Минералого-геохимические особенности верхнемеловых морских железняков аятской свиты (Тургайский прогиб)

Abstract

Актуальность. Наиболее распространённым типом осадочных месторождений железа являются залежи морских ооидовых железняков. Условия образования фанерозойских ооидовых железняков долгое время служат предметом для многочисленных дискуссий. Цель работы заключается в изучении минералого-геохимических особенностей ооидовых железняков аятской свиты верхнемелового возраста для оценки седиментационных и геохимических условий их образований. Методика исследования включала в себя следующие виды лабораторно-аналитических работ: петрографический анализ, рентгенодифракционный анализ, сканирующая электронная микроскопия, рентгенофлуоресцентный анализ, массспектрометрия с индуктивно связанной плазмой. Была получена минералого-геохимическая характеристика аятских железняков, указывающая на их диагенетическое формирование в прибрежно-морских условиях. Основными in situ формами в породах являются бертьерин-сидеритовые ооиды, пелоиды, микроонкоиды и преимущественно карбонатный цемент. Наличие второстепенных аутигенных минералов, таких как глауконит, апатит, пирит, вюртцит и барит, указывает на колебания физико-химических условий среды при диагенезе железистых осадков аятской свиты. Формирование пирита и вюрцита контролировалось придонной обстановкой с дефицитом кислорода и активной бактериальной сульфат-редукцией. Ассоциация сидерита, бертьерина, вюрцита, пирита и барита среди ооидов указывает на, вероятно, единый механизм поступления основных минералообразующих ионов. По данным массспектроскопии среднее суммарное содержание редкоземельных элементов составило 83,1 ppm, при этом наблюдается общий дефицит La, Ce, Pr, Nd. Характер поведения микроэлементов в валовом составе железняков аятской свиты имеет общие тренды с континентальными железняками Лисаковского месторождения. Это позволяет судить о сходстве процессов образования основных форменных элементов для обоих типов железняков.

The relevance. The formation of ooidal ironstones has been the subject of many scientific discussions for a long time. The purpose of this work is to study the mineralogical and geochemical features of ooidal ironstone to access the sedimentation and geochemical conditions of their formations. The methods: petrographic analysis, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray fluorescence analysis, mass spectrometry with inductively coupled plasma. The paper introduces the mineralogical and geochemical characteristic of the Ayat Formation indicating their diagenetic origin in a coastal marine environment. The presence of various authigenic minerals, such as glauconite, apatite, pyrite, wurtzite, barite, siderite, indicates the fluctuations of the geochemical conditions during the diagenesis of marine sediments. The formation of pyrite and wurtzite was controlled by oxygen-depleted conditions with the bacterial sulfate reduction at the water-sediment interface. The association of goethite, siderite, berthierine, wurtzite, pyrite and barite among iron-rich ooids indicates a single process of their input. According to mass spectrometry, the average total content of rare earth elements was 83,1 ppm, while there is a general deficit of La, Ce, Pr, Nd. The behavior of rare earth elements and microelements has similar features for marine ironstones of Ayat Formation and channel ironstones of Lisakovsk deposit. This indicates the same diagenetic process of ironstone formation, while the enclosing sediments have distinctive facies conditions.