07.02.2018

Морфология и состав докембрийских рудных тел


Форма рудных тел и текстурные особенности. Месторождения рудных узлов Норанда и Маттагами представляют собой крупные чечевицеобразные линзы массивных пирит-сфалерит-халькопиритовых руд, подстилаемые халькопирит-пирит-пирротиновыми прожилково-вкрапленными зонами варьирующей протяженности. Рудные залежи Норанды совершенно недеформированны, а некоторые имеют отчетливо низкие величины отношений высоты к ширине; например, залежь Норбек (Лейк-Дюфо) имела высоту 21 м и ширину 150 м, а линза № 16 месторождения Милленбах достигала 29 м в высоту и 68 м в длину (рис. 24). В плане залежи выглядят грубо округлыми. Зона массивных руд Маттагами-Лейк имеет ширину 305 м, а высоту 137 м, хотя следует иметь в виду, что в ходе региональных деформаций она была смята в антиклиналь. Другие залежи обладают значительно меньшими отношениями высоты к ширине. Например, рудная залежь месторождения Кидд-Крик имеет устойчивую мощность около 46 м, но она прослежена на глубину по крайней мере на 900 м и определенно может протягиваться глубже. Рудное тело месторождения Маттаби имеет сходные размеры и также подверглось сравнительно небольшому тектоническому расплющиванию. Большинство остальных месторождений, как в архейских, так и в протерозойских зеленокаменных поясах, испытали сильное уплощение, так что оценить их первичную морфологию очень трудно.
Зоны массивных сульфидов «характеризуются высокой концентрацией руды в одном месте в отличие от вкрапленных или прожилковых месторождений». Частично они сложены полосчатыми пирит-пирротин-сфалерит-халькопиритовыми рудами; полосчатость обычно прерывистая и максимально развита в верхних и краевых частях рудных тел. Большинство массивных рудных зон подверглись обширному конседиментационному брекчированию и оползанию. Робертс зафиксировал долитификационные складки в руде на руднике Маттагами-Лейк, а на месторождении Гарон-Лейк сульфиды были полностью удалены с места их первоначального отложения над зоной изменений и перемещены по латерали в локальные «долины». На месторождении Норита, Квебек, в зоне массивных руд имеются прекрасные, хорошо сохранившиеся осадочные текстуры. Отлично сохранились разнообразные признаки турбидитов, такие, как градационная слоистость, параллельная полосчатость, знаки ряби и поперечные знаки ряби, поперечная полосчатость и тонкополосчатые члены цикла Боума. Хорошо также сохранились крупномасштабные текстуры русловых потоков. В режиме седиментации высокой энергии сульфиды определенно подвергались транспортировке и переотложению. На рудниках Милленбах, Уэст-Мак-Доналд и Воз значительные части рудных тел образованы сложными блочными рудами (рис. 25). Блоки, обладающие внутренней полосчатостью, хаотически смещены, и текстура в целом напоминает текстуру обломочного потока. В отдельных рудных зонах беспорядочно разбросаны случайные блоки вмещающих пород. Подобное обширное брекчирование хорошо видно на месторождении Уэст-Мак-Доналд. На многих месторождениях зоны массивных сульфидов, вероятно, формировались в виде необычно высоких, с крутыми склонами, неустойчивых нагромождений сульфидов, которые проявляли тенденцию к оползанию и перераспределению. Хотя большая часть сульфидов подверглась локальному перераспределению, могут встречаться и потоки сульфидных зерен; таким образом могли перемещаться руды месторождений Шерридон и Норита.
На некоторых месторождениях присутствует стратиформная зона полу-массивных сульфидов. На месторождении Фламбо в Крандоне, Висконсин, имеются как массивные сульфиды, так и очень протяженная зона полумас-сивных руд, вытянутая по простиранию на 1500 м. Эта зона состоит из узких субсогласных слойков пирита с небольшой примесью сфалерита, чередующихся с кремнистыми и кварц-серицитовыми сланцами.

