Геохимия марганценосных отложений палеовулканогенных комплексов Южного Урала

Объект исследований. В статье рассмотрены особенности геохимии марганцевых отложений, приуроченных к девонским палеовулканогенным комплексам Магнитогорского пояса на Южном Урале.

Материалы и методы. Исследования проведены на материале пяти месторождений: Кызыл-Таш, Казган-Таш, Кожаевское, Биккуловское и Южно-Файзулинское. Определение содержаний главных элементов выполнено рентгеноспектральным флуоресцентным методом, редких и редкоземельных элементов - методом ICP-MS.

Результаты. Показано, что значения индикаторных литохимических модулей в марганцевых породах сопоставимы с аналогичными величинами в современных металло- и рудоносных осадках, образующихся с участием гидротермального вещества. Марганцевые породы характеризуются низкими содержаниями редкоземельных элементов, наличием в их спектре отрицательной цериевой аномалии и незначительным преобладанием тяжелых лантаноидов над легкими. По конфигурации спектров РЗЭ изученные породы близки к современным железомарганцевым отложениям гидротермального генезиса.

Выводы. Наиболее вероятным источником Li, Be, Sc, Cr, Rb, Zr, Nb, Hf и Th в марганценосных отложениях служил обломочный материал фоновых осадков, а для Co, Ni, Ge, As, Mo и Sb, доля которых заметно выше, чем в обломочной составляющей отложений, поставщиком были гидротермальные растворы. Для остальных редких элементов ситуация менее определенная, они могли поступать в осадок разными путями. В целом по особенностям распределения главных, редких и редкоземельных элементов марганцевые породы Южного Урала сопоставимы с отложениями низкотемпературных гидротермальных источников, развитых в пределах островодужных систем современного океана. Эти сведения хорошо согласуются с существующими представлениями о гидротермальноосадочном происхождении марганцевых месторождений Южного Урала и дополняют обоснование этой гипотезы новыми, полученными независимыми способами, данными.

1. Аникеева Л.И., Казакова В.Е., Гавриленко Г.М., Рашидов В.А. (2008) Железо-марганцевые корковые образования западно-тихоокеанской переходной зоны. Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле, (11), 10-31.

2. Батурин Г.Н. (2000) Рудные ресурсы океана. Литология и полезн. ископаемые, (5), 451-477.

3. Бетехтин А.Г. (1946) Промышленные марганцевые руды СССР. М.: АН СССР, 315 с.

4. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич А.М., Гур-вич Е.Г. (2006) Гидротермальный рудогенез океанического дна. М.: Наука, 527 с.

5. Брусницын А.И. (2009) Минералогия метаморфизованных марганцевых отложений Южного Урала. Записки РМО, (5), 1-18.

6. Брусницын А.И. (2013) Минералогия марганцевоносных метаосадков Южного Урала. СПб.: СПбГУ, 160 с.

7. Брусницын А.И., Жуков И.Г. (2010) Марганцевоносные отложения Магнитогорского палеовулканического пояса (Южный Урал): строение залежей, состав, генезис. Литосфера, (2), 77-99.

8. Брусницын А.И., Жуков И.Г. (2018) Геохимия и модель формирования марганценосных отложений в яшмах Южного Урала. Литология и полезн. ископаемые, (1), 17-40.

9. Брусницын А.И., Стрекопытов С.В. (2010) Минералогия и геохимия рудоносных отложений Дурновского месторождения. Металлогения древних и современных океанов-2010. Рудоносность рифтовых и островодужных структур. Миасс: ИМин УрО РАН, 90-97.

10. Гаврилов А.А. (1972) Эксгаляционно-осадочное рудонакопление марганца. М.: Недра, 215 с.

11. Геология и полезные ископаемые России. Запад России и Урал. (2011) (Под ред. О.А. Кондиайна). СПб.: ВСЕГЕИ, 1(2), 583 с.

12. Дубинин А.В. (2006) Геохимия редкоземельных элементов в океане. М.: Наука, 359 с.

13. Жуков И.Г. (2000) Генетические типы девонских марганценосных отложений Магнитогорской палео-островодужной системы. Металлогения древних и современных океанов-2000. Открытие, оценка, освоение месторождений. Миасс: ИМин УрО РАН, 63-67.

14. Жуков И.Г. (2002) Положение девонских марганценосных отложений в структурах Магнитогорской пале-оостроводужной системы. Металлогения древних и современных океанов-2002. Формирование и освоение месторождений в офиолитовых зонах. Миасс: ИМин УрО РАН, 148-153.

15. Жуков И.Г. (2005) Генетические типы девонских марганценосных отложений Южного Урала. Рудные месторождения: вопросы происхождения и эволюции: материалы. IV Уральск. металлогения. совещание. Миасс: Имин УрО РАН, 57-59.

