08.02.2018

Рудный район Батерст, Канада


Рудный район Батерст, Нью-Брансуик, Канада, занимает северо-восточное окончание площади выходов группы Тетагуш, эллипсоидальный участок развития преимущественно метаосадочных пород ордовикского возраста (рис. 45). Тектонические реконструкции и облик древних осадочных пород позволяют считать, что образование этой группы происходило на континентальной коре, в обстановке формирования (в ходе вулканической деятельности) рифта или островной дуги.
Стратиграфическое положение. Большинство колчеданных месторождений рудного узла Батерст локализованы в пределах территории диаметром около 50 км, имеющей в плане грубо эллипсоидальную форму (рис. 45). Девис отмечал, что вследствие перерывов в обнажении и сложной структуры, обусловленной пятью периодами деформаций, стратиграфические соотношения остаются невыясненными. Стратиграфический разрез (рис. 46) расчленяется на нижнюю кварцевую граувакковую толщу континентального происхождения и верхнюю аргиллитовую толщу; эти толщи разделены породами вулканического комплекса, представленными кислыми породами внизу и перекрывающими их мафическими образованиями.
Различают два типа кислых вулканических пород. Породы первого типа иногда содержат фенокристы и, как полагают, представляют собой перемещенные скопления риолитовых туфов, брекчий и слоисто-полосчатых лав. Породы второго типа — порфиры Батерст, или очковые сланцы,— содержат фенокристы кварца и полевого шпата и, как полагают, представляют собой субмаринные пепловые и туфовые потоки или игнимбриты, сформировавшиеся в водной среде. В общем случае порфириты, по-видимому, моложе других образований непорфиритового типа. Доля мафических вулканических пород увеличивается по направлению к кровле вулканической толщи, венчающейся базальтами и подушечными лавами. Кислые плутоны, образовавшиеся до позднеордовикских деформаций, имеют возраст около 470 млн. лет, что может указывать на одновременность их внедрения и кислого вулканизма.

Обе разновидности кислых пород представляют собой относительно обогащенные калием риолиты с отношением K2O : Na2O, равным 1,75 для очковых сланцев (порфиритовых риолитов) и 0,94 для массивных риолитов. Как Джеймс, так и Уайтхед с Гудфеллоу полагали, что Na2O и K2O в кислых породах были сильно перераспределены. Мафические вулканические породы характеризуются высоким содержанием TiO2 и в отдельных случаях K2O. По данным Джеймса, Уайтхеда и Гудфеллоу, распространены как толеитовые, так и щелочные базальты; андезиты встречаются редко.

Группа Тетагуш сложена на 53% осадочными породами, на 32% кислыми вулканитами и на 15% основными вулканитами. В толщах, залегающих стратиграфически ниже месторождения, отмечаются приблизительно равные объемы осадочных и кислых вулканических пород. Колчеданные месторождения района Батерст — Ньюкасл были образованы в течение сравнительно узкого интервала времени в толще пород, представленных преимущественно кислыми вулканитами и осадочными образованиями.

Грубо округлая форма площади развития кислых вулканических пород рассматривалась как признак первоначально существовавшей вулканотектонической депрессии или кальдеры, хотя, по мнению ряда исследователей, это результат наложенной складчатости. Колчеданные месторождения залегают преимущественно в средней части стратиграфического разреза: либо непосредственно над нижней осадочной группой, либо, чаще, над кислыми порфирами, непосредственно перекрывающими осадочные породы нижней группы (рис. 46). Эту позицию занимают также окисные, силикатные и карбонатные фации железистых формаций. Из других химических осадочных пород встречаются гематитовые и марганцовистые сланцы. Стратиграфические взаимоотношения между различными сульфидными залежами и их связь с обогащенными железом и марганцем осадочными породами в большинстве случаев неясны. Можно привести доказательства того, что все они приурочены к одному узкому стратиграфическому интервалу, однако в равной мере обоснованны и представления о наличии двух или более отдельных горизонтов.

