07.02.2018

Докембрийские медно-цинковые месторождения


Относительно невысокая степень метаморфизма и простые структуры, характерные для многих архейских узлов колчеданных месторождений Канадского щита, упрощают описание стратиграфических и палеогеографических соотношений, наблюдающихся в медно-цинковом типе месторождений. Представления о типичной геологической позиции, впервые высказанные Роско, Гилмором, Гудвином и Ридлером, Хатчинсоном и др., основывались главным образом на данных, полученных этими авторами в поясе Абитиби провинции озера Верхнего. Месторождения в западной части провинции озера Верхнего (вулканические районы Учи, Манитувейдж и Стерджен-Лейк), в среднедокембрийском поясе Флин-Флон, Сноу-Лейк и Линн-Лейк в провинции Черчилл северной Манитобы, а также сравнительно недавно открытые месторождения в среднедокембрийских толщах Южной провинции в северном Висконсине обнаруживают много близких стратиграфических особенностей, но характеризуются гораздо более широким диапазоном литологического состава пород по сравнению с установленным в поясе Абитиби. Даже для месторождений в колчеданных рудных узлах Фенноскандинавского щита и месторождения Джером в Аризоне характерны более разнообразные условия локализации.
Канадский щит. Эта крупнейшая в мире область развития докембрийских пород по структурным и возрастным признакам подразделяется на семь провинций (рис. 2). Колчеданные месторождения встречаются во всех провинциях, за исключением двух (Большого Медвежьего озера и Нутак). Хотя в провинциях озера Верхнего и Черчилл находится большинство из действующих рудников, провинция Большого Невольничьего озера также содержит многочисленные важные рудопроявления, а в Южной провинции имеются четыре рудопроявления, из которых по крайней мере три обладают достаточно большим размером и достаточно высоким содержанием металлов, чтобы стать объектами промышленной разработки. Геология Канадского щита охарактеризована всесторонне, и здесь уместно повторить лишь отдельные ее аспекты применительно к колчеданным месторождениям.

Провинции озера Верхнего и Большого Невольничьего озера сопоставимы по возрасту и тектонической позиции, однако в провинции Большого Невольничьего озера имеются относительно узкие, стратиграфически маломощные вулканические пояса и шире развиты осадочные породы, чем в провинции озера Верхнего (Франклин и Торп, в печати). В обеих провинциях протяженность архейских зеленокаменных поясов варьирует от нескольких километров до более чем 700 км. Участки, сложенные вулканитами, разделены гнейсовыми поясами, сложенными метаосадочными породами, тоналитовыми гнейсами и кислыми плутоническими комплексами. Вулканические породы занимают приблизительно 12% площади провинции озера Верхнего и 6% площади провинции Большого Невольничьего озера (Франклин и Торп, в печати). В провинции Черчилл имеются как архейские, так и протерозойские зеленокаменные пояса, причем архейские вулканические породы составляют 2,3% ее общей площади, а протерозойские — лишь 1,6%. Протерозойские вулканические пояса в районах Флин-Флон — Сноу-Лейк и Линн-Лейк — Расти-Лейк в юго-западной части провинции Черчилл буквально «набиты» колчеданными месторождениями (суммарные запасы руды составляют 116 млн. т), локализованными на площади сравнительно небольших размеров (менее 30 000 км2); в то же время архейские вулканические породы провинции озера Верхнего (площадь 162 770 км2) содержат 420 млн. т колчеданной руды. Однако в поясе Абитиби провинции озера Верхнего содержится свыше 350 млн. т руды, приходящихся на 46 300 км2 окружающих вулканических пород.
Пояс Абитиби. Пояс Абитиби (рис. 3) является крупнейшей простой непрерывной зеленокаменной структурной единицей Канадского щита, имеющей длину 750 км и ширину 100—150 км; это типичный представитель большинства архейских зеленокаменных поясов провинции озера Верхнего. Согласно планиметрическим измерениям, площадь пояса равна 94100 км2. 45,6% ее занимают вулканические породы основного состава, 32,3% — гранитные породы, 3,6% — кислые вулканические породы, 16,0% — осадочные породы и 2,5% — интрузивы основного состава. Пояс Абитиби включает одиннадцать полусамостоятельных вулканических комплексов от основного до кислого состава с интрузивами и осадочными породами близкого возраста. Каждый комплекс залегает на фундаменте, сложенном широко распространенными по площади ультрабазитовыми — базитовыми вулканическими породами. На некоторых участках такая последовательность толеитовых и коматиитовых основных и ультраосновных вулканических пород, перекрывающихся переслаивающимися базальтами, андезитами, риолитами и подчиненными дацитами, повторяется до трех раз. Риолиты и колчеданные залежи обнаруживают тенденцию к концентрации в кальциево-щелочных сериях; осадочные породы встречаются либо как латеральные стратиграфические эквиваленты, либо залегают стратиграфически выше вулканитов. Магнетитовые железистые кварциты присутствуют во всех породах, особенно в периферических частях вулканических комплексов.