16. Жуков И.Г., Мизенс Л.И., Сапельников В.П. (1998) О находке бентосной фауны на низкотемпературном палеогидротермальном поле Южно-Файзулинского марганцевого месторождения (Южный Урал). Металлогения древних и современных океанов-98. Руды и генезис месторождений. Миасс: Имин УрО РАН, 111-115.

17. Зайков В.В. (2006) Вулканизм и сульфидные холмы палеоокеанических окраин (на примере колчеданоносных зон Урала и Сибири). М.: Наука, 429 с.

18. Зайков В.В., Анкушева Н.Н. (2013) Гематит-кварцевые постройки золотоносного поля Лисьи горы - результат гидротермальной деятельности в Магнитогорской палеоостроводужной зоне. Литосфера, (5), 5774.

19. Зайкова Е.В., Зайков В.В. (2003) Признаки придонного гидротермального происхождения железистокремнистых построек Магнитогорско-Мугоджарской островодужной системы Урала. Металлогения древних и современных океанов-2003. Формирование и освоение месторождений в островодужных системах. Миасс: ИМин УрО РАН, 208-215.

20. Зоненшайн Л.П., Кориневский В.Г., Казьмин В.Г., Со-рохтин О.Г., Коротеев В.А., Маслов В.А., Зай-ков В.В., Рудник Г.Б., Кашинцев Г.Л., Матвеенков В.В., Хаин В.В., Зайкова Е.В., Кабанова Л.Я. (1984) Строение и развитие Южного Урала с точки зрения тектоники литосферных плит. История развития Уральского палеоокеана. М.: Ин-т океанологии АН СССР, 6-56.

21. Калинин В.В. (1978) Марганцевые и железо-марганцевые месторождения восточного склона Южного Урала. Марганцевые месторождения складчатых областей СССР. М.: Наука, 55-90.

22. Контарь Е.С., Савельева К.П., Сурганов А.В., Алешин Б.М., Шишкин М.А., Герасимов Н.Н., Костромин Д.А., Папулова О.Б., Сергеева В.В. (1999) Марганцевые месторождения Урала. Екатеринбург: Уралгеолком, 120 с.

23. Лисицын А.П. (1993) Гидротермальные системы Мирового океана - поставка эндогенного вещества. Гидротермальные системы и осадочные формации срединно-океанических хребтов Атлантики. М.: Наука, 147-246.

24. Михайлов Б.М. (2001) Актуальные проблемы прогнозирования марганцевых месторождений на Урале. Литология и полезн. ископаемые, (1), 3-15.

25. Овчинников Л.Н. (1998) Полезные ископаемые и металлогения Урала. М.: Геоинформатик, 413 с.

26. Пирожок П.И., Перова Е.Н., Орлов М.П. (2000) Марганцевая минерализация Учалинского медно-колчеданного месторождения. Металлогения древних и современных океанов-2000. Открытие, оценка, освоение месторождений. Миасс: ИМин УрО РАН, 78-82.

27. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 279 с.

28. Рой С. (1986) Месторождения марганца (Под ред. В.Н. Холодова). М.: Мир, 520 с.

29. Салихов Д.Н., Ковалев С.Г., Брусницын А.И., Беликова Г.И., Бердников П.Г., Семкова Т.А., Сергеева Е.В. (2002) Полезные ископаемые Республики Башкортостан (марганцевые руды). Уфа: Экология, 243 с.

30. Серавкин И.Б., Косарев А.М., Салихов Д.Н., Знаменский С.Е., Родичева З.И., Рыкус М.В., Сначев В.И. (1992) Вулканизм Южного Урала. М.: Наука, 195 с.

31. Старикова Е.В., Брусницын А.И., Жуков И.Г. (2004) Палеогидротермальная постройка марганцевого месторождения Кызыл-Таш, Южный Урал: строение, состав, генезис. СПб.: Наука, 230 с.

32. Страхов Н.М., Штеренберг Л.Е., Калиненко В.В., Тихомирова Е.С. (1968) Геохимия осадочного марганцеворудного процесса. М.: Наука, 495 с.

33. Топорков Д.Д., Кожевников К.Е. (1938) Марганцеворудные месторождения Южного Урала. Полезные ископаемые. Труды Урал. науч.-исслед. ин-та геологии, разведки и исследования минерального сырья (2). Свердловск: Уралгеомин, 189-229.

34. Херасков Н.П. (1951) Геология и генезис ВосточноБашкирских марганцевых месторождений. Вопросы литологии и стратиграфии СССР. Памяти академика А.Д. Архангельского. М.: Изд-во АН СССР, 4765.

35. Ходак В.А. (1973) Вулканогенно-осадочный тип девонского марганцевого оруденения на Южном Урале. Полезные ископаемые в осадочных толщах. М.: Наука, 156-175.