Район Батерст — Ньюкасл объединяет около 30 колчеданных месторождений с суммарными запасами свыше 250 млн. т руды. Большинство месторождений имеют небольшой размер (среднее месторождение содержит 1,1 млн. т руды), однако месторождение Брансуик № 12 с запасами 109,2 млн. т руды является супергигантским. Свыше 10 млн. т руды содержат месторождения Хит-Стил, Карибу, Честер и Марри-Брук.

Месторождения подразделяются на две группы: одна охватывает месторождения северо-западной части района, а другая — месторождения его юго-восточной части. Это разделение более или менее соответствует двум вулканическим центрам, выделенным Хельмстедтом.

Стратиграфическая позиция южной группы. Общие стратиграфические и морфологические особенности южной группы хорошо прослеживаются на месторождениях Брансуик № 6 и Брансуик № 12, Ки-Ана-кон, Хит-Стил и Галф-Майл-Лейк. Относительная доля и распределение кислых вулканических и осадочных пород заметно варьируют в разных месторождениях.
Общий разрез, характерный для всех этих месторождений, выглядит следующим образом (снизу вверх):

1. Нижние метаосадочные породы представлены тонко- до среднезернистых граувакками с прослоями пелитовых пород и небольшим количеством графитовых сланцев. Эта толща располагается на 100—500 м ниже месторождения Брансуик № 12, но контактирует с отдельными частями рудных тел месторождения Хит-Стил.

2. Нижние кислые породы имеют мощность до 500 м в лежачем боку месторождения Брансуик № 12 (рис. 47), но на месторождениях Ки-Анакон (рис. 48) и Хит-Стил их мощность меньше. В ранних описаниях рудного узла эти породы обычно назывались очковыми сланцами или кварц-полево-шпатовыми порфирами, однако теперь они описываются как потоки пепловых туфов с подчиненными количествами продуктов пеплопада и отложенного в воде туфа. Скиннер и Харли отмечали наличие обломков пемзы и риолитов как в порфиритовых, так и в непорфиритовых разновидностях. Харли отмечал, что большая часть кислых пород образовалась за счет пепловых потоков; на это указывает «их широкое ареальное распространение, покровная форма, отсутствие сортировки и внутренней стратификации, вулканические структуры, разрушенные фенокристы и наличие обломков пород». По мнению Харли, наличие вертикальной градации по размерам обломков, полевошпатовых фенокристов и ясно слоистых зон риолитовых туфов, представляющих собой водные и пеплопадные отложения, указывает на субмаринное происхождение этих пород. Хотя непосредственно под рудной зоной кислые породы обычно имеют порфиритовую структуру, кислые породы нижней толщи в большинстве случаев являются афанитовыми.
3.Все рудные зоны месторождений Брансуик № 12, Галф-Майл-Лей и Хит-Стил (рис. 49) ассоциируются с осадочными породами. На последнем месторождении осадочные породы могут представлять собой часть нижней осадочной толщи, однако на других месторождениях осадочные пачки отражают перерыв в вулканической деятельности. На месторождении Брансуик № 12 эта пачка представлена зелеными аргиллитами, местами хлоритизированными, силицифицированными или серицитизированными, возможно, вследствие гидротермальных изменений. На месторождении Хит-Стил локальные осадочные пачки сильно хлоритизированы и переслаиваются с кислыми туфами. На месторождении Галф-Майл-Лейк осадочные породы сильно хлоритизированы, изменяясь вверх по разрезу от аргиллитов до средне- и крупнозернистых вакк и, наконец, непосредственно под рудным горизонтом, до алевролитов. На месторождении Стретмет хлоритовые сланцы содержат реликтовые обломки пемзы. Месторождения Неписигайт А и В находятся в горизонте аспидных сланцев, а на продолжении по падению месторождения Уэдж появляются граувакки.