Наиболее полно описаны колчеданные месторождения рудного узла Норанда, расположенные в районе Лейк-Дюфо в 10—20 км к северу и северо-востоку от Норанды и включающие месторождения Милленбах, Воз, Норбек или Лейк-Дюфо, Делбридж и Корбет (Нукки и Уоткинс, в печати). Все эти месторождения являются небольшими (в среднем по 2,3 млн. т руды на каждом из 13 месторождений) по сравнению с месторождениями Кёмон (15 млн. т) и Хорн (свыше 50 млн. т), находящимися в южной части рудного узла.
Общий стратиграфический разрез пород района Норанды был расчленен Спенсом и Де Розен-Спенсом на пять зон, каждая из которых представляет крупные эпизоды кислого вулканизма, отделенные один от другого периодами основного вулканизма. Стратифицированные породы центральной части комплекса Норанда — Бенуа состоят приблизительно на 65% из основных вулканитов и на 35% из кислых, что подтверждает ранее высказанное предположение о том, что по сравнению с вулканическим поясом в целом наблюдается отчетливая корреляция между расположением колчеданных месторождений и развитием кислых вулканических пород. Большинство месторождений, включая все месторождения, находящиеся в районе Милленбах — Норбек, относятся к третьей зоне кислого вулканизма; к четвертой зоне принадлежат месторождения Уэст-Мак-Доналд и Делбридж, а единственным представителем пятой зоны является месторождение Мобрун, характеризующееся высоким содержанием железа (рис. 4). Третья зона имеет мощность приблизительно 3000 м; она сложена по крайней мере тремя крупными пачками кислых пород (рис. 4), разделенными лавовыми толщами основного состава. В пределах этой зоны месторождения располагаются на нескольких уровнях. Основанием третьей зоны в районе Воз — Милленбах является кислый интрузив Флавриан-Лейк (рис. 4) — вытянутое тоналит-трондьемитовое синвулканическое тело, очень близкое по возрасту (2710 млн. лет) и химическому составу к кислым вулканическим породам. В нем имеется зона меднопорфировой минерализации.

Большинство месторождений сопровождаются нижележащими зонами изменений и прожилковой медной минерализации, вытянутыми в вертикальном направлении; например, зона изменений под месторождением Воз прослежена более чем на 1000 м. Многие зоны изменений локализованы вдоль синвулканических зон трещиноватости, по которым наблюдается вертикальное смещение пород. Отдельные месторождения, такие, как нижнее месторождение Амулет А, имеют зону изменений, развитую над массивными рудами и выклинивавшуюся в основании стратиграфически выше расположенных залежей. Существенной особенностью является то, что процесс минерализации продолжался прерывисто в течение периода времени, достаточного для отложения нескольких тысяч метров вулканических пород, образующих третью и четвертую зоны стратиграфического разреза в Норанде. Следует также обратить внимание на то, что образованию колчеданных месторождений предшествовал длительный период вулканической деятельности: первая и вторая толщи кислых и основных пород мощностью свыше 16 000 м не обнаруживают признаков колчеданного оруденения.

Месторождения залегают как в кислых, так и в основных породах, хотя в их лежачем боку более обычны кислые образования. К основным лавам приурочены нижнее и верхнее месторождения Амулет А, месторождение Корбет, а остальные месторождения располагаются на контакте с кислыми породами лежачего бока. В большинстве случаев это контакт риолитов Амулет (или их латерального эквивалента риолитов Уайт) с породами висячего бока — андезитами Амулет. Гибсон отмечает, что верхняя часть риолитов Амулет в действительности представляет собой преимущественно силицифицированные основные вулканические породы (обсуждение см. ниже). Таким образом, в лежачем боку значительно большей части месторождений могут преобладать породы основного состава.