36. Шатский Н.С. (1954) О марганцевых формациях и о металлогении марганца. Ст. 1. Вулканогенноосадочные марганцевоносные формации. Изв. АН СССР. Сер. геол., (4), 3-37.

37. Bau M., Scmidt K., Koschinsky A., Hein J., Kuhn T., Usui A. (2014) Discriminating between different genetic types of marine ferro-manganese crusts and nodules on rare earth elements and yttrium. Chem. Geol., 381, 1-9.

38. Bogdanov Yu.A., Lisitsyn A.P., Binns R.A., Gorshkov A.I., Gurvich E.G., Dritz V.A., Dubinina G.A., Dogdano-va O.Yu., Sivkov A.V., Kurtsov V.M. (1997) Low-temperature hydrothermal deposits of Franklin seamount, Woodlark basin, Papua New Guinea. Marine Geol., 142(1/4). 99-117.

39. Bonatti E., Zerbi M., Kay R., Rydell H. (1976) Metalliferous deposits from the Apennine ophiolites: Mesozoic equivalents of modern deposits from oceanic spreading centers. Geol. Soc. Amer. Bull., 87, 83-94.

40. Brusnitsyn A.I., Zhukov I.G. (2012) Manganese deposits of the Devonian Magnitogorsk paleovolcanic belt (Sou-them Urals, Russia). Ore Geol. Rev., 47, 42-58.

41. Crerar D.A., Namson J., Chyi M.S., Williams L., Feigen-son M.D. (1982) Manganiferous cherts of the Franciscan assemblage. I. General geology, ancient and modern analogues, and implications for hydrothermal convection at oceanic spreading centers. Econ. Geol., 77(3), 519-540.

42. Flohr M.J.K. (1992) Geochemistry and origin of the Bald Knob manganese deposit, North Carolina. Econ. Geol., 87, 2023-2040.

43. Fujinaga K., Nozaki T., Nishiuchi T., Kuwahara K., Kato Y. (2006) Geochemistry and origin of Ananai stratiform manganese deposot in rhe northen Chichibu belt, central Shikoku, Japan. Res. Geol., 56, 399-414.

44. Grenne T., Slack J.F. (2003) Bedded jaspers of the ordovican Lokken ophiolits, Norway: seafloor deposition and dia-genetic maturation of hydrothermal plume-derived silica-iron gels. Mintral. Depos., 38, 625-639.

45. Gutzmer J., Pack A., Luders V., Wilkinson J.J., Beukes N.J., van Niekerk H.S. (2001) Formation of jasper and andradite during low-temperature hydrothermal seafloor metamorphism, Ongeluk Formation, South Africa. Contrib. Mineral. Petrol., 142, 27-42.

46. Hein J.R., Clague D.A., Koski R.A., Embley R.W., Dunham R.E. (2008б) Metalliferous sediment and silica-hematite deposit within the Blanco fracture zone, Northen Pacific. Marine Geores. Geotechnol., 26, 317-339.

47. Hein J.R., Schulz M.S., Dunham R.E., Stern R.J., Bloomer S. (2008а) Diffuse flow hydrothermal manganese mineralization along the active Marian and southern Izu-Bonin arc system, western Pacific. J. Geophys. Res., 113, B08S14, doi. 10.1029/2007/JB005432.

48. Holtstam D., Mansfeld J. (2001) Origin of a carbonate-hosted Fe-Mn-(Ba-As-Pb-Sb-W) deposit of Langban-type in central Sweden. Mineral. Depos., 36, 641-657.

49. Huebner J.S., Flohr M.J.K., Grossman J.N. (1992) Chemical fluxes and origin of manganese carbonate-oxide-silicate deposit in bedded chert. Chem. Geol., 100, 93-118.

50. Josso P., Pelleter E., Pourret O., Fouquet Y., Etoubleau J., Cheron S., Bollinger C. (2017) A new discrimination scheme for oceanic ferromanganese deposits high field strenght and rare elements. Ore Geol. Rev., 87, 3-15.

51. Kato Y., Fujinaga K., Nozaki T., Osawa H., Nakamura K., Ono R. (2005) Rare Earth, Major and Trace elements in the Kunimiyama ferromanganese deposit in the Northen Chichibu Belt, Central Shikoku, Japan. Res. Geol., 55, 291-299.

52. Li Y.-H., Schoonmaker J.E. (2003) Chemical composition and mineralogy of marine sediments. Treatise on Geochemistry. Sediments, diagenesis, and sedimentary rocks. Amsterdam: Elsevier, 7, 1-35.

53. Maynard J.B. (2003) Manganiferous sediments, rocks and ores. Treatise on Geochemistry. Sediments, diagenesis, and sedimentary rocks. Amsterdam: Elsevier, 7, 289308.

54. Usui A., Bau M., Toshitsugu Y. (1997) Manganese microchimney buried in the Central Pacific pelagic sediments: evidence of intraplate water curculation. Marine Geol., 141, P. 269-285.