07.02.2018

Сравнение по описательным признакам меди, свинца и цинка


Ассоциации металлов. Cu — Pb — Zn. Соотношения весовых количеств меди, свинца и цинка в рассматриваемых стратиформных месторождениях, приуроченных к осадочным породам, приведены на рис. 5. В связи с отсутствием сведений о содержаниях второстепенных компонентов многие точки располагаются в периферической части диаграммы, не попадая ближе к ее середине. Ho и при учете таких данных изменения в положении точек оказались бы в большинстве случаев незначительными.

Диаграмма (рис. 5) иллюстрирует поразительное п хорошо известное явление разобщения меди со свинцом и цинком на стратиформных месторождениях в осадочных породах. Руды с промышленными содержаниями свинца и цинка встречены на очень немногих медных месторождениях. На месторождениях медистых сланцев Европы они совсем не так обильны, как это можно вывести по положению точки, характеризующей средние соотношения для всего бассейна, и вполне вероятно (но еще не доказано), что медь и свинец с цинком месторождения Маунт-Айза связаны с совершенно независимыми эпизодами минералообразования. Хотя на рис. 5 можно видеть широкий диапазон вариаций отношения Pb/Zn, как и для месторождений типа долины Миссисипи (данные для них не наносились), среди последних месторождения, обогащенные свинцом, встречаются гораздо чаще, чем среди разбираемых.
В районе Мак-Артур-Ривер устанавливается необычный постепенный переход между медной и свинцово-цинковой минерализацией. В небольших секущих рудных залежах Кули и Ридж, которые, вероятно, служили рудоподводящими структурами для минерализации согласной рудной залежи Ридж-II, расположенной в висячем боку главной залежи H.Y.C., отношения металлов в последовательных разрезах обнаруживают закономерный тренд, показанный на рис. 5 (по Вильнямсу): сначала уменьшается доля меди относительно свинца и цинка, затем растет доля цинка по отношению к свинцу.

Для сравнения на рис. 5 нанесено поле вариаций отношений металлов для 81 из 84 вулканогенных колчеданных месторождений, фигурирующих в сводке Пелиссоннье. Тот факт, что это поле по положению сильно отличается от такового для стратиформных месторождений в осадочных породах, свидетельствует о фундаментальных различиях между этими двумя классами месторождений.

Железо. Хотя железо обладает широким распространением и играет заметную роль в стратиформных месторождениях в осадочных породах, о его содержаниях сообщают редко. Тем не менее ясно, что в месторождениях, обогащенных медью, его содержание обычно низкое, что связано с низким содержанием пирита. Пирит играет роль второстепенного минерала в большинстве халькозин-борнит-халькопиритовых зон этих месторождений и обычно отсутствует в богатых медью или в сильно метаморфизованных борнитовых зонах. Количество пирита невелико даже в халькопирит-пиритовых зонах, а также в пиритовых ореолах, окружающих большинство месторождений. На отдельных месторождениях, например Уайт-Пайн и Крета, наблюдаются текстурные признаки былого присутствия пирита; он псевдоморфно замещен сульфидами меди. Месторождение Маунт-Айза (Cu) представляет собой наиболее яркое исключение, так как оно богато железом (около 10,5 %) в форме пирита и халькопирита.

Месторождения богатых свинцово-цинковых руд среди осадочных пород часто содержат довольно много железа по сравнению с медными место рождениями (табл. 1). Ho имеется ряд свинцово-цинковых месторождений, бедных сульфидами железа, например Брокен-Хилл, Говард-Пасс, Лайсвалль и Ларжантьер.

Многие стратиформные свинцово-цинковые месторождения среди осадочных пород пространственно ассоциируются с сульфидными или окисными фациями железистых кварцитов. Сульфидные фации железистых кварцитов, сходные с образованиями того типа, что обнаружены в районе Айрон-Ривер — Кристалл-Фолс, штат Мичиган, особенно хорошо развиты по соседству с североавстралийскими месторождениями Маунт-Айза, Леди-Лоретта и Мак-Артур-Ривер. Окисные фации железистых кварцитов сопровождают месторождения Брокен-Хилл и Пегмонт в Австралии, Гамсберг и Аггенейс в ЮАР и Тайнаг в Ирландии. Ho все эти месторождения, за исключением месторождения Тайнаг, являются, к сожалению, древними и залегают в толщах интенсивно-метаморфизованных пород. На месторождениях Пегмонт, Гамсберг и Аггенейс сфалерит и галенит тесно ассоциируются с богатыми магнетитом железистыми кварцитами, тогда как на Брокен-Хилле они пространственно разобщены. Железистые кварциты Брокен-Хилла, состоящие из кварца, магнетита и апатита, слагают несколько горизонтов стратиграфического разреза, и по крайней мере два из них коррелируются с горизонтами свинцово-цинковых руд. Стентон сравнил свинцово-цинковые рудные залежи, ассоциирующиеся с железистыми кварцитами, с подобными ассоциациями в районах развития вулканогенных колчеданных месторождений и использовал существование таких ассоциаций как свидетельство генетического родства этих двух типов месторождений. Он полагает, что и те, и другие возникли в связи с эксгаля-циями на морском дне, и рассматривает сульфидную и окисную фации как отражение соответственно преобладания восстановительных условий в одних участках и окислительных, благоприятных для осаждения только железа — в других. На месторождении Тайнаг галенитовая и сфалеритовая минерализация образует несогласные залежи в известняках, переслаивающихся с железорудными отложениями. Хотя последние рассматривались как эксгаляционные отложения тех же гидродинамических систем, с которыми связаны свинцово-цинковые залежи, синхронность этих образований пока надежно не доказана и некоторыми геологами оспаривается.

Серебро. Содержания серебра в рудах тех месторождений, для которых имелись данные, на рис. 6 сопоставлены с содержаниями меди и суммы свинца и цинка; для сравнения приведены аналогичные соотношения для месторождений ряда других типов. Концентрации серебра как в медных, так и в свинцово-цинковых месторождениях крайне изменчивы, и в них слабо выражены какие-либо систематические вариации.

Для медистых сланцев характерна поразительная корреляция серебра с медью, а не со свинцом. Сходная ассоциация обнаружена в рудах Джезказгана, где содержание примеси серебра в сульфидах возрастает в ряду галенит — халькопирит — борнит — халькозин. В противовес этому на месторождении Маунт-Айза медные руды намного беднее серебром, чем свинцово-цинковые, в которых серебро находится в основном в сульфосолях мышьяка и сурьмы. Причины таких противоположных тенденций установить трудно, так как не выяснено, в какой форме находится серебро в рудах: в виде самостоятельных минералов или изоморфной примеси в главных сульфидных минералах. Решить этот вопрос можно лишь с помощью гораздо более детального, чем ранее проводившееся, исследования особенностей распределения серебра в различных стратиформных месторождениях среди осадочных пород. Пока таких сведений нет, нам представляются преждевременными попытки использовать установленные тенденции для решения разнообразных вопросов рудообразования, например для выяснения особенностей комплексообразования с участием металлов в рудообразующих флюидах разного состава.

Как можно видеть из рис. 6, для месторождений типа долины Миссисипи характерны очень низкие содержания серебра, что было использовано Бошо в качестве отличительной особенности месторождений этого типа. Низкая концентрация серебра в рудах месторождения Лайсвалль усиливает вывод о сходстве его с месторождениями типа долины Миссисипи и находится в резком контрасте с повышенным его содержанием в очень близких по облику свинцово-цинковых рудах среди песчаников месторождения Ларжантьер. Если удастся понять природу этого различия, мы сможем приблизиться к пониманию причин вариаций содержания серебра в пределах более обширного круга месторождений среди осадочных пород.

В отношении распределения серебра на рис. 6 не усматривается никаких заметных различий между стратиформными в осадочных породах и вулканогенными колчеданными месторождениями.
Кобальт. Значительные концентрации этого металла установлены во многих медных стратиформных месторождениях среди осадочных пород совершенно определенных регионов. Месторождения Замбии и особенно Заира служат крупными мировыми источниками кобальта. Он содержится также в рудах месторождений Маунт-Айза (Cu) и Болео, что явилось, вероятно, результатом сильно выраженного сродства кобальта к мафическим породам, в изобилии имеющимся в лежачем боку рудных залежей упомянутых месторождений. На Маунт-Айзе кобальт концентрируется в более богатых и более кремнеземистых частях меднорудных залежей, близ разлома Бейс-мент и мафических вулканитов лежачего бока. Ho мафические породы, которые могли бы быть источником кобальта, на месторождениях Медного пояса не обнаружены, а мафические породы, более молодые, чем рудные тела, по-видимому, не оказывали влияния на оруденение. Особенности распределения кобальта на отдельных месторождениях Медного пояса также еще не нашли объяснения. На месторождениях Рокана и Чибулума характерно обогащение кобальтом халькопиритовых и халькопирит-пиритовых руд. На месторождениях Заира, наоборот, наиболее обогащены им халькозин-борнитовые руды.

