Марганцеворудный процесс действительно характеризуется целым рядом неожиданных особенностей, которые вызывали недоумение всех его исследователей, включая академиков Н.А. Соколова, В.И. Вернадского, В.А. Обручева, А.Г. Бетехтина, Н.М. Страхова. В частности, нахождение марганцевых руд среди гипсов кунгурского возраста отмечалось Н.М. Страховым как “своеобразие” Улутелякского месторождения, выпадающего из его системы представлений о гумидном литогенезе.
При первом ознакомлении с материалами разведок Улутелякского месторождения за 1940-44, 1952-53 и 1967-71 гг. вопросы вызывало все: отсутствие источника металла, залегание порошковатых “элювиальных” руд под безрудными известняками, а нередко - и в основании полезной толщи; широкое распространение “переотложенных” глинистых руд в восточной части рудного поля и нахождение сульфида марганца в его западной части (рис. 4-5).
Нормально-осадочная природа Улутелякского месторождения была установлена К.П. Столбковым во время проверки заявки еще в 1940 году и подтверждена А.Г. Бетехтиным в 1942 г, однако в своем первом отчете о разведке за 1942 год А.В. Хабаков (с. 361, БРГФ) отнес его к группе месторождений выветривания, классу инфильтрационных.
Характерной особенностью Улутелякского месторождения является четко выраженная в плане и на разрезах (рис. 5) литохимическая зональность рудных отложений, представленных в крайней восточной (прибрежной) части бескарбонатными первичноокисными рудами с прослоями галечников, которые в западном направлении (по падению) постепенно и последовательно замещаются окисленными марганцовистыми известняками, а затем не окисленными манганокальцитами, фацией “сульфидных руд” и безрудными битуминозными известняками сероводородной котловины (здесь и далее мы не отличаем сероводородсодержащие зоны и котловины от анаэробных, аноксичных и сульфидных, используя эти названия в качестве синонимов).
В качестве базовых, исходных оснований для разработки теории рудогенеза любого элемента должны приниматься его химические свойства, а не весьма условные генетические классификации минеральных индивидов и рудных агрегатов. Так, неустойчивость и полиморфизм почти всех оксидов, карбонатов и силикатов марганца не позволяет принять предложенное исследователями Улутелякского месторождения разделение всех продуктивных образований на “карбонатные”, “элювиальные”, “переотложенные” и “сульфидные” руды. Первые - потому что они представлены твердым раствором оксидов марганца в известняке, а не его карбонатами; вторые и третьи - потому что они после садки и литификации не элювировались и не переотлагались, сульфиды же вообще не используются для выплавки чугунов или сталей, (т.е. рудами не являются) но могут служить в качестве индикатора окислительно-восстановительных условий бассейна рудоотложения (Eh).
Сомнение о принадлежности порошковатых руд к элювию, а глинистых - к делювию возникает главным образом потому, что подобные типы руд встречаются в прибрежной зоне почти каждого осадочного месторождения марганца, полностью укладываясь в схему фациальной зональности А.Г. Бетехтина (1937).
Действительно, марганец элювироваться и переотлагаться не может, потому что он - не золото или олово, минералы которых образуют промышленные концентрации в процессе естественного шлихования. После хемогенной садки все гипергенные явления сопровождаются только выносом марганца из метастабильных его накоплений. Особенно интенсивно деградация и разубоживание рудных концентраций происходит в восстановительных условиях донных отложений, что описано Н.М. Страховым как «эфемерное рудоотложение».
По-видимому, “карстовые месторождения” с их ”элювиальными” и “переотложенными” рудами в большинстве случаев являются скудными остаточными продуктами гипергенного разрушения некогда крупных и богатых залежей осадочного происхождения, ибо невозможно представить, чтобы терригенные компоненты удалялись естественным путем из руд полностью и быстрее, чем марганец из неустойчивых его соединений.
Но марганец - это и не медь, промышленные концентрации которой образуются в восстановительных условиях и окислительных, в среде кислой и щелочной, имеют вулканическое происхождение и магматическое, гидротермальное и стратиформное, инфильтрационное и метасоматическое. В силу своей химической природы (переходной металл с амфотерными свойствами) марганец не создает заметных концентраций в окислительных условиях поверхностного стока и не осаждается в восстановительной обстановке, он не накапливается как натрий и калий в рапе солеродных лагун и не участвует в ионном стоке морских течений, присаживаясь временно на дно при всякой аэрации сероводородных вод.
В отличие от многих других рудных элементов, марганец не образует в сероводородной зоне труднорастворимых сульфидов, поэтому в стратиграфическом разрезе марганцевые месторождения залегают выше бокситов, фосфоритов, железа, медистых песчаников и стратиформных полиметаллических руд.
Марганец, наконец, оказывается более подвижным, чем нефть и газ. Марганец и органическое вещество, необходимое для образования месторождений углеводородного сырья, накапливаются в одинаковых восстановительных условиях одних и тех же застойных впадин, но никогда не встречаются в совместном залегании. Месторождения марганца (Улутелякское, Лабинское, Мангышлакское, Никопольское, Чиатурское и др.) обычно размещаются в более поздних отложениях, чем сопутствующие им месторождения УВ (Культюбинское, Мангышлакское, Майкопское, Рионское и др.).
