Колчеданные месторождения, ассоциирующиеся с офиолитами

Кипр. Общая позиция. Колчеданные месторождения располагаются в вулканической части офиолитового комплекса; они характеризуются преобладанием пирита и халькопирита при подчиненной роли сфалерита как в массивных рудах, так и в вытянутых по вертикали прожилково-вкрапленных зонах. Прототипы находятся в офиолитовом массиве Троодос на Кипре (рис. 29), однако представители этого типа месторождений известны и в других районах, включая Нотр-Дам-Бей в Ньюфаундленде, Соломоновы острова, остров Балабак (Филиппины), район Эргани в Турции, район Оксек в Гватемале, район Сумаиль в Омане и район Лёккен в норвежских каледоиидах.

Массив Троодос традиционно рассматривается как смещенная осевая часть срединно-океанического хребта, хотя, по мнению Миясиро, этот комплекс связан с островной дугой. Гасс, Робертсон и Вудкок пересмотрели данные по геологии и генезису массива, и многое в нижеследующем описании заимствовано из работ этих авторов.

Массив Троодос (рис. 29) представляет собой эллиптическое тело основных и ультраосновных пород, образовавшихся в меловое время (приблизительно 85 млн. лет назад). Его ядро — это плутонический комплекс тектонизированных гарцбургитов с неправильными дунитовыми линзами, окруженный кумулятами габбро и перидотитов и перекрытый сильно дифференцированной (от габброидов до трондьемитов и тоналитов) зоной. Фракционная кристаллизация происходила в магматической камере на глубине 1—2 км ниже дна моря. Верхняя, сильно дифференцированная габброидная зона сложена интрузиями верхнего уровня мощностью от 50 до 800 м, которые частично образуют кровлю магматической камеры, а частично являются продуктом крайней фракционной кристаллизации. Эти породы подстилают пластовый дайковый комплекс — мощную зону подводящих даек, питавших перекрывающую лавовую толщу; корневые части этих даек находятся в подстилающих габбро. Верхняя часть дайкового роя — базальная группа — состоит на 90—100% из даек, разделенных подушечными лавами, тогда как нижняя часть сложена множеством даек и групп даек, внедрившихся в габбро или кварцевые диориты.

Толща подушечных лав (рис. 30), образующая неправильный, незамкнутый край комплекса, содержит колчеданные месторождения. Она состоит из трех частей: верхних подушечных лав, представленных преимущественно оливиновыми базальтами, нижних подушечных лав — пересыщенных кремнеземом базальтов и базальной группы, представленной измененными и метаморфизованными базальтами с многочисленными дайками, на долю которых приходится до 50% объема породы. Эти дайки служили подводящими каналами для лав, находящихся на более высоких стратиграфических уровнях. Верхняя пачка метаморфизована в условиях цеолитовой фации, а большая часть нижних двух пачек — в условиях зеленосланцевой фации. Между нижними и верхними подушечными лавами местами развит охристый осадочный слой. Отложившиеся в воде осадочные породы вулканического происхождения встречаются среди пачки верхних лав в виде прерывистых слоев. Вулканические породы комплекса Троодос перекрыты осадочными образованиями формации Перапеди, представленными базальной умброй или марганцовистыми, богатыми железом осадками, обычно ассоциирующимися с красной яшмой, алевритами, грубозернистыми песчаниками, конгломерами и радиоляриевыми кремнями. Формация перекрыта розовыми радиоляриевыми мергелями и коричневыми и розовыми аргиллитами.

Локальная стратиграфическая позиция и характеристика рудных тел. Имеются многочисленные прекрасные описания колчеданных месторождений комплекса Троодос (рис. 30). Детальное изучение химизма измененных пород, ассоциирующихся с этими месторождениями, сыграло ключевую роль в разработке генетической модели для типа месторождений в целом, а также вооружило геологов рядом полезных критериев для геохимических поисков. В основу нашего описания положен недавно опубликованный обзор Константиноу. Дополнительные полезные сведения взяты из обзоров Хатчинсона, Хатчинсона и Серла, Константиноу и Говетта и Джонсона.