Большинство рудных тел тесно связаны с небольшими, имеющими местами крутопадающие контакты кислыми куполами, сложенными, вероятно, массивными риолитовыми лавами (кварц-полевошпатовыми порфирами) и риолитовыми брекчиями. Ниже куполов, как правило, фиксируются подводящие дайки риолитов (рис. 5), которые контролируются упоминавшимися выше синвулканическими зонами трещиноватости.
Месторождение Милленбах (рис. 5) служит прекрасным примером типичных месторождений рудного узла Норанда. Оно объединяет несколько массивных рудных линз, часть которых (зоны Хиллмен) развернуты в вертикальное положение; линзы разделены пачкой кварц-полевошпатовых порфиров, идентичных по составу и структуре кислым породам куполов, залегающих под нижней рудной зоной. Сходным образом залегают рудные тела Амулет, однако они разделены пластами основных пород, идентичных (исключая продукты изменения) основным породам перекрывающей толщи. Рудное тело Делбридж находится внутри риолитового купола. Таким образом, в некоторых участках единственный перерыв в вулканизме фиксируется локальными скоплениями массивных сульфидов, тогда как в других, таких, как месторождения Милленбах и Норбек, рудные зоны перекрыты тонким слоем пирокластических и эпикластических туфов и кремнистых сланцев. Такие горизонты туфов маркируют перерыв в вулканизме, типичный для периода отложения сульфидов в этом и в некоторых других рудных районах. Однако в тех местах, где колчеданные залежи полностью заключены в сплошных потоках кислых лав, массивные сульфиды, по-видимому, аккумулировались настолько быстро, в течение таких коротких перерывов между излияниями лав, что осадочный материал не мог накапливаться.

Другой крупный вулканический центр пояса Абитиби находится в Маттагами в Квебеке (рис. 3). Он образован бимодальной свитой вулканических пород, смятых в крупную антиклиналь, ядро которой сложено комплексом Белл-Ривер — серией мафических интрузивов, синвулканических аналогов толеитовых базальтов, формирующих большую часть вулканической постройки.
Месторождения Маттагами-Лейк, Нью-Хоско, Орчен и Белл-Аллард расположены на одном и том же стратиграфическом уровне в южном крыле антиклинали (рис. 6). Рудовмещающий горизонт этих месторождений — горизонт туффитов Ки — представляет собой широко распространенную по латерали пачку туфов и кремнистых пород, перекрывающую рудные тела и подстилающую риолиты Уотсон-Лейк. Риолиты Уотсон-Лейк представляют собой сохранившие обломочные текстуры витрокластические туфы с перлитовой и сферолитовой структурами. Группа Вобеси, слагающая висячий бок месторождений южного крыла, образована подушечными и местами пирокластическими андезитами, однако в верхних частях стратиграфических поднятий она содержит также кислые члены.

Северное крыло включает месторождения Норита, Гарон-Лейк, Белл-Чаннел № 1 и Радьяр; оно характеризуется иным по сравнению с южным крылом стратиграфическим расчленением. Разрез (рис. 7) включает две тонкие протяженные пачки кислых пород каждая мощностью около 100 м, разделенных почти километровой толщей габбро и базальтов. Риолитовая пачка Белл-Чаннел находится в нижней части стратиграфического разреза; все месторождения (за исключением Гарон-Лейк) приурочены к ее верхнему контакту. Месторождение Гарон-Лейк приурочено к стратиграфически более высокой пачке риолитов Гарон-Лейк. Таким образом, месторождения располагаются более чем в одном стратиграфическом горизонте, как это отмечалось и в районе Норанда.
Район пояса Абитиби — Тимминс в Онтарио включает очень крупное месторождение Кидд-Крик и несколько мелких месторождений близ Кам-Котия. Разрез пояса Абитиби в Тимминсе содержит два крупных вулканических подразделения — группы Делоро и Тисдейл. Определения абсолютного возраста ураново-свинцовым методом показывают, что верхняя часть группы Делоро (нижнего подразделения в районе) имеет возраст 2725 млн. лет, а верхняя часть перекрывающей группы Тисдейл — 2703 млн. лет. Возраст пород лежачего бока месторождения Кидд-Крик равен 2717 млн. лет. На этом основании, а также по данным литологической корреляции Нуньес и Пайк отнесли это месторождение к нижней части группы Тисдейл. Общая стратиграфическая позиция месторождения Кидд-Крик (рис. 8) аналогична позиции, характерной для месторождений района Норанда: в лежачем боку месторождения развиты как потоки риолитовых лав, так и эпикластические кислые породы, а в висячем боку — подушечные лавы и породы основного состава. Однако здесь непосредственно в висячем боку выделяется отчетливый горизонт углистых аргиллитов. Подобные аргиллитовые пачки встречены и на месторождении Учи в северо-западном Онтарио, хотя и не являются обычными для архейских месторождений. Эти аргиллитовые пачки могут быть аналогами горизонтов туфов в Норанде или горизонта туффитов Кив Маттагами, где они фиксируют перерывы в вулканической деятельности. Шегельски на основании данных изотопного анализа аналогичных углистых сланцев в районе Стерджен-Лейк пришел к выводу, что углеродистая фракция может иметь органическое происхождение.
Другие архейские пояса. За пределами пояса Абитиби в провинции озера Верхнего расположены три района, включающие эксплуатируемые колчеданные месторождения. В районе Конфедерейшн-Лейк имеется единственное относительно небольшое месторождение — рудник Учи (Саут-Бей), — залегающее на риолитовом куполе. Оно аналогично месторождениям района Норанда (исключая наличие вышеупомянутых графитовых сланцев).
Месторождения Геко (рис. 9), Нама-Крик, Уиллрой и Уиллекоу района Манитувейдж (рис. 10) приурочены к относительно небольшому участку зеленых сланцев (около 30 км2) с перевернутым залеганием разреза осадочных и вулканических пород, метаморфизованных до альмандин-амфиболито-вой ступени. Пласты пород смяты в складку, напоминающую синклиналь, которая, возможно, является перевернутой антиклиналью. Таким образом, породами (стратиграфически) лежачего бока должны быть биотит-гранат-кордиерит-антофиллитовые гнейсы, которые могут иметь осадочное происхождение. Однако эта толща лежачего бока может интерпретироваться как метаморфизованная околорудная зона измененных пород, поскольку ее минеральная ассоциация совершенно аналогична измененным вулканическим породам (трубообразные колонны продуктов изменения) на руднике Коронейшн близ Флин-Флона в Манитобе, породам Ориярви в Финляндии и породам на руднике Родхаммерен в Норвегии. В соответствии с такой структурной интерпретацией породы (стратиграфически) висячего бока являются метаосадочными по своему происхождению (включая окисные и сульфидные железистые кварциты); они перекрыты вулканическими породами основного состава. В целом к специфическим особенностям района Манитувейдж можно отнести следующие: 1) район занимает относительно небольшой сегмент зеленокаменных пород, несмотря на наличие более 70 млн. т руды; 2) разрез рудовмещающей толщи обогащен осадочными породами по сравнению с типичными разрезами, с которыми ассоциируются другие архейские месторождения; 3) в (стратиграфически) висячем боку месторождений имеются как окисные, так и сульфидные железистые кварциты. Окисные железистые кварциты лишь изредка обнаруживают тесную стратиграфическую связь с докембрийскими колчеданными месторождениями.
Колчеданные месторождения рудного узла Стерджен-Лейк (рис. 11) в северо-западном Онтарио приурочены к двум стратиграфическим уровням в пределах структурно простого моноклинального разреза эпикластических, пирокластических и лавовых пород. Здесь сохранился, в сущности, полный поперечный разрез крупного вулканического сооружения, причем породы метаморфизованы преимущественно до зеленосланцевой ступени. Следовательно, мы имеем возможность в известной степени расшифровать пространственные соотношения рудных зон с определенными слоями, зонами изменений и интрузивами.

