CC BY
10
УДК 551.2 (479.24)
ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ИЗОТОПИЯ СЕРЫ РУДООБРАЗУЮЩИХ СУЛЬФИДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ОСАДОЧНОГО РУДОГЕНЕЗА ГЮМУШЛУГСКОГО СВИНЦОВО-ЦИНКОВОГО МЕСТОРЖДЕНИЯ (МАЛЫЙ КАВКАЗ, АЗЕРБАЙДЖАН)
Халифа-Заде Чингиз Музаффар, Валиев Нияз Гадым, Эфендиева Зарифа Джахангир
Рассматриваются фациально-палеогеографические условия образования позднесреднедевонских отложений, в которых локализовано Гюмушлугское месторождение. Эти отложения были изучены в пределах территории Нахчыванской АР и, по литературным данным, прилегающих регионов Армении, Ирана и Турции, чтобы использовать палеогеографические критерии и изотопный состав серы рудообразующих сульфидов для доказательства осадочного рудогенеза указанного месторождения. Фациально-палеогеографические построения показали, что образование Гюмушлугских свинцово-цинковых руд изначально связано со специальными фациальными условиями полузамкнутых подводных лагун в пределах мелководного среднедевонского бассейна. Образование доломитизированных известняков обусловлено жарким субаридным климатом. Источником Гюмушлугских руд были древние полиметаллические месторождения, развитые в осадочном чехле байкальского фундамента Зангезур-Кафанского микроконтинента. Сульфиды полиметаллов за счет окисления и гидролиза трансформировались в легкорастворимые сернокислые соли и отчасти легкорастворимые и транспортировались в бассейн конечного стока, а в морских условиях они трансформировались в карбонатные соли и вместе с другими карбонатами накопились в подводных лагунах. Лишь в стадии диагенеза из рассеянных карбонатных солей свинца и цинка образовались пластово-линзовидные залежи с прожилково-вкрапленной текстурой. Дальнейшее формирование морфологии, структуры и текстуры рудных залежей осуществилось на последующих стадиях рудообразования-катагенеза и раннеальпийского тектогенеза.
Осадочный рудогенез Гюмушлугского месторождения также подтверждается результатами изотопного анализа рудообразующих сульфидных минералов. Прежде всего, отмечаются узкий диапазон вариации тяжелого изотопа 348 в рудообразующих сульфидных минералах и обогащение их тяжелым изотопом серы. Все это обусловлено редукцией сульфатов в погребенной палеоморской воде в процессе рудообразования, что также подтверждает осадочный рудогенез Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения.
Ключевые слова: рудоносная толща, палеогеография, изотопы серы, стратиграфия, средний девон, микроконтинент, палеовпадина, палеоморская вода.
Введение. Стратиформенные свинцово-цинковые месторождения в карбонатных толщах широко развиты в различных осадочных разновозрастных комплексах и на всех континентах мира. В настоящее время основная мировая добыча свинца и цинка связана с их
стратиформенными месторождениями в карбонатных толщах. К сожалению, по сей день в мировой геологической литературе еще не разработана общепринятая концепция об их генезисе. Между тем, такое состояние разработки проблемы генезиса стратиформенных свинцово-цинковых месторождений не может не отразиться на эффективном ведении поисково-разведочных работ на эти руды и на рациональной разработке этих месторождений.
Основная цель и задачи исследования Гюмушлугского месторождения сформировались после изучения девонских карбонатных толщ и рудных проявлений в пределах поселка Гюумушлуг и в зоне Гюмушлугского свинцово-цинкового оруднения. Мы убедились, что концепция Ш.А. Азизбекова, К.Н. Пафенгольца, А.В. Крижечковского и др. [4, 5] о низкотемпературном гидротермальном генезисе Гюмушлугского месторождения никак не увязывается следующими очевидными фактами: локализация оруднения в карбонатной толще без контактных изменений руд с вмещающими породами; в близи месторождения нет даже малых интрузий и вулканитов додевонского возраста, которые могли бы питать карбонатную толщу гидротермами; слишком простой минералогический состав руд - галенит, сфалерит халькопирит и пирит, из нерудных минералов - барит, кальцит, доломит, кварц, а в случае гидротермального генезиса оруднение должно быть богатыми рудными сульфидными и нерудными минералами. Причем такая идентичность сульфидных руд в карбонатной толще наблюдается в свинцово-цинковых стратиформенных месторождениях Российской Федерации, Казахстана и в зарубежных странах.
Гюмушлугское месторождение находится в одном стратиграфическом уровне [8]. Здесь выражен резкий стратиграфический контроль. Поэтому перед нами стояла задача, опираясь на новые геолого-геофизические исследования с проведением комплекса седименто-логических работ, раскрыть генезис Гюмушлугского месторождения свинца и цинка.
Для выяснения генезиса месторождения наши седиментологические исследования проводились в четырех направлениях: фациально-генетический анализ разрезов девона на территории Шарурского массива; специальные палеогеографические исследования и палеогеографическая реконструкция, минерального-геохимические исследования руд и вмещающих их пород; изотопия рудообразующих сульфидов.
Гюмушлугское месторождение расположено в северо-западной части Нахчыванской АР в районе Шарурского массива Малого Кавказа. Это месторождение локализовано в карбонатных толщах среднего девона Шарурского массива.
О генезисе Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения еще в прошлом столетии различными исследователями в разное время был высказан ряд воззрений. Однако все высказанные концепции между собой и в конечном счете сводятся к выводам о его низкотемпературном гидротермальном происхождении.
Еще в тридцатых годах прошлого столетия А.В. Крижечковский в своих генетических исследованиях Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения высказался, что месторождение приурочено к карбонатным породам среднего девона и связано с разломами северозападного простирания. Генетически это месторождение отнесено к эпитермальному типу верхней части криптобаталитовой зоны. В дальнейшем различные аспекты Гюмушлугского месторождения были изучены Ш.А. Азизбековым [3, 4], М.А. Мустафабейли, Ю.С. Малютиным, Г.Х. Эфендиевым [25], А.М. Феликсом [22], В.Н. Нагиевым [16], Б.Н. Каландаровым [12] и др., которые в целом считают, что Гюмушлугское месторождение является продуктом низкотемпературного гидротермального процесса.
Концепция осадочного рудогенеза Гюмушлугского месторождения свинца и цинка выдвинута авторами впервые.
В данной статье раскрытие генезиса Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения реализовалось с использованием более достоверных методов исследования - палеогеографическая реконструкция позднего среднего девона на основании фациально-генетического анализа более десятков среднедевонских разрезов, как в пределах развития рудоносной толщи, так и за ее пределами. Более того, для палеогеографического построения среднего девона мы ознакомились, также с глубинным строением Нахичеванской впадины по материалам глубоких скважин и регионально-геофизических работ [18]. Одновременно был изучен ограниченный материал по строению и осадочному чехлу Зангазур-Кафанского микроконтинента и по строению верхнепалеозой-мезозойского комплекса Приараксинской впадины, а также по строению и осадочному чехлу Иранской эпибайкальской платформы, в состав которого также входит и Южно-Азербайджанский микроконтинент [23].
Фактический материал и методика исследования. Объекты исследования - были свинцово-цинковые руды Гюмушлугского месторождения и вмещающее его карбонаты и глинистые сланцы среднего девона Шарурского массива.
Фактический материал включал двадцать детальных седименто-логических разрезов, где были отобраны 70 проб, из них 50 - рядовые пробы, отобранные из изученных разрезов девона и 20 штучных проб из месторождения и его отвалов.
Методика исследования состоит из двух частей: полевые исследования и лабораторные анализы. Полевые исследования -детальный, фацильно-генетический анализ разрезов среднего девана и вмещающие руд карбонатно-сланцевой толщи с отбором проб для проведения комплексных лабораторных исследований. Фациально-генетические исследования разрезов девона выполнены по генетическим признакам пород по методике Л.А. Ботвинкиной [6] с выделением конкретных геологических фаций.
Лабораторные исследования состояли из минералографических и минералопетрографических исследований отобранных проб в шлифах, а минералографические исследования рудообразующих сульфидов проводились в специальных шлифах. Минералографические анализы были проведены чл.-корр. НАН Азербайджана Г.В. Мустафаевым [15]. Химические анализы карбонатных пород проводились с использованием реактива «Трилон Б» в проблемной лаборатории Бакинского университета.
Глинистые сланцы были изучены в петрографических шлифах, а их коллоидная фракция анализировалась в рентгендифрактометре ДРОН М-1. Полуколичественный дифрактометрический анализ проводился с использованием стандарта «Дашсалахлинского очищенного бентонита».
