07.02.2018

Общая характеристика золотоносных и ураноносных конгломератов


Рудоносные конгломераты встречаются в осадочных толщах раннепротерозойского и позднефанерозойского возраста, интервал между ними практически лишен промышленных рудных тел этого типа. Существует сомнение в правильности отнесения к кембрию обнаруженных в России рудитов, содержащих, как сообщалось, одновременно золото и уран. Самые древние протерозойские конгломераты имеют возраст порядка 3100 млн. лет, а самые молодые — около 1900 млн. лет. В архее нет минерализованных конгломератов со значительными содержаниями золота и урана, а верхний протерозой от 700 до 1600 млн. лет назад представлял собой слишком неблагоприятный для образования таких месторождений период. Обломочный уранинит исчезает из конгломератов с наступлением периода широкого развития железистых кварцитов, что во всем мире соответствует среднему протерозою. Осаждение золота в конгломератах еще продолжается в течение 300 млн. лет, но прекращается после появления первых красноцветных образований. Таким образом, период между 2200 и 3100 млн. лет назад является оптимальным для образования золотоносных и ураноносных конгломератов и ассоциирующихся с ними минерализованных грубообломочных осадков. Наиболее крупные рудные тела встречаются в породах с возрастом от 2400 до 2800 млн. лет. Имеются нечеткие указания на то, что золото более распространено в нижних частях разреза нижнего протерозоя, а уран — в верхних, но конгломераты повсеместно содержат, как правило, переменные количества обоих минералов. Надгруппа Витватерсранд в Южной Африке вмещает наиболее значительные количества минерализованных рудитов, и этому могло благоприятствовать то обстоятельство, что протерозойский стиль формирования земной коры в Южно-Африканском кратоне имел место уже в то время (2500—3100 млн. лет назад), когда архейский стиль эволюции все еще господствовал почти во всех остальных регионах мира.

Устойчивость земной коры, по-видимому, является существенным компонентом в комплексе условий, необходимых для образования рудных месторождений конгломератового типа. Только при стабильном режиме могли получать законченное развитие эрозионные циклы, в течение которых эрозионный обломочный материал поступал в крупные речные системы, сохранявшиеся на протяжении длительных периодов времени и разгружавшиеся во внутрикратонные бассейны осадконакопления.

Период времени, предшествовавший образованию крупных залежей среднепротерозойских железистых кварцитов и карбонатов, характеризовался сравнительно низким содержанием кислорода в гидросфере и атмосфере, и эта планетарная геохимическая особенность благоприятствовала переносу, отложению и концентрированию обломочных уранинита и пирита. При окислительных условиях, которые преобладали с момента начала формирования железистых кварцитов и красноцветных отложений, урановые минералы не могли сохраняться в химически устойчивой форме, а место обломочных сульфидов заняли окислы железа. Присутствие диамиктитов в нижнепротерозойских резрезах заставляет предполагать, что в ряде случаев могло иметь место оледенение, и связанный с этим холодный климат также мог способствовать сохранению обломочных уранинита и пирита.

Вследствие древности нижнепротерозойских конгломератов их выход на поверхность определяет эрозия мощного верхнепротерозойского и фанерозойского чехла, что в свою очередь подразумевает значительное тектоническое воздымание, которое вывело на дневную поверхность комплексы осадочных пород и вулканитов с возрастом древнее 1900 млн. лет. В связи с этим все известные золоторудные и урановые поля располагаются на флангах поднятых блоков в пределах кратонов, где протерозойские отложения воздымались из-под покрова более молодых толщ. Обычно масштаб тектонического воздымания таков, что в центральных частях блоков все протерозойские породы оказываются уничтоженными и в обнажениях сохраняются только породы архейского фундамента. Вполне возможно, что некоторые раннепротерозойские бассейны, содержащие рудоносные конгломераты, до сих пор скрыты в зонах регионального погружения структур, в стороне от центральных частей структурно поднятых блоков, т. е. на тех участках, где положительные движения были недостаточно велики, чтобы доверхнепротерозойские породы могли появиться на поверхность из-под платформенного чехла.

