06.02.2018

Медно-порфировые и родственные им месторождения


Медно-порфировые месторождения образуют одну из наиболее ярко выраженных и легко идентифицируемых групп рудных месторождений. Они обладают достаточным сходством, несмотря на то что имеют сложное строение и различаются по химическим условиям рудоотложения. Именно поэтому они привлекли такое пристальное внимание и как источник сырья, и как объект научных исследований.

Название, данное этой группе месторождений, очень удачно отражает их сущность. Действительно, главным компонентом их руд является медь, а магматические породы, с которыми ассоциируется оруденение, по крайней мере некоторые из них, характеризуются порфировой структурой. В рудах наряду с главным компонентом — медью присутствуют цинк и серебро, а в тех случаях, когда порфиры контактируют с известняками, в них появляется и свинец; эти металлы локализуются в периферических частях месторождений. На медно-порфировых месторождениях с медью обычно, хотя и не всегда, ассоциируется молибден, содержания которого могут даже превышать концентрации меди. Порфировые системы, по существу, представляют собой единственный в своем роде источник молибдена.

Состав пород, слагающих порфировые интрузии этого типа, изменяется от диоритового до кварц-монцонитового. Фенокристаллы обычно представлены андезин-олигоклазом и темноцветными минералами, а тонкозернистая основная масса сложена щелочным полевым шпатом и кварцем. По морфологии отдельные тела порфировых пород изменяются от небольших пробкообразных некков до интрузивных массивов цилиндрической формы диаметром 1—2 км. С глубиной они постепенно сужаются, приобретая дайкообразную форму. Отдельные интрузивы либо выклиниваются кверху, либо переходят в экструзивные тел).

В типичном случае меденосные порфировые тела образуют скопления, последовательно внедрявшиеся в более древние порфировые породы или в толщи вулканитов. Обычно в пределах таких скоплений можно насчитать до четырех и более фаз внедрения, но оруденение, как правило, связано лишь с одной или двумя из них, причем не с первой и не с последней. Дорудные порфиры представляют собой просто вмещающие породы, а после-рудные могут прорывать рудные тела без всяких признаков перераспределения компонентов руд.

Как установлено на основе калий-аргонового метода, чаще всего все порфировые тела в пределах одного комплекса имеют приблизительно одинаковый возраст. Однако там, где они очень сближены, это может быть результатом теплового воздействия наиболее молодой интрузии. Некоторые комплексы, в строении которых участвуют экструзивные породы и небольшие батолиты, возможно, сформировались в течение десяти или более миллионов лет. На месторождении Бьютт экструзивы начинают и завершают становление комплекса. Вулканиты Элкхорн вскоре после их накопления были прорваны батолитом Боулдер, имеющим возраст от 76 до 72 млн. лет. Процессы рудо-образования протекали 63—58 млн. лет назад. Латитовые дайки, служившие подводящими каналами для вулканитов Лоуленд-Крик, пересекают рудные зоны и имеют возраст 48—45 млн. лет.

Вертикальная протяженность минерализованных зон в целом, видимо, изменяется от 2 до 5 км, но может быть и значительно больше.

Рудная минерализация выполняет трещины в породах. В большинстве случаев на месторождениях устанавливаются штокверки пересекающихся мелких прожилков, одни из которых тоньше волоса, а другие имеют мощность до 1 см. Прожилки, выполняющие самые древние системы трещин, сложены кварцем, осевая линия в них отсутствует. В более поздних прожилках наблюдается полосчатость, параллельная стенкам. На таких месторождениях, как Бьютт, встречаются крупные жилы, в которых сосредоточены значительные запасы руд. Там, где порфировые породы прорывают известняки, могут быть встречены и крупные скарновые залежи, как это имеет место, в частности, на месторождении Бингем.

На месторождениях описываемого типа наблюдается концентрическая зональность оруденения, хотя есть и исключения из этого правила. Самая глубокая, внутренняя зона может быть представлена скоплением безрудных кварцевых прожилков. Вокруг нее и над нею обычно присутствует зона интенсивного щелочного метасоматоза, где в одних случаях встречаются биотит и калиевый полевой шпат, а в других — альбит. Обычным членом этой ассоциации калиевых силикатов является серицит, а в отдельных участках возникают крупные скопления ангидрита и магнетита. Кварц-молибденитовые прожилки обычно секут самые ранние калиевые метасоматиты. Медная минерализация представлена халькопиритом, наряду с которым может встречаться и борнит. Температуры минералообразования достигали 500° С.