Химический анализ рудосодержащих карбонатных пород выполнен на рентгенспектрографе в Лаборатории физических методов исследования Института геологии и геофизики НАН Азербайджана. Изотопный анализ сульфидных руд был выполнен в Лаборатории масспектрометрии отдела осадочной геологии Университета Торонто при содействии проф. Nick Eyle.
Геологическое строение гюмушлугского месторождения и прилегающих к нему районов. В геологическом строении месторождения принимают участие карбонатная толща среднего девона (Садаракские и Данзикские слои по Ш.А. Азизбекову), песчано-сланцевая и известняковая толща Франкского и Фаменского ярусов верхнего девона, а также сланцево-карбонатная толща верхнего карбона и битуминизированные черные известняки перми (Геология Азербайджана, 2003; Geology of mineral resources Azerbaijan, New York, 2000). В восточном направлении от Гюмушлугского месторождения сланцевая карбонатная толща погружается под мезозойскими и палеогеновыми отложениями (рис. 1).
В бассейне р. Восточный Арпачай между отложениями верхнего карбона и перми лежит пестроцветная толща, которая характеризуется многочисленными бокситовными проявлениями в бассейне р. Восточный Арпачай и в прилегающих к нему районах. Возраст бокситоносной толщи, по данным Э.Я. Левена и Ч.М. Халифазаде [24], определяется верхне-карбоннижнепермским. Она образовалась во время перерыва между двумя стратиграфическими подразделениями.
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Шарурского массива. М-1:50000. Составлена: Ч.М.Халифа-Заде по материалам Ш.А. Азизбекова 1961,1972, Е.Я. Левена 1975, В.П. Феликса 1980 и др.:
I — четвертичные и современные отложения; галечники, суглинки с щебнем; 2 — нерасчлененные неогеновая система и четвертичные отложения: галечники, песчаники, глины, туфы; 3 — палеогеновая система: известняки, песчаники, конгломераты; 4 — меловая система, верхний отдел: конгломераты, пески, песчаники, алевролиты, туфы, мергели, известняки; 5 — триасовая система (карабаглярская и тананамская свиты) оолитовые массивные, тонкослоистые, фукоидные известняки с прослоями доломитов; 6 — верхняя пермь (джульфинский, чансиньский и каптенский ярусы): мергели, черные глинистые известняки с прослоями глинистых сланцев, местами битуминозные; 7 — средняя пермь (мургабский и кубергандинский ярусы): грубо и тонкослоистые известняки, местами битуминозные, лежат в основании пестроцветной бокситоносной толщи; 8 — нижний карбон (турнейский и везийский ярусы): известняки, аргиллиты с прослоями кварцитовидных песчаников, алевролитов; 9 — верхний девон (франский и феменский ярусы): алевролиты и аргиллиты с прослоями кварцитов, известняки, кварцитовидные песчаники, кварциты, органогенные известняки; 10 — средний девон (эйфельский и живетский ярусы): переслаивание известняков с тонкими слоями аргиллитов, алевролитов, доломитов и песчаников;
II — геологические границы; 12 — разрывные нарушения; 13 — участки бокситовых залежей и проявлений 14 — Гюмушлугское месторождение свинца и цинка
Средневерхнепалеозойские отложения Шарурского массива могут быть рассмотрены как стратотипическими по брахиоподовым и моллюсковым фаунам, они также хорошо сопоставляются с палеозойскими
стратотипическими разрезами Гималайского складчатого пояса. Для нас очень важно определить стратиграфическое положение рудоносных известняков Гюмушлугского месторождения.
Рис. 2. Литолого-стратиграфическая колонка и фациальная характеристика рудоносных карбонатных пород и вмещающих
их терригенно-сланцево-карбонатных толщ Гюмушлугского месторождения свинца и цинка. Составили: Ч.М. Халифа-Заде
и З.Дж. Эфендиева Легенда
I I
1
TU
7
8
9
10
11
12
I — известняки; 2 — доломитизированные известняки; 3 — мергели; 4 — кварцевые песчаники и алевролиты; 5 — глинистые сланцы; 6 — некондиционные пластово-линзообразные руды; 7 — кондиционные пластово-линзообразные руды; 8 — литоральная фация карбонатных осадков; 9 — сублитоальная фация известковых осадков; 10 — подводный полузамкнутый лагун тропического бассейна;
II — эпинеритовая фация глинистых осадков тропического бассейна; 12 — фация открытого залива карбонатных осадков тропического бассейна
Дело в том, что межсланцевые известняки прекрасно обнажены вблизи поселка Гюмушлуг в долине р. Восточный Арпачай. Эти
карбонатные породы и сланцы очень богаты моллюсковой и руководящей для среднего девона брахиоподовой фауной, которая собрана Ш.А. Азизбековым и определена А.Н. Яковлевым в объеме живетского яруса. Позже Э.Я. Левен вместе с нами определил межсланцевых рудоносных карбонатных пород также в пределах живетского яруса. Нами прослежены эти карбонатные породы через крутые склоны в сторону Гюмушлугского месторождения, которые в районе месторождения становились рудоносными (см. рис. 2).
Таким образом, возраст рудоносных карбонатных пород по руководящей брахиоподовой фауне точно укладывается в объёме живетского яруса (см. рис. 2). Утверждение некоторых исследователей [22] о том, что возраст рудоносных известняков носит скользящий характер, спорно - А.М. Феликс считает, что рудоносные известняки в крыльях Гюмушлугской антиклинали имеют живетский возраст, а на своде складок соответствуют эйфельскому ярусу, Б.Г. Каландаров по каким-то соображениям рассматривает стратиграфическое положение межсланцевых рудоносных известняков в объеме верхнеживет-нижне-франкского подярусов.
Считаем, что утверждение вышеупомянутых исследователей об скольжении возраста рудоносных известняков не имеют палеонтологической основы. По руководящей брахиоподовой фауне рудоносные карбонатные породы и вмещающая их песчано-сланцевая толща полностью укладываются в объеме живетского яруса (см. рис. 2).
В тектоническом отношении Гюмушлугское полиметаллическое месторождение входит в состав Шарур-Джульфинского антиклинория, который разобщен более молодым Нахичеванским прогибом на две тектонические структуры второго порядка - Шарурский и Джульфинский антиклинории (см. рис. 1). Важным структурным элементом района Гюмушлугского полиметаллического месторождения свинца и цинка является Шарурское горстовое поднятие, которое в пределах исследуемого региона представлено четырьмя ассиметричными структурами северозападного простирания. Эти структуры осложнены продольными и поперечными разрывными нарушениями сбросо-сдвигового характера: Дагна-Велидагская (Гюмушлугская), Яйджи-Садаракская, Юхары-Данзикская и Мегридагская [9, 13, 14].
Дагна-Велидагская антиклиналь расположена в южной части Шарурского массива. Значительная часть этой антиклинали скрыта под неоген-четвертичными отложениями, в ее ядре выступает терригенно-сланцево-карбонатный комплекс среднего девона, который образует на рельефе группы высот Г.Г. Дагна, Велидаг, Сарыдаг и другие, а возвышенности (см. рис. 1) Боздаг, Каратапа расположены в ее северовосточном крыле. Здесь отложения девона собраны в ряд мелких
второстепенных складок, ориентировка складок не совпадает с простиранием основной структуры, но хорошо увязывается с простиранием веерообразных складок Багырсаг и Гюмушлуг.
Яйджи-Садаракская складчатая зона расположена в бассейне р. Восточный Арпачай к северо-востоку от Дагна-Велидагской структурной зоны. Ядро ее сложено отложениями среднего и верхнего девона, а крылья - черными, битуминозными известняками перми.
Юхары Данзикская антиклинальная зона по характеру пликативных и дизъюнктивных нарушений низшего порядка несколько отличается от Яйджи-Садаракской зоны. Фактически Юхары Данзикская антиклинальная зона расположена между Юхары Данзик и развалинами селения Ашагы Данзик. В ее строении принимают участие средне- и верхнедевонские карбонатно-терригенно-сланцевые отложения, которые выступают в ядре складчатой зоны, а крылья складки сложены отложениями нижнего карбона и перми [17, 19, 26].
Мегридагская складчатая зона находится в крайней северовосточной части Шарурского массива, где отмечается лишь незначительная часть данной структуры. В ядре этой структуры обнажаются терригенно-карбонатные отложения нижнего карбона, а на южном крыле складка представлена черными известняками перми, известняками и доломитами верхнего триаса.
Региональные дизъюнктивные нарушения в Шарурском массиве имеют значительное развитие и в основном являются надвигами, переходящими по простиранию во взбросы. Здесь выделяются три региональных надвига - Гюмушлугский, Даваоланский и Данзикский.
Гюмушлугский надвиг прослеживается в северо-восточной части Яйджи-Садаракской антиклинальной зоны на расстоянии 15 км. По надвигу различные горизонты среднего и верхнего девона надвинуты на отложения средней перми с амплитудой 300.. .400 м.