Барий. Барий в виде барита является спутником многих стратиформных свинцово-цинковых месторождений, приуроченных к глинистым сланцам. Массивные его скопления известны на месторождениях Раммельсберг, Мегген, Силвермайнс и Леди-Лоретта. Обычным второстепенным минералом барит является на многих других месторождениях, как свинцово-цинковых, так и медных. Поскольку барий в сравнительно больших количествах встречается во многих обычных осадочных породах, данные о его содержаниях на большинстве месторождений отсутствуют, и поэтому трудно выяснить, следует ли рассматривать этот барит как результат существенного обогащения пород барием или нет. Однако отсутствие значительного обогащения им стратиформных медных месторождений является бесспорным и показательным.

Рений и молибден. Повышенные концентрации этих двух металлов в приуроченных к осадочным породам стратиформных медных месторождениях интересны в генетическом отношении, а в некоторых случаях имеют и промышленное значение. Рений извлекается из руд Джезказганского месторождения, где его содержания достигают примерно 100 млн-1; он присутствует там в виде самостоятельного минерала джезказганита. В медистых сланцах содержание рения поднимается до нескольких сотен млн-1. Отношение рения к молибдену в рудах некоторых месторождений России, по данным Наркелюна и Юргенсона, колеблется от 1 : 20 до 2 : 1. В меднопорфировых месторождениях, другом крупном источнике рения, где он заключен в молибдените, указанное отношение варьирует от 1 : 500 до 1 : 250. К особенностям химии рения относятся множество состояний окисления и исключительно высокая растворимость соединений с Re7+. Поэтому высокое рений-молибденовое отношение позволяет предполагать перенос металлов в растворах с высоким окислительным потенциалом.

Возраст. Стратиформные месторождения в осадочных породах формировались в широком временном диапазоне — от 2000 млн. лет назад до настоящего времени. Особенности этого хронологического интервала в плане общей эволюции земной коры были проанализированы Мейером. Он указывает, что формировавшиеся до рубежа 1800 млн. лет назад крупные месторождения меди, цинка и свинца относились преимущественно к типу вулканогенных колчеданных. В дальнейшем, до начала фанерозоя, преобладали стратиформные месторождения в осадочных породах, не обладающие тесной связью с вулканизмом. Он связывает эти изменения с переходом от тектоники архейского типа, в которой большую роль играла неглубоко расположенная мантия, к стабильным кратонным условиям протерозоя, а также с сопряженным изменением условий в океанах от восстановительных до окислительных.

Наиболее крупные из известных медных и свинцово-цинковых месторождений — Удокан и Бкроен-Хилл — являются одновременно одними из древнейших. По опубликованным данным, возраст Удокана равен 2000 млн. лет, а Брокен-Хилла — древнее 1700 млн. лет. Повышенное содержание свинца на Брокен-Хилле и сравнительно подчиненное развитие вулканитов в мощных толщах обломочных пород Удокана свидетельствуют о формировании обоих месторождений в континентальных условиях в отличие от архейских вулканогенных колчеданных месторождений.

Из прочих свинцово-цинковых стратиформных месторождений с запасами металлов более 10 млн. т преобладающая часть образовалась в течение среднего протерозоя, а большинство медных месторождений примерно такого же масштаба — в позднем протерозое. Множество месторождений имеют фанерозойский возраст. Наиболее яркими представителями раннепротерозойских месторождений являются свинцово-цинковые месторождения западной Канады и Швеции (например, Говард-Пасс, Фаро, Лайс-валль). Примеры медных месторождений того же возраста в России, КНР и на Среднем Востоке приведены в работе Наркелюна и др. Крупные месторождения ФРГ образовались в девоне.

Важнейшие фанерозойские медные и свинцово-цинковые месторождения, особенно в Европе и России, сформированы в карбоне и перми. Открытие одного гигантского месторождения Любин сразу поставило Польшу в ряд крупных производителей меди, а Джезказган считают одним из главных медьдобывающих рудных районов мира, хотя цифры его запасов не опубликованы. Свинцово-цинковые месторождения Ирландии также образовались в карбоне. Известные месторождения в отложениях более молодого возраста, как правило, невелики.

Структурное положение. Большинство стратиформных месторождений в осадочных породах располагаются во внутрикратонных регионах и обычно приурочены к контролируемым разломами бассейнам осадконакопления. Каких-либо иных существенных закономерностей тектонического контроля рассматриваемых месторождений, по-видимому, не наблюдается. Пелиссоннье считает, что стратиформные медные месторождения типа медистых сланцев являются посторогенными и связаны с молассовыми прогибами. Многие свинцово-цинковые месторождения он тоже включает в эту группу. Однако разнообразие литологических и тектонических условий, свойственных медным и свинцово-цинковым месторождениям, требовало бы в таком случае чрезвычайного расширения понятия «молласа», а установление связи оруденения с предшествующим (или последующим) орогеническим циклом — дело в достаточной мере трудное. Наркелюн и др приводят целый ряд разнообразных условий локализации стратиформных медных месторождений в платформенных структурах.

За редкими исключениями, стратиформные месторождения в осадочных породах, вероятно, не связаны с тектоническими процессами, происходящими у активных границ литосферных плит. Многие из особенно крупных месторождений, бесспорно, образовались в протерозое, в течение которого тектоника плит вряд ли вообще функционировала. До тех пор пока мы не научимся лучше понимать широкомасштабные процессы глобальной геодинамики, проявляющиеся в тектонических движениях в пределах кратонов и в перемещениях литосферных плит, тектоника плит в ее современном состоянии представляется нам ненадежной для построения на ее основе классификации рассматриваемых месторождений.
Локальные структурные условия размещения 28 разбираемых здесь месторождений можно разделить на 4 типа (табл. 4): 1) у окраин контролируемых разломами седиментационных бассейнов; 2) у окраин бассейнов, насколько известно не контролируемых разломами; 3) в контролируемых разломами центральных частях бассейнов; 4) в центральных частях бассейнов, лишенных заметного контроля со стороны разломов. Для некоторых месторождений принадлежность к тому или иному типу локализации указана в табл. 4 без большой уверенности из-за отсутствия достаточно полных сведений в имеющихся публикациях. Обычной локальной структурной особенностью геологии месторождений, отмечаемой в табл. 4, является пространственная связь оруденения с участками выклинивания (pinchout) или уменьшения мощности (pinchdown) пластов рудовмещающих или подрудных обломочных пород около поднятий палеорельефа. Отмечено также несколько случаев, когда на локализацию оруденения, по-видимому, оказывали влияние пликативные структуры рудовмещающих горизонтов.

С каждым из выделенных типов структурных позиций связаны свои сложности и неясности, заслуживающие детального обсуждения, но здесь мы акцентируем внимание в основном на различиях этих позиций. Общей чертой для них, на наш взгляд, служит такая геологическая ситуация, при которой подземные воды седиментационных бассейнов могли перемещаться к мелководным участкам (где отлагались сульфиды), двигаясь по восстанию водопроницаемых пластов и (или) вкрест толщи по разломам.

Региональная стратиграфия и литология вмещающих пород. Особенности стратиграфического разреза региона являются отражением специфики его тектонического развития и определяют возможности поступления и химический состав рассолов седиментационного бассейна, которым обычно приписывается роль рудообразующих растворов для месторождений данного типа. В табл. 5 эти месторождения распределены соответственно четырем типам регионально-стратиграфических условий рудонакопления.

1. Отложение руд совместно с осадками первой морской трансгрессии после накопления континентальных красноцветных отложений. Подобная ситуация рассматривается многими геологами в качестве принципиально важной особенности медных месторождений Медного пояса Замбии, медистых сланцев Европы и месторождения Уайт-Пайн. В каждом из перечисленных случаев месторождения располагаются на периферии бассейна, заполненного крупнозернистыми красноцветными осадочными породами молассового типа, и в основании вышележащей толщи восстановленных морских осадочных пород. На месторождениях Замбии и медистых сланцев Европы обломочные красноцветы залегают на эродированной поверхности метаморфических пород фундамента; и, судя по присутствию ангидрита и гипса, они формировались в условиях аридного климата. На месторождении Уайт-Пайн фундамент практически согласно перекрыт мощной толщей толеитовых базальтов серии Кивино (поздний протерозой). Эвапориты не отмечались, но они могут залегать в рифтовой системе и под озером Верхним. Аналогичная обстановка обнаруживается в Заире и на месторождении Болео.

2. Рудонакопление в толще морских отложений, содержащих красно-цветы. Из месторождений, не относящихся к первому типу, большинство медных и ряд свинцово-цинковых месторождений (табл. 5) образовались не в столь специфических условиях, как только что описанные. В стратиграфических разрезах регионов преобладают не континентальные, а морские отложения, хотя попадаются и озерные. В медных месторождениях обычно наблюдается тесная ассоциация рудоносных серых и переслаивающихся с ними безрудных красных осадочных пород, причем осадки обоих типов накапливались в литоральных условиях. Свинцово-цинковые месторождения этой группы характеризуются, как правило, более отдаленной ассоциацией с красноцветами и эвапоритами. Сюда отнесено и месторождение Маунт-Айза, хотя красноцветы и не были обнаружены в группе Маунт-Айза: первично красноцветные песчаники имеются в нескольких километрах под месторождением, а часть рудовмещающих пород отлагалась в эвапоритовых условиях. Аналогичным образом красноцветы не наблюдаются в районе месторождения Говард-Пасс, но описаны в кембрийской — ордовикской части разреза этого региона.