С нефтегазоносными бассейнами нередко связаны и осадочные месторождения железных руд (Западно-Сибирский, Ангаро-Питский, Керченско-Таманский и др.), однако в зоне H2S железо образует нерастворимые сульфиды и выпадает в осадок раньше марганца.
Не образуются промышленные концентрации марганца и в результате естественной эволюции замкнутых сероводородных котловин, где вынужденное, но постепенное выпадение его из растворов ведет к рассредоточению (“размазыванию”) убогих рудных концентраций по многометровым разрезам марганценосных свит (Усинское месторождение - 100 м, Порожинское - 150, верхнеказаркинская подсвита Пай-Хоя - до 160 м и т.д.).
Согласно правилу Гиббса, твердая фаза метастабильных оксидов марганца в условиях земного гипергенеза является компонентом инвариантных систем, поскольку любое изменение рН-Еh среды сопровождается переходом металла в раствор.
В перечне рудных элементов марганец является самым подвижным, самым дальним, неуловимым и вечным мигрантом, конечным пунктом перемещений которого (и неоспоримым доказательством высокой подвижности) являются метастабильные конкреции на поверхности дна в пелагиали Мирового океана. Триллионы тонн железомарганцевых конкреций вполне могут служить в качестве индикатора объемов размыва суши за все время существования океанических впадин.
Но, стремясь в открытый океан, марганец надолго задерживается в каждой застойной котловине континента, где разрывает химические связи с элементами-спутниками и накапливается в истинных растворах. Истинные растворы не стареют, как коллоиды, поэтому выщелоченный однажды из гондитов рифея где-нибудь на Новой Земле, гидратированный катион марганца медленно мигрирует в придонных слоях сероводородных вод из байкалид и каледонид в герциниды и киммериды, из тех и других - в альпиниды, из геосинклиналей - в передовые прогибы, из прогибов - в наложенные впадины платформ, из древних котловин бореального бассейна - в современные желоба Атлантики.
Поэтому континентальные месторождения марганца не могут быть закономерным продуктом реализации осадочного процесса по примитивной схеме “смыв - садка”.
В современной геологической литературе континентальный (вулканогенно-осадочный) и океанический (конкрециеобразование) марганцеворудные процессы рассматриваются независимо и отдельно один от другого. Изучаются эти процессы также раздельно - различными специализированными НИИ. Получается, что простое перемещение катиона марганца из зоны шельфа в пелагиаль полностью меняет геохимическое поведение элемента, что, конечно же, не так, поскольку океанический процесс является продолжением континентального.
В этой связи ключевым моментом, поясняющим поведение марганца на континенте, может служить сам факт подавляющего перевеса океанического накопления этого элемента над всеми остальными фациально-генетическими типами марганцевых руд. Этот факт прямо указывает на то, что никакие физико-химические условия континента не могут удерживать марганец в твердой фазе рудных месторождений сколько-нибудь продолжительное время.
Более того, бурением океанического дна на участках распространения конкреций установлено, что независимо от его возраста в недрах дна на глубинах свыше 0,2-0,4 м марганцевые конкреции отсутствуют (при отрицательных значениях Eh они растворяются), и в этом факте находится еще одно обоснование неуловимости марганца, т.е. весьма ограниченной его способности образовывать рудные концентрации в недрах континента или океанического дна.
Уяснив, таким образом, главные особенности геохимического поведения марганца, далее можно предположить, что число генетических типов промышленных концентраций этого металла находится в обратной зависимости от его подвижности.
Действительно, основываясь на законах термодинамики, можно утверждать, что чем большим числом степеней свободы обладает какая-либо система, тем больше ограничений (факторов, условий) она требует для своей стабилизации, или, иными словами, - чем подвижнее элемент, тем более редким и строго последовательным должно быть стечение обстоятельств, физико-химических условий и геологических событий для того, чтобы остановить перемещение этого элемента в лито- и гидросфере, т.е. для образования промышленных концентраций.
Малоподвижные активные элементы вступают в химические реакции с образованием рудных концентраций всегда и повсюду - в любых условиях (медь), подвижные (калий, натрий) создают единичные промтипы месторождений, неуловимый же марганец при таком рассуждении и вовсе не обязан концентрироваться в форме рудных тел.
Поэтому неслучайно 50-летнее изучение Н.М. Страховым геохимии марганца привело его к почти мистическому убеждению в том, что марганцеворудный процесс представляет собою “особое”, “удивительное”, “экзотическое” и “поразительное” явление (28, с. 392).
С таким пониманием марганцеворудного процесса не согласятся сторонники поливариантных и многоэтажных схем концентрации рудного вещества - эндогенных, гидрогенных, гипергенных; в частности, - М.М. Мстиславский, который считает, что руды Порожинского месторождения …вулканогенно-гидротермально-осадочного типа представлены двумя подтипами:
1) гидротермально-метасоматических, и
2) пластово-линзовидных гидротермально-осадочных...”, которые на втором этапе ”... преобразовались во вторичные окисленные руды: остаточного, остаточно-инфильтрационного и собственно инфильтрационного типов” (12, с. 93-94).