Из известных бассейнов лишь Витватерсранд изучен достаточно хорошо, чтобы можно было судить о строении раннепротерозойских бассейнов, в которых накапливались минерализованные конгломераты. Такие седиментационные бассейны, по-видимому, достигали по меньшей мере 600 км в длину и 250 км в ширину. Они были, вероятно, асимметричны по форме, с узким относительно седиментационной оси прогиба крылом, где преобладали высокоэнергетические условия, и широким крылом, характеризовавшимся низкоэнергетическими фациями. В бассейне Витватерсранд все значительные рудные месторождения локализуются в узком крыле бассейна, которое было также областью преобладания регрессии, благоприятной для эрозии и переработки ранее накопленных осадков и переотложения их в стратиграфически более высоких горизонтах. Превалирующие в широком крыле трансгрессивные соотношения больше способствовали захоронению и сохранению толщ, что уменьшало возможность их переработки. Урановое поле Эллиот-Лейк, по-видимому, приурочено к широкому, трансгрессивному крылу бассейна Гурон.

Максимальная мощность осадков в накапливавшихся раннепротерозойских седиментационных бассейнах могла достигать ~15 000 м. Меньшие величины указывают, возможно, на то, что верхние части полного стратиграфического разреза, которые могли содержать рудоносные конгломераты, удалены эрозией. Согласно концептуальной модели, основанной на наблюдениях в ряде ранне- и среднепротерозойских бассейнов Южной Африки, полный разрез можно подразделить на пять групп осадочных образований: базальную пачку вулканитов и грубообломочных пород, нижнюю пачку грубо- и мелкообломочных отложений, срединную толщу мелкообломочных и необломочных пород, верхнюю пачку грубо- и мелкообломочных пород и завершающую пачку вулканогенных и грубообломочных образований. Большинство разведанных рудоносных конгломератов приурочены к двум самым нижним пачкам. Лишь в бассейне Витватерсранд рудоносные конгломераты залегают не только в двух нижних, но и в двух самых верхних пачках, и, вероятно, немаловажно, что эти верхние горизонты конгломератов характеризуются гораздо более высокими содержаниями золота и урана.

Морфология бассейнов отражает структурную анизотропию фундамента, на котором они развивались, и наблюдается тесная связь между осадконакоплением и тектоникой. Палеотопография фундамента определялась геологической структурой, так что палеодолины развивались вдоль прогибов. Речные системы в этих палеодолинах отлагали гравий и песок; в последнем содержались обломочные золото, уранинит и пирит. Определенным образом ориентированные структуры в течение всей истории осадконакопления подвергались неоднократной активизации, и те же самые структуры, которые влияли на осаждение базальных толщ, определяли также фациальный состав и масштабы осадконакопления в заключительные стадии развития бассейна. Особо важную роль играли структурные купола, которые образовывались на пересечениях антиклиналей, принадлежавших к двум интерферирующим пересекающимся направлениям складок. Эти купола оказывали регулирующее влияние на системы дренажа, а их периодическое диапироподобное воздымание приводило к образованию многочисленных несогласий, на которых вследствие переработки россыпей концентрировались тяжелые минералы. Поднятие куполов увеличивает энергетические возможности осадкообразующих водных систем и тем самым способствует большей переработке материала — процессу, принципиально важному для формирования оруденения в конгломератах.

Характерными породами раннепротерозойских бассейнов, вмещающих минерализованные рудиты, являются полузрелые серицитовые или полевошпатовые арениты, которые накапливались в речных, дельтовых, неритовых и мелководно-морских условиях. Мощные толщи глубоководных турбидитов и хемогенных осадков не возникали в условиях, благоприятствовавших накоплению россыпей золота и уранинита. Типичные золотоносные и ураноносные конгломераты являются по составу олигомиктовыми (галька — из жильного кварца и кремня), с поровым типом цемента и с галькой, обычно хорошо окатанной и плотно упакованной, но не обязательно хорошо отсортированной. Матрица состоит в основном из кварца, серицита, хлорита и пирита. К наиболее распространенным тяжелым минералам относятся пирит, циркон, хромит и лейкоксен. Золото встречается в свободной форме, и его обломочные частицы очень малы — крупных зерен золота нет. Урановая минерализация свидетельствует о наличии в первичной руде уранинита и браннерита. Матрица конгломератов чище, чем окружающие их арениты, и обнаруживает признаки переработки и отмучивания легкого и тонкого материала. Оруденение обычно богаче там, где в конгломератах и окружающих их кварцитах развита не плоскопараллельная, а мульдовая косая слоистость. Золото и уран нередко концентрируются на поверхностях несогласия.

