Back Up Next

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ СТРОНЦИЯ В КАРБОНАТАХ
БАКАЛЬСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ, ЮЖНЫЙ УРАЛ

Кузнецов А.Б.*, Горохов И.М.*, Крупенин М.Т.**, Константинова Г.В.*,
Кутявин Э.П.*, Мельников Н.Н.*, Козлов В.И.***, Эльмис Р.****
*ИГГД РАН, Санкт-Петербург
**ИГГ УрО РАН, Екатеринбург
***ИГ УфНЦ РАН, Уфа
****Федеральнoe ведoмcтвo пo геонаукaм и минеральнoмy сыpью (BGR), Берлин

        Получено изотопно-геохимическое подтверждение гидротермально-метасоматической модели формирования стратиформных сидеритовых тел, вскрытых в терригенно-карбонатной бакальской свите в пределах Бакальского рудного поля (Анфимов, 1982; Крупенин, 1999). Бакальская свита (1200-1400 м) завершает разрез нижнего рифея в северных структурах Башкирского мегантиклинория. Отложения свиты согласно залегают на карбонатах саткинской свиты и с глубоким размывом перекрываются кварцитовидными песчаниками зигальгинской свиты среднего рифея. В нижней части бакальская свита содержит мощную (400-650 м) толщу хлорит-серицитовых сланцев, а в верхней части объединяет пять карбонатных пачек преимущественно известнякового состава: березовскую (150-200 м), шуйдинскую (80-150 м), гаевскую (60-80 м), шиханскую (90 м) и верхнебакальскую (100 м). Карбонатные пачки разделены пачками низкоуглеродистых серицито-кварцевых сланцев, каждая из которых имеет мощность от 60 до 200 м. Пластообразные и линзовидные тела сидеритов приурочены к карбонатным пачкам свиты и отделены от вмещающих известняков зонами метасоматической доломитизации.

        Изучены содержания Ca, Mg, Mn, Fe, Rb, Sr и изотопный состав Sr в семи образцах известняков гаевской пачки и семи образцах сидеритов из березовской, шуйдинской, гаевской и верхнебакальской пачек. Пять образцов сидеритов были отобраны в центральных частях рудных тел, а два - из зон контакта сидеритов с вмещающими доломитами. Растертые образцы известняков последовательно растворялись в 1N ацетате аммония (АА-фаза) и 10% уксусной кислоте (УК-фаза). Измельченные образцы сидеритов после промывания в дистиллированной воде растворялись в 1N НСl. АА-фаза представляет наиболее поздние генерации карбонатов, находящихся на поверхности карбонатных зерен и/или в виде микровключений. По сравнению с основной карбонатной составляющей (УК-фаза) поздние генерации гаевских известняков (АА-фаза) обогащены Rb (в 25 раз) и Sr (в 1.5 раза) и характеризуются более высокими отношениями 87Sr/86Sr (0.7084-0.7319 против 0.7073-0.7292).

        Слабо доломитизированые (Mg - 1.3-3.5%) известняки гаевской пачки характеризуются относительно высокими содержаниями Sr (110-290 мкг/г). Минимальные значения 87Sr/86Sr и содержания Fe и Mn наблюдаются в образцах из центральной части пачки (0.7073, 2860 и 174 мкг/г, соответственно), а максимальные - в ее основании и кровле (до 0.7292 и 16310 и 524 мкг/г) вблизи глинистых сланцев. Сидериты центральных частей рудных тел характеризуются более низкими содержаниями Sr и высокими значениями 87Sr/86Sr по сравнению с образцами из периферийных зон (1.9-3.6 мкг/г и 0.7284-0.7385 против 7.6-17.4 мкг/г и 0.7226-0.7307). Самое высокое значение 87Sr/86Sr (0.7385) отмечено в сидеритах березовской пачки, средние значения (0.7348-0.7363) - в сидеритах гаевской пачки, а минимальное (0.7284) - в сидеритах верхнебакальской пачки.

        Перечисленные факты свидетельствуют о том, что формирование сидеритовых тел происходило путем метасоматической перекристаллизации известняков. В ходе перекристаллизации известняки освобождались от Sr и обогащались Fe. Низкие содержания Sr наряду с высокими значениями 87Sr/86Sr в изученных сидеритах являются индикатором степени метасоматической переработки бакальских карбонатов. Источником железоносных флюидов были глинистые породы как из подстилающей макаровской пачки, так и из пачек, разделяющих карбонатные горизонты в разрезе бакальской свиты. Эти флюиды, обогащенные радиогенным 87Sr, образовались в ходе катагенетической трансформации глинистых минералов в обстановке погружения. Миграция рудоносных флюидов происходила по зонам разуплотнения и имела восходящий характер. По мере продвижения вверх первоначальный флюид обогащался карбонатным Sr, удаленным из известняков в ходе перекристаллизации.

        Формирование наиболее поздних генераций карбонатов, обогащенных Sr с высоким отношением 87Sr/86Sr (до 0.7319), возможно, связано с циркуляцией гидротермальных растворов, приведших 815+50 млн. лет назад к возникновению в бакальских отложениях альбититов, кварц-мусковитовых и серицитовых сланцев (Горохов и др., 1982). Величина первичного отношения 87Sr/86Sr (0.739+0.012) в этих метапелитах близка к значениям 87Sr/86Sr в наиболее переработанных метасоматических сидеритах (0.7348-0.7385). Вероятно, эти значения отражают изотопный состав Sr в гидротермальных растворах, которые формировались в пределах сланцево-карбонатного резервуара Бакальского рудного поля.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 99-05-65181 и 00-05-64497) и DFG (прoeкт GE268/11-3).