Зону калиевых метасоматитов сменяет, отчасти накладываясь на нее, зона, где преобладающим типом изменений является серицитизация, развивающаяся вокруг пирит-халькопиритовых прожилков. Там, где две зоны метасоматитов совмещаются, эти серицит-пиритовые прожилки рассекают прожилки калиевых силикатов. На месторождениях, образовавшихся в условиях относительно малых глубин (1—2 км), серицит-пиритовая штокверковая зона расширяется кверху, и в верхних ее частях встречаются пирофиллит, каолинит и высокоглиноземистые минералы, например топаз. Эта ассоциация «развитой зоны аргиллизации» представляет собой результат интенсивного кислотного выщелачивания, с ней связаны пирит-халькозиновые и пирит-ковеллиновые прожилки, которые образовывались с участием поверхностных вод в окислительных условиях малых глубин. Этот тип гидротермальных изменений не всегда наблюдается в глубинных порфировых системах, внедрившихся в породы континентальной коры, и островодужных порфирах.

Самая внешняя зона гидротермально-измененных пород сложена хлорит-эпидот-карбонат-пиритовой, т. е. пропилитовой, ассоциацией. Пропилиты либо развиваются непосредственно за зоной калиевых силикатов, когда отсутствуют зоны серицит-пиритовых пород и развитой аргиллизации, либо просто составляют внешнюю часть серицит-пиритовых зон. В некоторых районах геологическим картированием установлено наложение серицит-пиритовой ассоциации на калиевые метасоматиты, что является признаком постепенного снижения температуры гидротермальных растворов. Роль насыщенных кислородом грунтовых вод в образовании зон калиевых метасоматитов, по-видимому, была весьма ограниченной, но, судя по размеру серицит-пиритовых ореолов, последние образовывались при участии таких вод. В зонах серицитизации железо входило в состав пирита, и произошло накопление огромных запасов сульфидов. Здесь же в больших количествах может встречаться мышьяк, который либо входит в состав жил, как на месторождении Бьютт, либо встречается в брекчиевых зонах и трубках, как на месторождении Эль-Теньенте в Чили.

Ассоциация серицита, глинистых минералов и пирита, столь характерная для медно-порфировых месторождений, напоминает измененные породы в корневых зонах вулканогенных колчеданных месторождений типа Куроко, формировавшихся в основном в третичное время. Возможно, в обоих случаях эта ассоциация является результатом взаимодействия насыщенных кислородом грунтовых вод либо с летучими, отделявшимися от глубинной магматической камеры, либо с существовавшей на глубине сульфидной минерализацией, которая при этом взаимодействии подверглась переработке.

Как уже говорилось, серицит-пиритовые зоны сужаются с глубиной, и в некоторых случаях они бывают слабо выражены или совсем отсутствуют либо по причине глубокой эрозии месторождений, либо в силу того, что условий для их образования вообще не возникало. Согласно модели Холлистера, такая зона редко возникает в связи с бедными кварцем и обогащенными натрием диоритами; в этом случае внутренние части гидротермальных ореолов сложены полевошпат-биотитовыми или полевошпат-хлоритовыми породами с халькопиритом, борнитом и магнетитом. Такие диориты либо образуются на ранней стадии эволюции магмы, направленной на обогащение расплава кремнеземом и калием, либо являются результатом слабого развития кислых пород в коре, через которую магма проникала к поверхности. Если становление диоритовых тел происходило на больших глубинах, на формирование метасоматической зональности решающее влияние могло оказать отсутствие насыщенных кислородом грунтовых вод, хотя вряд ли это справедливо для всех диоритов. Холлистер пришел к выводу, что практическое отсутствие серицит-пиритовых зон в его диоритовой модели «скорее всего... связано с недостатком серы в гидротермальной системе».