Все рудные тела залегают внутри или в кровле разреза подушечных лав (рис. 30). Подавляющее большинство месторождений приурочены к контакту между нижними и верхними подушечными лавами, однако рудная залежь Коккинопезула находится в нижних подушечных лавах на контакте с базальной группой. Рудное тело Скуриотисса залегает в кровле верхних подушечных лав. Как было показано Адамидесом, в районе Калавассос многие рудные тела непосредственно причленяются к крутопадающим сбросам (рис. 31). Большинство месторождений формировались в локальных бассейнах, которые, вероятно, представляли собой ограниченные разломами депрессии морского дна. Хатчинсон и Серл полагают, что эти разломы могли быть синвулканическими. Породы лежачего бока брекчированы и в пределах обширной зоны изменены. Брекчирование, по крайней мере частично, предшествовало рудоотложению; брекчии могли контролироваться сбросовыми уступами.

Типичные месторождения сложены массивной рудой, включающей три зоны: перекрывающий горизонт охр, собственно зону массивных руд и базальную кремнистую рудную зону. Массивная руда подстилается зоной прожилково-вкрапленной минерализации, вытянутой на сотни метров вниз от месторождения. Месторождения небольшие, и лишь некоторые из них содержат более 1 млн. т руды (Аплики — 1,65 млн. т, Лимни — 3,6, Мавровуни — 15, Скуриотисса — 6, Калавассос — 1,9 и Мусулус — 1,6 млн. т). В каждом районе имеется несколько рудных тел. Например, в районе Калавассос разрабатывалось семь рудных тел, каждое из которых содержало в среднем 0,22 млн. т руды.

Горизонты охр являются осадочным перекрытием массивных руд; они присутствуют на многих, но не на всех месторождениях. На месторождении Мавровуни охры контактируют с перекрывающей их умброй формации Перапеди и поэтому рядом авторов были ошибочно отнесены к последней. Однако на месторождениях Мусулус и Матиати зона охр перекрывается лавами, что указывает на их связь скорее с рудой, чем с перекрывающимися слоями Перапеди. Охры представлены преимущественно коричневыми и оранжево-желтыми массивными или слабослоистыми образованиями, содержащими гётит и кварц с небольшим количеством иллита и ярозита, а также корродированные обломки пирита. На месторождении Скуриотисса красные гематитовые охры, встречающиеся в кровле восточного рудного тела или близ нее, сложены чередующимися полосами магнетита и гётита. Мощность горизонтов охр колеблется от нескольких сантиметров до 5 м. Порода, в отличие от умбры, хорошо раскристаллизована, имеет очень низкое содержание марганца, высокое отношение меди к цинку и низкое отношение никеля к кобальту. На месторояздении Скуриотисса местами вместо охр над рудным телом залегают сульфидсодержащие кремни и монтморилло-нитовые туфы. На месторождении Матиати с охрами и туфами переслаиваются кремнистые известняки, которые в отдельных участках лежат непосредственно на руде. Константиноу и Говетт рассматривают охры как «аккумулированный продукт субмаринного окислительного выщелачивания сульфидной руды, обнажавшейся на поверхности морского дна». Они подчеркивают химическое и генетическое отличие связанных с рудой охр от железомарганцовистой умбры. Считают, что образование последней обусловлено гидротермальной деятельностью, связанной с субмаринным вулканизмом.

Массивная руда сложена пористыми колломорфно-полосчатыми блоками, состоящими из агрегатов пирита и марказита, погруженных в песчанистый рыхлый сульфидный матрикс. Константиноу привел описание «конгломератовой текстуры» руды с характерным для нее увеличением доли обломков по направлению вниз; если количество обломков близ кровли некоторых рудных тел составляет всего 20%, то у основания оно возрастает приблизительно до 80%. Крепкие сульфидные блоки имеют угловатую до округлой форму. Константиноу указывал, что песчанистый матрикс имеет пористость от 44 до 90%, и полагал, что интенсивное выщелачивание приводило к образованию песчанистых текстур в сульфидах, а слабое выщелачивание выразилось в наличии конгломератовых блоков.

