07.02.2018

Общая характеристика геологических особенностей стратиформных месторождений и их минерального состава


Основные особенности стратиформных месторождений в осадочных породах, обсуждавшиеся выше, отражены на рис. 9. Медные месторождения, которым свойственно вкрапленное оруденение, резко отличаются от большинства свинцово-цинковых, руды которых по преимуществу массивные или полосчатые. Второстепенные меднорудные и свинцово-цинковые рудные залежи представлены, как правило, вкрапленными рудами и приурочены к лежачему боку основных рудных тел или к рудоподводящим трещинным структурам. Сочетание крупных медных и свинцово-цинковых рудных залежей на Маунт-Айзе является, по всей видимости, уникальным: Связано ли это с действительно уникальным пространственным совпадением двух самостоятельных месторождений или с тем, что еще не найдены значительные меднорудные зоны у других известных свинцово-цинковых залежей либо зоны свинцово-цинковых руд у других известных залежей медных руд?
Обилие свинца и цинка в месторождениях Любин, Мансфельд и Джезказган резко контрастирует с их отсутствием в большинстве других залегающих в осадочных породах стратиформных медных месторождениях, несмотря на принципиальное сходство геологических условий формирования. Связано ли это с ошибочным направлением поисково-разведочных работ или с существованием каких-то специфических особенностей в природе минералообразующих растворов и процессах рудообразования в этих рудных районах — этот важный вопрос мы рассмотрим в следующем разделе.

Как можно видеть на рис. 9, для медных месторождений характерно поразительное сочетание таких признаков, как наличие проницаемых красноцветных пород, небольшое содержание сульфидов железа и барита. Многим свинцово-цинковым месторождениям свойственна отдаленная связь с красноцветами и эвапоритами, но гораздо более тесная ассоциация сульфидов с баритом. Указанные различия выражены настолько ярко, что все исключения заслуживают, по-видимому, самого пристального внимания.

Примечательной чертой рассматриваемых объектов является отсутствие связи между литологией вмещающих пород и другими геологическими особенностями месторождений. В качестве одного из наиболее ярких примеров такого явления можно привести резкие различия литологии пород и структурно-стратиграфической позиции Раммельсберга и Маунт-Айзы — двух месторождений, которые во многих других отношениях весьма похожи. Поэтому влияние литологических особенностей пород на оруденение представляется косвенным опосредованным влиянием таких факторов, как характер распределения органического вещества и/или случайная близость к рудоподводящим разломам.

В месторождениях с массивными и полосчатыми рудами литология вмещающих пород разнообразна, и сульфидная минерализация локализуется в них, как правило, беспорядочно, хотя и сульфиды, и несульфидные минералы, по-видимому, совместно подверглись последующему диагенезу. В целом литология вмещающих пород является, по всей видимости, одним из наименее существенных признаков рассматриваемых месторождений.

В результате проведенного выше анализа влияния тектонических условий на оруденение не удалось обнаружить никаких особенностей локализации, свойственных всем месторождениям. Это может объясняться недостаточностью наших знаний о структурной позиции и истории формирования месторождений. Многие медные месторождения располагаются там, где рассолы седиментационного бассейна, растекавшиеся в стороны по проницаемым осадкам лежачего бока рудных тел, могли встречать на своем пути восстановительные барьеры, но другие месторождения не обнаруживают заметного влияния структурных, стратиграфических или гидрологических условий. Многие свинцово-цинковые месторождения располагаются рядом или над рудоподводящими структурами, но на некоторых, например на Меггене, такие структуры не установлены. Каждое месторождение следует рассматривать как результат уникального сочетания условий, так как существует много возможных типов рудоподводящих структур, которые служат каналами для минералообразующих флюидов на их пути от потенциального источника металлов до потенциальных участков рудоотложения.