Простирание Гюмушлугского надвига не совпадает с простиранием Дагна-Велидагской структурной зоны. Вдоль надвига размещены дайки и штоки гипабиссальных малых интрузий основного состава.
В зоне Гюмушлугского надвига породы сильно раздроблены и рассланцованы, часто превращены в тектоническую глину с трением мощностью до 6 м.
Данзикский надвиг срезает северо-восточное крыло Юхары Данзикской антиклинали. Он прослеживается в северо-западном направлении от долины Мегридереси до развалин с. Юхары Данзик. В зоне надвига известняки девона раздроблены и сильнотрещиноваты. Выше отмеченные разломы имеют северо-восточное и северо-западное простирание, придающее Шарурскому массиву блоковое строение.
Теперь несколько слов о Гюмушлугской антиклинали, которая является рудовмещающей и рудоконтролирующей.
Эта антиклиналь разбита разрывными нарушениями на три блока -западный, центральный и восточный.
Западный блок, в свою очередь, состоит из трех участков. На первом местные складки сундучной морфологии и субмеридиональной ориентировки сложены в ядре живетскими отложениями, а на крыльях представлены породами франкского и фаменского ярусов. На втором участке свод складки куполовидной формы и сложены известняками подсланцевой толщи живетского яруса. Третий участок слабо исследован.
Центральный блок Гюмушлугского месторождения состоит из четырех участков. Первый из них расположен в ядре антиклинали субмеридионального простирания.
Во втором участке локальные складки асимметричной, изоклинальной формы. Третий участок имеет аналогичное строение и сложен известняками и сланцами живетского яруса.
В районе Гюмушлугского рудного поля широко развиты разрывные нарушения, которые представлены взброс-надвигами северо-восточного, субширотного и субмеридионального простирания. Большинство исследователей считают, что (Азизбеков; 1961, Абдуллаев; 1965, Каландаров; 2012 и др.) Гюмушлугский надвиг является главной рудоконтролирующей структурой.
В районе Гюмушлугского месторождения интрузивные образования отсутствуют. В пределах зоны оруднения установлены дайки и силы жильных вулканитов, представленных андезитами, андезит-диабазовыми и диабазовыми порфиритами, которые развиты вдоль разрывных нарушений. Эти вулканиты для сульфидного оруднения не имеет никакого значения, поскольку они имеют среднеюрский возраст (Абдуллаев, 1965).
Химико-минералогический состав юмушлугского свинцово-цинкового месторождения и вмещающих их карбонатно-сланцевых пород. Химико-минералогический состав Гюмушлугских свинцово-цинковых руд и вмещающих их пород был изучен химическим, рентгенспектральным, рентген-дифрактометрическим и минероло-графическими методами (табл. 1). Химический и минералогический состав этих руд характеризуется несложным простым однотипным химическим и минералогическим составом, который характерен для всех известных стратиформенных свинцово-цинковых месторождений в карбонатных толщах (Миргалимсайский и Шалкинский в Казахстане, Пайн-Пойнит в Канаде и Миссисипи в США, Селезия-Краков в Польше).
Отдельно был изучен минералогический состав руд в пластовых залежах и секущих жильных типах руд с вертикальным падением.
Оказалось, что в двух морфологических типах руд минералогический состав является простым и идентичным.
Таблица 1
Химический состав рудоносных карбонатных пород Гумушлугского
месторождения свинца и цинка
№ проб Название карбонатных пород CaO MgO SiO2 Al2O3 CO2 £сумм а
3 Доломитизированный известняк 48,04 5,61 3,59 0,77 40,7 98,08
4 Среднезернистый темносерый известняк 54,76 0,51 1,01 0,09 42,6 98,97
5 Крупнозернистый известняк 54,45 0,67 1,54 0,54 42,4 99,60
40 Известковистый доломит 46,21 7,61 3,11 0,88 41,1 98,91
11 Стилолитизированный известняк 43,51 9,75 3,83 1,11 39,7 97,9
13 Кристаллический известняк 52,34 0,57 4,64 1,37 39,7 98,62
19 Известковый доломит 44,36 8,82 2,96 0,69 41,6 98,43
20 Темносерый известняк 51,23 1,23 5,31 1,17 39,2 98,14
21 Кристаллический известняк 53,87 0,72 1,62 0,47 42,6 99,28
28 Серый кристаллический доломит 33,82 17,49 1,81 0,69 45,1 98,91
29 Кавернозный доломит 33,54 17,55 2,19 0,79 44,9 99,16
30 Стилолитизированный известняк 52,64 0,57 3,36 0,97 41,7 99,24
31 Известковый доломит 44,61 10,43 1,04 0,39 42,7 99,17
32 Крупнокристаллический известняк 54,65 0,45 1,04 0,38 42,2 98,72
34 Кристаллический известняк 54,46 0,56 2,15 0,83 41,2 99,2
42 Доломитизированный известняк 42,45 8,84 7,61 2,02 36,3 97,22
44 Доломитизированный глинистый известняк 40,01 5,79 17,06 2,71 31,6 97,17
45 Глинистый известняк с вкрапленным галенитом 41,43 7,51 7,85 2,38 36,7 95,87
46 Известняк с остатками моллюсков 55,28 0,41 0,49 0,09 43,1 98,88
48 Крупнокристаллические глинистые известняки 47,87 0,85 9,88 1,61 37,0 97,21
Примечание. Химический анализ рудосодержащих карбонатных пород выполнен на рентгенспектрографе в лаборатории «Физические методы исследования» Института геологии и геофизики НАН Азербайджана, аналитик И.В. Керимов.
Вмещающие породы представлены различными структурно -генетическими типами известняков и в районе рудных залежей
доломитизированными известняками, темно-серыми и черными глинистыми сланцами, кварцевыми песчаниками и реже кварцитами.
Среди известняков установлены мелкозернистые форамини-феровые, биоморфные известняки и мелкозернистые известняковые доломиты.
Все известняки испытали тангенциальные и вертикальные стрессы, стилолитизироны, где крупнокристаллические кальцитовые прожилки секут их в разных направлениях. Органогенные фораминиферовые известняки мелкозернистые и образуют идиоморфные кристаллы с ясно выраженной спаянностью. В поле зрения обычно отслеживаются несколько полисинтетических двойников кальцита. Обломочная примесь составляет 5... 7 %. Из них 5 % падает на долю кварца и 2 % обломочной массы относится к кислым плагиоклазам.
Вмещающие руду породы представлены различными структурно -генетическими типами известняков и в районе рудных залежей доломитизированными известняками, темно-серыми и черными глинистыми сланцами, кварцевыми песчаниками и реже кварцитами.
Биоморфные известняки представлены обломками и раковинами моллюсков, брахиопод и четырех лучевых кораллов. Биоморфные известняки слабо метаморфизированы, и, естественно, большинство раковин беспозвоночных хорошо сохранились. В этих типах известняков стилолитизация как бы приостановлена; только сцементирующая масса за счёт перекристаллизации приобрела крупнокристаллический облик. Некоторые биоморфные известняки содержат в малом количестве оолиты и псевдеолиты с размером 0,2.0,5 мм. А это, в свою очередь, доказывает, что биоморфные известняки образовались в зоне литорали.
Мелкозернистые известковые доломиты встречаются в желтых и темных окрасках. Под микроскопом хорошо видны граненые кристаллы кальцита с двойниками и полисинтетическими двойниками. В карбонатной массе хорошо видны ромбики доломита с размером 2.3 мм. В виде примесей встречаются глинистые частицы, кварц и магнетит.
Политоморфные известняки встречаются в темных окрасках. Они состоят из тонкозернестого кальцита. Наблюдаются сфелориты, заполненные кальцитом и хальцедоном. Обломочная примесь представлена угловатыми кварцами (20 %), мусковитом (3.4 %), магнетитом и лимонитом (4.5 %), размер которых не превышает 0,2.0,3 мм.
Известковые глинистые сланцы встречаются в темно-серых и темных окрасках. Они обладают типичной сланцевой структурой и тонкодисперсный и карбонатный материал под действием стресса вытянут в противоположном направлении действия давления. Глинистые частицы по данным рентгендифрактометрии сложены гидрослюдой 2М1,
каолинитом и хлоритом. В отдельных пробах гидрослюда и хлорит доминирует. Известковистые кварцевые песчаники встречаются тонкими пластами с различной гранулометрией от мелкозернестых до крупнозернестых разностей. Они имеют псамитовую структуру, а известковая масса играет роль цемента. Местами они секутся кальцитовыми прожилками. Обломочный материал представлен плохоокатенными зернами кварца (40.50 %), плагиоклазом (2.3%), микроклином (до 0,5 %), ортоклазом (до 2 %), биотитом (0,5.3 %), мусковитом (до 1 %), хлоритом (до 2 %), турмалином (до 1 %), апатитом (до 1.2 %), ставролитом (до 2 %), магнетитом (до 2.3 %) и лимонитом (5 %). Как ясно от состава акцессорных минералов, они сохранились только в ассоциации устойчивых минералов, а фемические минералы из-за неустойчивости растворились и исчезли под действием катагенетических процессов.