Третья зона — массивная кремнистая руда (зона В по Констаитиноу, рис. 30), состоящая чаще всего из пирита и халькопирита в кварцевом матриксе, хотя в некоторых рудных телах сфалерит более обычен, чем халькопирит. По мнению Константиноу, «текстурные и структурные соотношения позволяют считать, что кремнезем является более поздним, чем все остальные сульфиды, и наиболее вероятно, что облик зоны В обусловлен замещением сульфидов в нижних частях массивных руд... кремнеземом».

В штокверковой зоне Константиноу зафиксировал два типа руд: 1) сульфидные и кварцево-сульфидные жилы, цементирующие базальтовые брекчии и выполняющие трещины в подушечных лавах, и 2) рассеянно-вкрапленные сульфиды, импрегнирующие измененные лавы. Если в жилах имеется немного халькопирита и сфалерита, то сульфидная вкрапленность представлена исключительно пиритом. Константиноу заметил, что рассеянно-вкрапленный пирит в лавах «аналогичен по форме выделений и количественно титансодержащему магнетиту в неминерализованных базальтах».

Массивные руды сложены преимущественно пиритом с сильно варьирующими количествами марказита; на всех месторождениях присутствуют халькопирит и в меньшей степени сфалерит. Изменения сульфидов при образовании конгломератовых текстур могли также приводить к формированию некоторых вторичных минералов меди, таких, как ковеллин, дигенит, халькозин и борнит. Пирротин и многочисленные другие минералы встречаются в примесных количествах.

Хотя руды добываются для получения меди и пирита, важно отметить, что они содержат и существенные количества цинка. Например, восемь образцов из месторождения Литродонда содержат в среднем 6,52% меди и 8,44% цинка. Бир сообщает об «устойчивой цинковой минерализации» в подземных рудниках Кинуза и Агрокипия и о широком развитии цинка на месторождениях Лимни и Петра. Крупнейшее месторождение Кипра Мавровуни содержит от 3,5 до 4,5% меди и 0,5 % цинка. Константиноу отмечает, что содержание кобальта, хотя он распределен крайне неравномерно, достигает в Скуриотиссе 0,35%; по сообщению Джонсона, содержание кобальта в пирите колеблется от 0,03 до 0,06%. Концентрация никеля является низкой в массивной руде (в среднем 15 млн-1), но повышается в жильных (93 млн-1) и вкрапленных (220 млн-1) рудах. Содержание никеля в последних рудах очень близко к его содержанию во вмещающих базальтах.

Ньюфаундленд. Колчеданные месторождения находятся в ордовикских офиолитовых комплексах северной части центрального Ньюфаундленда (рис. 32) и на юго-востоке Квебека. Они весьма близки к кипрским месторождениям офиолитовой ассоциации. Рудопроявления юго-восточного Квебека незначительны, а несколько месторождений в офиолитах Ньюфаундленда разрабатывались. В Ньюфаундленде имеются восемь нижнеордовикских офиолитовых комплексов, а колчеданные месторождения встречаются в районах Бетс-Ков, Уэльсбек — Литл-Бей и Йорк-Харбор на юго-западе острова. По сравнению с районом Уэльсбек — Литл-Бей районы Бетс-Ков и Йорк-Харбор дислоцированы слабее, и здесь можно обнаружить более ясные взаимоотношения месторождений с офиолитовыми комплексами.

