2011

Тезисы международной конференции

Рудный потенциал щелочного, кимберлитового

 и карбонатитового магматизма

Abstracts of International conference

Ore potential of alkaline, kimberlite

and carbonatite magmatism

Микросферулы, шлакоподобные частицы, самородные металлы в эксплозивных структурах и вулканогенно-осадочных формациях Украины.

Яценко И.Г.*, Бекеша С.Н.*, Варичев А.С.**

*Геологический факультет Львовского национального университета имени Ивана Франка;yatsenko1941@list.ru

**Гейдельбергский университет

Различные типы микросферул, шлакоподобных частиц и самородных металлов собраны в различных  типах пород на территории Украины. Проведена их типизация по морфологическим признакам, внетренему строению и составу. Силикатные сферулы состоят из стекла двух типов – высококальциеваго и титан-железистого.  Эти составы явлются специфическими по отношению ко всем типам природных стекол. Очевидно, что происхождение большинства силикатных сферул и связанных с ними рудных сферул и частиц самородных металлов  связанно с глубинными флюидизатно-эксплозивными прцессами.

Микросферулы (известны в мировой литературе также как  микротектиты, микрометеориты, рудные (силикатные) шарики, магнитные шарики, хондрулы, сфероиды) это достаточно специфические геологические объекты сферической формы  реже эллипсовидной, каплевидной, гантелеобразной и шлакоподобной формы.  Встречаются в различных регионах мира, в разнообразных геологических формациях всего возрастного диапазона. Основные гипотезы происхождения  - космогенная , импактная и эндогенная. По составу сферулы  делятся на два основных класса – рудные сферулы (I-тип, самородное железо, вюстит, магнетит) и силикатные (G-тип, стекло различного состава, может содержать скелетные кристаллы оливина, пироксена, окислов).

Авторами был исследован  разнообразный геологический материал, содержащий сферулы (рис.1), из различных регионов Украины, а также из алмазоносных коллекторов Якутской провинции и кимберлитов Архангельской провинции (трубка им. Карпинского). Сферулы, стекловатые и рудные шлакоподобные частицы обнаружены в породах эксплозивно-кластических  фаций взрывных структур Украинского щита  (трубка «Мрия» в Приазовье,  Ровненская структура (Кировоградский блок УЩ), эксплозивные структуры Кировоградско-Смелянского поля и Щорсовского участка). Также сферулы были обнаружены в туфоидных и вулканогенно-осадочных толщах (Волынь, Предкарпатье, Карпаты, западный склон Украинского щита, Крым). В современных русловых отложениях сферулы  в  большом количестве обнаружены в бассейне среднего и верхнего течения р. Днестр, бассейне р. Южный Буг. В сравнительных целях был изучен разнообразный техногенный материал – шлам газовой, термитной и электросварки; угольный шлак; шлиховые пробы из зон активного техногенеза. Сферулы также получены искусственно  в результате эксперимента по воздействию электрической дуги на токопроводящие материалы (металлы, магнетит, пирит).