Теперь о химико-минералогическом составе сульфидных рудообразующих минералов. Обычно вдоль рудных залежей наблюдаются баритизация и карбонатизация, а также галенитсфалеритовая минерализация в виде отдельных гнезд, желваков и линз, а вкрапления распространены по всему простиранию, падению и мощности пластообразных залежей рудоносных известняков.
На участках с густой вкрапленностью содержание сфалерита достигает до 10.14 % при среднем содержании цинка до 1,5 %, свинца 2,5.3,4 %. При приближении к рудоконтролирующим разломам содержание обоих металлов резко снижается. На месторождении околорудные изменения вмещающих пород весьма ограниченно распространены. Это очень ясно видна на макрофотографии (рис. 3) галенита из нижнего подсланцевого горизонта Гюмушлугского место -рождения, где видны изоморфные кристаллы галенита и кальцита без следов контактовых изменений. Околорудные изменения в основном наблюдается в приконтактовой зоне, где именно за счет динамо-метаморфизма развиты доломитизация, баритизация, кальтизация и окварцевание. Развитие баритизации встречается повсеместно, нередко отмечаются бортовые прожилки и линзы внутри залежей.
Рис. 3. Макрофотография галинитовой руды из нижнего подсланцевого рудоносного горизонта Гюмушлугского месторождения. Руда находится на стадии катагенеза. Характерны идиоморфные кристаллы галенита и кальцита без контактовых изменений, что еще раз доказывает наличие осадочного рудогенеза свинцово-цинкового месторождения
Минеральный состав пластовых и жильных рудных залежей представлен галенитом (80...90 %), сфалеритом (10... 15 %), пиритом (1...2 %) и незначительным количеством халькопирита, буланжерита, тетраэдрита и др., содержание которых не превышает 1 %.
Галенит в рудах Гюмушлугского месторождения встречается в трех генерациях. В пластовых рудоносных карбонатных породах галенит имеет массивную текстуру и встречается в виде крупных изометрических кристаллов и всегда ассоциируется с пиритом.
Галенит второй генерации ассоциируется с баритом и карбонатными минералами. Галенит третьй генерации - в виде мелких вкраплений ограниченного распространения в жильной массе. Сфалерит образует идиоморфные кристаллы в пластообразных залежах рудоносных карбонатных пород. Он ассоциируется с галенитом, реже с халькопиритом. Между тем, содержание сфалерита в надсланцевых рудоносных карбонатах достигает 15.20 % общей рудной массы. Халькопирит имеет ограниченное распространение в рудоносной толще и находится в парагенезисе с пиритом, галенитом, сфалеритом. Пирит имеет очень ограниченное распространение, остальные несколько рудных минералов встречаются фрагментально и не имеют промышленное значение.
Палеогеографические критерии осадочного рудогенеза гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения. Палеогеография позднеживетских отложений среднего девона очень фрагментально освещена в Атласе литолого-палеогеографических карт Азербайджана. Живетские отложения распространены в северо-западной части
Нахчыванской АР в районе Шарурского антиклинория и представлены карбонатными и терригенно-сланцево-карбонатными комплексами, в которых локализовано и Гюмушлугское месторождение свинца и цинка.
Палеогеографическая карта составлена авторами на основании фациально-генетичес- кого анализа десяти разрезов среднего девона с использованием региональных и седиментологических построений по прилегающей территории Армении, Ирана и Турции.
Тектоническое положения Гюмушлугского месторождения определяется локализацией в осадочном чехле Шарурской палеовпадины, расположенной на пассивной окраине Зангезур-Кафанского-микроконтинента, имеющего байкальскую консолидацию.
После обширной эйфельской трансгрессии, охватывающей 2/3 территории Нахичеванской АР и значительную часть территории Ирана, Турции и ближневосточных стран, на территории Шарурской палеовпадины накопились преимущественно карбонатные отложения с пачками черных глинистых сланцев.
При позднем-среднем девоне тектоническая напряженность в Шарурской палеовпадине резко упала. Карбонатный палеобассейн стал подвергаться омелению с образованием в пределах поселков Гюмушлуг, Садарак и Северный Данзик полузамкнутых подводных лагун (рис. 4), В целом, отложения живетского яруса также характеризовались богатой фауной беспозвоночных (пелеципод, гастропод, мшанки, кораллы, брахиоподы, криноидеи, из простейших - фораминиферы и зеленые, бурые водоросли).
I. Фациальные обстановки
1. Литоральная фация оолитовых известковых осадков.
2. Сублиторальная фация известковых осадков с богатой фауной беспозвоночных и простейших.
3. Эпинеритовая фация песчано-глинисто-известковых осадков -верхняя часть шельфа.
4. Интернеритовая фация, нижняя - часть шельфа.
5. Фация доломитово-известковых осадков полузамкнутовых лагун.
II. Палеографические обстановки
6. Верхняя часть шельфа.
7. Нижняя часть шельфа.
8. Зангезурско-Кафанский микроконтинет низкогорья.
9. Иранская эпибайкальская платформа низкогорья.
10. Нахчыванский палеоподъем (Палеовыступ).
11. Полузамкнутые лагуны и заливы.
Дополнительная легенда
12. Изученные разрезы среднего девона.
13. Направление сноса терригенно-глинистого материала.
14. Месторождения и проявления полиметаллов на континентах с байкальским основанием.
15. Моллюски.
16.Брахиоподы.
17. Мшанки.
18. Кораллы.
19. Остракоды.
20. Фораминиферы.
21. Ориентировочные границы фациальных и палеографических обстановок.
©12 ->МЗ ф14 á,15 ф16 ¿5>17 OÍ8 & 19 ¿¿,20 (5>21
Рис. 4. Литолого-палеогеографическая карта позднесреднедевонских отложений Нахчыванской АР и прилегающих к ней регионов.
М - 1: 500000. Составил: Ч.М. Халифазаде
Все упомянутое разнообразие фауны и преимущественно карбонатный состав отложений указывают на нормальную соленость, а жаркий тропический характер климата бассейна седиментации на его мелководье. Палеогеографические условия Шарурской палеовпадины характеризуются фронтальным расположением областей денудации (см. рис. 4): на северо-востоке размывался додевонский осадочный чехол Зангезур-Кафанского микроконтинента байкальской консолидации, а на юге Шарурская палеовпадина была разобщена от Иранской эпибайкальской платформы Приараксинской впадиной, заполненной верхнепалеозой-мезокайнозойскими отложениями
В период девонской эпохи на территории Нахчыванской АР существовали две впадины, разобщенные приподнятым байкальским
фундаментом Нахчыванской впадины - на северо-западе Шарурская, а на юго-востоке Джульфинская палеовпадины (см. рис. 4).
В разрезах живетского яруса Гюмушлугского месторождения ясно вырисовываются рудоносные известняки, садаракские слои, разобщенные более мощной пачкой черных глинистых сланцев с прослоями песчанистых известняков, мергелей и кварцевых песчаников.
В горизонтах рудоносных карбонатных пород и вмещающих их сланцевых толщ встречается скудная фауна, состоящая из остатков пелеципод, гастропод, остракод и фораминифер. Здесь в среднедевонских отложениях широко развитые стеногалинные формы не установлены. Аналогичная картина наблюдается в районе пос. Садарак и селения Верхний Данзик. Такая картина в распределении богатой девонской фауны по сравнению со скудными остатками беспозвоночных, характерных для рудоносной карбонатной толщи, не случайна, она связана с образованием внутри позднесреднедевонского бассейна полузамкнутых, подводных лагун, где скорость седиментации по сравнению с соседними участками была заниженной, что не способствовало накоплению побочных примесей, где наряду с карбонатами кальция и магния осаждалась относительно более высокая концентрация карбонатных солей свинца и цинка.
Подавление развития стеногалинных форм беспозвоночных в полузамкнутых лагунах обусловлено более высокой соленостью этих лагун (8=4...4,5 %), это подтверждается накоплением доломитизиро-ванных известняков в полузамкнутых лагунах, а за пределами рудоносных известняков и вмещающих пород гибридные карбонатные породы не установлены. Разрезы характеризуются доминирующей ролью органогенных и хемогенных известняков.