3. Отложение руд в континентальных красноцветных толщах. Насимьенто и Корокоро — исключительно крупные представители очень распространенных, но обычно мелких по размерам медных месторождений в красноцветах. Рудовмещающими породами чаще всего служат красные речные песчаники. Свинцово-цинковое месторождение Ларжантьер залегает в толще озерно-речных обломочных пород, которые не относятся к красноцветным, но непосредственно подстилаются пермскими красноцветами. На месторождениях данной группы в большом количестве встречается гипс, отложившийся, по всей видимости, в аридных условиях либо из соленых грунтовых вод, либо в соляных озерах.

4. Рудоотложение в толщах с преобладанием морских осадков при отсутствии красноцветов или эвапоритов. Из рассматриваемых в работе месторождений только для Салливана, Меггена и Раммельсберга не обнаружено никакой связи с красноцветными отложениями или эвапоритами (не считая Брокен-Хилла и Лайсвалля, для которых вопрос остается открытым). Поскольку мы дальше приходим к заключению, что ассоциация с такими образованиями составляет важную особенность стратиформных месторождений в осадочных породах, указанные исключения заслуживают особого внимания. Упомянутая особенность, возможно, указывает на генетическую специфику этих месторождений. Ho не исключено также, что признаки былого наличия эвапоритов и красноцветов в разрезах рудовмещающих толщ просто не были замечены. Например, в опубликованной литературе всего пять лет назад почти не было сведений об эвапоритах в среднепротерозойских отложениях северной Австралии.
Проницаемость после раннего диагенеза. Главным возражением против эпигенетического происхождения стратиформных месторождений в осадочных породах служит полное отсутствие корреляции между минерализацией и проницаемостью вмещающих пород. Оруденение обычно приурочено к весьма тонкозернистым, труднопроницаемым осадочным породам, которые были, вероятно, практически непроницаемы для растворов на протяжении всего своего существования после раннего диагенеза. На некоторых месторождениях низкая проницаемость характерна и для непосредственно рудовмещающих, и для окружающих последние пород. В этих случаях перенос большого количества минералообразующих флюидов через вмещающие породы мог происходить только до уплотнения осадков. Более того, латеральное перемещение рудообразующих элементов на расстояния, сопоставимые с горизонтальными размерами рудной залежи, вероятнее всего, происходило над границей раздела осадок — вода. На ряде месторождений, однако, непосредственно в лежачем и (или) висячем боку труднопроницаемого рудоносного горизонта имеются пласты сравнительно более проницаемых осадочных пород. Таким образом, оруденелая порода находится в пределах всего нескольких метров от водоносного горизонта, который мог поставлять большие количества минералообразующих флюидов в течение длительного периода времени после уплотнения рудоносных пород. Краткость расстояния, которое нужно преодолеть в этом случае рудообразующим компонентам путем медленного просачивания растворов или диффузионно, позволяет поставить вопрос о возможности рудообразования по прошествии значительного времени после уплотнения рудовмещающих осадков. В табл. 1 в столбце, названном «Проницаемость ПРД», первый случай обозначен буквой H (непроницаемые породы), а второй, включая и случаи хорошей проницаемости самих рудовмещающих пород — буквой П (пластовая проницаемость). К третьей категории T (миграция по трещинам) отнесены месторождения, на которых трещиноватость вмещающих пород могла создать условия для миграции минералообразующих растворов. Эта последняя ситуация не накладывает практически сколь-нибудь серьезных ограничений на степень запаздывания рудообразования относительно времени отложения рудовмещающих осадков, так как многие осадки уже в течение раннего диагенеза, будучи захоронены на очень малую глубину, оказываются достаточно консолидированными для образования в них трещин.

За исключением оруденения на месторождении Маунт-Айза, контролировавшегося нарушениями, и залежей месторождения Шаба, подстилаемых толщей, главным образом труднопроницаемых глинистых пород мощностью несколько десятков метров, для рассматриваемых медных месторождений характерны рудовмещающие породы с хорошей пластовой проницаемостью. Наоборот, большинство свинцово-цинковых месторождений залегают в толщах явно труднопроницаемых пород. Необходимо, однако, с большой осторожностью подходить к оценке проницаемости слоистых карбонатных пород, которые содержат минеральные ассоциации, возможно отличающиеся от первоначально отложенных. Например, присутствие железистых доломита и кальцита, замещающих первичный гипс, а также, вероятно, арагонита и высокомагнезиального кальцита может, по-видимому, рассматриваться как доказательство осуществления широкого привнося и выноса компонентов. Подобный перенос мог происходить очень рано в неуплотненном осадке, путем обмена с близкорасположенной водной толщей, или намного позже, когда проницаемость развилась в связи с растворением неустойчивых и сравнительно растворимых минералов. В каждом конкретном случае требуется установить относительную хронологию событий на основании прямых доказательств. Некоторые примеры такого анализа и следствия из него будут рассмотрены ниже.

К месторождениям с пластовой или трещинной проницаемостью, обеспечившей поступление минералообразующих растворов после отложения, а возможно, и после полной литификации рудовмещающих пород, относятся Маунт-Айза (Cu), Тайнаг, Силвермайнс (залежь «Нижняя G»), Лайсвалль и Ларжантьер. Чтобы выяснить генетические особенности этих месторождений и отличия от других представителей широкого спектра месторождений в осадочных породах, необходимо детально проанализировать, насколько минерализация отстает от процессов диагенеза вмещающих пород, и, кроме того, получить более полные сведения о температурах рудообразования.

Эвапориты. В тесной связи со многими стратиформными месторождениями в осадочных породах проявляются гипс, ангидрит или псевдоморфозы карбонатов по минералам эвапоритов. К таковым относятся месторождения Замбии, Редстон-Ривер, Крета, Болео, Корокоро, Джезказган, месторождения медистых сланцев (Мансфельд и Любин), Маунт-Айза, Леди-Лоретта, Мак-Артур-Ривер и Ларжантьер. Менее тесная связь характерна для месторождений Ирландии и Насимьенто, где эвапориты имеются в других частях стратиграфического разреза. В Заире, а также на месторождениях Удокан, Уайт-Пайн и Спар-Лейк эвапориты не обнаружены, но наблюдаются признаки периодического понижения уровня воды и по крайней мере сезонного осушения (т. е. трещины усыхания в илах, отпечатки кристаллов солей, магнезит). Из рассматриваемых месторождений к тем немногим, на которых не установлены эвапориты или признаки осадконакопления в аридных условиях, относятся Раммельсберг, Мегген, Лайсвалль, Говард-Пасс и Брокен-Хилл.

Эвапориты имеют большое значение как вероятный источник большого количества серы, связываемой в конечном итоге в сульфидах месторождений, и высокой солевой нагрузки растворов, необходимой для переноса металлов при сравнительно низких температурах. Там, где они имелись первоначально в пределах минерализованных зон, эвапориты, как уже указывалось выше, благоприятствовали созданию повышенной проницаемости пород для рудоносных растворов. Минералы эвапоритов не всегда сохраняются в той геологической обстановке, которая способствовала появлению растворов с весьма высокой соленостью, хотя и служат наиболее надежными индикаторами таких условий. Климат с резкими сезонными изменениями погоды, с продолжительными засушливыми периодами, но не обязательно с круглогодичной аридностью, может обусловить появление насыщенных солями озер с незначительными корочками солей, исчезающими с наступлением сезона дождей. Ho обладающий высокой плотностью рассол просачивается в грунт и образует зону соленой грунтовой воды, которая в дождливый сезон, подвергаясь лишь частичному разбавлению, снова изливается на поверхность. В качестве примеров мест, где наблюдается описанное явление, можно привести озера района Куронг в Южной Австралии и западную часть штата Виктория (Австралия); в этих районах среднее годовое количество осадков составляет от 762 до 254 мм.

Вулканиты. Отсутствие связи с вулканизмом является главным классификационным признаком стратиформных месторождений в осадочных породах. Тем не менее трудно найти район, в котором после тщательного изучения, проводимого на большинстве рудных полей, не было бы обнаружено никаких вулканогенных образований. Во многих рудных районах со стратиформными месторождениями в осадочных породах в самых нижних частях стратиграфических разрезов тоже имеются заметные количества вулканитов. В меднорудных районах для нижних частей разрезов особенно типично присутствие эффузивов основного состава (толеитов). Ассоциация со спилитами в региональном плане отмечена для Удокана, а непосредственно под рудной залежью месторождения Редстон-Ривер залегают подушечные базальтовые лавы. В мощных толщах толеитов серии Кивино, служащей «фундаментом» для осадочной серии месторождения Уайт-Пайн, имеются залежи самородной меди, которые могли быть вполне реальным потенциальным источником меди. Часть разреза, подстилающая рудную залежь Болео, представлена переслаиванием разнообразных вулканитов, а породы рудоносного горизонта — измененными туфами. На Джезказгане в низах разреза в большом количестве имеется вулканокластический материал, а в пачке рудоносных песчаников в подчиненном количестве отмечались туфы. В Европе залегающий ниже медистых сланцев нижнепермский красный лежень содержит основные эффузивы (мелафиры), кислые порфиры и сильно спилитизированные диабазы. В основании стратиграфических разрезов месторождений Маунт-Айза и Мак-Артур-Ривер содержатся довольно мощные пачки измененных основных эффузивов. В нижнедевонских отложениях ФРГ имеются стометровая пачка кератофиров, залегающая под месторождением Мегген, и мощный горизонт диабазов близ Раммельсберга.

