5 Роль вулканизма

Оглавление

7 Миграция марганца

РАБОЧАЯ ГИПОТЕЗА

Предварительные соображения

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).

 

Вперед

 

Сайт создан в системе uCoz