Ванадиевая минерализация, связанная с углеродисто - кремнистыми сланцами Южной Ферганы

Глава. 5. О генезисе ванадиевой минерализации.

При изучении углеродисто-кремнистых сланцев хребта Каратау и Джебаглинских гор, Е.А. и С.Г. Анкиновичи (1954, 1978) неоднократно отмечали необычайную выдержанность ванадиеносного рудного горизонта от северо-западной оконечности хр. Каратау до Джебаглинских гор. Наличие иных по возрасту, но очень близких по геохимии и минералогии тектоноблоков в Киргизии позволяет предполагать единый, общий механизм формирования ванадиевой минерализации в углеродисто-кремнистых сланцах обширного региона (Ждан, 2006), которые можно разделить на три этапа: осадконакопление, метаморфогенное преобразование осадка и стадия гипергенеза.

Первый этап - концентрирование ванадия при осаждении в океаническом бассейне. Накопление ванадия в осадках осуществляется за счёт биогеохимического концентрирования, за счёт сорбции ванадия океаническим осадком, а также путём осаждения в виде сульфидов (Холодов, 1968, 2006; Ермолаев, Созинов 1986). Одним из важных факторов накопления ванадия в глубоководных отложениях, каковыми являются углеродисто-кремнистые сланцы, служит органическое вещество. Известна корреляция ванадия, никеля и других элементов с органическим веществом в сланцах (Lo Monaco et al., 2002). Ванадий активно концентрируется живыми организмами, восстанавливаясь до четырёх-, или даже трёхвалентного состояния (Michibata et al., 1991, 2001). В придонных участках с восстановительной средой ванадий фиксируется в отмершем органическом веществе в виде (VO)²⁺-иона, образуя ванадил-порфирины (аналоги хлорофилла), а также другие металлоорганические соединения, гуматы, тетрадентаты (Юдович и др., 1990). Возможно, частично ванадий осаждался в виде патронита VS₄ вместе с сульфидами Mo, Cu, Zn, Pb. Немаловажную роль играет сорбция ванадия на тонковзвешенных гидрооксидах Fe и Mn, глинистых частицах (Краускопф, 1961). К повышенным концентрациям ванадия привело, вероятно, благоприятное сочетание процессов механического, химического и биохимического осаждения (Юдович, Кетрис, 1994).

Второй этап эволюции осадка - это процессы катагенеза, связанные с уплотнением осадка по мере его накопления и последующие метаморфогенные преобразования, приводящие к высвобождению воды из порового пространства осадков. Этот процесс сопровождается возникновением трещин гидроразрыва при определённом статическом давлении и мобилизацией поровых растворов в эти трещины (Файф и др.,1981). В Каратау процесс имел региональный характер, поскольку наблюдается выдержанность ванадиеносного горизонта на многие сотни километров. Свидетельством метаморфического преобразования осадков является повсеместное распространение в углеродисто-кремнистых сланцах нескольких систем взаимно пересекающихся кварцевых прожилков. Они образуют своеобразный ячеистый <каркас>, составляющий до 50% массы породы (Анкинович, Анкинович, 1955; Анкинович, 1964). Это есть не что иное, как результат заполнения кремнезёмом трещин гидроразрыва. При этом из вмещающих пород осуществляется мобилизация микроэлементов протолита и фиксация их в виде минеральных фаз в кварце, что по сути позволяет считать их малыми альпийскими жилами (Анкинович, 1964). Эти кварцевые образования, являющиеся основными носителями ранней ванадиевой минерализации, получили у геологов на Каратау название кварц-роскоэлитовой, или рудной <сетки>. Она аккумулирует в себе минералы группы слюд (роскоэлит, Ba-V-содержащий мусковит, черныхит), сульванит, патронит (Анкинович, 1958; Анкинович и др., 1997; 2001; Бекенова, 2007). Повсеместно, как на Каратау, так и в южно-ферганских проявлениях, в метаморфогенных кварцевых прожилках нами встречен ещё один концентратор трёхвалентного ванадия - маннардит (см. гл. 3).

Заключительный этап эволюции ванадиевой минерализации в углеродисто-кремнистых сланцах связан с процессами гипергенеза, которые послужили источником минерального разнообразия этих пород. В зоне окисления господствует в основном пятивалентный V. В работе приводится диаграмма равновесия, полученная первоначально для минералов месторождений плато Колорадо (Evans & Garrels, 1958), видоизмененная применительно к ассоциации минералов ванадиеносных сланцев (Анкинович, 1964; наши данные). Ещё во второй половине XIX века было отмечено возрастание степени полимеризации ванадатов с понижением рН раствора (Schindler et al., 2000). Этот факт позволяет разделить ассоциации ванадиевых минералов на таковые, возникшие в нейтральной - слабощелочной среде и ассоциации, образовавшиеся в условиях повышенной кислотности. К первой относятся ванадаты (фольбортит, везиньеит, туранит, карнотит, тюямунит), метаванадаты (анкиновичит, альванит)); во вторую группу входят полимеризованные ванадаты: декаванадаты (V₅O₁₄)^3- (хаммерит), ванадиевые бронзы (V₆O₁₆)^2- (хьюэттит, корвусит, бокит и др.). Это объясняет тот факт, что с фольбортитом или метаванадатами гр. никельалюмита не были встречены минералы из гр. ванадиевых бронз. Ещё Е.А. Анкинович (1964) отмечала возможность локального изменения условий Eh-рН при гипергенезе, что связано с изменчивостью состава вмещающих пород. При низких значениях потенциала Eh устойчивым является V³⁺, что приводит в достаточно кислой среде (рН ≤ 3-4) к появлению ванадийсодержащих минералов гр. алунита (ярозит, железистый алунит), а также фосфатов, содержащих V³⁺ (невадаита, лейкофосфита, кингита, миниюлита, флюеллита).