Признаки синхронного, хотя и пространственно отдаленного вулканизма встречаются на многих месторождениях. В провинции Шаба пирокластиче-ские породы встречаются в серии Мвашья, непосредственно над рудовмещающей толщей (серия Майн). В Шитару, по свидетельству Лефевра, эффузивные породы залегают прямо на красноцветных обломочных породах, подобных отложениям подрудного горизонта R.A.T., и содержат фации, аналогичные серии Майн, хотя корреляция не очень надежна. В Насимьенто присутствие туфогенного материала предполагается в рудовмещающих песчаниках. На месторождениях Маунт-Айза, Леди-Лоретта и Мак-Артур-Ривер многочисленные маломощные слои туфов развиты в интервале разреза, значительно большем, чем рудоносные зоны, но захватывающем и последние. Туфы отлагались в водной среде, местами отсортированы и, судя по размеру осколков, были принесены из удаленного источника пепловой тучей. Небольшое количество туфогенно-осадочных пород встречается в виде прослоев в рудных телах месторождения Раммельсберг, кроме того, в регионе имеются эффузивные породы, приблизительно синхронные с рудами месторождений Раммельсберг и Мегген. Подчиненная туфовая составляющая содержится в породах разреза, сложенного в основном известняками и железняком, вблизи свинцово-цинкового месторождения Тайнаг, а вулканиты, приблизительно синхронные с рудами месторождений Силвермайнс и Тайнаг, обнажаются в 64 км к югу от последнего.

Среди крупных медных месторождений в осадочных породах месторождения Медного пояса Замбии являются исключением, так как на них вулканиты в пределах всего разреза осадочных пород пока не обнаружены. Ho следует учитывать, что обнаженность в этом районе плохая и слабо изучены метаморфизованные породы подрудной части разреза, выходящие на поверхность западнее Медного пояса, где эффузивные породы вполне могут быть обнаружены. Вулканиты отсутствуют, вероятно, в районах мелких месторождений Спар-Лейк и Крета. Из отобранных нами свинцовоцинковых месторождений только Салливан и Лайсвалль, насколько известно, характеризуются отсутствием связи с вулканитами, даже удаленными.

Красноцветы и органическое вещество. Ниже зоны приповерхностного окисления породы, непосредственно вмещающие стратиформные сульфидные рудные залежи, всегда находятся в восстановленном состоянии и представляют собой светло-серые до черных осадочные породы с переменным количеством органического вещества. Ho одной из характернейших черт почти всех медных месторождений является наличие поблизости от оруденения красных гематитсодержащих осадочных пород, в которых совершенно нет сульфидов. В случае метаморфизованных вмещающих пород, например в Замбии, на Спар-Лейке и Удокане, эта ассоциация выявляется с трудом из-за потери красной окраски породами в результате превращения окрашивающего породу лимонита в тонкозернистый спекулярит и, возможно, (на Удокане) в магнетит. В Болео красноцветных пород не найдено, но спутником руд являются окислы марганца, концентрирующиеся в породах, которые по латерали переходят в рудоносные. Единственным медным месторождением, на котором не наблюдается связи оруденения с красноцветами, является Маунт-Айза (Сu).

Для свинцово-цинковых месторождений тесная ассоциация оруденения с красноцветными отложениями не типична. Среди ярких примеров можно назвать смешанные медно-свинцово-цинковые залежи в медистых сланцах Европы и Джезказгане. В первом случае сульфидные тела залегают всего в нескольких метрах от более древних красноцветов мертвого лежня, и это наблюдается на площади в тысячи квадратных километров. Галенит и сфалерит встречаются в черных сланцах и налегающих на них мергелях цехштейна, но не типичны для подстилающих их восстановленных песчаников, которые содержат переменные количества медной минерализации и отделяют сланцы от нижележащих красноцветных пород.

Еще один пример — месторождение Мак-Артур-Ривер. Сланцы формации Барни-Крик, образующие W-образную складку поблизости от рудной залежи H.Y.C., в кернах скважин выглядят обычно красноватыми; кроме того, красноцветные породы в большом количестве имеются в более древней части разреза. На месторождении Ларжантьер в нескольких десятках метров под рудоносными песчаниками залегают пласты пермских красноцветов.

На большинстве стратиформных месторождений в осадочных породах совместно с рудной минерализацией встречаются переменные количества органического углистого вещества. Такая связь, выражающаяся обычно в замещении частичек угля, остатков ископаемых организмов или дерева сульфидами, установлена на следующих месторождениях: Крета, Болео], Корокоро, Насимьенто, Джезказган, Мегген, Маунт-Айза, Леди-Лоретта и Лайсвалль. Количественную корреляцию между рудообразующими металлами и (или) серой в оруденелых породах, с одной стороны, и сохранившимся органическим углеродом, с другой — показали для медистых сланцев Польши — Гараньчик, для Джезказгана — Серкес и Оберц, для месторождения Уайт-Пайн — Уиз и для Мак-Артур-Ривер — Уильямс. Последний использовал соотношения между сульфидной серой и органическим углеродом для проверки различных моделей отложения сульфидов на месторождении Мак-Артур-Ривер (возгонка металлов и серы, замещение пирита и восстановление сульфатов) и установил, что наиболее вероятной причиной рудоотложения была сульфат-редукция.

Небольшие количества органического углерода имеются на месторождениях Спар-Лейк (Густафсон, неопубликованные данные), Тайнаг, Салливан и месторождениях Заира. Последний пример интересен тем. что органический углерод содержится в безрудных породах самой рудоносной пачки. На Джезказгане породы бедны органическим веществом, но в современных грунтовых водах вблизи месторождения обнаружены значительные количества органических комплексных соединений меди. Германов и др. связывают указанный факт с выносом богатыми кислородом грунтовыми водами органического вещества из рудных залежей. Подобным процессом, но связанным, вероятно, с метаморфизмом, можно объяснить также удаление большей части органического углерода из руд и рудоносных сланцев периферической части Чибулумы и других месторождений Замбии. Для указанных пород типичны низкие, не выше 0,1 %, содержания органического углерода, что значительно ниже обычных его концентраций в соответствующих восстановленных тонкозернистых морских или озерных осадках (Густафсон, неопубликованные данные). Хотя содержание органического углерода в породах могло понизиться и благодаря восстановлению сульфатов минералообразующими растворами, такое объяснение неприменимо к неминерализованным сланцам, окружающим рудные залежи. В связи с неясностями относительно послерудного окисления и выноса органического углерода к выводам, основанным на геохимическом моделировании с использованием соотношений серы и углерода, следует подходить с осторожностью.

Текстуры руд. Как уже указывалось выше, под «текстурой руды» (ore structure) в стратиформных месторождениях среди осадочных пород мы понимаем характер распределения сульфидов. Достоин удивления тот факт, что на всех рассматриваемых медных месторождениях сульфидное оруденение является вкрапленным. Размер вкрапленности подвержен значительным колебаниям в соответствии с зернистостью вмещающих пород, а относительное количество вкрапленных сульфидов может значительно изменяться от слоя к слою. Распределением сульфидов обычно подчеркиваются такие детали строения пород, как косая слоистость, наличие обломков и трещин усыхания в илах. Лишь изредка, как, например, в маломощных слоях массивных «сульфидитов» на месторождениях Чибулума и Муфулира, медные руды приобретают массивное или, как мы называем, полосчатое сложение. Медные руды месторождения Маунт-Айза, по нашему определению, являются вкрапленными, но, как и во многих других отношениях, они обладают своей спецификой: сульфидная минерализация образует множество незакономерно расположенных разнообразных вариантов вкрапленных текстур, например оруденение в цементе брекчий, неравномерно распределенные просечки, сгустки, в той или иной мере отражающие анизотропию пласта. Гуды зоны «рудоносного глинистого сланца» (Kniest) в стратиграфической подошве оруденения в Гаммельсберге обладают вкрапленной текстурой в отличие от массивной и полосчатой руды залегающего выше основного рудного тела.