Описываемый зеленокаменный район является частью пояса Вабигун и представляет собой синформную структуру, крылья которой сложены более чем 10-километровой толщей вулканитов. Разрез южного крыла включает две основные толщи (рис. 11); нижнюю базальтовую мощностью менее 1 км и верхнюю мощностью 9 км, сложенную разнообразными вулканическими породами основного и кислого состава, перекрытыми осадочной пачкой; верхняя толща включает все рудные тела Стерджен-Лейк. Северное крыло сложено преимущественно породами базальтового состава с подчиненным количеством кислых пород.
Рудоносная верхняя толща характеризуется протяженной по латерали базальной зоной эпикластических пород мощностью 5 км, состоящих из кислых обломков, имеющих размерность лапилли и заключенных в богатом карбонатом базальтовом матриксе. На долю обломков приходится несколько процентов от общего объема породы. Эти породы интерпретируются как субмаринный обломочный поток. Месторождение Маттаби (рис. 12) расположено выше этой зоны, отделяясь от нее толщей кислых пирокластических пород мощностью в несколько десятков метров. Крупная эпикластическая зона включает значительный по размерам (3*12 км) синвулканический трондьемитовый силл, характеризующийся очень узким метаморфическим ореолом. По составу главных элементов он близок, а по составу элементов-примесей (включая редкие земли) идентичен перекрывающим вулканическим риолитам и вмещает меднопорфировое и жильное золотое месторождение. Рудовмещающие кислые породы рудного тела Маттаби представляют собой однородный подводный пирокластический пепловый поток; вне рудной зоны в рудном горизонте Маттаби отчетливого литологического перерыва не обнаруживается.

Рудники Стерджен-Лейк, Лайон-Лейк и рудные тела зоны Крик (рис. 11) занимают более высокое стратиграфическое положение, чем месторождение Маттаби; они подстилаются мощной толщей порфиритовых и массивных риолитовых туфов и брекчий. Эти месторождения, по-видимому, сформировались на поверхности несогласия, поскольку рудный горизонт сечет несколько пластов графитовых аргиллитов лежачего бока.

В целом отличительными чертами района Стерджен-Лейк являются следующие: 1) месторождение располагается в нижней половине вулканического разреза; 2) месторождение Маттаби залегает на очень тонком покрове риолитов; 3) это месторождение подстилается преимущественно базальтовыми эпикластическими породами лежачего бока, заключающими крупный субвулканический кислый силл; 4) рудные тела, занимающие более высокое стратиграфическое положение, могут залегать на локальном интравулканическом несогласии.

