07.02.2018

Характеристика гидротермальных минералов медно-порфировых провинций


Хотя развитие медно-порфировой минерализации генетически связано с эпизональными интрузиями, воздействию гидротермального процесса в целом подвержены значительно большие объемы доинтрузивных боковых пород различного типа, а также более ранних комагматических дифференциатов, которые включают вулканический материал. Ранними детальными исследованиями процессов гипогенного изменения в медно-порфировой провинции юго-западной части Северной Америки установлено, что в конкретных месторождениях присутствуют явно различные минеральные ассоциации. По мере накопления данных стало очевидным, что определенные минеральные ассоциации развиваются во многих месторождениях этого региона. Наши знания особенностей изменения пород расширились благодаря вовлечению в круг исследований все возрастающего числа месторождений, широко распространенных во всем мире. Продолжают обнаруживаться обычные, уже ранее известные минеральные ассоциации, По и находок их новых разновидностей становится все больше. Сведения о гидротермальных минеральных ассоциациях, обычно наблюдаемых в меднопорфировых месторождениях, можно найти в детальных описаниях отдельных месторождений, а также в ряде обстоятельных обзорных работ.

Типы изменений. К-силикатный, или калиевый, тип изменения происходит в результате более или менее сильного калиевого метасоматоза и может сопровождаться в разной степени выраженным выщелачиванием кальция и натрия из пород, содержащих первичные алюмосиликатные минералы. К характерным минералам, которые являются либо привнесенными, либо стабильными первичными породообразующими фазами, относятся ортоклаз, биотит и кварц; они сопровождаются такими акцессорными, не играющими существенной роли минералами, как альбит, серицит, ангидрит и апатит. (Термин «К-силикатный» не означает, что требуются дополнительные количества калия для образования устойчивой пары К-полевой шпат + биотит, в то время как термин «калиевый» подразумевает калиевый метасоматоз пород, содержащих эти фазы.) Среди рудных минералов обычны магнетит, халькопирит, борнит и пирит. Магматический щелочной полевой шпат обогащен калием, а магматический биотит в основном изменен до более магнезиальной разности, которая ассоциируется с рутилом, образовавшимся в результате высвобождения титана. Железо, освобождающееся из первичного биотита или из других мафических силикатов, подвергшихся биотитизации, идет на образование одного или нескольких рудных минералов, таких, как магнетит, халькопирит, пирит и борнит. Пирита всегда немного в противоположность борниту и магнетиту. К-метасоматоз обычно имеет место в порфировых центрах или вблизи них, хотя широкий ореол биотитизации распространяется и в боковые породы.

Филлитизация или серицитизация происходит в результате выщелачивания натрия, кальция и магния из алюмосиликатных пород, при этом калий может привноситься или выделяться из первичного породообразующего полевого шпата. Этот тип изменения может приводить к почти полному замещению породообразующих силикатов серицитом (или мусковитоподобными минералами) и кварцем, а также к разрушению первичной структуры породы. Железо из ранее существовавших мафических минералов вместе с привнесенными железом и серой может пойти на образование пирита, содержание которого достигает 10 об.%. Обычно присутствует халькопирит, но его количество редко превышает 0,5 об. %. Поскольку кварц, серицит и пирит в калиевой ассоциации присутствуют как акцессорные минералы, то филлитовую ассоциацию следует характеризовать лишь их соотношением, не учитывая находящегося в равновесии К-полевого шпата.

Аргиллизация заключается в образовании новых глинистых минералов в силикатных породах. При формировании этой ассоциации доминируют кислотные условия, и выщелачивание всех щелочных катионов происходит достаточно полно. Если в породе остаются ограниченные количества калия, кальция и магния, идущие на образование монтмориллонита, иллита, гидрослюд и хлорита вместе с каолинитом или без него, то аргиллизацию называют умеренной. Действие кислот приводит к образованию каолинита-диккита, а при некоторых условиях и пирофиллита. В тех случаях, когда данные фазы сопровождаются диаспором, кварцем или аморфным кремнеземом, андалузитом и изредка корундом, это означает, что ассоциация возникла в результате аргиллизации повышенной интенсивности.