Вкрапленная текстура менее характерна для свинцово-цинковых месторождений, хотя в мелком масштабе к некоторым отдельным слоям полосчатых руд, этот термин можно применить. Вкрапленная текстура руд месторождений Лайсвалль и Ларжантьер, залегающих в песчаниках, совершенно аналогична таковой медных месторождений в песчаниках. В глубоких частях месторождений Силвермайнс и Салливан минерализация слагает штокверковоподобную кружевную сеть прожилков и матрицу брекчий и рассматривается нами как вкрапленная. Еще одним свинцово-цинковым месторождением из перечисленных в табл. 1, в котором преобладающая часть руды не имеет ни массивной, ни полосчатой текстуры, является Тайнаг, где минерализация образует незакономерно расположенные метасоматические гнезда, прожилки или заполняет полости выщелачивания. Оруденение здесь не стратиформное, а скорее подобно таковому на месторождениях типа долины Миссисипи, к которому его многие и относят.

Истинно массивные сульфидные руды добываются в месторождениях Мегген, Раммельсберг, Салливан, Брокен-Хилл и в верхних рудных зонах месторождения Силвермайнс.

Полосчатой мы называем текстуру руд, в которых пропластки сланцев мощностью от нескольких миллиметров до нескольких метров, содержащие сравнительно мало сульфидов, переслаиваются со слоями массивных сульфидных руд. Текстура такого рода свойственна месторождениям Маунт-Айза (Pb-Zn), Раммельсберг — особенно рудам его висячего бока, Салливан, Мак-Артур-Ривер (залежь H.Y.C.) и Леди-Лоретта.

Некоторые выводы из наблюдаемых текстурных различий мы обсудим ниже, в разделе «Запаздывание оруденения».

Зональность медных месторождений. Латеральная и вертикальная зональность сульфидов в стратиформных месторождениях среди осадочных пород соответствует, как правило, ряду: безрудная зона (без сульфидов, но часто с гематитом) халькозин —борнит —халькопирит —пирит. Ho имеется и много отклонений от этой схемы. Ранее обычно постулировалась связь зональности с условиями, в которых происходило накопление рудоносных осадков. Ho надежность подобных постулатов невелика, так как они не подкрепляются заслуживающими доверия седиментологическими исследованиями по реконструкции условий накопления обломочных отложений: пригодные для использования модели седиментационных систем появились лишь в последние 10—15 лет. И даже тогда, когда причина зональности того или иного месторождения установлена, все равно остается вопрос: были ли факторы, обусловливавшие зональность, первичными, т. е. действовавшими в процессе отложения рудовмещающих осадков, или вторичными, влиявшими, например, на распределение органических восстановителей или на проницаемость пород и функционировавшими значительно позже?

Отмеченный выше зональный ряд был установлен как типовой для медных месторождений в сланцах Гарликом и Мендельсоном в работе о месторождениях, приуроченных к полосе выходов сланцевой свиты Ор-Шейл (Ore Shale trend) в Замбии. Согласно утверждению авторов, зональность развивалась вниз по палеосклону, в сторону от береговой линии. Трансгрессивное налегание (onlap) пиритовой минерализации на ассоциации медных минералов было объяснено наступанием береговой линии, а регрессивные соотношения этих двух видов минерализации (offlap) — ее отступанием. Подобное же толкование было применено к залегающим в песчаниках месторождениям, расположенным на восточном крыле антиклинали Кафуэ, особенно к месторождению Муфулира. Хотя современные методы седиментологического анализа мало использовались на большинстве этих месторождений, некоторые исследования все же были проведены Клемми и ван-Иденом. Эти и другие геологи указали на ряд неувязок в упомянутой типовой схеме зональности. По интерпретации Клемми, зональность в рудном теле месторождения Рокана образовалась в течение нескольких циклов погружения (на небольшую глубину) и поднятия дна в очень спокойной эпиконтинентальной морской или озерной обстановке с климатическими условиями, благоприятными для образования эвапоритов. Таким образом, рисуемая Гарликом картина формирования зональности (с пиритовой зоной в висячем боку рудного тела) в процессе простого постепенного погружения не согласуется с приведенной выше реконструкцией и позволяет считать более вероятным, что зональность сульфидов служит отражением постседиментационных градиентов во время раннего диагенеза или позднее, а не палеогеографических условий.

На месторождении Муфулира выявлена сложная латеральная зональность. В верхних рудных залежах «А» и «В» бедные медью минеральные ассоциации развиты преимущественно на периферии. Наоборот, оруденение нижней залежи «С», в которой преобладает халькопирит, на флангах местами переходит в борнитовое среди серицитовых кварцитов, на западном фланге — в пиритовую минерализацию, а на отдельных участках — в пиритизированные породы над выступами фундамента. Положение контуров промышленного оруденения по латерали не обнаруживает явной зависимости от смены фаций во вмещающих породах, но углистые граувакки расположены примерно в центральных частях всех трех рудных тел. Ангидрит, широко развитый в цементе аренитов, окружающих рудные залежи по латерали и со стороны лежачего бока, отсутствует в минерализованных и обогащенных органическим веществом зонах, где, вероятно, замещен карбонатами. Вертикальная зональность халькопирит —борнит —> халькозин, наблюдаемая в направлении от нижнего рудного тела «С» к верхнему «А», обратна по сравнению с тенденцией уменьшения отношения Cu/Fe, проявленной на большинстве стратиформных медных месторождений в осадочных породах. Правда, для разрезов самого рудного тела «С» характерно уменьшение отношения Cu/Fe снизу вверх, но встречаются и обратные соотношения. Нам, так же как и Аннелсу, трудно представить возникновение такой сложной зональности в результате простого увеличения глубины или постепенного изменения палеогеографических условий, как ее интерпретирует Гарлик.

На Джезказгане также устанавливается зональный ряд от безрудных красноцветных песчаников через халькозин-борнитовую к халькопирит-пиритовой зоне, но она, как показывают седиментологические исследования, обратна по отношению к береговой зоне. Богатая медью минеральная ассоциация располагается мористее (и глубже по падению современных структур) дельтовых фаций. Она локализована около полосы развития массивных песчаников прибрежно-грядовой фации, которая интерпретируется в классической схеме палеогеографической зональности как мелководная или «обращенная береговая» (inverse coast) фация. На схемах зональности оруденения Джезказгана можно видеть неравномерное, но систематическое развитие зоны богатых галенитом руд (с подчиненным количеством сфалерита, халькопирита и пирита) в полосе между зонами существенно халькозиновых и халькопиритовых руд.

На месторождении медистых сланцев Любин в Польше наблюдается стандартный зональный тренд вниз по падению структур и палеогеографическому склону от халькозиновой к халькопирит-пиритовой минерализации. Ho безрудная зона по восстанию не описана. Вертикальная зональность от подошвы к кровле характеризуется такой последовательностью: безрудная зона (с гематитом) сульфиды меди —> галенит —> сфалерит — пирит, временами с частичным совмещением зоны медных сульфидов и галенитовой. К залегающим в нижней части разреза песчаникам приурочено около половины запасов меди, тогда как галенит и сфалерит развиты преимущественно в вышележащих глинистых сланцах и карбонатных породах. Граница между гематитом и сульфидами на этом месторождении проходит по песчаникам лежачего бока. В Северосудетском прогибе зоны «красных пятнистых» пород, вероятно эквивалентных фации Рёте-Фауль («красных гнилых» пород) ГДР, снизу вверх пересекают мергелистую прибрежную фацию медистых сланцев. В толщу пород, перекрывающих последние, переходит такое же количество медной минерализации.

В медистых сланцах на территории ГДР зональность такая же, как и в Польше, судя по описанию Ренцша, который подчеркнул, что ориентировка зон не зависит от положения бывшей береговой линии. Они скорее направлены центробежно от зон, где гематитизация типа Рёте-Фауль несогласно пересекает толщу медистых сланцев и перекрывающие их карбонатные породы, местами достигая подошвы ангидритового горизонта Верра. Такие зоны обычно имеются на участках, где горизонты черных сланцев уменьшаются в мощности над невысокими грядами, образуемыми песчаниками лежачего бока, или где лежачий бок разбит нарушениями. Из-за очень сильного увеличения вертикального масштаба в разрезах, приводимых Ренцшем, остается неясным, как границы несогласно развитой минерализации соотносятся с изохронными линиями. Возможно, удалось бы доказать, что границы зон минерализации совпадают с хронологическими и что осадочные фации являются диахронными. Однако подобное утверждение было бы, несомненно, ошибочным применительно к району Рихельсдорф, где минерализация не имеет промышленного значения, но интересна в научном отношении. Там Гунцерт задокументировал отчетливо несогласное расположение минерализации на участках шириной всего около 100 м. На таких участках оруденение пересекает медистые сланцы и перекрывающие их известняки и достигает подошвы ангидритовой толщи Верра, расположенной примерно в 12 м над сланцами. Несогласное залегание рудных тел обусловлено присутствием разломов, доходящих по крайней мере до подошвы эвапоритов. И как правило, чем выше, тем мощнее такие секущие рудные тела и тем больше меди они содержат (в килограммах на квадратный метр горизонтального сечения).

