Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Метаморфизованные силикатные марганцевые месторождения Среднего Урала и других регионов мира получили широкую известность прежде всего благодаря наличию в них прекрасного поделочного камня (орлеца). Большинство исследований этих месторождений было ориентировано на изучение геолого-структурного положения и минерального состава родонитовых тел (Гаврилов, 1972; Киевленко, Сенкевич, 1985; Серков, 1989, 1990; Брусницын, 1995). Анализ же условий образования родонита и ассоциирующих с ним минералов ограничивался в основном качественными моделями.
Вместе с тем, силикатные марганцевые породы являются весьма благоприятным объектом для выявления состава и условий формирования первичных осадков и реставрации физико-химических условий их преобразования при региональном метаморфизме, что и определяет актуальность настоящей работы.
ЦЕЛЬ данной работы - построение физико-химической модели формирования метаморфизованных силикатных марганцевых пород на примере месторождений Среднего Урала. В связи с этим основными задачами являлись следующие: 1.Обобщение и анализ данных по геолого-структурному положению, петрографии и минералогии силикатных марганцевых месторождений Среднего Урала; 2.Анализ минеральных парагенезисов родонитовых пород с помощью качественных диаграмм фазовых равновесий; З.Обобщение и анализ всех имеющихся экспериментальных и термодинамических данных по устойчивости марганцевых минералов; 4.0ценка основных физико-химических параметров (Т, Р,
Хсо , 1Ьг) формирования родонитовых пород Среднего Урала;
5. Разработка физико-химической модели формирования
метаморфизованных силикатных марганцевых пород Среднего Урала на основе комплексного анализа геолого-структурных,
петрографических и минералогических данных и результатов количественной оценки основных параметров минералообразующей среды.
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Каменный материал для исследований был отобран автором во время полевых сезонов 1993-1994 гг. совместно с А.И.Брусницыным на Малоседельниковском и Бородулинском месторождениях. Образцы пород Кургановского месторождения были любезно предоставлены кандидатами геол.-мин. наук А.Н.Серковым и А.И.Брусницыным.
Цели работы определили методы исследования, необходимые для решения сформированных выше задач. Прежде всего, это традиционные геологические, петрографические и минералогические методы исследований (описание шлифов, оптические, микрозондовые исследования и т.д.), которые позволили установить минеральный состав пород и выявить устойчивые парагенетические ассоциации минералов. Вторая группа методов включала термобарогеохимические методы, анализ минеральных парагенезисов в системе СаО-МпО-АЬОз-БЮг-НгО-СОг-Ог с построением диаграмм в различных координатах и методы физико-химического моделирования на ЭВМ.
В процессе работы был проанализирован и обобщен материал по физико-химическому изучению основных минералов марганцевых месторождений, выполненных отечественными и зарубежными исследователями в период с 1930 по 1998 гг.
Большинство термодинамических расчетов проводилось с помощью программ TWQ202 (Berman et ai. 1978) и TERMOCALC (Holland, Powell, 1997; 1998).
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведена количественная оценка физико-химических параметров минералообразующей среды для условий формирования родонитовых пород Среднего Урала на основе изучения фазовых соответствий между минералами
вмещающих родонитовые тела горных пород, а также анализа экспериментальных и расчетных данных. Разработана физико-химическая модель преобразования родохрозито-кремнисто-глинистых осадков в ходе регионального метаморфизма.
1. Родонитовые месторождения Среднего Урала
сформировались в условиях, соответствующих верхам
зеленосланцевой - низам эпидот-амфиболитовой фаций
метаморфизма: Малоседельниковское месторождения Т=490-520 С,
Р = 2.5-3.5 кбар; Курганавское месторождение Т=450-470С, Р=1.7-
2.5 кбара. В процессе формирования родонитовых пород значение
фугитивности кислорода не превышало 10"а, при существенно
водном составе флюида (Хсо =0.08-1.4, Хсо =0.03-0.07 для
Мапоседельниковского и Кургановского месторождения
соответственно и низкой фугитивности кислорода (^10"8)
2. Формирование породообразующих минералов
родонитовых пород происходило при прогрессивном метаморфизме
в условиях системы, внешними факторами равновесия которой
являлись температура, давление и химические потенциалы НгО, СОг
и Ог при Робщ =Рфл.= Рн 0 + Рсо + Р0 . Специфика и разнообразие
минеральных парагенезисов родонитовых пород обусловлено прежде всего вариациями в исходном осадке главных компонентов -марганца, кремнезема, алюминия и кальция.
3. Образование марганцевых аналогов минералов группы
гумита (аллеганита и сонолита) указывает на существенно водный
состав флюида. С повышением температуры (понижением
химического потенциала воды) минералы сменяют друг друга в
последовательности: аллеганит - сонолит - тефроит.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Отдельные положения работы докладывались на Международном Симпозиуме "Минералогический Музей - 210" (Санкт-Петербург, 1995), а также на
"Уральских летних минералогических школах" (1996, 1997). По теме диссертации опубликовано 6 работ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Общий объем диссертации //У страниц машинописного текста, в том числе26 таблиц, У.<Г иллюстраций и список литературы, включающий/2?наименований.
Выполнение данной работы было бы невозможно без всесторонней поддержки со стороны научного руководителя проф. В.Г.Кривовичева. Автор благодарит канд.г.-м.наук А.И.Брусницына (СПбГУ) за помощь в проведении полевых исследований и в обсуждении их результатов, м.н.с. П.ЯАзимова (ИГГД РАН) за помощь в изыскании и освоении программ термодинамических расчетов, канд.г.-м. наук Ю.Л.Крецера и докт.г.-м.наук Н.С.Рудашевского (А/О Механобр-Аналит) за выполнение микрозондовых анализов, м.н.с. С.В.Ушакова (Радиевый Институт) за помощь в оформлении рукописи. Автор глубоко признателен всем сотрудникам кафедры минералогии (СПбГУ) за атмосферу доброжелательности и взаимного уважения.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проект 09-13397), фонда "Соросовские аспиранты" (стипендия ISSEP, 1996 г), фонда Мэрии Санкт-Петербурга ("Грант молодых ученых", кандидатский проект.1996), гранта "Уральская минералогическая школа" (ФЦП "Интеграция", 1998)