Именно полузамкнутые подводные лагуны в поздне-среднедевонском бассейне заложили основу месторождения осадочного рудогенеза свинца и цинка.
Следует заметить, что жаркий тропический климат также сыграл благоприятную роль в повышенном накоплении карбонатных солей свинца и цинка в полузамкнутых лагунах благодаря реализации карбонатного равновесия.
Источником металла для формирования Гюмушлугского месторождения свинца и цинка были древние полиметаллические месторождения, локализованные в додевонского осадочного чехла на Зангезур-Кафанском микроконтинент. В зоне выветривания (при благоприятном тропическом климате) палеоместорождения полуметаллов, сульфидные минералы Си, РЬ и подвергались гидролизу и окислению с образованием их сернокислых солей, которые являются
легкорастворимыми и поэтому транспортировались в истинных растворах в бассейн конечного стока.
Мы допускаем, что примерно такая же картина происходила при формировании других стратиформенных месторождений свинца и цинка в карбонатных толщах.
Источники металлов при формировании свинцово-цинковых руд в осадочном бассейне А.И. Донец и др. связывают с горизонтом рудоносных карбонатных пород и вмещающими их толщами. В этом случае возникает вопрос: откуда источники свинцово-цинковых руд в карбонатных толщах? В статье А.И. Донца и др. не был дан ответ на этот вопрос. А что касается вмещающих пород, то, естественно, в них свинец и цинк находятся в кларковых содержаниях и в какой форме они в породах находятся, также не известно, и вряд ли из кларкового содержания свинца и цинка могут образоваться крупные свинцово-цинковые месторождения в карбонатных толщах.
А что касается концепции Р. Хатчинсона о том, что на дне в осадочном рудном бассейне (ОРБ) существовал долгоживущий, конседиментационный рудопроводящий разлом, по которому гидротермальные растворы длительное время обеспечивали рудоносный бассейн тяжелыми металлами при различных скоростях карбонатного накопления, то во-первых, общеизвестно, что из гидротермальных растворов образуются сложный металлический состав, а в действительности в страт-форменных свинцово-цинковых месторождениях главенствует скудный состав рудных сульфидных минералов, только два-три сульфидного минерала (галенит, сфалерит, халькопирит и пирит); во-вторых, при карбонатном накоплении на дне бассейна создаются щелочная среда и окислительный режим, как в такой геохимической среде могли возникнуть сульфиды свинца и цинка и образовать пластовое промышленное месторождение; в-третьих, не понятно излияние гидротермов на дне бассейна, допускается, что это происходит непрерывно, а почему-то рудные компоненты аккумулируются только в карбонатных породах преимущественно в доломитах.
Мы провели фациально-палеогеографический анализ среднедево-нских отложений, дабы найти причину завышенной аккумуляции рудных элементов.
Во-первых, выяснилось, что позднесреднедевонский бассейн в животское время подвергался омелению с образованием в пониженном рельефе дна полузамкнутых лагун. Этот вывод подтверждается более скудным составом беспозвоночных и простейших в рудоносных известняках по сравнению с животскими отложениями, находящими за пределами месторождения. Вторым критерием является нахождение известковых доломитов только в пределах рудного месторождения.
Образованию гибридных карбонатных пород, безусловно, способствовал жаркий субаридный тропический климат поздне-среднедевонского бассейна Шарурской палеовпадины.
Мы считаем, что во всех известных стратиформенных месторождениях свинца и цинка наличие локализации руд в карбонатных толщах - доломитах, прежде всего, связано со специфическими фациальными условиями, где при аридном и субаридном климате в рудоносном бассейне происходит интенсивное накапливание доломита с карбонатными солями свинца и цинка. В дальнейшем при формировании из рассеянных карбонатных солей свинца и цинка за счет разложения органического вещества в осадках создается резкая восстановительная среда, где БО2" из илевой воды восстанавливается до иона Б2", который, соединяясь с СН2, образует Н2Б. При этом среда становится резко восстановительной. Именно в таких геохимических условиях образуется труднорастворимые соли свинца и цинка.
Кроме того, осадочный рудогенез Гюмушлугского месторождения убедительно доказывается следующими аргументами.
1. Стратиграфический контроль в локализации свинцово-цинковых руд в карбонатных толщах одного и того же стратиграфического уровня, в частности, животского яруса позднего среднего девона.
2. Подобный тип месторождений, как правило, локализован в доломитах, гибридных карбонатных породах, реже - в известняках. Все крупные свинцово-цинковые месторождения преимущественно локализованы в доломитах, почему-то причины этого важного вопроса -локализации свинцово-цинковых руд в доломитах - уходят из внимания как русских, так и западных исследователей за исключением великого русского седиментолога Н.М. Страхова [20]. Здесь фациально-климатический фактор явно бросается в глаза. Также считаем, что в образовании гибридных карбонатных пород позднего среднего девона Гюмушлугского месторождения в полузамкнутых подводных лагунах и субаридный тропический климат играли важную роль.
3. Как правило, в рудовмещающих толщах отсутствуют вулканиты или плутониты. Зачастую они встречаются вдали от рудных залежей в виде даек и силл диабазов, которые секут рудные тела и по возрасту намного моложе рудоносной толщи (средняя юра).
4. Рудные тела залегают внутри вмещающих карбонатных пород.
5. Оруднение внутри карбонатных толщ не имеет сплошного рудного тела, а образует линзовидную, пластовую, лентообразную, желвакообразную морфологию рудных залежей при подчиненной роли отдельных жил и жилообразных секущих тел, реже прихотливых, массивных руд.
6. Гюмушлугское свинцово-цинковое месторождение состоит из двух промышленных рудных пластов локализованных в надсланцевых и подсланцевых известняках и известковых доломитах. Обычно крупные свинцово-цинковые месторождения в России и зарубежом преимущественно локализуются в массивных доломитах и характеризуются многоэтажностью строения - Прибайкальское в складчатом обрамлении Сибирской платформы, Миргалимсай на хребте Каратау, Миссисипи США, Пайн-Пойнт в Западной Канаде, Силезско-Краковский в Польше и т.д.
7. Однотипность и простота рудообразующих сульфидов свинцово-цинковых руд сохраняется во всех морфологических типах рудных залежей - галенит, сфалерит, пирит, барит и в некоторых месторождениях проявляется флюорит, а редкометальность свинцово-цинковых руд -серебро, германий, кадмий, индий и талий.
Образование Гюмушлугского месторождения происходило в длительное геологическое время, исчисляемое сотнями миллионов лет. На этом длительном пути формирования месторождения нами было выделены три стадии рудообразования: седименто-диагенетическая, катагене-тическая и тектоническая.
Изотопия серы рудообразующих сульфидов в гюмушлугском и других свинцово-цинковых месторождениях. Изотопный состав серы рудообразующих сульфидных минералов из Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения нами изучен впервые и дан в табл. 2. Как ясно из табл. 2, сульфидные минералы Гюмушлугского месторождения обогащены тяжелым изотопом серы 534 Б, который изменяется в узких пределах значений. Среднее значение составляет 5 34Б+18,3 и предел
колебания тяжелого изотопа серы 534 Б составляет от +14,1 до +20,0 %о.
Аналогичная картина наблюдается в свинцово-цинковых месторождениях в карбонатных и терригенно-карбонатных толщах рифея и венда в складчатом обрамлении Сибирской платформы.
Таблица 2
Изотопный состав серы сульфидов из Гюмушлугского
№ пробы Состав и характер сульфидной руды 5 34Б, %0
Г - 11 Галенит массивный +19,8
Г - 15 Галенит, то же +19,8
Г - 18 Галенит, жильный +14,1
Г - 20 Сфалерит, жильный +17,2
Г - 25 Галенит крупнокристаллический +15,9
Г - 27 Галенит мелкозернистый +15,2
Окончание табл. 2
Г - 30 Сфалерит с мелкозернистыми вкраплениями +17,6
Г - 34 Галенит секущий жильный +14,9
Г - 36 Галенит из зоны раздробления +15,6
Г - 40 Галенит прожилково-вкрапленный +18,6
Г - 40а Галенит крупнокристаллический +14,9
Г - 42 Сфалерит массивный +20,0
Примечание. При измерениях использован международный стандарт сера триолета метеорита Каньон Дьябло. Изотопный анализ сульфидных руд был выполнен в лаборатории масспектрометрии отдела осадочной геологии Университета Торонто при содействии проф. Nick Eyle.