В провинции Большого Невольничьего озера Канадского щита месторождения района Хекетт-Ривер с их богатыми карбонатами вулканическими и осадочными пластами рудовмещающих пород очень похожи на вышеописанные месторождения Стерджен-Лейк. Месторождения провинции Большого Невольничьего озера, расположенные в более северном районе Хай-Лейк, по своей геологической позиции сопоставимы с месторождениями пояса Абитиби.

Области развития протерозойских пород в Северной Америке. Характер локализации медно-цинковых колчеданных месторождений в среднедокембрийских вулканических поясах провинции Черчилл северной Манитобы и Саскачевана внешне сходен с наблюдаемым в северном Висконсине и Джероме, Аризона, но совершенно иной по сравнению с известным для Фенноскандинавского щита. В первых трех районах преобладают вулканические породы, тогда как в четвертом уменьшается доля вулканических пород и присутствует большое количество высокометаморфизованных осадочных пород.
Провинция Черчилл. Провинция Черчилл была метаморфизована и дислоцирована в ходе гудзонской орогении (1850 млн. лет назад). В ней имеются как архейские, так и протерозойские вулканические пояса, однако ранее приводились описания лишь единичных колчеданных рудопроявлений. Район протерозойских зеленокаменных толщ включает три пояса: Флин-Флон — Сноу-Лейк, Линн-Лейк — Расти-Лейк и Ла-Ронж (рис. 13). Хотя колчеданные месторождения встречаются во всех трех поясах, однако в поясе Ла-Ронж лишь немногие рудопроявления являются потенциально промышленными. Пояс Флин-Флон — Сноу-Лейк включает по крайней мере 26 месторождений, крупнейшим из которых является рудник Флин-Флон с запасами руды свыше 60 млн. т. В поясе Линн-Лейк — Расти-Лейк имеется меньшее число рудопроявлений и лишь два разрабатываемых месторождения: Фокс-Лейк (12 млн. т) и Раттен (60 млн. т).

Зеленокаменные пояса сложены вулканическими породами Амиск (пояс Флин-Флон — Сноу-Лейк) или Уасикван (пояс Линн-Лейк — Расти-Лейк), перекрытыми аллювиальными осадочными породами и маломощными вулканическими пластами групп Мисси — Сикл. Вулканический разрез близ месторождений в районе Сноу-Лейк обогащен кислыми пирокластическими породами, тогда как близ участков Флин-Флон и Расти-Лейк в разрезе содержится значительно меньше кислых пород. Кислые интрузивы, вероятно субвулканические, присутствуют в районах Сноу-Лейк и Флин-Флон. Районы Флин-Флон и Расти-Лейк расчленены на многочисленные тектонические блоки; корреляция между этими блоками еще не завершена. Район Сноу-Лейк не сильно разбит разломами, и поэтому здесь возможна определенная широкомасштабная корреляция вулканических пластов. Возраст вулканических пород Амиск составляет 1850 млн. лет (определено ураново-свинцовым методом).

Зеленокаменные пояса окружают преимущественно метаосадочный блок — гнейсовый метаморфический комплекс Киссейнью, — состоящий из нескольких граувакковых толщ, перекрытых аркозами. Непосредственно к северу от вулканических поясов Флин-Флон — Сноу-Лейк метаосадочные породы группы Шерридон, входящей в состав комплекса Киссейнью, вмещают месторождение Шерридон. Группа Шерридон представляет собой шельфовые отложения кварцитов, аркозов, известково-силикатных пород с очень небольшим количеством кислых и основных вулканитов в своей нижней части.

Геологическая позиция существенно более медистых колчеданных месторождений этого среднедокембрийского региона более разнообразна по сравнению с позицией обогащенных цинком месторождений провинции озера Верхнего и месторождений пояса Абитиби. Для подтверждения этого ниже приводится характеристика участков четырех месторождений.