Зональность на месторождении Уайт-Пайн была изучена Брауном. Удивительной ее особенностью является очень резкий переход на расстоянии нескольких сантиметров вкрест кровли «меденосной зоны» от руды с преобладанием халькозина к пиритсодержащим сланцам. В переходной зоне, и только в ней, развиты борнит и халькопирит, наблюдаются несколько повышенные содержания кадмия и цинка в виде гринокита и сфалерита. Концентрации цинка, серебра и железа не обнаруживают существенных изменений при переходе через указанную границу, но содержание серы падает с 0,5—1% в руде до 0,1—0,5% в пиритсодержащих породах висячего бока. В нижних частях рудного тела, особенно в более грубозернистых песках близ его лежачего бока, встречается самородная медь. В пределах рудника и кровля меденосной зоны, и медная минерализация вообще согласны с напластованием, и их несогласное в региональном плане залегание можно видеть лишь на разрезах с очень сильно увеличенным вертикальным масштабом. Латеральные изменения выражены очень слабо. Над выпуклостями палеорельефа рудоносные пласты более песчанисты, краснее цветом и беднее рудой. Маломощная меденосная зона у подошвы горизонта сланцев Нонсач, сложенная халькозином, прослеживается от месторождения на много километров по простиранию. Заслуживает внимания отсутствие существенных концентраций свинца и цинка в висячем боку медных руд как на этом, так и на большинстве других медных месторождений района.

Крета, Болео и Насимьенто являются примерами месторождений, в рудах которых основную роль играют халькозин и пирит. На них не наблюдается сколь-нибудь заметного зонального отложения сульфидов. В сланцах горизонта Флауэрпот-Шейл вокруг месторождения Крета халькозин постепенно исчезает по мере выклинивания обогащенных углистым веществом фаций, которые сменяются каймами слабо пиритизированных пород, окружающих промышленное оруденение. Халькозин на месторождении Крета частично замещает фрамбоидальные агрегаты пирита и органическое вещество. Отсутствуют данные о вариациях отношения медь/железо по латерали, которые помогли бы обнаружить минеральную зональность, связанную с превращением в результате метаморфизма халькозин-пиритовой ассоциации в халькопирит-борнитовую, обычно лишенную пирита. Такое метаморфическое преобразование, согласно предположению Гарлика, было причиной зональности, наблюдаемой ныне в пределах Медного пояса Замбии.

Маунт-Айза — единственное месторождение (табл. 1), на котором из медных минералов только халькопирит имеет значительное распространение. Очень мало стратиформных медных месторождений, которые при отсутствии в рудах борнита и халькозина все же когда-либо имели промышленное значение, но Маунт-Айза намного богаче сульфидами, чем большинство таких месторождений, и существенно отличается от них. Халькопирит-пиритовая ассоциация слагает богатейшие руды и содержит преобладающую часть кобальта в наиболее кремнеземистых зонах так называемых «силика-доломитов», расположенных ближе всего к разлому Бейсмент.

Зональность на свинцово-цинковых месторождениях. Зональность на свинцово-цинковых месторождениях состоит, как правило, в незначительных колебаниях относительных количеств галенита и сфалерита. Это хорошо документируется на рудниках результатами опробования, но такого рода данные публикуются редко. Нагляднее всего зональность проявляется на месторождениях, в рудах которых имеются значительные количества меди, барита и минералов железа.

Зональность типа медь — свинец — цинк на месторождениях медистых сланцев и на Джезказгане мы описывали. Заслуживает внимания различное относительное положение свинца и цинка в зональных рядах.

На Маунт-Айзе латеральная зональность соответствует ряду медь — свинец —цинк железо. Ho в отличие от большинства месторождений здесь наблюдается очень четкое пространственное разобщение свинцовоцинковой минерализации и медной, окруженной чехлом гидротермально окварцованных и доломитизированных вмещающих пород. Их разделяет безрудная зона, содержащая лишь незначительное количество сульфидов. Ширина ее вдоль слоистости колеблется от нескольких до 100 м и более, считая от края кремнистых доломитов на данном горизонте. Свинцово-цинковые руды ближе к медным обогащены свинцом, а в сторону от последних отношение Pb/Zn закономерно падает. В периферической части промышленных участков рудных тел содержание сфалерита снижается, а развитые здесь пиритизированные породы распространяются далее на расстояние до нескольких километров. Такая картина повторяется в нескольких свинцово-цинковых рудных зонах. Вертикальная (т. е. доскладчатая, от подошвы к кровле) зональность развита плохо. Сравнивая зональность Маунт-Айзы с таковой других месторождений, следует помнить, что медная минерализация здесь является вкрапленной, несогласна по отношению к слоистости и связана с процессами брекчирования и перекристаллизации, развивавшимися спустя длительное время после образования полосчатых свинцово-цинковых руд. Исследователи до сих пор не пришли к единому мнению о характере взаимоотношений двух типов оруденения Маунт-Айзы, которые рассматриваются одними как проявление зональности синхронного оруденения, а другими — как продукты двух совершенно самостоятельных рудогенерирующих процессов.

На месторождении Мак-Артур-Ривер, как уже упоминалось, богатое медное оруденение образует небольшие несогласные залежи близ разлома Эму. Содержания меди закономерно снижаются в них в западном направлении, в сторону залежей H.Y.C. и небольшой по размеру Ридж II. В пределах самой залежи H.Y.C. и вокруг нее установлено слабо выраженное зональное распределение сульфидных и несульфидных минералов. В рудных залежах отношения Cu/(Pb + Zn) и Pb/Zn уменьшаются по мере удаления от бреклированных доломитовых пород, развитых на восточном фланге месторождения. Зональность оруденения претерпевает некоторые изменения и в зависимости от стратиграфического положения рудной залежи. В самом месторождении и вокруг него отношения калиевый полевой шпат/альбит и доломит/кальцит также уменьшаются с востока на запад. Кроме того, наблюдаются широкий ореол пиритизации в сланцах висячего бока залежи H.Y.C. и развитие более железистых доломитов вокруг месторождения.

На месторождении Мегген резко очерченная зона сплошного барита окружает массивные пирит-сфалерит-галенитовые руды. Эта баритовая зона далее в стороны от рудного тела выклинивается, но зона аномально высоких содержаний магния в известняках, коррелирующихся с рудоносной толщей, распространяется на 2—5 км от рудного тела. Вертикальная зональность в самом рудном теле не проявлена, но подстилающие его сланцы и алевролиты обогащены магнием и обеднены кальцием и карбонат-ионом. На месторождении Раммельсберг вертикальная зональность наблюдается в ряду последовательно расположенных рудных тел, в которых отмечается также плохо выраженное изменение минерализации по горизонтали. Залегающий стратиграфически ниже рудных тел «рудоносный глинистый сланец» представляет собой несогласную зону окремнения с «вкрапленной» (это главным образом мелкопрожилковый штокверк) пирит-халькопирит-сфалеритовой минерализацией, которая местами, под участками массивных руд в главном рудном теле, становится промышленной. В массивных рудах зональность снизу вверх выражается в смене пирит-сфалеритовой минерализации рудой, содержащей все большее количество галенита, барита и прослои сланцев. Хотя большинством исследователей для Меггена и Раммель-сберга принята гипотеза об образовании руд на морском дне из поднимавшихся рудоносных растворов (эксгаляций), только на месторождении Раммельсберг обнаружена секущая рудоподводящая зона («рудоносный глинистый сланец») под рудными залежами.

На месторождениях Силвермайнс и Тайнаг зональность сульфидов явно связана с системой рудоподводящих разломов. Общий порядок смены металлов таков: медь —> свинец —> цинк, причем медь встречается в небольших количествах близ разломов на нижних горизонтах, а более распространенные свинец и цинк — на верхних. Цинк количественно доминирует над свинцом. В верхних стратиформных рудных зонах месторождения Силвермайнс галенит и сфалерит приурочены к участкам развития брекчированного барита, пирита и сидерита, которые в значительной мере разобщены, но не образуют сколько-нибудь закономерной зональной картины . На месторождении Тайнаг в тех случаях, когда полосчатые железистые кварциты окисной фации коррелируются по латерали с несогласной свинцово-цинковой минерализацией, они представляют собой внешнюю железорудную зону, обособленную от свинцово-цинковой. На Брокен-Хилле, так же как и на Тайнаге, свинцово-цинковые рудные тела располагаются отдельно от стратиграфически эквивалентных им железистых кварцитов.

На месторождении Салливан у свинцово-цинковой минерализации обнаруживается железорудное центральное ядро. Оно состоит из пирита, пирротина и хлорита и на периферии постепенно переходит в полосчатую галенит-сфалеритовую руду. Переход сопровождается увеличением содержания сурьмы и уменьшением количества касситерита, арсенопирита и отношений галенит/сфалерит и серебро/свинец. Под центральной железорудной зоной имеется зона тектонических брекчий, содержащая пирротин, турмалин и хлорит и служившая, вероятно, подводящим каналом для вышележащего рудного тела. Над месторождением обнаружена зона интенсивной альбитизации.