В указанных месторождениях среднее значение (18 определений) 34S из месторождений Ульканской рудной зоны составляет +17,30 %о и диапазон изменения 534 S от +19,9 до +18,9 %о. Среднее значение (4 определения) сульфидной серы - 34S Анайского месторождения составляет +13,7 %о и пределы колебания от +10,7 до +15 %о. При сопоставлении приведенных данных можно заметить, что сера галенитов и сфалеритов Апарского месторождения характеризуется относительно легким изотопным составом серы. Из литературы известно, что более тяжелым изотопом серы характеризуются руды, испытавшие влияние эпитермально-метаморфических процессов. Для ясности мы рассмотрим данные изотопного состава серы главных сульфидных минералов стратиформенных свинцово-цинковых месторождений, локализованных в терригенно-карбонатных толщах позднего докембрия складчатого обрамления Сибирской платформы. Рудообразующие сульфиды свинцово-цинковых месторождений рудного пояса всех трех регионов (Енисейский кряж, Юго-Восточная Якутия, Прибайкалье) в относительно одинаковой степени обогащены сульфидной серы 34S и к тому же имеют сравнительно узкие вариации значений 534 S. Анализируя изотопный состав серы сульфидных минералов месторождения Сардана Л.Н. Гриненко,
B.М. Артеменков и др. [11] отмечают их важные особенности. Все образцы сульфидных минералов обогащены тяжелым изотопом 34S. Притом диапазон изменений изотопных отношений не превышает 11 %; значение 534 S в сульфидных рудах колеблется в пределах от +16,8 до +27,7 %о. Анализируя полученные результаты, Л.Н. Гриненко указывает на их аналогию с месторождением свинца и цинка Пайн-Поинт Западной Канады, которое Майнард И.Б. [27] рассматривает как имеющий эпигенетический осадочный рудогенез.
Гриненко Л.Н., используя экспериментальные данные Малинина
C.Д. и Хитарова Н.И., рассматривает образования руд Сардана благодаря восстановлению серы сульфатов из погребенных рассолов газообразным
метаном или водородом в подземных рассолах при температуре не ниже 200 °С.
Сходства изотопного состава серы рудообразующих сульфидов, месторождения позднего докембрия рудного пояса Сибирской платформы находятся в сходной геологической обстановке и являются осадочными или вулканогенно-осадочными. Высокое содержание тяжелого изотопа 34Б в сульфидных минералах указывает на первичную сульфатную их природу из морской воды. Гриненко Л.Н. [10] справедливо утверждает, что источником серы рудообразующих растворов является сероводород, образованный сульфат редукцией, а впоследствии растворенный в подземных рассолах, циркулирующих в больших глубинах.
Виноградов В.И. [7] справедливо указывает, что основные генерации сульфидов серы в земной коре являются сульфаты осадочного происхождения образовавшийся при этом сереводород возникает при их эпигенетическом (по нашему мнению, диагенетическом) восстановлении, которые широко участвуют в процессах рудообразования.
В качестве сравнения и альтернативы рассматриваемых месторождений, заключенных в карбонатных толщах складчатого обрамления Сибирской платформы, Гриненко Л.Н. приводит данный изотопный состав серы в рудах, локализованных в сланцевых толщах, и в частности, колчеданно-полиметаллического месторождения в Рассохинском рудном узле Енисейского кряжа. Сульфидные минералы этого месторождения демонстрировали широкий диапазон изменения изотопного состава серы: +17,1 - (-22.2) %о. При этом не были установлены различия между серой пиритов в сланцах и серой сульфидных минералов слоистых серных колчеданных руд. В этом случае указанные авторы сделали вывод о биогенном происхождении сероводорода, участвующего в колчеданном рудообразовании. Они отмечают, что основная масса серы является бактериальной хемогенизированной. Гриненко Л.Н., анализируя изотопный состав серы из свинцово-цинковых месторождений различных регионов мира и опираясь на свои собственные исследования, установил для генезиса стратиформенных полиметаллических месторождений важную закономерность. В частности, среди месторождений с широкой вариацией изотопного состава серы (не менее 20 %о) обогащение их легким изотопом 32Б, указывает на ее биогенное происхождение. Далее, для месторождений, в которых изотопный состав серы сульфидных руд напоминает осадочные сульфиды, а диапазон изменения изотопных отношений основных рудных минералов не превышает 16.18 %о, как, например, рудная минерализация в доломитизированных известняках пайн-поинт можно допустить, что сульфиды образовались за счет редукции сульфатов.
Ознакомившись с результатами исследований выше указанных авторов Тычинский А.А., Перцова А.П. и др. [Тычинский и др., 1990] пришли к такому заключению, что важные геохимические особенности изотопов сульфидной серы Прибайкальских и других стратиформенных свинцово-цинковых месторождений складчатого обрамления Сибирской платформы, локализованных в карбонатных толщах, характеризуются обогащением тяжелого изотопа серы 34S, а узкий диапазон его колебания Тычинский А.А. и др. [21] полагают, что в этих рудах 34S образовался за счет восстановления (редукции) SO2" морской воды, заключенной в породах (карбонатных породах) или же в подземных рассолах, содержащих сероводород, углеводороды и возможно водород. Это доказывается в материалах по термобарическим исследованиям рудообразующих сульфидов в полиметаллических месторождениях Прибайкалья. Кроме того, в пользу участия в осадочном рудогенезе сульфатной серы морской воды доказывается обогащением известняков и доломитов (вмещающих свинцово-цинковые руды пород) тяжелым изотопом серы (34S). По данным Гриненко Л.Н., во вмещающих карбонатах Сарданского месторождения имеется самое высокое содержание 34S, которое составляет от +28,2 до ±8,0 %о.
Это веское доказательство подтверждает осадочное происхождение руд Сарданского месторождения. В целом, трансформация изотопов серы в сульфидных рудах происходит в результате четырех природных геологических процессов: магматогенные, литоморфогенно-метосома-тические, редукция сульфатов морской воды и образования сероводорода и наконец, биогенные преобразования изотопов серы за счет бактериальной деятельности. Анализ вариации изотопов серы свинцово-цинковых месторождений в карбонатных толщах в различных регионах мира, а также наши исследования на Гюмушлугском свинцово-цинковом месторождении показали, что все они образовались в сходных геологических обстановках за счет редукции сульфатов морской воды, а в последующем за счет сульфатов эллизионных вод и подземных рассолов, содержащих сероводороды, углекислые и др. газы.
Для сравнения полученных данных мы рассмотрели результаты изотопного анализа серы сульфидов из характерных гидротермальных месторождений Малого Кавказа.
Результаты изотопной серы сульфидов гидротермальных месторождений даны в табл. 3, откуда следует, что изотопы 534 S имеют широкий диапазон вариации в сульфидах гидротермальных месторождений. Диапазон вариации 534 S составляет от - 4,0 до +4,2 %о.
В целом, сульфиды гидротермальных месторождений Малого Кавказа обогащены легким изотопом серы 32S.
Таблица 3
Изотопный состав серы из Малокавказских гидротермальных
№ пробы Наименование гидротермальных месторождений рудных минералов 5 34Б, %
АКС-3 Гедабек, пирит +1,5
А1008а Гедабек, пирит +2,6
АG413 Гедабек сфалерит +4,2
А731 Гедабек пирит +1,2
А122 Битти-Булаг пирит -2,3
БМБЮ Гедабек сфалерит +7,2
А12 Битти-Булаг пирит -4,0
1 Аллахверди халькопирит +2,6
2 Шанлуг халькопирит +0,9
3 Шанлуг халькопирит +0,3
9 Магнеули пирит +3,3
9 Магнеули пирит +3,6
32 Магнеули пирит -1,2
32 Магнеули пирит -1,3
33 Магнеули халькопирит -1,4
35 Магнеули халькопирит +2,5
40 Магнеули пирит +2,2
40 Магнеули пирит +3,3
41 Магнеули пирит +2,7
Исходя из представленных данных можно допустить, что в гидротермальных условиях для преобразования изотопов серы сульфидов не было благоприятных условий, хотя термобарогеохимические исследования газожидких включений не полностью подтверждают результаты их гомогенизации, где температура образования рудообразующих сульфидных минералов колеблется в диапазоне 245.325 0С.
Заключение. В результате геолого-седиментологического, фациально-палеогеографического и изотопного исследований серы рудообразующих сульфидных минералов рудоносной толщи позднего-среднего девона и рудных залежей Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения авторы пришли к следующим выводам.
1. Рудонакопление произошло в субплатформенных условиях в раннеживетских отложениях в Шарурской палеовпадине, расположенной в пассивной окраине Зангезур-Кафанского микроконтинента.
2. Палеогеографические условия Шарурской впадины характеризуются фронтальным расположением областей денудации. На северо-востоке размывался до девонского осадочного чехла Зангезур-Кафанского микроконтинента с низкогорьем, а на юге Шарурская палеовпадина была
разобщена от Иранской Эпибайкальской платформы Приараксинской впадиной, заполненной верхнепалеозой, мезокайнозойскими отложениями.