1. Месторождение Флин-Флон (рис. 14) представляет собой серию сульфидных рудных линз, подстилаемых весьма мощной прожилково-вкрапленной зоной. Оно находится в толще смятых в изоклинальные складки пород, состоящей из нижней пачки основных подушечных лав мощностью свыше 500 м, перекрытых брекчией основных пород мощностью от 30 до 350 м, рудным горизонтом «кварцевых порфиров» мощностью от 3 до 150 м и подушечными базальтами висячего бока мощностью по крайней мере 1 км. Брекчия основных пород представляет собой, по-видимому, субмаринный обломочный поток; обломки основного состава заключены в тонкозернистом матриксе такого же состава. Брекчиевая зона содержит локально развитые тонкие пачки темных слоистых осадочных пород. Кварцевые порфиры, вероятно, являются кислым потоком, хотя в удалении от рудной залежи блоки этих пород находятся в базальтовом матриксе. Порфиры содержат также рассеянные сульфиды прожилково-вкрапленной зоны, развитой под массивными рудами. Прожилково-вкрапленная зона прослеживается на сотни метров ниже порфиров в брекчию основных пород. В целом отличительной чертой месторождения Флин-Флон является сравнительно небольшое количество кислых пород и его тесная пространственная ассоциация с брекчией основных пород.
2. Позиция месторождений Андерсон и Сталл в Сноу-Лейк типична для большинства месторождений этого района; она существенно отличается от наблюдаемой в районе Флин-Флон тем, что здесь рудовмещающий разрез (рис. 15) включает приблизительно равные количества кислых и основных пород. Пласты метаморфизованы до амфиболитовой фации. Месторождения сильно деформированы, но в других отношениях аналогичны месторождениям Норанды с отчетливыми прожилково-вкрапленными зонами под массивными рудами. В основании рудовмещающего разреза находится тонкий, но латерально протяженный синвулканический тоналитовый силл, перекрытый 500-метровой риолитовой брекчией и туфами с подчиненными кислыми лавами. Месторождения располагаются близ кровли этой последовательности кислых пород, местами перекрываясь кислыми вулканогенными эпикластическими породами мощностью в несколько метров и 250-метровой толщей переслаивающихся базальтовых и андезитовых потоков. Верхняя часть вулканического разреза представлена почти километровой толщей лав и эпикластических высокоглиноземистых базальтовых пород и несколькими телами порфиритовых риолитов.
3. Месторождение Раттен (рис. 16) в сегменте Расти-Лейк зеленокаменного пояса Расти-Лейк — Линн-Лейк приурочено к тектоническому блоку, сложенному преимущественно кластическими осадочными породами. В лежачем боку по крайней мере в 800 м ниже месторождения развиты граувакки. Латеральным эквивалентом сульфидной залежи является «массивная неслоистая вулканическая порода, представленная обломками тонкозернистых кислых вулканических пород размером до 7 см», размещенными в граувакковом матриксе. Co стороны лежачего бока месторождения имеется хорошо развитая зона изменений с прожилково-вкрапленными рудами. Разрез висячего бока включает граувакки, конгломераты, окисные фации железистых формаций и единичные прослои основных лав. Болдуин относит вмещающие породы месторождения Раттен к преимущественно вулканогенным эпикластическим осадкам.
4. Месторождение Шерридон (рис. 17) не типично для группы медноцинковых месторождений, поскольку оно целиком залегает в толще высокометаморфизованных шельфовых осадочных пород, включающей кремнистые, пелитовые и известково-силикатные гнейсы, переслаивающиеся с амфиболитами. Рудные залежи более тонкие, более стратиформные и более вытянутые по латерали, чем залежи, приуроченные к вулканитам. Два рудных тела Шеррит-Гордон вытянуты в длину в общей сложности на 3,7 км, однако их средняя мощность не превышает 4,6 м. Залежи не сопровождаются отчетливой зоной изменений и прожилково-вкрапленной минерализацией; местами, непосредственно на контакте с рудами, вытягиваясь на несколько километров по простиранию, фиксируются линзы кордиерит-антофиллитовых пород, иногда содержащих сапфирин. Сульфиды меди и цинка приурочены к двум стратиграфическим горизонтам; с нижним горизонтом связаны месторождения Шерритт-Гордон, Джангл и Парк-Лейк, а с верхним — месторождение Боб-Лейк.
Рудные тела Шерритт-Гордон приурочены к самой нижней осадочной пачке группы Шерридон (рис. 18) — богатым кварцем гнейсам, которые, судя по их химическому составу, образовались за счет ряда разновидностей — от лититовых аренитов до лититовых песчаников, граувакк и аркозов. Пачка подстилается массивными габбро. Амфиболиты, рассматриваемые Фрезе и Гёцем как метабазальты, переслаиваются с обогащенными кварцем гнейсами. Некоторые базальтовые породы имеют обломочную текстуру; иногда они содержат обломки кислого состава и могут иметь эпикластическое происхождение.