В ранних исследованиях приповерхностных частей медно-порфировых месторождений всепроникающей аргиллизации силикатных пород приписывалась связь с процессом минерализации, но изучение более глубоких горизонтов показало, что такая аргиллизация имеет во многих местах супергенное происхождение. Ассоциации, возникающие при интенсивной аргиллизации, содержат различные количества алунита. Этот минерал образуется в условиях повышенной кислотности с использованием калия, первоначально присутствовавшего в породе или привнесенного. Главным сульфидом, связанным с аргиллизацией, является пирит, хотя могут присутствовать также халькопирит и реже борнит. Мышьяк в этой ассоциации присутствует в виде энаргита и теннантита.

Пропилитизация характеризуется главным образом развитием в магматических породах новых кальциевых и магнезиальных минералов, возникших в результате перегруппировки первичных породообразующих компонентов; она, по существу, эквивалентна зеленосланцевой фации метаморфизма. Главные минералы хлорит, эпидот и кальцит образуются путем изменения мафических минералов и анортитовой составляющей плагиоклаза, что сопровождается привносом небольших количеств H+ и СO2. Калий, освобождаемый при хлоритизации биотита, концентрируется во второстепенном сериците, а альбитовая составляющая первичного плагиоклаза в основном сохраняется. Акцессорными минералами являются апатит, ангидрит, анкерит и гематит. Сульфиды могут совершенно отсутствовать, но могут быть представлены небольшими количествами пирита или изредка промышленными концентрациями халькопирита; все это в основном зависит от позиции, которую занимают пропилитовые ассоциации относительно интрузивных центров.

Скарны (кальциево-силикатные изменения) образуются путем контактового метаморфизма и метасоматоза карбонатных боковых пород. В случае контактового метаморфизма состав новообразованных минералов контролируется общим химизмом первичных карбонатных пород и температурой изменения. Так, например, мрамор образуется из чистого известняка, а гроссуляр и клиноцоизит — за счет глинистого известняка. Ho в обстановке формирования медно-порфирового оруденения широко проявленные метасоматические процессы, отмечаемые в интрузиях, распространяются в карбонатные боковые породы, образуя скарн достаточно далеко от зоны, совершенно справедливо относимой к зоне термального метаморфизма (Гаспе, Йерингтон). Характерно, что ангидритовый скарн состоит из грандитового граната, клино-пироксена и волластонита, т. е. из группы кальциевых силикатов, лишенных H2O. Этот подтип измененных пород образуется в результате интенсивного железного и кремниевого метасоматоза; глубокий железный метасоматоз может привести к формированию больших масс магнетита, как это имеет место на месторождении Санта-Рита. Магний, необходимый для образования салитового пироксена, обычно присутствует в первичной породе в виде доломита. Сопровождающие сульфидные фазы включают пирит, халькопирит и сфалерит, при этом два последних минерала часто присутствуют в достаточных количествах, чтобы образовывать высокосортную руду. Водный скарн чаще всего состоит из богатого магнием хлорита, тремолита — актинолита, хризотила, эпидота, талька и гидротермального кальцита. Эти минералы обычно присутствуют в породах, лишенных первичных магнезиальных фаз, что свидетельствует о магнезиальном, а также кремниевом метасоматозе. Из окислов железа обычно встречается гематит; могут присутствовать также халькопирит, пирит и сфалерит. Спорадически распространены апатит, флюорит, везувиан, цеолиты и ангидрит или гипс.

Наконец, силицификация проявляется в образовании кварцевых жил и замещении силикатных и карбонатных пород или появлении криптокристаллических минералов кремнезема, таких, как яшма и халцедон. В отличие от образования кварца в ассоциации с другими, типичными для процессов филлитизации и аргиллизации силикатными минералами силицификация требует сочетания кремниевого метасоматоза и выщелачивания катионов в количествах, достаточных, чтобы произошло удаление не только щелочей, но также и алюминия. Этот процесс изменения сопровождается выделением пирита и, что менее обычно, халькопирита или борнита, которые местами дают промышленные концентрации. Обычен также турмалин.