Зональность в стратиформных месторождениях среди осадочных пород характеризуется, как правило, стандартной последовательностью, но морфология зон очень изменчива. Для медных месторождений типичен зональный ряд от халькозин-борнитовой ассоциации с высоким отношением Cu/Fe (которой иногда предшествует зона гематитизированных пород, лишенная сульфидов) через зоны с понижающимся отношением Cu/Fe и халькопирит-пиритовую до зоны слабо пиритизированных пород. Эта последовательность обычно наблюдается и в вертикальном, и в горизонтальном направлении. Ориентировка зональности, как вертикальной, так и латеральной, часто меняется на противоположную в различных участках одного месторождения без соответствующих изменений литолого-фациального состава пород (примеры — Муфулира и Удокан). Зональный тренд обычно бывает сквозным, проходящим по вертикали через серию чередующихся осадочных фаций (Рокана, Редстон-Ривер и Уайт-Пайн). Хотя минеральную зональность объясняли влиянием палеогеографических условий, такое объяснение представляется сомнительным даже в тех случаях, когда оно выдвигалось с большой уверенностью (Замбия, медистые сланцы Европы), и совсем лишено оснований применительно к большинству прочих месторождений (Удокан, Редстон-Ривер, Уайт-Пайн и др.). К медным месторождениям без заметно выраженной зональности относятся те, в которых доминирующим или единственным медным минералом является халькозин. Руды их содержат переменные, но обычно небольшие количества пирита, доля которого не определялась, и, как правило, не подвергались метаморфизму. Весьма вероятно, что борнит и халькопирит, присутствующие в рудах сравнительно сильно метаморфизованных месторождений (например, месторождений Замбии), могли образоваться в результате взаимодействия между пиритом и халькозином при метаморфизме. Однако подобное объяснение не может быть подтверждено прямыми доказательствами, а в отношении таких неметаморфизованных образований, как месторождения в медистых сланцах, оказывается несостоятельным. Если зональность возникла в процессе метаморфизма, она должна отражать преимущественно особенности исходного распределения относительных количеств халькозина и пирита, а не различия в растворимости различных сульфидов меди и железа, что ограничивает возможность использования характера зональности для определения направления движения минералообразующих флюидов и возможных химических реакций.

На большинстве месторождений, содержащих наряду с медью значительные количества свинца и цинка, наблюдаемая последовательность, как правило, такова: медь —> свинец —цинк —> железо, что соответствует увеличению произведений растворимости моносульфидов указанных металлов при температуре ниже 200° С. Ho наблюдаются различные в разной степени выраженные перекрытия соседних зон, например медной и свинцовой, а также колебания в относительных содержаниях металлов в рудах. Расположение медной зоны в основании рудного тела и ее близость к предполагаемым питающим каналам в преимущественно свинцово-цинковых месторождениях согласуются с выводом о том, что медь достигает здесь состояния насыщения раньше, чем свинец и цинк. В ряде конкретных случаев обнаруживаются отклонения от указанного расположения зоны свинца относительно зон цинка и серебра, но в данный момент мы ими пренебрегаем, так как они мешают установлению общих закономерностей. Вопросы развития зональности во времени также очень важны, но на каждом конкретном месторождении они, в лучшем случае, не поняты до конца. Последнее прежде всего относится к месторождению Маунт-Айза, но длительные и эволюционировавшие во времени процессы минералообразования развивались, вероятно, на всех рассматриваемых месторождениях. Действительно, Смирнов считает длительность образования одной из отличительных черт стратиформных сульфидных месторождений.

Зональность свинцово-цинковых месторождений выражена наиболее отчетливо, когда они содержат значительное количество железа (как в сульфидной, так и в окисной форме), бария или меди. Зональный ряд свинец —> цинк —> барий является обычным, и, как правило, он ориентирован в стороны или вверх от возможного питающего канала. Однако и здесь существуют исключения, кроме того, возрастные соотношения изучены плохо. Вариации отношения свинец/цинк и содержаний элементов-примесей обычно выражены слабо, н, к сожалению, сведения о них в опубликованных работах редки. Интересны различия в поведении железа на разных месторождениях. Центральная обогащенная железом зона месторождения Салливан, по-видимому, приурочена к расположенному глубже питающему каналу. И наоборот, концентрации железа в сульфидной форме возрастают на фланге месторождения Маунт-Айза (Pb-Zn) и в висячем боку залежи H.Y.C. месторождения Мак-Артур-Ривер, но особенности распределения железа на этих месторождениях исследованы недостаточно детально. Окисные фации железистых кварцитов аналогичным образом тяготеют к внешней латеральной зоне минерализации на месторождении Тайнаг и, возможно, на Брокен-Хилле. Периферическая баритовая зона на месторождении Мегген выражена более резко, хотя и на других месторождениях барит концентрируется по периферии и в висячем боку. Интересный вариант зональности наблюдается на месторождении Силвермайнс, где массивный барит занимает ту же самую зону, что и стратиформные свинцово-цинковые руды, но располагается, пожалуй, ближе к рудоподводящему разлому. Он образовался отчетливо раньше и был брекчирован до привноса свинца и цинка.