Другие районы развития протерозойских пород в Северной Америке. Колчеданные месторождения среднедокембрийского вулканического пояса центрального Висконсина (1905 млн. лет) Фламбо, Пеликан-Ривер и Крандон приурочены к вулканическим и вулканокластическим породам. Месторождение Фламбо в Ледисмите, Висконсин, перекрыто 50-метровой пачкой риолитовых лапиллиевых туфов и кремней, 75-метровой пачкой пластов и потоков дацитовых и андезитовых туфов и 100-метровой пачкой риолитов. Лежачий бок сложен андезитовыми и дацитовыми туфами; здесь фиксируется трубообразная колонна изменений пород.
Месторождение Крандон является крупнейшим в вулканическом поясе Висконсин: запасы его руды превышают 60 млн. т. Оно расположено на участке, в целом сложенным кислыми до средних вулканокластическими породами (рис. 19). Толща лежачего бока местами представлена слоистыми кислыми брекчиями с обломками, достигающими 0,5 м в диаметре; многие из этих обломков, а также единичные обломки экзотической брекчии погружены в преобладающий по объему матрикс. Хотя Шмидт и его соавторы приписывают этой толще пирокластическое происхождение, в ней имеется много структурных признаков субмаринного обломочного потока. Рудоносный горизонт сложен переслаивающимися риолитовыми лапиллиевыми туфами и графитовыми сланцами. Толща туфов среднего состава висячего бока достигает мощности 300 м. Она имеет вулканогенно-осадочное происхождение, обычно обнаруживает четкую слоистость и состоит из среднезернистых тонкослоистых туфов с подчиненными прослоями лапиллиевых туфов, кремнистых туфов, глинистых сланцев, граувакк и известковистых туфов. Толща туфов среднего состава перекрыта кислыми туфами, кислыми лавами, брекчиями среднего состава и потоками средних (андезитовых) лав.

Очень слабая обнаженность в северном Висконсине не позволяет произвести детальные стратиграфические сопоставления между месторождениями. Наиболее впечатляющей чертой их литологической характеристики является обилие эпикластических пород как кислого, так и основного состава; лавы и пирокластические породы не преобладают в разрезе, как в других докемб-рийских районах.
В Джероме, Аризона (рис. 20), месторождения Юнайтед-Верде, Юнайтед-Верде-Икстеншн и Хейнс локализованы в среднедокембрийских породах (1820 + 10 млн. лет). Группа Аш-Крик характеризуется преимущественно вулканическим разрезом мощностью свыше 6000 м, включающим два цикла, каждый из которых имеет основную нижнюю часть и кислую и осадочную верхнюю часть. Как было указано Сангстером и Скоттом, месторождения первоначально рассматривались Андерсоном и Криси в качестве метасоматических; эта точка зрения до сих пор разделяется Норманом; Андерсон и Нэш относят их к сингенетичным массивным сульфидным образованиям.

Месторождения относятся к верхнему циклу, состоящему из нижней пачки переслаивающихся дацитов (Бернт-Каньон), андезитов (Бриндл-Пап) и базальтов (Шеа). Рудные тела приурочены к центральной пачке близ верхней части толщи риолитов Дисепшн непосредственно над пачкой Клеопатра формации Грейпвайн-Галч. Пачка Клеопатра состоит из нескольких пластов грубообломочной брекчии, переслаивающейся с кварцевыми порфирами с полосчатой текстурой течения и массивными кристаллотуфами, которые рассматривались Андерсоном и Нэшем как продукт вязкой кислой магмы, эруптировавшей из локальных каналов и подтвергшейся брекчированию. Брекчии являются эпикластическими образованиями, отложившимися при «субмаринных оползаниях или обрушениях». Возможно, часть пачки образовалась как подводный пирокластический поток, хотя Бейн допускает ее субаэральное происхождение.

В целом месторождения Джером приурочены к проксимальной пачке кислых пирокластических, эпикластических и лавовых пород, перекрытой мощной толщей брекчий и лав переменного состава. Эти породы весьма схожи с породами других протерозойских районов, таких, как Флин-Флон и Сноу-Лейк, а также районов, расположенных в отдельных архейских рудных узлах.