3. В позднесреднедевонское время в пределах Шарурской палео-впадины и прилегающей территории Армении, Ирана и Турции произошла региональная регрессия, сопровождающаяся омелением бассейна седиментации и образованием в пониженных частях рельефа дна подводных лагун, а на поверхности бассейна возникли заливы, именованные Гюмушлугским, Садаракским и Верхний Данзикским.
4. В среднем девоне в мелководном бассейне обитали разнообразные стеногалинные беспозвоночные и простейшие - кораллы, мшанки, брахиоподы, криноидеи, фораминиферы и бурые, зеленые водоросли, что указывает на нормальную соленость и жаркий тропический климат, который, в свою, очередь подтверждается обильным карбонато-накоплением.
По версии академика Н.М. Страхова, после алконского времени доломиты образовались в замкнутых водоемах с повышенной соленостью (Б>4,5-5,0 %) и щелочной среде в зонах засушливого климата (тропический и субаридный). Карбонатные соли свинца и цинка, особенно цинка, очень подвижны в щелочной среде. В этом случае карбонаты свинца и цинка из-за благоприятной геохимической среды (тропический климат и нарушение карбонатного равновесия) накапливаются в подводных лагунах вместе с карбонатными солями кальция и магния. По другой концепции трудно представить локализации руд свинца и цинка в карбонатных толщах, особенно в доломитах. В аналогичных условиях образовалось Гюмушлугское свинцово-цинковое месторождение.
5. Изотопы серы в рудообразующих сульфидах Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения обогащены тяжелым изотопом серы 34Б. В них 534Б %о имеет узкий предел вариации от +14,1 до +20,0 %о и среднее значение 34Б = +18,3 %о.
Эти данные тяжелого изотопа серы хорошо коррелируются с изотопным составом серы подобных месторождений в пределах рудного пояса складчатого обрамления Сибирской платформы - Прибайкалья, Енисейский Кряж, Северо-Восточная Якутия, где стратиграфический контроль реализовался в пределах венда и рифея. Такая широкая распространенность, высокое значение тяжелого изотопа 34Б в стратиформенных свинцово-цинковых месторождениях закономерны, поскольку источник серы в них непосредственно связан с редукцией сульфата палеоморской воды в случае на стадии диагенеза или катагенезе, а генерация аутигенного 34Б происходит за счет сульфатов элизионных вод, или же из подземных рассолов, заключенных в рудоносной толще.
6. Для ясности сравнивали изотопный состав сульфидных минералов стратиформенных свинцово-цинковых месторождений с таковыми
сульфидов типичных гидротермальных месторождений Малого Кавказа. Оказалось, что сульфиды гидротермальных месторождений слишком обогащены легким изотопом серы. При этом в результатах изотопного анализа данные разбросаны и имеют широкий диапазон вариации. Авторы считают, что они являются эпитермальными и совершенно не испытывали мантийные и глубинные каровые процессы, где могли быть изотопные разделения серы и возможность обогащения сульфидных минералов тяжелым изотопом.
Список литературы
1. Абдуллаев Р.Н. Новые данные о петрографии и возрасте малых интрузий и вулканитов Шарур-Джульфинского антиклинория Нахичеванской АССР // Известия АН Азерб ССР. 1965. №3. С.25-41.
2. Абдуллаев Ш.Ф. Вулканогенные золотосодержащие сульфидные месторождения остродужных зон, условия их геодинамического развития, закономерности размещения и критерий прогнозирования: автореф. ... дис. д-ра наук. Баку, 2018. 50 с.
3. Азизбеков Ш.А. Геология Нахичеванской АССР. М.: Недра, 1961.
500 с.
4. Азизбеков Ш.А., Гухман Н.Е., Керимов А.Д. Гюмушлугское свинцово-цинковое месторождение // Геология Азербайджана. Рудные полезные ископаемые. Сер. 190. Баку: Изд-во АН Азерб. ССР, 1961. С.219-228.
5. Атлас литолого-палеогеографических карт Азербайджана // Баку: Изд-во Nafta-Press, 1996. Geology and mineral resources of Azerbaijan United Naitions publication, New York. 2000. Р.216.
6. Ботвинкина Л.Н. Слоистость осадочных пород. М.: Изд-во АНСССР, 1962. 515 с.
7. Виноградов В.И. Роль осадочного цикла в геохимии изотопов серы. М.: Наука, 1980. 192 с.
8. Геология Азербайджана // Полезные ископаемые. Баку. 2004. Т. III. С. 350.
9. Донец А.И., Ручкин Г.В., Конкин В.Д. Геолого-промышленные типы и региональные геологические особенности стратиформенных свинцово-цинковых месторождений в карбонатных толщах // Отечественная геология. 2017. № 6. С. 31-39.
10. Гриненко Л.Н., Понамарев В.Г. О природе сульфидной минерализации Рассохинского рудного поля (Енисейский кряж) // Геология рудных месторождений. 1976. Т. 18. № 4. С. 83-88.
11. Гриненко Л.Н., Артеменко В.М., Понамарев В.Г. Изотопный состав серы пород и руд Горевского свинцово-цинкового месторождения // Геология. 1984. № 5. С. 653-667.
12. Каландаров Б.Г. Геолого-структурные особенности и условия формирования руд стратиформенной формации Малого Кавказа (на примере Гюмушлугского месторождения) // Известия Бакинского университета. Сер. Естественные науки. 2008. № 3. С. 156-163.
13. Кенгерли Г.Н., Рзаев О.А., Абадзаде З.И. Геологическое наследие Азербайджана Нахичеванская Автономная Республика. Баку: Кайа-РгеББ, 2020. 450 с. (на азербайджанском языке).
14. Левие Е.Я. О бокситах в Нахчиванской АССР и их возраст. Из-во вузов // Геология и разведка, 1973. №3. С.172-173.
15. Мустафабейли М.А., Малютин Ю.С. Отчет о результатах разведочных работ по Гюмушлугскому месторождению полиметаллов. Территориальный геологический фонд Азербайджана. Баку, 1956. 360 с.
16. Нагиев В.Н., Мамедов И.А. Полезные ископаемые Нахичеванской Автономной Республики // Баку, 2009. 276 с.
17. Понамарев В.Г. Стратиформенные сингенетические колчеданно-полиметаллические месторождения в протозойских отложениях Енисейского кряжа // Геология и геофизика. 1974. № 11. С. 59-66.
18. Рзаев О.А. Глубинное строение Нахичеванской АР и ее тектонические особенности. Баку: Кайа-РгеББ, 2015. С. 260.
19. Ручкин Г.В., Донец А.И. Гидрогенная концепция формирования рудообразующихся систем стратиформенных свинцово-цинковых месторождений в карбонатных толщах // Фундаментальные проблемы геологии месторождений полезных ископаемых и металлогения. М.: МГУ, 2010. С. 93-106.
20. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. М.: Изд-во АН СССР, 1962. Т. III. 547 с.
21. Изотопный состав сульфидной серы стратиформенных свинцово-цинковых месторождений в докембрии Прибайкалья / А.А. Тычинский [и др.]// Изотопные исследования процессов рудообразования. М.: Наука, 1990. С. 84-92.
22. Феликс А.М., Гречищкинова К.А., Левицкий Е.С. Новые данные о возрасте и генезисе Гюмушлугского свинцово-цинкового месторождения // Геология и разведка. 1980. № 2. С. 95-105.
23. Хаин В.Е. Основные структурные комплексы Ближнего и Среднего Востока // Известия вузов. Геология и разведка. 1972. № 2. С.3-13.
24. Халифа-Заде Ч.М., Ахундов В.Д., Бабаев Н.А. Минералогия и генезис бокситовых руд Нахичеванской АССР. Баку: Изд-во «Элм», 1986. С. 156.
25. Эфендиев Г.Х. Гидротермальный рудный комплекс северовосточной части Малого Кавказа. Баку: Изд-во АН Азерб. ССР, 1957. 260с.
26. Hutchinson R.W. Regional metallogeny of carbonate hosted ores by comparison of field relations // Society of Economic Geologists Special Publication. 1996. № 4. P. 8-17.
27. Maynard I.B. Geochemistry of sedimentary ore deposits. N.Y., Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1983. 305 p. DOl: 10.1007/978-1-46139493-8.