Сульфидная минерализация может рассматриваться как еще один тип изменения, обусловленный гидротермальной активностью в медно-порфировой системе. Промышленная рудная минерализация медно-порфировых месторождений формируется в результате как гипогенных, так и супергенных процессов. Гипогенная минерализация возникает в определенный промежуток времени и обычно представлена халькопиритом, ассоциирующимся с различными количествами пирита. В этой ассоциации может присутствовать борнит или пирротин, замещающие пирит. Сульфиды выделяются в прожилках обычно вместе с кварцем, а также рядом с трещинами, в боковых породах, где эти сульфидные минералы могут замещать первичные ферромагнезиальные минералы. Сфалерит рассеян в поздних жилах и прожилках, а также встречается вместе с халькопиритом в тактите. Энаргит и другие сульфосоли могут сопровождать пирит при аргиллизации. Молибденит обычен в качестве акцессорного минерала и выделяется вместе с халькопиритом или борнитом при самой ранней минерализации силикатных пород, а также покрывает стенки трещин на поздних стадиях минерализации. Вторичные минералы представлены окислами, карбонатами, сульфатами и силикатами меди, образующими поверхностный чехол или мелкие гнезда замещения силикатных минералов, а также супергенными сульфидами, главным образом халькозином, который замещает гипогенные сульфиды.

Характер процессов замещения и минерализации. Процесс изменения медно-порфировой системы может быть описан двояко: или с точки зрения путей, по которым эти явления развивались, или имея в виду результаты этих процессов. Термины «избирательное», «проникающее, или полное», и «прожилковое» (selective, pervasive, vein-veinlet) применяются для характеристики различных форм изменения. Поскольку изменение силикатных пород рассматривается как результат движения сквозь них растворов, богатых H2O, то проницаемость пород приобретает первостепенное значение для этого процесса. Наиболее распространенным и легче всего наблюдаемым свидетельством степени проницаемости является количество трещин в порфировых телах и вмещающих их породах. В порфировых системах встречаются трещины всевозможных масштабов; по-видимому, они начинают развиваться на очень ранней стадии остывания плутонов и периодически продолжают образовываться в течение гидротермального процесса.

От таких проницаемых каналов на месторождениях в разное время и в разных местах, очевидно, начинается избирательное и проникающее изменения. Избирательное изменение, во многих отношениях наиболее трудноуловимый тип процесса, заключается в воздействии растворов на определенные минералы. Чаще всего подобный тип изменения выражается в превращении роговой обманки или амфибола в больших объемах породы во вторичный биотит на ранней стадии эволюции сложных гидротермальных систем. Воздействие этого процесса изменения на другие минералы, по-видимому, незначительно, и в более поздний период охлаждения селективно измененный биотит может в свою очередь превратиться в хлорит. Проникающее изменение определяется как процесс, в результате которого один тип породы полностью превращается в другой. В итоге обычно возникает порода, отличающаяся по составу, минералогии и структуре от первичной породы, существовавшей до изменения. Объемы пород, вовлекаемые в этот процесс, могут колебаться от единиц до сотен кубических метров. Примером полного изменения служит превращение силикатных пород в массу окислов железа, кремнезема и глинистых минералов под влиянием супергенных процессов, которые воздействовали на породы, первоначально содержавшие гипогенную пиритовую минерализацию. И избирательное, и проникающее изменения, по-видимому, распространяются от трещин, часть которых пересекает рудообразующие минералы, в то время как другие микротрещины образуют в породе извилистые ходы, огибая минеральные зерна или обломки. He всегда ясно, происходит ли проникающее изменение вдоль микротрещин, поскольку сами они практически не заполнены продуктами изменения. Однако в литературе описаны случаи, например на месторождениях Рей и Бингем, когда полное замещение биотита, по-видимому, происходило в объемах породы, заключающих большое количество трещин. На данных месторождениях наиболее распространенным типом изменения является прожилковый, при этом в порфирах и вмещающих породах обнаруживаются свидетельства того, что эволюция трещин, вдоль которых происходило такого рода изменение, была непрерывной и проявилась широко. Непрерывность развития трещин в течение эволюции гидротермальных систем доказывается наличием серий пересекающихся трещин, о последовательной генерации которых свидетельствуют различные минеральные ассоциации, возникавшие в процессе изменения. Жилообразующие минералы, располагаясь вместе с этими вторичными ассоциациями, обычно очень сходны с минералами, которые одновременно выделялись в зальбандах жилы, но, как правило, набор минералов в жилах оказывается беднее, чем в прилегающей породе. Примером прожилкового типа изменения служат кварц-пиритовые жилы, сопровождаемые относительно широко развитыми зальбандами, в которых первичные силикаты превращены в кварц и серицит. При тесном расположении трещин оторочки соседних жил перекрываются и порода становится полностью измененной.