О большой роли серы свидетельствуют дополнительные наблюдения: при ее отсутствии те же самые монцониты и диориты не подвергаются сколько-нибудь значительным гидротермальным изменениям, даже если их формирование протекало в условиях малых глубин и с участием достаточного количества грунтовых вод. Это справедливо даже для безрудных интрузивов, внедрявшихся на ранних стадиях формирования медно-порфировых комплексов. Сера, по-видимому, является важнейшим ингредиентом, но лишь на верхних горизонтах земной коры и лишь на фанерозойских месторождениях. В этих случаях при активном участии грунтовых вод образовывались конвективные гидротермальные ячейки, которые и привели к образованию зон кислотного выщелачивания.

Одной из самых интересных особенностей медно-порфировых месторождений является их распределение во времени. За очень немногими исключениями, все они образовались в фанерозое, причем в большинстве случаев в последние 75 млн. лет. Докембрийские представители этого типа возникли в архее. Если исключить Циркумтихоокеанский и Средиземноморский пояса, то наиболее важной зоной, где известны крупные месторождения, являются палеозойские складчатые пояса Казахстана и Узбекистана. Многочисленные палеозойские порфировые интрузивы известны также в Аппалачах, но лишь с несколькими из них связано промышленное оруденение.

В пределах Циркумтихоокеанского пояса немногие месторождения, которые можно отнести к медно-порфировым, имеют триасовый возраст, но в целом в триасовое, раннемеловое и среднетретичное время условия не очень способствовали образованию оруденения этого типа. Вообще говоря, наиболее благоприятными были периоды воздымания и осушения континентов, когда площадь океанических бассейнов сокращалась. Существует множество примеров порфировых интрузивов юрского и мелового возраста, особенно многочисленных в Канаде, но встречающихся и в США, и на севере Аргентины. Момент наибольшего расцвета в истории формирования меднопорфировых месторождений на западе Северной и Южной Америки приходится на ларамийское время на рубеже третичного периода. В Северной Америке он завершился 30 млн. лет назад, а в Южной — всего лишь 5 млн. лет назад. В островодужных районах на западе Тихого океана возраст месторождений колеблется от 30 до 1 млн. лет. В заключение заметим, что интрузивы порфировых пород, вероятно, образуются и в настоящее время под. некоторыми активными вулканами.

Поскольку месторождения этого типа возникали на небольших глубинах в условиях высокого рельефа, то вследствие быстрой эрозии они могли легко разрушаться. Они, по-видимому, являются самым наглядным примером того, как неравномерность распределения во времени месторождений какой-либо группы может объясняться тем, что более древние из них просто уже давно уничтожены. Полному размыву, вероятно, подвергались эпитермальные жилы, которые формировались на верхних уровнях в связи с процессами вулканизма и не имели глубоких корней в виде медно-порфировых месторождений. Конечно, можно объяснять почти исключительную приуроченность таких месторождений к образованиям фанерозойского возраста тем, что более древние представители этого класса и соответствующие им интрузивы уже разрушены. Однако следует заметить, что во многих районах мира среди пород докембрия встречаются прекрасно сорханившиеся вулканиты и субвулканические порфировые тела, с которыми вполне могло бы быть связано оруденение. В действительности же в них лишь изредка встречаются медно-молибденовые месторождения порфирового типа. Самым известным протерозойским примером порфировых месторождений, по-видимому, является Хаиб в Намибии. Остальные месторождения, локализованные в породах докембрия, большей частью имеют архейский возраст и встречаются в Финляндии и в Канаде. В большинстве случаев они по основным характеристикам идентичны своим фанерозойским аналогам, но некоторые из них имеют ряд существенных отличий. Так, на канадском месторождении Перл-Лейк в районе Тимминс кварцевые прожилки с халькопиритом, молибденитом и ангидритом секут кислые кристаллические сланцы, в которых развивается обычная ассоциация серицита и красного калиевого полевого шпата. Однако такая тектоническая позиция и такой характер вмещающих пород не типичны для медно-порфировых месторождений. Сланцы, возможно, образовались по туфам архейского зеленокаменного комплекса Тимминс. Месторождение Перл-Лейк, однако, является очень наглядной иллюстрацией того, что, какой бы ни была тектоническая обстановка, ассоциация меди, молибдена и ангидрита с красноватым калиевым полевым шпатом и серицитом могла возникать в любой период геологической истории, если для этого существовали достаточный местный окислительный уровень и другие химические условия. Из этого примера следует также, что указанная ассоциация может сохраниться в условиях зеленосланцевого метаморфизма, столь обычного для архейских вулканогенных толщ. Малочисленность докембрийских медно-порфировых месторождений, очевидно, объясняется главным образом отсутствием благоприятных для их образования тектонических и петрологических условий. Если даже такие месторождения и возникали, то масштабы их были невелики, а руды отличались низким качеством.