4. Железистые кварциты встречаются по крайней мере над семью месторождениями юго-восточной части рудного узла и присутствуют в рудном горизонте нескольких других месторождений. На месторождениях Брансуик № 6 и 12, Ки-Анакон и Хит-Стил устанавливаются четыре фации железистых формаций: сульфидная, карбонатная, силикатная и окисная. В общем железистые кварциты развиты на большинстве месторождений восточной группы (Брансуик № 6 и 12, Ки-Анакон, Остин-Брук), но отсутствуют в висячем боку месторождений юго-западной группы.
Сайф исследовал железистые кварциты, ассоциирующиеся с горизонтами массивных сульфидов на нескольких месторождениях, и выделил среди них пять типов. 1. Наиболее часто с колчеданными месторождениями ассоциируются кремнистые магнетитовые железистые кварциты, состоящие из чередующихся магнетит-гематитовых и кварцевых (± яшма) слоев. Почти повсеместно в железистых кварцитах этого типа присутствует альбит; в них содержится до 10—12% апатита, встречающегося совместно с гематитом, хлоритом, кальцитом, сидеритом и биотитом. 2. Железистые кварциты, содержащие железистый хлорит, обычно переслаиваются с кремнисто-магнетитовыми железистыми хлоритами; они обычно содержат 30% железистого хлорита, 15% магнетита и 20% кварца. Распространенным акцессорием является альбит. 3. Железистые кварциты с железистым карбонатом встречаются на месторождениях Брансуик № 6 и 12, однако на месторождении Ки-Анакон более распространен кальцит. 4. Базитовые железистые кварциты, сложенные магнетит-хлоритовой породой, переслаиваются с пачками основных вулканитов на месторождении Брансуик № 12. 5. Богатые железом каштановые глинистые сланцы присутствуют в верхней осадочной толще группы Тетагуш. Содержание марганца в типе 1, как правило, составляет 2,9%, но может достигать 12,3%; в карбонатных железистых кварцитах оно обычно равно 3,3%.

5. Осадочные породы висячего бока на месторождениях Брансуик № 6 и 12 представлены филлитами и туфогенными образованиями, включающими небольшое количество кислых вулканитов. На месторождении Ки-Анакон подчиненным компонентом осадочного разреза являются железистые кварциты.

6. Большинство месторождений перекрыты кислыми вулканическими породами, хотя на руднике Ки-Анакон железистые кварциты висячего бока непосредственно перекрыты вулканическими породами основного состава. Кислые вулканические породы имеют либо порфиритовый пятнистый, либо массивный облик. Девис полагает, что эти породы являлись субмаринными пепловыми потоками.

7. Вулканические породы основного состава находятся в висячем боку многих месторождений; мощность их колеблется от первых метров на месторождении Ки-Анакон до 800 м и больше на руднике Брансуик № 12. На месторождении Брансуик № 6 Пертольд установил подушечные текстуры в метадиоритах висячего бока и предположил, что по крайней мере часть этой толщи может иметь экструзивное происхождение. Мафические вулканические породы на месторождениях Брансуик № 12, Ки-Анакон и Галф-Майл-Лейк обычно сланцеватые, но вместе с тем повсеместно характеризуются подушечной текстурой и наличием хорошо сохранившихся реликтовых изверженных структур. Уайтхед и Гудфеллоу представили данные химических анализов, свидетельствующие о принадлежности большинства мафических вулканических пород к базальтам.

8. Самая верхняя группа осадочных пород присутствует близ некоторых месторождений, таких, как Ки-Анакон, и в общем случае вулканическая толща имеет достаточно большую мощность, а прослои алевролитов и глинистых сланцев местами отсутствуют.