Халифа-Заде Чингиз Музаффар, д-р, геол.-мин. наук, проф., chingiz1931@gmail. com, Азербайджанская Республика, Баку, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности,
Валиев Нияз Гадым, д-р техн. наук, проф., scince@,ursmu.ru, Россия, Екатеринбург, Уральский государственный горный гниверситет,
Эфендиева Зарифа Джахангир, д-р наук, доц., [email protected], Азербайджанская Республика, Баку, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
PALEOGEOGRAPHY CRITERIA AND ISOTOPE OF SULFUR OF OREFORMING SULFIDS FOR THE ASISSMENT OF SEDIMENTARY ORE GENESIS OF THE GUMUSHLUGSKLEAD-ZINC DEPOSIT (LESSER CAUCASUS, AZERBAIJAN)
Ch. M. Khalifazade, N.G. Valiyev, Z. J. Afandiyeva
The article analyses the facies-paleogeographic conditions for the formation of Late-Middle Devonian sediments, in which the Gumushlug deposit is also localized. These deposits were studied within the territory of the above Nakhichevan Autonomous Republic and the adjacent regions of Armenia, Iran and Turkey in order to use paleogeographic criteria and the isotopic composition of sulfur of ore-forming sulfides for evidence of sedimentary ore genesis of the mentioned deposit.
Our facies-paleogeographic constructions have shown that the formation of the Gumushlug lead-zinc ores was initially connected with special facies conditions of semi-closed underwater lagoons within the shallow water mid-Devonian basin. The formation of dolomitic limestones is due to the hot subarid climate. The source of the Gumushlug ore was ancient polymetallic deposits developed in the Baikal basement of the Zangezur-Kafan microcontinent. Sulfides of poly-metals due to oxidation and hydrolysis were transformed into readily soluble sulfate salts and transported to the final basin. Under marine conditions, they were transformed into carbonate salts and, together with carbonates, accumulated in underwater lagoons. Stratum-lenticular deposits with a vein-disseminated texture were originated in the stage of diagenesis from the dispersed carbonate salts of lead and zinc. Father formation of ore fields, spesaly its morphology, structure and texture is realized on the stages of catagenesis and tectono-dislacation.
Sedimentary ore genesis of the Gumushlug deposit is also confirmed by the results of isotopic analysis of ore-forming sulfide minerals. The first of all, a narrow range of variation of the heavy 34S isotope in ore-forming sulfides and the enrichment of sulfide minerals with
the heavy sulfur isotope are mentioned. All this is due to the reduction of seawater sulfates, which also confirms the sedimentary ore genesis of the Gyumushlug lead-zinc deposit.
Key words: ore-bearing stratum, paleogeography, sulfur isotopes, stratigraphy, Middle Devonian, microcontinent, paleo-depression, sea water.
Khalifa-Zadeh Chingiz Muzaffar, doctor of geol.-min. sciences, prof., [email protected], Azerbaijan Republic, Baku, Azerbaijan State Oil and Industry University,
Valiev Niyaz Gadym, doctor of technical sciences, prof., [email protected], Russia, Yekaterinburg, Ural State Mining University,
Efendieva Zarifa Jahangir, doctor of sciences, assoc., [email protected], Azerbaijan Republic, Baku, Azerbaijan State Oil and Industry University
Reference
1. Abdullaev R.N. New data on petrography and age of small intrusions and volcan-ites of the Sharur-Julfa anticlinorium of the Nakhichevan ASSR // Izvestia of the Academy of Sciences of the Azerbaijan SSR, 1965. No. 3. pp.25-41.
2. Abdullaev Sh.F. Volcanogenic gold-bearing sulfide deposits of the acute arc zones, conditions of their geodynamic development, patterns of placement and criterion forecasting: autoref. ... dissertation of the Doctor of Sciences on Earth Sciences. Baku, 2018. 50 p.
3. Azizbekov Sh.A. Geology of the Nakhichevan ASSR. M.: Nedra, 1961. 500 p.
4. Azizbekov Sh.A., Gukhman N.E., Kerimov A.D. Gumushlug lead-zinc deposit // Geology of Azerbaijan. Ore minerals. Ser. 190. Baku: Publishing House of the Academy of Sciences of the Azerbaijan SSR, 1961. pp.219-228.
5. Atlas of lithological and paleogeographic maps of Azerbaijan // Nafta Press Publishing House, Baku, 1996. United Nations publication "Geology and Mineral Resources of Azerbaijan", New York. 2000. p.216.
6. Botvinkina L.N. Stratification of sedimentary rocks // ANSSSR Publishing House, Moscow, 1962. 515 p.
7. Vinogradov V.I. The role of the sedimentary cycle in the geochemistry of sulfur isotopes. Moscow: Nauka, 1980. 192 p.
8. Geology of Azerbaijan // Mineral resources. Baku. 2004. Vol. III. p. 350.
9. Donets A.I., Ruchkin G.V., Konkin V.D. Geological and industrial types and regional geological features of stratiform lead-zinc deposits in carbonate strata // Domestic Geology. 2017. No. 6. pp. 31-39.
10. Grinenko L.N., Ponamarev V.G. On the nature of sulfide mineralization of the Rassokhinsky ore field (Yenisei ridge) // Geology of ore deposits. 1976. Vol. 18. No. 4. pp. 83-88.
11. Grinenko L.N., Artemenko V.M., Ponamarev V.G. Isotopic composition of sulfur of rocks and ores of the Gorevsky lead-zinc deposit // Geology. 1984. No. 5. pp. 653-667.
12. Kalandarov B.G. Geological and structural features and conditions of formation of ores of the stratiform formation of the Lesser Caucasus (on the example of the Gumushlug deposit) // Izvestiya of the Baku University. Ser. Natural sciences. 2008. No. 3. pp. 156-163.
13. Kengerli G.N., About Rzaev.A., Abadzade Z.I. Geological heritage of Azerbaijan Nakhichevan Autonomous Republic // Nafta-press, Baku, 2020. 450 p. (in Azerbaijani).
14. Levie E.Ya. About the Bauxites in the Nakhchivan ASSR and their age. Iz-vo VUZov // Geology and Exploration, 1973. No. 3. pp.172-173.
15. Mustafabeyli M.A., Malyutin Y.S. Report on the results of exploration work on the Gumushlug polymetal deposit // Territorial Geological Fund of Azerbaijan. Baku, 1956. 360 p
. 16. Nagiyev V.N., Mammadov I.A. Mineral resources of the Nakhichevan Autonomous Republic // Baku, 2009. 276 p.
17. Ponamarev V.G. Stratiform syngenetic pyrite-polymetallic deposits in Protozoic deposits of the Yenisei ridge // Geology and Geophysics. 1974. No. 11. pp. 59-66.
18. Rzaev O.A. The deep structure of the Nakhichevan Autonomous Republic and its tectonic features // Nafta-Press, Baku. 2015. p. 260.
19. Ruchkin G.V., Donets A.I. Hydrogenic concept of formation of ore-forming systems of stratiform lead-zinc deposits in carbonate strata // Fundamental problems of geology of mineral deposits and metallogeny. Moscow: MSU, 2010. pp. 93-106.
20. Strakhov N.M. Fundamentals of the theory of lithogenesis. M.: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1962. T. Section III. 547 p.
21. Isotopic composition of sulfide sulfur of stratiform lead-zinc deposits in the Pre-cambrian of the Baikal region / A.A. Tychinsky [et al.]// Isotope studies of ore formation processes. Moscow, Nauka, 1990. pp. 84-92.
22. Felix A.M., Grechishkinova K.A., Levitsky E.S. New data on the age and genesis of the Gumushlug lead-zinc deposit // Geology and exploration. 1980. No. 2. pp. 95-105.
23. Khain V.E. The main structural complexes of the Near and Middle East // News of universities. Geology and exploration. 1972. No. 2. pp.3-13.
24. Khalifa-Zadeh Ch.M., Akhundov V.D., Babaev N.A. Mineralogy and genesis of bauxite ores of the Nakhichevan ASSR // Publishing House "Elm", Baku. 1986. p. 156.
25. Efendiev G.H. Hydrothermal ore complex of the north-eastern part of the Lesser Caucasus. Baku: Publishing House of the Academy of Sciences of the Azerbaijan SSR, 1957. 260s.
26. Hutchinson R.U. Regional metallogeny of carbonate containing ores by comparing field ratios // Special Edition of the Society of Economic Geologists. 1996. No. 4. pp. 817.
27. Maynard I.B. Geochemistry of sedimentary ore deposits. New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 1983. 305 p. dol: 10.1007/978-1-4613-9493-8.
УДК 528.88+629.78+622.5
ОЦЕНКА САМОРЕАБИЛИТАЦИИ ТЕРРИТОРИИ ДЕГТЯРСКОГО МЕДНО-КОЛЧЕДАННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СРЕДНИЙ УРАЛ) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Л. С. Рыбникова, П. А. Рыбников, Д. А. Бузина, А.Ю. Смирнов
Отработка Дегтярского медно-колчеданного месторождения была завершена в 1995 г., специальных мероприятий по реабилитации территории не выполнялось. Начиная с 1999 г. в пределах бывшего карьера ш. «Колчеданной» происходит излив кис-