Гипогенную медно-порфировую минерализацию обычно описывают как «вкрапленную», но это обусловлено степенью детальности наблюдения. Если говорить о характере оруденения в масштабах месторождения, подходит именно этот термин, так как большие объемы руды содержат ценную минерализацию во вкрапленном виде. Однако при более детальном подходе оказывается, что размещение сульфидов в рудной массе контролируется трещиноватостью. И требуются тщательные наблюдения, чтобы точно установить соотношение прожилкового и вкрапленного оруденения; вероятнее всего, более 90% объема сульфидов будет контролироваться трещинами. Даже если имеются явно вкрапленные изолированные зерна сульфидных минералов, то и тогда можно наблюдать, что они приурочены к микротрещинам в боковой породе или, в случае жильного оруденения, располагаются в оторочках жил. Андерсон и др. описали такие проявления на месторождении Багдад, отметив, что даже когда зерна кажутся изолированными, они все же располагаются в виде цепочек, отложившись вдоль трещин, позднее залеченных и замаскированных кварцем и ортоклазом.

Минеральная зональность и парагенезис. В связи с проведением многоаспектных исследований медно-порфировых месторождений установлена определенная зональность и парагенетическая картина распределения минеральных ассоциаций, возникающих в результате процессов изменения. Минеральную зональность в порфировых системах, впервые, насколько нам известно, выявили Петерсон и др. на месторождении Касл-Дом. В дальнейшем это явление привлекло к себе внимание многих исследователей. В почти одновременно появившихся статьях Роз и А. Джеймс описали зональность, наблюдаемую во многих медно-порфировых месторождениях юго-западной части Северной Америки. Этим статьям непосредственно предшествовала работа Лоуэлла и Гилберта об общем характере зональности на медно-порфировых месторождениях; в своих выводах авторы базировались на данных, полученных для системы Сан-Мануэль — Каламазу в Аризоне. Плодотворность концепций зональности стала общепризнанной, и данная модель зональности использовалась как при разведке, так и в качестве основы для многих научных исследований. Поскольку ранние модели, описывавшие зональность, невозможно было применить к некоторым медно-порфировым месторождениям, были предложены модификации этих моделей, учитывающие различные типы боковых пород и структурные факторы, а также разнообразие состава пород. Многие работы, вышедшие в 1960-х годах, были посвящены последовательности образования жил и парагенетическим ассоциациям, возникающим в ходе процессов изменения; такие исследования проводились на месторождениях Санта-Рита, Рей и Итака-Пик. В более ранней работе, посвященной месторождению Багдад, сообщалось об одновременности некоторых процессов изменения и о фактах, подтверждающих определенную последовательность отложения сульфидов в жилах.