На месторождении Леди-Лоретта от центра к периферии происходит уменьшение галенит-сфалеритового отношения, сопровождающееся увеличением содержания барита и пирита при возрастании относительного количества безрудных сланцевых прослоев. Кроме того, ниже и несколько выше рудной залежи имеется ареал пород, обогащенных пиритом и сидеритом. Многие геологи предполагают, что расположенная неподалеку от месторождения Леди-Лоретта зона медной минерализации Леди-Энни, приуроченная к разломам в подстилающей толще, генетически связана с ним.

На месторождении Лайсвалль галенит и встречающийся в меньших количествах сфалерит, как правило, пространственно разобщены. Сфалерит концентрируется главным образом в пределах верхней зоны, как и на месторождении Ларжантьер, где сфалерит-галенитовое отношение возрастает кверху. На месторождении Лайсвалль в незначительных количествах встречаются барит и хлорит, содержание которых значительно выше в осадочных породах лежачего бока. Разломы, пересекающие толщу пород между Двумя главными рудными зонами на месторождении Ларжантьер, несут минерализацию, но, по-видимому, и в том, и в другом рудных районах минералообразующие растворы двигались в основном по проницаемым слоям вмещающих пород.

Возрастные соотношения между осадконакоплением и рудообразованием. При выборе гипотезы рудогенеза решающим оказывается знание возрастных соотношений между минералообразованием и другими геологическими событиями, которые могут быть установлены при изучении месторождения. К сожалению, вопросы относительной хронологии геологических явлений оказываются часто наиболее трудными. Это в особенности относится к месторождениям, сформировавшимся до литификации вмещающих осадков, поскольку последовательность минералообразования здесь затушевана сложными процессами, сопровождающими преобразование рыхлого осадка в твердую породу. Проблема не так остра для песчаников, но весьма серьезна для глинистых, карбонатных или сульфатных осадков, которые претерпевают чрезвычайно сильные диагенетические преобразования в течение длительных периодов времени и больших стратиграфических интервалов. К преобразованиям относятся сильное уменьшение объема осадков и их пористости, связанная с этим потеря норовых вод и перекристаллизация и/или замещение неустойчивых первичных минералов в химических системах, открытых для обмена с грунтовыми водами, состав которых меняется с течением времени. В общем случае от большинства этих эффектов защищены только те осадки, которые приобрели непроницаемость в результате ранней цементации. Поэтому неудивительно, что вокруг проблемы относительного времени формирования стратиформных месторождений в осадочных породах возникает так много дискуссий.

Стратиформные месторождения в осадочных породах значительным числом исследователей рассматривались как сингенетичные с вмещающими осадками. Ведеполь предложил считать медистые сланцы Европы эталоном конседиментационного месторождения. В доказательство этого предположения он ссылается на необычную выдержанность минерализованных пластов мощностью, как правило, менее 1 м на площади порядка 6*10в5 км2, на данные по изотопному составу серы, свидетельствующие, скорее всего, о бактериальном восстановлении сульфатов, а также на геохимическое сходство рудовмещающих пород с другими морскими черными сланцами. Вертикальная зональность распределения металлов объясняется возрастанием концентрации сульфидов в морской воде с течением времени в результате деятельности бактерий, а источником металлов считаются подстилающие красноцветы, из которых полезные компоненты были выщелочены в воды цехштейнового моря в процессе трансгрессии на красноцветные толщи.

Другим районом, который, по мнению многих геологов, служит типичным примером сингенетической медной минерализации, является Медный пояс Замбии. В посвященной этому региону фундаментальной работе, изданной под редакцией Мендельсона, суммированы результаты многолетних детальных геологических исследований Мендельсона, Гарлика и их сотрудников. В этой монографии тщательно собраны доводы в пользу постгранитного и дометаморфического возраста рудных тел, а теория сингенетического возникновения минерализации подтверждается огромным количеством детальных наблюдений. Ключевыми элементами вывода о сингенезе служат исключительная выдержанность согласно залегающих рудных тел, особенно типа оруденелых сланцев, многочисленные примеры зависимости распределения сульфидов от связанных с условиями седиментации мелких элементов внутренней структуры осадочных пород и характер минеральной зональности, которая обнаруживает, по наблюдениям авторов, тесную корреляцию с палеогеографическими условиями в период отложения рудовмещающих осадков. Авторы показали, что мелкие секущие прожилки, которые рассматривались ранее как доказательство эпигенетического минералообразования, возникли в результате незначительного локального переотложения сульфидов в процессе метаморфизма или после него. Во многих других меднорудных районах, включая провинцию Шаба в Заире и Уайт-Пайн, подобные факты — чрезвычайно выдержанная конформность минерализации со слоистостью и отсутствие заметной зависимости минерализации от расположения трещин, проницаемости вмещающих пород или от их реакционной способности — также служили основанием для вывода о сингенетическом происхождении оруденения.

Среди исследователей таких крупных свинцово-цинковых рудных районов, как Маунт-Айза, Мак-Артур-Ривер, Мегген и Раммельсберг, с давних пор ведутся споры вокруг вопроса об относительном времени минералообразования. В доказательство представлений о сингенетическом происхождении руд также ссылались на чрезвычайную выдержанность тонкополосчатых массивных руд при наличии многочисленных признаков деформации нелитифицированных осадков и на отсутствие заметной зависимости локализации оруденения от проницаемости пород. Успехи эксгаляционной концепции, позволившие унифицировать характерные черты стратиформных колчеданных месторождений в эффузивных породах и создать оказавшуюся полезной при планировании поисково-разведочных работ генетическую модель, в значительной мере способствовали укреплению подобных представлений и в отношении многих других стратиформных месторождений в осадочных породах. В первую очередь это касается большинства месторождений массивных свинцово-цинковых руд, таких, как Мегген, Раммельсберг и Салливан, которые по ряду геологических особенностей весьма сходны с месторождениями в эффузивных породах.

Однако детальные исследования стратиформных месторождений в осадочных породах, проведенные за последние 10 лет, позволили выявить такие факты, которые не могут быть объяснены в рамках простой сингенетической теории. Недавно Браун в своем обзоре привел множество такого рода данных для медных месторождений. Следует отметить, что работы Брауна, Уайта и Уайта и Райта по месторождению Уайт-Пайн оказали особенно большое влияние на развитие геологической мысли в Северной Америке. Наиболее значительным их открытием был тот факт, что описанная выше зона резкого изменения минерального состава в кровле меднорудной залежи является регионально несогласной по отношению к слоистости. Это открытие в сочетании с наблюдаемым замещением пирита халькозином позволило предположить, что несущие медь минералообразующие флюиды из глубоких частей седиментационного бассейна поднимались в толщу рудовмещающих осадков несколько позже их накопления, и медная минерализация формировалась путем замещения пирита вдоль резко выраженного фронта взаимодействия, который перемещался вверх сквозь осадки. Уайт высказал предположение, что латеральное растекание флюидов более вероятно и что переходная зона регистрирует положение фронта продвижения раствора в период рудообразования, согласующееся с гравитационно-седиментационной моделью.

В месторождениях Заира Бартоломе и др. описали свидетельства того, что в течение раннего диагенеза из сульфидов присутствовал только пирит и что медь и кобальт были привнесены во вмещающие породы позже. Пирит представляет собой единственный сульфид, обнаруженный в виде включений в аутигенных кварце и магнезите, а вне этих минералов он замещается сульфидами меди. Обогащенный кобальтом пирит встречается только в виде каемок на не содержащих этот элемент ядрах. Обнаружено также, что рутил является единственным реликтовым обломочным минералом, оставшимся после замещения железо-титановых окислов сульфидами меди. Доказательства, приведенные Гарликом в пользу сингенетического осаждения сульфидов в песчаниках месторождений Муфулира и Чибулумба в Замбии, неоднозначны. Минерализованные элементы осадочных текстур, которые он описывает (плоскости косой слоистости, трещины усыхания в глинах и контакты обломков в глинистых породах), обладали повышенной проницаемостью и одновременно служили местами аккумуляции органического вещества, которое могло осаждать сульфиды из поровых растворов, проходивших сквозь толщу осадков спустя длительное время после их накопления. Невозможность объяснить зональность Муфулиры влиянием палеогеографических условий обсуждалась выше. Аннелс полагает, что месторождения Замбии образовались в результате неорганического восстановления сульфидов при относительно высоких температурах и намного позже седиментации. К решению вопроса о происхождении замбийских месторождений имеют отношение наблюдения Риккарда и др. на месторождении Лайсвалль. Они представили доказательства того, что оруденение контролировалось проницаемостью пород и образовалось из минералообразующих флюидов (при температуре около 150° С, по данным изучения газово-жидких включений) намного позже накопления рудовмещающих песчаников. Указанные авторы отмечают, что минерализация может развиваться как согласно («конгруэнтно»), так и несогласно с элементами седиментационной структуры пород, и подчеркивают, что конгруэнтность минерализации, подобная той, которая наблюдалась в месторождениях Замбии, имеет сомнительную ценность в качестве доказательства сингенетичности оруденения.