На большинстве месторождений южной группы преобладающим развитием пользуются осадочные породы с относительно маломощными вулканическими пачками, включающими рудные зоны. На месторождении Ки-Анакон находится самая маломощная вулканическая пачка, а разрез месторождений Брансуик № 6 и 12 содержит больше осадочных слоев, чем это свойственно «типичным» колчеданным месторождениям, таким, как месторождения Японии или Канадского щита. Однако Харли отмечал, что месторождения Стретмет-Уэст и Хит-Стил — Норт-Баундери располагаются выше толщи кислых туфовых брекчий, «сложенных угловатыми обломками и лапиллями кислых лав и кремней». По его мнению, эти месторождения связаны с кислыми лавовыми куполами и аналогичны японским месторождениям Куроко. Такая ассоциация вулканических продуктов пространственно чаще всего связана с вулканическим центром, соответствующим центру кислого вулканизма, который, согласно Хельмстедту, располагался к востоку от района Хит-Стил. Мак-Миллан пришел к заключению, что выше горизонта Хит-Стил в одноименном районе существует еще один рудоносный горизонт, вмещающий месторождения Норт-Баундери и Стретмет.

Стратиграфическая позиция северо-западной группы. Месторождения этого участка залегают в породах, очень близких по своему составу и стратиграфическому положению (рис. 50) образованиям южной группы. Принципиально иными являются геологическая позиция месторождения Рестигуш, находящегося в толще преобладающих кислых вулканитов, и позиции месторождений Марри-Брук, Карибу и Орван-Брук, залегающих в локально развитых пачках осадочных пород среди вулканической толщи.
Ранкин охарактеризовал породы лежачего бока месторождения Рестигуш как монотонные риолитовые брекчии, хотя они и включают дацитовые лапиллиевые туфы и дацитовые брекчии (Ранкин и Девис). Непосредственно в висячем боку располагается пачка риолитов и дацитов с зонами сферолитовых риолитов, имеющая мощность от 50 до 75 м; эта пачка перекрыта кислыми порфирами. Месторождение Рестигуш сформировалось ближе к центру вулканической активности, чем любые другие месторождения северной группы, что согласуется с представлениями Хельмстедта о наличии вулканического центра близ Рестигуша.

Месторождение Карибу расположено близ северного края кислого вулканического центра. Рудовмещающий разрез состоит из чередующихся кислых и основных вулканических пород основания, перекрытых графитистой аргиллитовой осадочной толщей, вмещающей эшелонированные рудные линзы. Рудное тело залегает внутри осадочной пачки, сложенной хлоритовыми аргиллитами и серицитовыми туфами. Висячий бок образован кислыми пепловыми потоками и отложенными в воде туфами, которые близ рудных тел переходят в сильно трещиноватые кварц-мусковит-ортоклазовые сланцы.

Месторождения Марри-Брук и Орван-Брук также приурочены к осадочным породам; непосредственно вмещающими породами являются хлоритовые сланцы и хлоритовые железистые кварциты. Лежачий бок месторождения Орван-Брук сложен хлорит-кремнистыми аргиллитовыми породами и железистыми кварцитами, которые подстилаются порфировыми кислыми вулканическими породами. Руды находятся в очень тонкой пачке серицитовых сланцев, последовательно перекрытых графитовыми сланцами мощностью до 30 м, аргиллитами и граувакками мощностью до 100 м и полосчатыми кварц-хлорит-гематитовыми сланцами мощностью около 75 м. Самая верхняя пачка локального разреза представлена породами от туфогенных до массивных мафических вулканических.