Процессы изменения интрузий и силикатных боковых пород. Лоуэлл и Гилберт и Роз в общих чертах охарактеризовали геометрию участков, захваченных разными процессами изменения в интрузиях юго-западной части Северной Америки, залегающих среди силикатных пород и содержащих медно-порфировую минерализацию. Эти описания показывают, что продукты К-метасоматоза занимают центральное положение и развиваются в интрузии или вблизи нее; ассоциации, связанные с филлитизацией и аргиллизацией, располагаются вокруг калиевого ядра, а пропилитизированные участки образуют широкий ореол у внешних границ действия гидротермальных флюидов в интрузивных или во вмещающих силикатных породах (рис. 21). Два дополнительных типа изменения, представленных ассоциациями кварц + серицит + ортоклаз и хлорит + серицит + эпидот + магнетит, выделяются Лоуэллом и Гилбертом в качестве глубинных аналогов соответственно процессов К-метасоматоза и пропилитизации. Рудная оболочка, содержащая примерно 1 об.% всех сульфидов и почти равные количества пирита и халькопирита, располагается на границе между зонами филлитизации и К-метасоматоза и распространяется внутрь последней зоны. На некоторых месторождениях качество руды понижается в сторону центрального слабо оруденелого или безрудного ядра, однако на других эта центральная зона содержит богатые кварцевые жилы. Зона филлитизации отличается высокими концентрациями (до ~10 об.%) пирита, но низкими значениями отношения халькопирит/пирит. Описанная здесь модель Лоуэлла и Гилберта базируется в основном на петрографических исследованиях месторождения Сан-Мануэль — Каламазу, расположенного в интрузии и во вмещающих ее породах сходного кварц-монцонитового состава.
Различные модели зональности упомянутых выше порфировых систем, показывающие распределение минералов при кульминации гидротермальной активности, статичны; они были критически рассмотрены Густафсоном. Большинство описаний зонального распределения продуктов изменения на конкретных месторождениях также не отражают хронологических соотношений между различными ассоциациями. Такие соотношения не всегда просто установить. В работе Мейера и Хемли обсуждены проблемы, связанные с определением однозначных возрастных соотношений среди продуктов изменения различных типов, в частности для ассоциаций, возникающих в процессе филлитизации и аргиллизации, а также соотношений аргиллизации с супергенными процессами. Тем не менее доступные нам парагенетические данные по многим медно-порфировым месторождениям показывают, что филлитизация почти неизменно развивается после К-метасоматоза и пропилитизации. Возрастные соотношения ассоциаций К-метасоматоза и пропилитизации не столь определенны. Эти зоны обычно развиваются соответственно в интрузиях и во вмещающих их породах. Трещиноватость, с которой связана поздняя филлитизация, проявляется на контакте между этими двумя типами пород или вблизи него. Одна из причин трудности установления возрастных соотношений! между К-метасоматозом и пропилитизацией заключается в том, что более молодая, нарушающая структуру породы филлитизация накладывается на границу между ними, уничтожая различия между ними.

Исследования процессов изменения на медно-порфировых месторождениях мира, проведенные с различной степенью детальности, выявили множество объектов, на которых схема зональности отличалась от предложенной Лоуэллом и Гилбертом. Гилберт и Лоуэлл сами отмечали некоторые отклонения и определили геологические факторы, которые могли бы быть ответственными за эти вариации. К таким факторам относятся составы боковых пород, флюидов и интрузий, уровень среза и структурный контроль образования интрузий и минерализации. Особенно сильные отклонения от модели месторождения Сан-Мануэль — Каламазу имеют место в том случае, когда связанные с рудой интрузии обладают кварц-диоритовым, а не кварц-монцонитовым составом.