Район Бетс-Ков включает базальную офиолитовую свиту, сложенную (снизу вверх) серпентинизированными ультраосновными породами, в том числе дунитами, гарцбургитами и клинопироксенитами, габбро, пластовым дайковым комплексом, подушечными лавами и осадочными породами вулканического происхождения. Верхняя офиолитовая свита состоит из подушечных лав и осадочных пород. Сульфидные месторождения встречаются (рис. 33) близ контакта между комплексом пластовых даек и перекрывающими подушечными лавами. Самые крупные тела приурочены к хлоритизированным зонам разломов, а также образуют структуры заполнения в подушечных лавах. Они сложены пиритом, халькопиритом и неравномерно-рассеянным сфелеритом. Запасы месторождения Тилт-Ков составляют 6,8 млн. т руды, содержащей 3% меди.

Месторождение Йорк-Харбор входит в состав офиолитового комплекса Бей-оф-Айлендс — пластины океанической коры, надвинутой в результате тектонических движений на нижнепалеозойские породы фундамента. Разрез состоит из нижней основной и габброидной интрузивной толщи, перекрытой двумя мафическими вулканическими толщами. Сульфидные залежи встречаются на контакте между двумя вулканическими толщами и представлены неправильными скоплениями преимущественно пирита, содержащими больше сфалерита, чем халькопирита, которые подстилаются прожилково-вкрапленными или жильными штокверковыми рудами.

Месторождение содержит 234 000 т доказанных, вероятных и возможных запасов руды, в которой присутствует 2,3% меди и 5,1% цинка. Высокое содержание цинка на месторождении является аномальным по сравнению с другими колчеданными месторождениями офиолитовой ассоциации.

Месторождение Уэльсбек залегает в нижнеордовикских породах группы Лашс-Байт, представленных основными лавами и туфами и пластовыми дайками. Эта группа, вероятно, является частью верхней толщи офиолитового разреза. Рассматриваемые породы дислоцированы интенсивнее, чем большинство из ранее описанных офиолитов Ньюфаундленда, а на месторождении имеются массивные, прожилковые и рассеянно-вкрапленные пирит-халькопиритовые руды, которые, хотя и смещены относительно своего первичного структурного положения, в общем залегают согласно с зоной гиалокластических туфов и брекчий. По мнению Бачински, связанные с месторождением измененные породы были метаморфизованы в ходе акадской орогении; тем не менее по своему характеру эти изменения напоминают наблюдаемые на Кипре.

Месторождения офиолитовой ассоциации Ньюфаундленда и Кипра являются в общем небольшими по сравнению с месторождениями в толеитовых и кальциево-щелочных толщах как Канадского докембрийского щита, так и различных островных дуг. Хотя в целом месторождения относятся к медным, месторождение Йорк-Харбор богато цинком, а некоторые из месторождений Кипра содержат приблизительно равные количества цинка и меди. Таким образом, определение месторождений офиолитовой ассоциации как исключительно медных является ошибочным.

Другие месторождения офиолитовой ассоциации. Известно много других колчеданных месторождений, расположенных в офиолитовых поясах земной коры. Офиолитовая толща Сумаиль в Омане представляет собой часть офиолитовой зоны Тетиса; в ней наблюдается полный разрез интрузивных и экструзивных пород, характерных для типичного офиолитового региона. Колман и др. при описании этого разреза упоминали, что среди офиолитов было обнаружено более 150 медноколчеданных рудопроявлений, причем наибольшая их доля приходится на пачку самых верхних подушечных лав. Как и на Кипре, многие из этих рудопроявлений тяготеют к разломам. Колчеданные месторождения, ассоциирующиеся с мезозойскими офиолитами Италии (рис. 34), отмечались Зуффарди, Феррарио и Гарути; региональные изменения подушечных лав офиолитовой ассоциации, устанавливаемые на этих месторождениях, описаны Спунером и Файфом и обсуждаются ниже. В офиолитовой зоне Турции, в Севано-Акеринском районе в России и в районе хребта Загрос в Иране также отмечаются колчеданные рудопроявления. Вероятно, наиболее известным рудным районом этой зоны является район Эргани в юго-восточной Турции; здесь пластовые, массивные и жильные медные месторождения залегают среди покровных диабазов на контакте этих пород с аргиллитами.