Изучение внутреннего строения большого количества сферул (>1000 штук) и сопутствующих минералов было проведено в шлифах, 70 сферул было исследовано на микроанализаторе. По ряду признаков можно выделить две основные группы. Первая –  сферулы природного происхождения (силикатные и рудные), встречающиеся в коренных породах неогенового возраста и древнее. Вторую группу составляют сферулы неопределенного генезиса,  которые встречаютсяся в неоген-четвертичных отложениях. Здесь не исключена возможность техногенного загрязнения и фактически встречаются как формы, близкие к природным, так и проявляющие сходство с техногенными. От сферул первой группы они отличаются по внешнему и внутреннему строению и по составу. В целом их можно характеризовать как менее проплавленные и дифференцированные на рудную и силикатную фазы.  Силикатные  сферулы первого типа состоят из однородного стекла различных цветовых оттенков -  от светлого желтовато-бурого, зеленоватого до черного. Аналогичные частицы упоминаются ранее и для ряда других взрывных структур – Ильинецкой, Болтышской, кимберлитовых брекчий восточного Приазовья; кимберлитовых трубок Якутии (Маршинцев, 1990); трубки Катока (Ангола) (Шафрановский,Зинченко, 2010).  Чаще всего стеклянные и  рудные сферулы всегда встречаются совместно и часто образуют гибридные формы с присутствием обеих фаз.   Анализ   показал, что стеклянным сферулам свойственно образовывать два типа составов   – кальциево-силикатный (Ca до 40%,) и титанисто-железисто-марганцево-силикатный (Ti до 30%). Аналогичная ситуация наблюдается для сферул из кимберлитов Якутской провинции, трубки Катока, миоценовых отложений Камчатского региона (Сандимирова и др. 2003). Такие составы являются специфическими и резко отличаются от составов других силикатных сферул и  природных стекол вцелом. Рудные микросферулы  состоят из магнетита, вюстита, могут содержать ядро из самородного железа.  Реже встречаются сферулы, которые состоят из троилита, сульфида марганца. Минеральная ассоциация, сопутствующая сферулам, во всех слачаях характеризуется специфическим набором высокопараметрических минералов. Характерная ассоциация минералов - муассанит, оливин, гранаты, пироксен, ставролит, дистен, хромит, ильменит, циркон, графит, ферросилиций, алмаз, кристобалит. Эти минералы часто отличаются более крупным размером обломков, отсутствием следов механической обработки  относительно основной окатанной псаммитовой составляющей глинистых пород. Они составляют таким образом ксеногенную ассоциацию минералов.

 Практически на всех объектах, совместно с СФ были обнаружены частицы самородных металлов  в чистом виде и в виде сложных сплавов: самородное железо, цинк, золото, алюминий (?), сплавы типа - Ag-0.8, Pb-74.8, St-0.16, As-24.3;  Pb-9.4, Ag-0.03, St-72.4, As-4.0. Данные геолого-структурной позиции нахождения сферул, сопутствующая минеральная ассоциация, химический состав –  свидетельствуют в пользу  их эндогенной природы. Это определяет возможность их использования как  эффективного и универсального диагностического признака для эксплозивных  образований различных типов.  

Предлагается теоретическая модель образования вещества сферул в результате воздействия безкислородного флюида  С-N-H с мантийным веществом. Предполагается возможность первичной аккумуляции флюидом элементов (K, Na, Ca, TR, As, Sb, Ta, Nb, St, Pb), которые имеют способность образовывать нестойкие соединения (гидриды, нитриды). Последующий характер химических процессов вероятно подобен металлургическим, что объясняет образование высококальциевого стекла и самородного железа.

Рис.1. Микросферулы флюидизатно-эксплозивного происхождения: а-рудная сферула с каплями стекла на поверхности (эксплозивные структуры Кировоградско-Смелянского поля), б-ядро из самородного железа с фрагментом стеклянной оболочки (Якутия, н. юра, р. Н. Куанапка), в-силикатная сферула из высокотитанистого стекла (трубка «Мрия», Приазовье), г-сферула из непрозрачного стекла (трубка им. Карпинского, Архангельская обл.) д-гантелеобразная сферула из высококальциевого стекла (флюидизатно-эксплозивные отложения, Изяславский р-н, Украина).

Список литературы:

Маршинцев В.К. Природа сфероидных образований в кимберлитах // Следы космических воздействий на Землю. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. 1990. С. 45-57.

Сандимирова Е.И.,  Главатских С.Ф.,  Рычагов С.Н.  Магнитные сферулы из вулканогенных пород Курильских островов и южной Камчатки // Весник КРАУНЦ наук о Земле. 2003.  № 1. С. 135-139.

Шафрановский Г.И., Зинченко В.Н. Сфероиды из пород кимберлитовой трубки Катока ( CВ Ангола) // Международная научная конференция, Федоровская сессия. 2010. Санкт-Петербург,  2010. С. 63-66.