Морфология и состав рудных тел. Рудные месторождения района Батерст, Нью-Брансуик, представлены по преимуществу вытянутыми, согласными, четко оконтуренными, сильно деформированными и метаморфизованными пластами массивных сульфидов, обогащенных пиритом. Хотя руды просты минералогически, они имеют сложную структуру; трудность их переработки связана с отделением сфалерита. Например, Стемерович и Петрук показали, что около 15% цинка из руд, добываемых компанией Brunswick Mining and Smelting Corporation, теряется в хвостах. Это препятствует промышленному освоению большого числа месторождений описываемого района.
Рудные месторождения к северу от разлома Апсалкуитч — Севогл (рис. 45), как, например, месторождение Карибу (рис. 51), состоят из длинных, относительно маломощных единичных или эшелонированных крутопадающих линз, а месторождения к югу от этого разлома, как, например, Брансуик № 12 (рис. 47), отличаются «морковковидными» пологопадающими залежами. Руды месторождения Брансуик № 12 испытали четыре различные фазы деформаций. На месторождении Брансуик № 6 мощность рудного тела структурно увеличена в сложном выступе складки F1. Месторождение Карибу смято в широкие угловатые складки. Как отмечает Девис, при более детальном изучении видно, что на сравнительно крупных крыльях этих складок развиваются мелкие складки излома, межслоевые и паразитические складки, тогда как в их шарнирных зонах — мелкие антиформные и синформные структуры. При послойном перемещении в ходе развития ранней складчатости рудная залежь была разбита на серию эшелонированных линз.

Хотя на многих месторождениях классическая медно-цинковая зональность выявляется четко, в результате деформаций произошло сильное изменение первоначального распределения металлов; деформации вызвали лолокальную ремобилизацию некоторых минералов, особенно халькопирита и галенита. Породы лежачего бока обычно содержат сульфидную вкрапленность, преимущественно пирита. В противоположность этому контакт висячего бока рудных тел с перекрывающими их породами обычно резкий. Прожилково-вкрапленная сульфидная минерализация не является обычной, но она отчетливо проявлена на месторождениях Рестигуш (Ранкин и Девис, в печати), Честер и Брансуик № 6 и 12. Ямбор охарактеризовал все месторождения на основе наличия и формы колонны измененных пород лежачего бока, зональности и морфологии залежей. Он отмечает, что многие месторождения располагаются внутри согласных хлоритовых зон. В добавление к ранее сделанным кратким описаниям с указанием наличия в таких зонах прожилково-вкрапленных сульфидов Ямбор характеризует их либо как «скудные» зоны изменений, либо как фацию железистых кварцитов. Хлоритовые зоны содержат рассеянную вкрапленность пирротина, пирита и халькопирита. Харли описывает их как зоны, содержащие 3—5% сульфидов и имеющие форму «неправильных, в целом согласных, но прерывистых пластов мощностью от 30 до 100 м». На некоторых месторождениях в лежачем боку преобладают серицитовые сланцы. Таппер установил, что отбеливающие серицитовые сланцы месторождения Орван-Брук представляют собой продукты изменения. Как хлоритовые, так и серицитовые сланцы развиты на месторождении Карибу. Хлоритизация, серицитизация и окварцевание пород лежачего бока месторождения Брансуик № 12 отмечались Гудфеллоу. Важной и, по-видимому, закономерной особенностью измененных пород и сопровождающих их вкрапленных или прожилковых сульфидных руд является крайне ограниченное развитие этих зон стратиграфически ниже рудных залежей.

Отношение длины к ширине зон массивных руд обычно превышает 10 : 1. Крайним примером может служить месторождение Орван-Брук, на котором зона массивных руд имеет мощность всего 1 м, а длину свыше 2400 м. Вытянутый облик частично обусловлен особенностями первичного рудоотложения, но также является результатом исключительно сильных деформаций.

Как правило, месторождения характеризуются развитием слоистых цинково-свинцовых зон. Девис отмечает обычное наличие в них складок оползания и других деформационных структур, характерных для рыхлых осадков. Хотя руда ассоциируется главным образом с хлоритовыми зонами изменений, интерпретируемыми как проксимальные, вероятно, имело место определенное смещение руды от фумарольного источника. На месторождении Хит-Стил, например, колчеданно-полиметаллическая рудная залежь В имеет обогащенную медью нижнюю часть и обогащенную цинком и свинцом верхнюю часть с отчетливой зоной химически измененных пород под ними. Однако рудная зона А — С состоит из чередующихся прослоев пирита и прослоев, обогащенных сфалеритом, а также из обломочных пирротин-халькопиритовых руд, которые Овсяки считает механически перемещенными образованиями. Этот автор полагает, что «оползание сульфидов в ходе их консолидации и сразу после нее вместе с подстилающими пластичными илами привело к образованию обломочных руд».