Кроме цветных металлов и молибдена с гранитоидами также ассоциируются оловянные и вольфрамовые руды. На некоторых молибденовых месторождениях порфирового типа, например Клаймакс, руды в небольших количествах содержат шеелит и касситерит. Первый обычно встречается и в скарнах, образовавшихся при циркуляции насыщенных цветными металлами гидротермальных растворов. Значительная часть мировых запасов олова разведана в Боливии, где известны очень крупные жильные месторождения, которые располагаются в апикальных частях тел дацитовых порфиритов и над ними и очень напоминают жильные образования верхних уровней медно-порфировых месторождений. В Боливии проявления оловянных руд образуют цепочку, располагающуюся параллельно Андскому поясу меденосных порфировых интрузивов, на тыльной, континентальной его стороне. Петрологическое сходство месторождений этих двух типов привело даже к появлению термина «оловянные месторождения порфирового типа». От большинства жил, несущих оловянную и вольфрамовую минерализацию, боливийские месторождения отличаются строгой вертикальной зональностью: содержания сульфидов олова возрастают в направлении к дневной поверхности, которая существовала в момент рудообразования и, видимо, располагалась лишь немного выше нынешней. Оловянное оруденение локализовано в вулканогенных породах дацитового состава, но многие жилы проникают в массивы гранитоидов. Последние имеют кислый состав и обогащены щелочами, особенно калием. В общем случае граниты, с которыми связаны руды олова и вольфрама, представлены равномерно-зернистыми (или по меньшей мере более крупнозернистыми, чем порфировые) разностями и слагают более крупные массивы, чем на медно-порфировых месторождениях.

На оловянно-вольфрамовых месторождениях встречаются жилы умеренных размеров и штокверки медных прожилков, которые выполнены в основном кварцем. В большинстве случаев жилы прорывают и внешнюю зону интрузивного тела, и вмещающие его толщи. Околорудные изменения ограничиваются в основном окварцеванием и серицитизацией, но кое-где встречаются высокоглиноземистые и фторсодержащие минералы, например топаз. Такая кварц-серицит-топаз-флюорит-пиритовая ассоциация на саксонских месторождениях в Рудных горах была названа грейзеном.

В Европе с герцинскими гранитами связан один из крупных оловорудных поясов мира. Аналогичный пояс образуют мезозойские граниты Индонезии, Малайзии, Бирмы, Таиланда и юго-восточного Китая. Несколько меньшие по запасам месторождения известны среди пород позднепротерозойского возраста Кибарского подвижного пояса на юге Африки и в подобных же породах в Бразилии. Мелкие рассеянные проявления оруденения того же типа встречаются в связи с гранитами Бушвелдского комплекса и в докембрийских пегматитах.

Как и в случае молибдена, большинство оловянных и вольфрамовых месторождений образовались в фанерозое, но оловянное оруденение имеет, как правило, более древний возраст. Если учитывать и касситеритовые жилы, разрушение которых привело к накоплению в Малайзии россыпных залежей, то большая часть оловянных руд связана с палеозойскими и мезозойскими гранитами, а примеры третичных месторождений можно найти только в Боливии. С другой стороны, первые молибденовые месторождения порфирового типа появились в палеозойское время в Центральной Азии, но самые крупные представители этого класса имеют мезозойский или третичный возраст. Высокую степень локализации месторождений олова связывают с его ремобилизацией в течение нескольких наложившихся один на другой циклов.





Яндекс.Метрика