Хотя зоны массивных руд являлись, по-видимому, участками значительной механической подвижности и гравитационной нестабильности, непосредственно прилегающие к ним зоны висячего бока отдельных месторождений представлены слоями, сформировавшимися в весьма стабильных условиях. Туффиты Ки, перекрывающие руду на руднике Маттагами-Лейк, представляют собой полосчатые пиритизированные туфогенные кремнистые сланцы (рис. 26, а), развитые на большей части территории рудного узла. Графитовые сланцы перекрывают рудное тело Кидд-Крик. Две рудные зоны в Маттаби разделены кремнистым туффитовым горизонтом. Однако на многих месторождениях латерально протяженные осадочные горизонты отсутствуют. На большинстве месторождений в Сноу-Лейк, Манитоба, перекрывающие хорошо выраженные маркирующие горизонты осадочных пород отсутствуют, и определение точного положения рудоносного горизонта в разрезе на участке между месторождениями Андерсон-Лейк и Сталл-Лейк крайне затруднительно, даже несмотря на то, что региональная стратиграфия довольно хорошо изучена, а эти два месторождения находятся приблизительно в одинаковой стратиграфической позиции.
В колчеданных месторождениях медно-цинкового класса почти повсеместно со стороны лежачего бока фиксируются прожилково-вкрапленные зоны (рис. 26, б), сложенные главным образом халькопиритом, пиритом и пирротином. В случае недеформированных месторождений они имеют в плане в целом округлую форму и располагаются в зонах интенсивно измененных пород, имеющих форму трубообразных колони, описание которых будет приведено в разделе, посвященном изменениям пород. В плане эти зоны редко выходят за контуры области развития массивных руд, однако в вертикальном направлении их протяженность заметно варьирует. На руднике Лейк-Дюфо (Норбек) прожилково-вкрапленные сульфиды разрабатывались на горизонте, расположенном на расстоянии 1 км ниже массивных руд. Прожилково-вкрапленные сульфиды линзы № 16 месторождения Милленбах протягиваются более чем на 100 м ниже основания массивных руд; по крайней мере половина этой зоны является рудой. Обычно прожилково-вкрапленная зона сложена на 10—20% сульфидными прожилками, хотя в месте ее сочленения с массивной рудой количество этих прожилков на некоторых месторождениях резко увеличивается. Распределение прожилков в высшей степени сложное; обычно наблюдается множество систем таких прожилков (рис. 26, б). В Милленбахе по периферии богатых медью прожилково-вкрапленных зон развиты сфалеритсодержащие прожилки. На руднике Лейк-Дюфо в краевой части прожилково-вкраплеиной зоны имеется участок пылевидной вкрапленности сфалерита. Прожилково-вкрапленные руды в нормальном случае составляют лишь небольшую долю в общем балансе металлов колчеданных месторождений. В Маттагами-Лейк, например, в прожилково-вкрапленной зоне руда фактически отсутствует; среди тальк-актинолитовых сланцев в массивных и полумассивных зонах фиксируются лишь пирит, пирротин и магнетит. На руднике Маттаби в прожилково-вкрапленной зоне крупные сульфидные прожилки визуально устанавливаются лишь в 8—10 м ниже руды, хотя мелкие сульфидные прожилки развиты под рудой приблизительно на 100 м вниз по вертикали. На руднике Флин-Флон имеется лишь очень небольшое количество прожилково-вкрапленной руды, хотя непромышленная минерализация и рассеянная вкрапленность сульфидов развиты на несколько сотен метров в сторону лежачего бока. Близкие соотношения наблюдаются на сильно дислоцированном месторождении Андерсон в Сноу-Лейк, где обнаружено очень небольшое количество прожилково-вкрапленной руды, хотя пирит и халькопирит встречаются в непромышленной зоне изменений по крайней мере на расстоянии 1 км ниже рудной залежи.

На некоторых месторождениях отсутствует бросающаяся в глаза трубообразная колонна измененных пород в лежачем боку. Это, вероятно, дистальные месторождения, перемещенные от своих центров гидротермальных эманаций либо химическим, либо механическим путем. Примером могут служить медно-цинковые месторождения района Шерридон в Манитобе; на них отсутствуют измененные породы в лежачем боку. Сходным образом не имеют трубообразных колонн измененных пород и месторождения зоны Лайон-Лейк и Крик в рудном узле Стерджен-Лейк, Онтарио, однако обогащенные карбонатом эпикластические породы лежачего бока проксимального месторождения Стерджен-Лейк, приуроченные к тому же самому стратиграфическому горизонту, обогащены марганцем.

Отделить рудное тело от его колонны измененных пород могут также деформации. Сангстер и Скотт считают, что рудные тела Флин-Флон, Сталл-Лейк и Норметаль смещены по латерали от своих трубообразных колонн измененных пород, а Уолфорд и Франклин описывают аналогичную картину для месторождения Андерсон-Лейк.

Все рудные тела в протерозойских толщах Скандинавии сильно деформированы и метаморфизованы. Первичные структуры руд и признаки первичной морфологии рудных тел уничтожены, сульфиды обычно ремобилизованы, размещены в шарнирах складок и образуют прерывистые серии будин. Фактически во всех районах имеются признаки по крайней мере двух периодов складчатости, а в большинстве из районов — признаки метаморфизма амфиболитовой ступени. В некоторых районах, например в Шеллефте, породы неоднократно подвергались метаморфическим преобразованиям. Все рудные тела отличаются очень большой величиной отношения длины к мощности, а со многими из них ассоциируются прожилковатые и вкрапленные зоны.