В кварц-диоритовых интрузиях филлитизация иногда проявлена лишь незначительно или совсем отсутствует. Здесь она развилась позднее К-метасоматоза и пропилитизации, так же как и в кварц-монцонитовых интрузиях. При К-метасоматозе биотит доминирует над ортоклазом, что отражает более мафический характер породы данного типа. Местами вместе с К-содержащими фазами присутствует альбит, и в некоторых случаях он может быть ошибочно принят за К-полевой шпат. В отличие от серицита хлорит представляет собой второстепенный минерал и вместе с альбитом указывает на сочетание процессов К-метасоматоза и пропилитизации. Более интенсивная пропилитизации развивается по периферии зерен минералов (а также замещая их) в зоне К-метасоматоза и выражена превращением биотита в хлорит + эпидот, хотя в целом К-метасоматоз не обязательно предшествует пропилитизации. Прожилки альбита и эпидота обычно связаны с пропилитизацией. В отдельных случаях высокая концентрация кальция в кварц-диоритовой вмещающей породе приводит к появлению в центральной зоне актинолита и (или) пироксена (Танама, Меде, Колоула, Гренайл). Сульфидная минерализация в этом типе интрузий приурочена либо к зоне К-метасоматоза, либо к зоне пропилитизации, либо к обеим вместе; отношение халькопирит/пирит близко к единице, и содержание гипогенной меди обычно достаточно высокое (>0,4%), и руды являются кондиционными даже при отсутствии процессов сульфидного обогащения. Другая разновидность сульфидных ассоциаций, характеризующихся присутствием пирротина с подчиненным развитием продуктов филлитизации, отмечается в некоторых медно-порфировых системах в кварц-диоритовых интрузиях района Каскадных гор Однако есть сведения, что пирротин встречается также и в кварц-монцонитовой интрузии Мамут.

Нетипичные ассоциации продуктов изменения и зональность проявлены также в порфирах, которые обеднены кварцем; обычно это диоритовые разности, переходные к сиенитам. Холлистер описал диоритовую модель для процессов изменения на медно-порфировых месторождениях, связанных с интрузиями, бедными SiO2 (щелочной медно-порфировый тип, по Барру и др.), и указал на многочисленные различия между этой моделью и моделью Лоуэлла и Гилберта. Первоначально диоритовая модель возникла в связи с наблюдениями в Канадских Кордильерах и включала множество черт, аналогичных тем, которые были обнаружены в кварц-диоритовых интрузиях, описанных выше. Наиболее существенное сходство заключается в слабом развитии или отсутствии продуктов филлитизации и в обилии вторичных Mg-, Fe- и Са-минералов. В зоне метасоматоза месторождений диоритового типа биотит обычно преобладает, а ортоклаз может совсем отсутствовать. Пропилитизации, выраженная ассоциацией хлорит эпидот + альбит + карбонат, развивается на периферии и является более поздней; имеются признаки, указывающие на замещение этой ассоциацией внутренней зоны К-метасоматоза. В ряде случаев ранняя центральная зона биотитизации полностью замещается ассоциацией хлорит + ортоклаз. В таких месторождениях и зона К-метасоматоза, и пропилитовая зона могут содержать гипогенную Cu-минерализацию в виде халькопирита и борнита; содержание пирита в них значительно ниже, чем оно обычно бывает в кварц-монцонито-вых интрузиях.

В зависимости от проницаемости пород и размера центральной интрузии латерально расположенные зоны изменения могут распространяться на некоторое расстояние в прилегающие боковые породы. Когда боковые породы и интрузии характеризуются сходным составом (как это имеет место на месторождении Сан-Мануэль — Каламазу), в пределах участка, сложенного породой постоянного состава, развитие ассоциаций находится в зависимости от изменений температуры и химизма флюида. Вторичные минералы в силикатных боковых породах могут быть очень близкими к минералам, возникающим в интрузиях. Аркозовые осадочные породы подвергаются К-метасоматозу, филлитизации и пропилитизации таким же образом, как и гранитоиды (Моренси, Глоб — Майами, Пало-Верде). Диоритовые интрузии, секущие андезит или базальт, вызывают развитие в последних ассоциации вторичных Ca-Mg-минералов (Пангуна, Бощекуль). В Карибском регионе низкая ступень зеленосланцевой фации метаморфизма регионально развита в третичных вулканических породах и интрузиях, которые почти все имеют кварц-диори-товый состав. В связи с этим пропилитизация охватывает все породы, и выделять различные типы изменений в данном случае исключительно трудно.