Фенноскандинавский щит. Медно-цинковые колчеданные месторождения в протерозойских свекокарельских толщах находятся в трех крупных районах (рис. 21). Пиритовый пояс Финляндии включает районы Пюхясалми — Пилавеси, Виханти и Оутокумпу; несколько важных месторождений объединяет находящийся южнее район Айяла — Ориярви. Район Шеллефте в Швеции насчитывает свыше 80 месторождений. В пиритовом поясе Финляндии возраст пород в районе Пюхясалми — Пилавеси достигает 1900 млн. лет, а в районе Айяла — Ориярви колеблется от 1800 до 1920 млн. лет. В районе Шеллефте он составляет по меньшей мере 1950 млн. лет. Помимо упомянутых медно-цинковых районов в южной Швеции имеется район Бергслаген с одноименным цинково-свинцово-медным месторождением в протерозойских породах.
Медно-цинковые руды Оутокумпу приурочены к преимущественно осадочной толще калевийского флиша, состоящей из смятых в складки карбонатных пород, кварцитов, графитовых сланцев, а также серпентинитов в ядрах складок. В Пюхясалми осадочные породы слагают лежачий бок, а кислые туффиты, перекрытые пирокластическими породами основного состава, образуют висячий бок. Разрез пород Виханти до некоторой степени близок разрезу района Пюхясалми; в лежачем боку залегает пачка слюдистых сланцев (метаосадочных), содержащая подчиненные амфиболиты (вулканические породы основного состава) и известковистые породы; в висячем боку развиты кордиеритовые сланцы, подчиненные основные вулканические породы и «черные сланцы» (графитизированные метаосадочные породы). Рудные тела приурочены к контакту между кварцево-полевошпатовыми метаосадочными сланцами и известковистыми породами. В породах Виханти, локализованных, как считают, близ архейского кратона, в том же самом горизонте, что и массивные сульфидные руды, присутствуют отложения урансодержащего фосфорита (апатита). В целом медноцинковые руды пиритового пояса Финляндии приурочены к толще высокометаморфизованных осадочных пород, содержащей относительно небольшое количество вулканических пород. По-видимому, метаосадочные породы повсюду залегают на архейском фундаменте; они представляли собой глинистые осадки и граувакки с подчиненными карбонатными отложениями, перемешанные с кислыми и основными туфами. Хутала рассматривает карбонатизированные породы в качестве «карбонатных эксгалитов», участки отложения которых были ограничены серией тектонических блоков глубинных трещинных зон, развивавшихся в обстановке, подобной островодужной. Однако наличие локальных участков осадков, обогащенных карбонатом и фосфоритом, типично также для шельфовой обстановки.

Район Шеллефте в Швеции вытянут в длину более чем на 100 км и по сравнению с пиритовым поясом Финляндии содержит больше вулканических пород (рис. 22). Он представляет собой переходную зону между областью развития континентальных осадочных пород на севере и областью накопления морских осадочных пород на юге, рассматриваемую в качестве зоны островной дуги. Базальные супракрустальные слои и кислые вулканические породы (кварцевые кератофиры и туфы) перекрыты подушечными лавовыми потоками основного до среднего состава. Вулканическая толща перекрыта пелитовыми — псаммитовыми осадочными породами. Большинство рудных залежей располагаются на кровле кислой вулканической толщи или близ нее, перекрываясь смешанной толщей филлитов и основных вулканитов с известняками, доломитами и карбонатными породами, обычно развитыми близ рудного горизонта. Единичные залежи локализованы на более глубоких стратиграфических уровнях среди пластов кислых вулканитов, а также встречаются среди перекрывающих осадочных слоев. Породы района Шеллефте сильно деформированы и метаморфизованы, однако их стратиграфические взаимоотношения распознаются более легко по сравнению с соотношениями пород в Финляндии.
Пиритовый пояс Финляндии и район Шеллефте близки по возрасту и внешне похожи как по составу руд, так и по литологическим ассоциациям пород. Вокс указывал, что различия в простирании этих поясов и отсутствие непосредственной пространственной связи между ними заставляют предполагать, что они были смещены по разлому северо-восточного простирания вдоль Ботнического залива.

Район Айяла — Ориярви в южной Финляндии включает месторождения, которые по своему составу аналогичны месторождениям более северного пиритового пояса; их литологические разрезы в широком смысле также близки. Базальные слои представлены кислыми пирокластическими породами с переслаивающимися кордиерит-антофиллитовыми и кордиерит-серицитовыми образованиями. Толща кислых пород перекрыта железистыми кварцитами и известняками, которые в свою очередь перекрыты основными вулканическими породами в районе Ориярви и известняками с вулканическими породами от основного до среднего состава в районе Айяла и Мет-сямонтту (рис. 23). В обоих районах осадочные слои залегают на основных и смешанных (кислых и основных) породах, образуя здесь самую верхнюю Свекофеннскую пачку. В Ориярви большая часть рудных залежей локализована в нижней 200-метровой части кислой вулканической толщи, однако верхняя часть этой кислой зоны также содержит слабую цинково-свинцовозолотую минерализацию. В Айяле рудные тела располагаются на контакте между подстилающими кислыми и перекрывающими средними до основных пирокластическими породами.
Район Бергслаген в южной Швеции находится почти прямо к западу от финского района Айяла — Ориярви, и породы здесь, по существу, имеют такой же возраст, как и породы южной Финляндии. В Бергслагене расположено знаменитое цинково-свинцово-медное месторождение Фалун, а также несколько более мелких медных и цинковых месторождений, залегающих среди сильно деформированных широко развитых карбонатных образований, лептитов, кварц-полевошпатовых порфиров и амфиболитов. Фритш и др. отмечают, что представления об образовании этих месторождений в известной мере противоречивы, хотя Коарк рассматривает их в качестве сингенетичных эксгаляционных образований.





Яндекс.Метрика