Минералогия. Зоны массивных сульфидных руд минералогически просты: в них содержится как минимум 50%, а обычно более 80% сульфидов. На долю пирита приходится как минимум 30% сульфидной фракции; другими главными ее составляющими являются сфалерит и халькопирит. Сангстер и Скотт приводят обширный список редких минералов. Особое внимание привлекает наличие касситерита и станнина на рудниках Кидд-Крик, станнина в Лейк-Дюфо и касситерита в Саут-Бей (Учи); на рудниках Кидд-Крик содержание олова местами достигает 3% и его получают из руд этого месторождения. В образцах руды из рудника Саут-Бей содержание этого металла колеблется от 0,07 до 0,76%. Было проведено небольшое исследование жильных минералов. Робертс и Рирдон в слоистых рудах месторождения Маттагами-Лейк установили хлорит, кварц и кальцит. Среди жильных минералов месторождения Крандон в Висконсине Мей упоминает кварц, серицит, хлорит и андалузит. На месторождении Норита, как это установлено Мак-Гиеном и др., среди механически перемещенных сульфидов имеются обломки базальтов и кремнистых сланцев, а пласты этих сланцев чередуются с сульфидами.

Ранит представляет собой акцессорный минерал, встречающийся фактически на всех месторождениях, достигших амфиболитовой ступени метаморфизма; он обычен для большинства месторождений Сноу-Лейк, на рудниках Коронейшн, Фокс-Лейк и Норметаль; он встречается также на месторождении Маттаби, которое метаморфизовано лишь до высокой зеленосланцевой ступени. В результате метаморфизма образуется определенное количество (но не весь) пирротина. Содержание железа в сфалерите чрезвычайно изменчиво: оно увеличивается при увеличении РS2; в тех случаях, когда сфалерит находится в контакте с пиритом и пирротином, то, как это было отмечено Скоттом и Барнсом, Хатчинсоном и Скоттом, содержание в нем железа является эффективным геобарометром.

Минералогия зоны прожилково-вкраплеиного оруденения обычно также очень проста; здесь присутствуют халькопирит, пирит, пирротин, сфалерит и магнетит. Заслуживает особого внимания, однако, прожилково-вкрапленная зона на руднике Кидд-Крик, поскольку она включает локальные участки борнитовой минерализации с необычным развитием селеновых минералов. На других архейских месторождениях борнит чрезвычайно редок. В маломощном слойке под рудной залежью месторождения Маттагами-Лейк встречаются теллуриды.

Распространенные жильные минералы зоны прожилково-вкрапленной минерализации относятся к ассоциации измененных пород лежачего бока, поэтому их описание приводится в разделе, посвященном околорудным изменениям. Вопреки представлениям Сангстера и Скотта о принадлежности ангидрита к редким минералам он пользуется широким развитием в прожилково-вкрапленных зонах большинства месторождений Сноу-Лейк, на месторождении Раттен и присутствует в примесных количествах на месторождении Геко. Более того, на месторождениях Сноу-Лейк и Раттен ангидрит встречается в отдельных участках зоны массивных руд.

Большое количество необычных, редких минералов присутствует на месторождении Оутокумпу в пиритовом поясе Финляндии. Его руды сложены преимущественно пиритом, пирротином, халькопиритом и сфалеритом; они необычайно богаты повсеместно развитым кобальтпентландитом. Среднее содержание никеля в рудах составляет 0,12%; руды также аномально обогащены ванадием. Руды района Пюхясалми — Пилавеси в Финляндии аналогичны по набору главных минералов, но содержат много барита (4,87 % BaO в Пюхясалми), а также примеси галенита, теллуридов, арсенопирита и различных сульфосолей. В рудах района Виханти содержится 5% барита.

Руды района Шеллефте в Швеции характеризуются обычной пирит-пирротин-сфалерит-халькопиритовой ассоциацией. По сравнению с другими месторождениями этого района месторождение Болиден необычно богато золотом (15,5 млн-1) и мышьяком (6,8%); в рудах большинства месторождений содержится около 0,3% свинца и отсутствует барит.

Руды района Айяла — Ориярви в отличие от руд других колчеданоносных районов Скандинавии характеризуются преобладанием брекчиевых и жильных типов. Минералогически эти руды аналогичны рудам других районов, хотя на обогащенном свинцом месторождении Метсямонтту более обычно появление сульфосолей.