Контролируемое тектоникой циклическое осадконакопление является характерной чертой тех толщ, в которых встречаются минерализованные конгломераты. В таких циклах, заключенных между несогласиями, наблюдается закономерное уменьшение размера обломков снизу вверх. Гравий при формировании этих циклов отлагался в ветвящихся речных системах в виде русловых залежей или гряд. Водотоки следовали по палеодолинам, особенно те, в которых накапливались рудиты (близ подошвы разреза), или распространялись поперек речных конусов выноса или дельт, представлявших собой главные места локализации конгломератов верхней части надгруппы Витватерсранд. Русла были мелкими и имели небольшой уклон. Переработка россыпей происходила в условиях регрессии, и тогда более поздние водотоки продвигались все дальше внутрь бассейна через скопления ранее отложенного гравия, или в условиях трансгрессии, когда воды бассейна затапливали конус выноса и волны перемывали ранее образованную россыпь.

В речных конусах выноса бассейна Витватерсранд наиболее богатые конгломераты приурочены к средним частям конусов, где гидродинамические условия благоприятствовали отложению мелких частиц золота и уранинита. Параметры, обычно применяемые для идентификации таких условий, являются также индикаторами повышенных концентраций тяжелых минералов. Минерализация встречается не только в матрицах конгломератов, но также в виде остаточных скоплений на поверхностях несогласий, образовавшихся при перемыве и переработке песков, в которых тяжелые минералы переносились в бассейн. На таких поверхностях часто полностью отсутствует галька. В низкоэнергетической фации основания конуса золото и уранинит часто ассоциируются с углеродистым веществом, источником которого были водорослевые маты, служившие ловушками для очень мелких частиц тяжелых минералов. Вполне надежно доказано, что в докембрийских рудных месторождениях конгломератового типа не только рудиты могут содержать промышленные количества золота и урана.

Все раннепротерозойские бассейны с золотоносными и ураноносными конгломератами лежат прямо на архейском фундаменте, который, как полагают, служил источником тяжелых минералов. Там, где бассейн контактировал с более древними протерозойскими отложениями, конгломераты или слабо минерализованы, или безрудны, исключая области трансгрессии, где были переработаны и переотложены золото- и урансодержащие отложения более древнего бассейна. Полагают, что золото извлекалось из зеленокаменных архейских толщ, тогда как источником урана служили поздние, обогащенные калием и кремнеземом гранитоиды. Уранинит содержался, вероятно, в имевших широкое распространение палеопочвах, которые развивались как реголит по гранитам. Мощность таких палеопочв, согласно наблюдениям, достигала 35 м, хотя в среднем была около 5 м. Кварц и серицит являются главными составляющими палеопочв, причем серицит образовывался в результате разложения полевых шпатов. Эрозия обширных участков таких палеопочв способствовала также широкому распространению кварца и серицита, характерных для аренитов минерализованных бассейнов. Снос реголита в результате тектонического воздымания и начала формирования бассейна приводил к формированию минерализованных базальных конгломератов, подобных тем, которые встречаются в надгруппе Гурон в Канаде.

Развитие золотоносных и ураноносных конгломератов знаменовало редкие события в истории осадконакопления в раннепротерозойских бассейнах. Такие горизонты соответствуют тем нечастым случаям, когда эрозии подвергались подходящие материнские породы, когда функционировали подходящие речные транспортирующие системы, когда в участках разгрузки речных систем создавались благоприятные для осадконакопления условия и когда вскоре после отложения песков, содержащих тяжелые минералы, вступал в действие эффективный механизм переработки и концентрирования. Только оптимальная комбинация и взаимодействие всех этих факторов могли увенчаться образованием самых крупных в мире месторождений золота и скоплений урана.





Яндекс.Метрика