Массивные руды обычно обнаруживают вертикальную зональность, когда их свинцово-цинковые разновидности залегают стратиграфически выше медных. На некоторых месторождениях отмечается также латеральная зональность. Например, Роско сообщает, что на северном фланге месторождения Карибу в висячем боку концентрируются сфалерит, галенит и арсенопирит, а также серебро, тогда как в лежачем боку залежей массивных сульфидных руд концентрируется халькопирит. Центральная пасть рудных тел содержит сфалерит, галенит и халькопирит, а на восточном фланге месторождения присутствуют массивные пиритовые руды. На месторождении Брансуик № 12 Лафф разделил руду на три горизонта. Горизонт 1, залегающий в нижней части и на южном конце рудной залежи, сложен массивным пиритом с примесью сфалерита и галенита, а также переменных, но местами существенных количеств халькопирита и пирротина. Горизонт 2 представляет собой главную зону свинцово-цинкового состава и сложен слоистой сфалерит-галенит-пиритовой массой с подчиненными халькопиритом и пирротином; он образует центральную часть рудного тела. Верхний пиритовый горизонт 3 сложен массивным тонкозернистым пиритом с подчиненными сфалеритом, галенитом и халькопиритом. В пределах горизонта 2, в его лежачем боку, хорошо развита слоистость, которая кверху, однако, становится менее четкой. Содержание меди в лежачем боку превышает 0,2%, а в висячем менее 1%.

Минералогические данные по большинству месторождений показывают, что пирит, сфалерит, галенит и халькопирит составляют более 95% всего жоличества сульфидов; арсенопирит, марказит, тетраэдрит и бурнонит являются распространенными примесными минералами. Как сообщают Чен и Петрук, на месторождении Хит-Стил типичная измельченная руда содержит 55,1% пирита, 7,2% сфалерита, 3,6% халькопирита, 1,8% галенита, 1,4% магнетита, 0,9% пирротина, 0,35% арсенопирита, 0,07% блеклой руды, следы станнина и разнообразных сульфосолей. Несульфидные минералы составляют 29,4% измельченной руды; это в первую очередь кварц с сyщественными количествами хлорита, сидерита, кальцита и доломита. На месторождении Карибу сидерит и стильпномелан представляют собой главные несульфидные минералы, а там, где количество сульфидов не превышает 75%, главным жильным минералом становится кварц. В богатых сульфидами блоках кварца пренебрежимо мало; в добавление к перечисленным минералам здесь присутствуют миннесотаит, шамозит и хлорит. Рой отмечает, что помимо названных сульфидов на месторождении Хит-Стил встречается самородный висмут, а на месторождении Брансуик № 6 — борнит.

Руды обычно поликристаллические, с кубиками гранобластового пирита в деформированном матриксе сфалерита и галенита; в сфалерите обычны структуры распада твердых растворов халькопирита. Сульфиды очень тонкозернисты. По данным Роско, размер зерен колеблется от 0,1 до 0,05 мм, а на месторождении Карибу они еще мельче. Деформационные структуры, отмеченные Девисом на месторождении Карибу, типичны для большинства месторождений рудного узла Батерст и включают «вытянутые сутурные агрегаты пирита, ориентированные обломки измельченного пирита, сплющенные фрамбоиды пирита, ламины сфалерита, халькопирита и галенита, линзообразные зерна сфалерита, микроламины ориентированных плоскостей кристаллов пирита и тени давления сульфидов». На некоторых месторождениях сохранились единичные первичные структуры, включая фрамбоиды.





Яндекс.Метрика