Что же касается медистых сланцев как предполагаемого эталона сингенетичных месторождений, то укажем, что в очень интересном сообщении Ренцша о результатах недавних исследований геологов ГДР приводятся веские доводы в пользу концепции о формировании оруденения в стадию диагенеза, а не в процессе седиментации. Особенно убедительным доказательством является упомянутое выше несогласное размещение минерализации вокруг зон гематитизации типа Рёте-Фауль, свидетельствующее о том, что оруденение контролировалось постседиментационной циркуляцией подземных вод по разломам, а не палеогеографическими условиями. Другой важный признак — структурные особенности руд, в которых наблюдается замещение раннедиагенетического пирита сульфидами цветных металлов, а в метасоматитах типа Рёте-Фауль — гематитом. Обнаруженный на рудниках Лена и Конрад (медистые сланцы Польши) маркирующий брахиоподовый горизонт с раковинами продуктид в прижизненных положениях, частично замещенными халькозином, свидетельствует об окислительных условиях в период осадконакопления и о более позднем отложении сульфидов. Очень хорошая выдержанность минерализации по латерали и ее приуроченность к контакту песчаников мертвого красного лежня и медистых сланцев просто явились следствием существования резкой региональной границы между проницаемой окисленной и водонасыщенной средой, с одной стороны, и непроницаемым слоем с высоким восстановительным потенциалом — с другой. Вертикальная зональность медь —> свинец —> цинк —железо отражает типичный последовательный ряд металлов, расположенных в порядке увеличения произведений растворимости их сульфидов вверх и в стороны от секущей зоны гематитизации, а не вниз, как следовало бы ожидать в случае расположения источника металлов над осадками. Тот факт, что сульфидная минерализация и гематитизация типа Рёте-Фауль поднимаются стратиграфически вверх, вплоть до подошвы ангидритов горизонта Верра, указывает на достаточно позднее формирование оруденения, по крайней мере не более раннее, чем начало отложения эвапоритов. Отсюда следует, что вертикальная зональность не является следствием увеличения активности сульфидов в процессе отложения медистых сланцев, как это предполагал Ведеполь.

Как показали Габлина и Цепин, серые минерализованные песчаники Джезказгана, по крайней мере частично, были первоначально красноцветными и подверглись восстановлению после завершения раннего диагенеза, когда отлагались феррикальцит, хлорит и сульфиды. На месторождении Крета фрамбоидальный пирит замещается халькозином, а минерализация приурочена к восстановительному барьеру (redox front), который в северном Техасе ориентирован несогласно по отношению к слоистости (личные наблюдения авторов). Рудовмещающие породы характеризуются очень низкой проницаемостью, и это позволяет считать, что минерализация и восстановительный барьер проявлялись до того, как тонкозернистые осадки потеряли свою проницаемость, т. е. в стадию диагенеза. В красноцветных аллювиальных песчаниках месторождений Насимьенто и Корокоро халькозин обычно замещает древесные обломки, еще не подвергшиеся деформации, которая происходит при уплотнении осадков; следовательно, минералообразующие флюиды двигались сквозь проницаемые осадки после их накопления, но до цементации.

Исключительно выдержанная конформность тонких сульфидных слойков со слоистостью труднопроницаемых осадков, наблюдаемая в стратиформных свинцово-цинковых месторождениях, приуроченных к осадочным породам, рассматривается как веский довод в пользу раннего формирования минерализации. Ho поскольку слойки в таких осадках обычно являются результатом не только седиментации, но и уплотнения, то при определении относительного времени минерализации этот аргумент не может быть решающим. На месторождениях Мак-Артур-Ривер и Маунт-Айза тонкослоистые вмещающие породы содержат ассоциации аутигенных минералов, образование которых требовало значительного обмена компонентами между норовыми флюидами и толщей осадков. В пределах первого месторождения эти ассоциации содержат калишпат, альбит и ферридоломит, на втором встречены калишпат, альбит, сидерит, феррикальцит и ферридоломит; аутигенные карбонаты местами замещают здесь сульфаты. На обоих месторождениях еще предстоит много сделать и уже делается для выяснения возрастных соотношений между сульфидами руд и несульфидными аутигенными минералами.

На основе анализа рассматриваемых соотношений в залежи H.Y.C. месторождения Мак-Артур-Ривер Уильямс пришел к заключению, что сульфиды отлагались в диагенетическую стадию на глубине не более 100 м от поверхности осадков. Доказательства отложения сульфидов в толще осадков основываются, в частности, на изучении доломитовых конкреций в породах лежачего и висячего боков. По степени уплотнения осадков определено, что конкреции формировались на глубине более 10 м. Несульфидные слойки, проходящие сквозь конкреции, намного тоньше за пределами конкреций, чем внутри, что свидетельствует об их усадке после образования конкреций. И наоборот, прослои тонкокристаллического пирита намного мощнее в окружающей породе, чем в конкрециях. Другое доказательство было получено при исследовании шаровидных кремнистых конкреций, которые образовались довольно рано и встречаются в пределах минерализованных зон. Бактериальные микрофоссилии, заключенные в кремнистой массе, замещаются и инкрустируются пиритом и ни в одном случае — галенитом или сфалеритом. Это дает основания полагать, что пирит образовался раньше галенита и сфалерита. Еще одно подтверждение такой последовательности минералообразования получено в результате изучения прослоев туфов в минерализованной зоне, где осколки вулканического стекла сохранились от разрушения при аутигенной перекристаллизации и сжатии только в мелких пиритовых конкрециях. Такие законсервированные осколки позднее замещались галенитом, сфалеритом, кварцем, доломитом или калишпатом. Однако ни одна из перечисленных особенностей не позволяет определить максимальную глубину захоронения осадков, на которой начинались процессы минерализации. Лучшим критерием в этом отношении являются обломки полосчатых пирит-галенит-сфалеритовых руд, идентичных обычным рудам залежи H.Y.C., встречающиеся в некоторых слоях внутрирудных оползневых брекчий. Анализ имеющихся данных показал, что, по-видимому, эти обломки попадают в оползневые брекчии из стратиграфически более древних минерализованных горизонтов, которые были приподняты и подверглись эрозии в пределах тектонически неустойчивой восточной границы залежи H.Y.C. Стратиграфическая позиция оползневых брекчий, содержащих рудные обломки, позволяет считать, что рудоотложение начиналось при глубине захоронения осадков не более 100 м.

На Раммельсберге очень удобным ключом к определению времени возникновения минерализации оказались карбонатные конкреции, подобные описанным на месторождении Мак-Артур-Ривер. Эти конкреции, фотографии которых приведены в работе Крауме и др., позволяют проследить последовательные стадии уплотнения в последовательных зонах роста конкреций. Хотя степень уплотнения породы вокруг конкреций и, следовательно, глубину их образования определить невозможно, поскольку вмещающие породы на иллюстрациях Крауме не показаны, наличие трещин усадки внутри некоторых конкреций служит доказательством их роста в стадию раннего диагенеза, когда осадки содержали большое количество воды. He возникает сомнения, что сульфиды появились в осадках очень рано. В то же время в одной из конкреций тонкие прослои галенита и сфалерита встречаются во внешних зонах роста конкреции и не продолжаются в центральную зону, образованную раньше. Это означает, что галенит и сфалерит формировались в процессе раннего диагенеза ниже поверхности раздела осадок — вода.

Несмотря на то что на месторождении Салливан подобные факты не были хорошо задокументированы, наличие признаков деформации осадков в рыхлом состоянии и рудных обломков в слоистых аргиллитах рассматривалось как доказательство отложения сульфидов близ морского дна или на его поверхности. Такие же признаки и аналогичное истолкование их приводятся для месторождения Мегген и для верхних рудных тел месторождения Силвермайнс Уильямсом и Мак-Ардлом. Хотя указанные факты очень хорошо согласуются с предположением о раннем отложении сульфидов, все же нам не известны какие-либо детальные исследования, проведенные на упомянутых месторождениях с целью проверки вероятности формирования минерализации в стадию диагенеза, а не в процессе осадконакопления. Поэтому мы предостерегаем против некритического принятия чисто конседиментационной гипотезы, пока такие работы не проведены. Разница между конседиментационным и диагенетическим вариантами становления оруденения ни в коем случае не является малозначащей, когда речь идет о выяснении механизма рудоотложения и разработки методов поисков и разведки.

Температура минералообразования. Выяснение вопроса о времени формирования оруденения рассматриваемых месторождений существенно осложнено также нехваткой данных по температурам минералообразования. Te немногие стратиформные месторождения в осадочных породах, для которых получены значения температур в результате изучения газово-жидких включений или распределения изотопов, перечислены в табл. 6. Из всех этих месторождений только Мак-Артур-Ривер, Силвермайнс, Лeди-Лоретта и Лайсвалль не испытали метаморфизма, который, видимо, лишает нас возможности установления первичных температур. Температурные пределы рудообразования не определены ни для одного из медных месторождений. Отсутствие данных объясняется тем, что месторождения этой группы, если они не метаморфизованы, характеризуются чрезвычайно тонкозернистыми рудами, что сильно затрудняет изучение газово-жидких включений и разделение минеральных фаз для изотопных исследований (а также обогащение руд).





Яндекс.Метрика