определенным разновидностям пород в той или иной структуре, что и позволяет говорить об их геохимической специализации.

Медь. Наиболее высокие и ровные содержания отмечаются в породах Куолаярвинской структуры, а также в шунгитсодержащих алевролитах, туфах и туффитах второй пачки Онежской мульды.

Никель. Повышенные концентрации содержат породы Онежской мульды, особенно углеродсодержащие туфы и туффиты второй пачки.

Кобальт. Содержания довольно низкие, однако отмечается несколько повышенная концентрация в породах Онежской мульды.

Tитан. Высокими концентрациями характеризуются углеродсодержащие туфы и туффиты первой пачки Онежской мульды и подобные образования Суоярвинской структуры. Очень низкие содержания Ti в кремнистых и карбонатных породах Онежской мульды по сравнению с аналогичными образованиями других структур, вероятно, свидетельствуют о незначительном поступлении пирокластического материала при хемогенном и карбонатном осадкообразовании.

Ванадий. Высокие и аномально высокие содержания отмечаются в углеродсодержащих туфах и туффитах Онежской мульды, особенно в образованиях второй пачки. Наиболее низкие концентрации V отмечаются в карбонатных породах Янисьярвинской и Суоярвинской структур.

Хром. Отмечается довольно постоянная концентрация в породах Онежской мульды, хотя явной приуроченности не наблюдается.

Цинк. Высокие концентрации отмечаются только в породах второй пачки Онежской мульды. Такая приуроченность объясняется тем, что в углеродсодержащих породах встречаются прослои и линзочки переотложенных руд с полиметаллами.

Таким образом, можно заметить, что углеродсодержащие породы Онежской мульды, особенно в верхней части разреза, характеризуются высокими содержаниями V, Ti, Ni, Co, Cu, Cr, Zn, Куолаярвинской структуры — Cu, Co, Ni, а для остальных структур какой-либо приуроченности концентраций микроэлементов не наблюдается (возможно, из-за недостаточного количества аналитического материала).

Для высокоуглеродистых (шунгитовых) пород различной минеральной основы и перекрывающих их образований были выполнены массовые определения углерода, сопровождаемые спектральными анализами. Анализ фактического материала с составлением диаграмм показал четкую обратную зависимость между содержанием углерода и количеством Cu, Ni, Ti, V, Cr, Zn. Сравнительная характеристика содержаний указанных элементов в шунгитовых породах с различным вещественным составом подтвердила их прямую зависимость от минерального состава пород. Наиболее благоприятны для концентрации цветных металлов шунгитовые породы с минеральной основой калиевого ряда.

Рудогенные элементы цветных металлов в углеродсодержащих породах присутствуют в основном в форме сульфидов. Следует заметить, что, несмотря на общую зараженность сульфидами всех пород заонежской свиты, наблюдается приуроченность рудного вещества к породам второй пачки, т.е. шунгитистым туффитам. В зависимости от степени метаморфизма рудная минерализация относится к пиритовому типу, а рудное вещество находится в виде пирита или пирротина. Для фации зеленых сланцев (Онежская мульда) характерно образование пирита с подчиненными количествами халькопирита, сфалерита и пирротина. Формы нахождения сульфидов разнообразны: слои, послойная вкрапленность, гнезда, конкреции, глобули, рубашки вокруг обломков пород и минералов, жилки и прожилки. Среди оруденелых сланцев по условиям образования выделяются первично-осадочная и метаморфогенко-гидротермальная рудные минерализации.

В составе руд спектральным и химическим анализами отмечены Zn, Ni, Co, Cu, в меньших количествах Ag, Mo, Pb, Au. Содержание цветных металлов в конкрециях и стяжениях увеличивается на порядок и выше против концентрации их во вмещающих туффитах с послойной рудной вкрапленностью.

Изучение сульфидной минерализации показало, что при вторичном перераспределении сульфидов в стадию эпигенеза и метаморфизма происходит концентрация Cu, Co, Ni, Zn, Pb, Ag, Au.

Пирротиновая минерализация в углеродсодержащих породах Онежской мульды не характерна. Пирротин встречается только в том случае, если наблюдается перекристаллизация мелкозернистого пирита в прослои массивного пирита, а также в зонах тектонической активизации, в которых вместо шунгита образуется графитит, а пирит замещается пирротином.

Пирротиновая минерализация характерна для структур с амфиболитовой фацией метаморфизма. Наиболее четко пирротинизация первично-осадочных пиритовых руд проявлена в Янисьярвинской структуре и в обрамлении куполов Приладожья. Здесь отчетливо наблюдается перекристаллизация углеродсодержащих пород, а углерод из шунгитовой формы переходит в графитит, неполнокристаллический графит и, наконец, в явнокристаллический графит. Однако этот ярко выраженный процесс пирротинизации в данном конкретном случае не приводит к образованию значительных концентраций цветных металлов. Подобные изменения характерны в более древних углеродсодержащих породах лопия, вмещающих колчеданные месторождения. При этих процессах происходит мобилизация ряда рудогенных элементов (Cu, Co, Ni, Pb, Zn, As и др.) и отложение их в форме сульфидов в метаморфогенных рудах. Содержания же цветных металлов в пирротиновых рудах, как правило, на порядок и более выше, чем в первично осадочной пиритовой руде.

Источники рудного вещества в углеродсодержащих породах Карелии — вулканические эманации трех фаз заонежского вулканизма. При фациальных и палеовулканологических построениях на территории Онежской мульды в области активного подводного вулканизма четко оконтурилась зона гидротермального поля наиболее активной второй фазы заонежского вулканизма. В разрезе заонежской свиты данная зона представлена шунгитовыми породами второго пласта среднего продуктивного горизонта и перекрывающими их шунгитистыми туффитами, которые, как указывалось, и являются наиболее перспективными для поисков цветных металлов. Связь процессов рудообразования с проявлениями вулканизма, пластовая форма рудных тел, сохранившиеся первичные структуры пород и руд, характер сульфидной минерализации и другие данные позволяют говорить об однотипности процессов рудообразования в черносланцевых образованиях заонежского комплекса и в аналогичных черносланцевых формациях Балтийского щита в целом.





Яндекс.Метрика