Микроструктуры и текстуры руд. Фактически все вышеописанные месторождения испытали метаморфизм, и поэтому в рудах сохранилось очень мало первичных структур. Тем не менее наблюдаются некоторые первичные признаки рудоотложения (рис. 26), такие, как фрамбоидальные структуры, гроздьевидный пирит, слоистость, складки оползания рыхлых осадков, пламеневидиые текстуры, отпечатки нагрузки, градационная и косая слоистость. Эффекты метаморфизма были суммированы Воксом, Каллиокоски и Шадлун. Они включают: 1) увеличение размеров зерен, 2) развитие структур тройных углов отжига, 3) физическую ориентацию более податливых минералов в плоскости сланцеватости, 4) кристаллографическую ориентацию пластичных минералов, 5) увеличение размеров вростков халькопирита и пирротина в сфалерите, 7) пластическое течение руды, 8) полную ремобилизацию руды и размещение ее в диабазовых дайках [362, 588], 9) пластическое течение сланцеватых обломков в руде (текстуры смятия — Durchbewegung). Все эти признаки хорошо проявляются на многих месторождениях Сноу-Лейк.

Зональность состава. Колчеданные залежи обнаруживают несколько замечательных закономерностей зонального распределения. Хорошо известная картина высокого отношения Cu/(Cu + Zn) в более глубинных зонах и его уменьшения в направлении вышележащих зон настолько обычна, что Сангстер предлагал использовать ее в качестве надежного стратиграфического признака. Зоны массивных руд в верхних и фланговых частях месторождений менее обогащены железом (пиритом). Отдельные зоны прожилково-вкрапленной минерализации обнаруживают узкие обогащенные цинком краевые оторочки и обогащенное медью ядро.

Детальное изучение отношения медь/цинк в рудных телах выявило более сложное внутреннее распределение величин этого отношения, особенно в тех случаях, когда деформации не привели к существенной ремобилизации вещества. Несколько рудных линз месторождения Миллеибах (рис. 24) имеют отчетливые обогащенные медью центральные некки, секущие слоистость. Такой некк существует даже в тех случаях, когда пирит-сфалеритовая зона брекчирована и участками смещена, что указывает на возникновение некков после отложения цинковой руды. Некк сложен сплошной массой халькопирита и пирита; в примыкающей сбоку пирит-сфалеритовой руде более распространен пирротин.
Месторождение Маттаби (рис. 27) представлено двумя сближенными рудными линзами, каждая из которых содержит центральную секущую халькопирит-галенит-сфалеритовую зону с тетраэдритом и арсенопиритом. Цинковая руда в Маттаби обладает отчетливой слоистостью и содержит колломорфный пирит, тогда как медно-свинцово-цинковая зона сложена массивной и грубозернистой рудой. Таким образом, кажется вполне вероятным, что по крайней мере на месторождениях Миллеибах и Маттаби первичные структуры уничтожены в ходе более позднего роста центральной обогащенной медью зоны, свидетельствующего о постседиментационном (диагенетическом?) изменении сульфидных масс.

Распределение серебра и золота в большинстве докембрийских колчеданных месторождений изучено слабо. Содержание свинца в 41 архейском колчеданном месторождении очень низкое, концентрация серебра в них составляет 45 г/т; на рис. 28 эти месторождения не показаны. Архейские месторождения с более высоким содержанием серебра (рис. 28) характеризуются и более высокой концентрацией свинца (в целом от 0,8 до 1,2% Pb), однако серебро здесь, в отличие от фанерозойских месторождений не коррелируется со свинцом. Например, в сравнительно богатых свинцом месторождениях рудного узла Стерджен-Лейк (0,8 до 1,0% Pb) серебро в основном связано с тетраэдритом в центральной зоне массивной руды, обогащенной медью и свинцом (рис. 27).
Для большинства протерозойских месторождений характерно очень низкое содержание серебра (в среднем 14 г/т), однако рудные тела Гост-Лейк и Лост-Лейк в Сноу-Лейк и рудное тело Менди во Флин-Флон отличаются несколько более высокими концентрациями этого металла. Первые два месторождения по сравнению со всеми другими протерозойскими месторождениями Канадского щита относительно обогащены свинцом, а месторождение Менди, хотя и содержит мало свинца, отличается исключительно высокой концентрацией других цветных металлов (9% цинка, 7,3% меди).

Среднее содержание золота как в архейских, так и в протерозойских месторождениях невелико (в среднем 0,57 + 0,10 г/т). Этот металл встречается в двух различных местах. Месторождения Хорн и Кёмои в Норанде и Лемуан и Таш-Лейк близ Шибугамо, Квебек, характеризуются содержанием золота в среднем 4,5 г/т, которое почти в 10 раз выше по сравнению с концентрацией этого металла в колчеданных месторождениях. Ни одно из этих месторождений не обнаруживает каких-либо исключительных особениостей состава или геологического строения, и, таким образом, такое высокое содержание золота не находит объяснения.





Яндекс.Метрика