Отсутствие каких-либо следов ореола околорудных гидротермальных изменений — одна из чаще всего отмечавшихся особенностей стратиформных медных и свинцово-цинковых месторождений. Если не принимать в расчет нетипичный минеральный состав таких сильнометаморфизованных свинцово-цинковых месторождений, как Брокен-Хилл, то осадочные породы, вмещающие и окружающие рудные тела большинства месторождений, по минералогическим особенностям, за вычетом сульфидов цветных металлов, выглядят (возможно, обманчиво) как вполне аналогичные неоруденелым породам, находящимся в соответствующей геологической обстановке. Зональность несульфидных минералов изучалась лишь в очень немногих случаях. Так, на медных месторождениях установлено отсутствие ангидрита и его явное замещение кальцитом и доломитом (Муфулира и другие месторождения Замбии). Рутил является единственным железо-титановым окислом в рудах Шабы (и во многих других медных месторождениях, которые мы исследовали), тогда как в красноцветных осадочных породах за пределами рудных зон широко развиты гематит, обломочные магнетит и ильменит. Довольнообычным является преобразование обломочных полевых шпатов в альбит или калишпат, но пространственные соотношения участков таких изменений с сульфидной минерализацией не описаны ни на одном из упомянутых нами месторождений.

Интенсивная перекристаллизация вмещающих пород с превращением в так называемые «силика-доломиты», которая сопровождает медные руды Маунт-Айзы, отличает это месторождение от всех других рассмотренных выше медных месторождений, но напоминает доломитизацию в секущих залежах ирландских месторождений, силицификацию «рудоносных глинистых сланцев» месторождения Раммельсберг, а также интенсивную хлоритизацию и турмалинизацию в лежачем боку и альбитизацию пород висячего бока Салливана. Стратиформные рудные залежи свинцово-цинковых месторождений редко сопровождаются заметным изменением или зональностью несульфидных минералов. Считалось, что эта особенность характерна и для рудной залежи Н. Y. С. месторождения Мак-Артур-Ривер, пока Логан не обнаружил там слабое, но достаточно четкое зональное изменение количественных соотношений калишпата с альбитом и доломита с кальцитом. На месторождении Маунт-Айза, где Ван ден Хевель установил развитие вокруг рудных тел широких зон, различающихся содержанием железа в доломите, сейчас начинает вырисовываться гораздо более сложная зональность.

В целом на проведение детальных и систематических минералогических работ в пределах любого из стратиформных месторождений в осадочных породах было затрачено чрезвычайно мало времени по сравнению с тем, которое необходимо для документации большой и сложной зональной системы. До тех пор пока этот пробел не будет восполнен, мы не имеем права заявлять, что в каком-либо из стратиформных месторождений значительные зоны изменения отсутствуют, и не будем иметь адекватной картины распределения минеральных ассоциаций, необходимой для правильного объяснения процессов рудообразования.

Еще одним узким местом является недостаток определений температур. Ни для одного из медных месторождений не установлено более или менее правдоподобных температурных границ в результате исследований изотопов, газово-жидких включений и минеральных ассоциаций. Это сделано лишь для очень немногих свинцово-цинковых месторождений. Te немногие определения, которые мы имеем, характеризуются сомнительной надежностью. В целом для стратиформных месторождений в осадочных породах пока наблюдается острый дефицит и в изотопных исследованиях, увязанных с детальными геологическими, петрографическими и геохимическими работами. Данные по изотопам серы позволяют предполагать существование различий в процессах рудообразования на медных и свинцово-цинковых месторождениях. Для медных месторождений характерны относительно низкотемпературные реакции восстановления сульфатов в системах с доминирующим влиянием окружающей среды, в то время как при формировании свинцово-цинковых месторождений ведущую роль, вероятно, играли более высокотемпературные реакции в системах с доминирующим влиянием рудообразующих флюидов. Существование таких различий подтверждается немногочисленными определениями изотопного состава углерода и кислорода из карбонатов месторождений. Несмотря на внушительный список литературы, посвященной исследованиям изотопов свинца, никаких определенных заключений об источнике этого и других металлов пока сделать нельзя.





Яндекс.Метрика