Месторождение Сьеррита предоставляет необычайно счастливую возможность изучить влияние химического состава силикатных боковых пород на минералогию процессов изменения. На этом месторождении кварц-монцонитовые и кварц-диоритовые породы, вмещающие интрузию кварц-монцонитового порфира, залегают также в контакте друг с другом. Прис и Бин установили, что в то время как К-силикатные прожилки и соответствующее изменение развиты и в интрузивных, и во вмещающих кварцевых монцонитах, кварц-диоритовая порода также подверглась кратковременному процессу К-метасоматоза с образованием К-фаз, сопровождающихся, альбитом, которые частично заместились минералами последующего процесса пропилитизации. Эта парагенетическая последовательность повторяется в виде нескольких генераций секущих жил в кварцевом диорите, указывающих на то, что в данном случае пропилитизация является не просто всеохватывающим регрессивным явлением.

Изменение карбонатных боковых пород. Наиболее контрастные вторичные ассоциации, образующиеся в боковых породах и порфире, возникают в том случае, когда вмещающие породы представлены известняком или доломитом. При таких обстоятельствах классические зоны К-метасоматоза и филлитизации ограничиваются периферическим скарном. Всестороннее изучение скарнов на медно-порфировых месторождениях юго-западной части Северной Америки, проведенное Эйнауди, выявило закономерную зональность и парагенетические соотношения, обусловленные силицификацией карбонатных боковых пород. Эйнауди показал, что изменение известняка начинается с развития мрамора, после чего образуется безводный тактит, который распространяется в сторону от интрузивного контакта, замещая мрамор. Гидротермальная минеральная зональность известково-силикатных скарнов выражена образованием вблизи интрузивного контакта зоны грандитовый гранат + диопсидовый пироксен (салит) ± эпидот ± магнетит, которая постепенно переходит через зону с доминирующим диопсидом (а местами волластонитом) в мрамор, располагающийся по периферии. Внутренние зоны вторгаются во внешние, что указывает на развитие и распространение безводного тактита по направлению от интрузивного контакта в боковые породы. В большинстве месторождений халькопирит и пирит связаны с самой внутренней зоной гранатизации, а сфалерит и менее значительные выделения халькопирита и борнита приурочены к внешней зоне. Однако на месторождении Мишен наибольшая концентрация медной минерализации приурочена к контакту скарна с мрамором. Безводные тактиты обычно пересекаются и до некоторой степени замещаются жилами, сложенными более поздней ассоциацией кварц + карбонат + магнетит + гематит + пирит и имеющими оторочки, которые образованы одним или несколькими минералами водного тактита, включая тремолит — актинолит, хлорит, эпидот и нонтронит. На некоторых месторождениях (Санта-Рита, Силвер-Белл, Или и Лейкшор) такие жилы содержат богатую медную минерализацию. На незначительном числе месторождений (Кристмас, Гейлор-Крик, Стар-Маунтинс, Папуа — Новая Гвинея) безводный эндоскарн (сложенный главным образом эпидотом) имеет мощность от нескольких сантиметров до нескольких метров и может содержать убогую медную минерализацию. Однако, как правило, в меднопорфировых системах эндоскарны отсутствуют, наоборот, минерализованные скарны с компонентами эндоскарна не ассоциируются с минерализованными интрузиями.

По доломитовым боковым породам обычно развивается ранний богатый магнием безводный скарн, состоящий из диопсида и форстерита; он предшествует образованию прожилков водных минералов, таких, как тальк и серпентин (Силвер-Белл, Туин-Бьюттс). По осадочным породам, содержащим и карбонатные, и обломочные силикатные минералы, часто развивается метаморфический тактит (волластонит, диопсид, зпидот, гроссуляр), и это происходит до их замещения безводным метасоматическим тактитом (андрадит) или изменения под действием К-метасоматоза, который типичен для магматических пород и аркозовых отложений (Туин-Бьюттс, Мишен, Гаспе); сульфидная минерализация может ассоциироваться или с безводным тактитом, или с более поздними водными минералами. Известково-силикатные минералы могут также развиваться вдоль контакта между чистыми известняками и осадочными силикатными породами в результате локальной миграции кальция и кремния от соответствующего источника в контактирующие породы.

Корреляция между ассоциациями, возникающими при изменении в интрузивных и карбонатных боковых породах, была проведена на небольшом числе месторождений. В Бингеме Эйнауди параллелизовал биотитнзацию штока с образованием тремолита в прилегающем тактите на основании соотношения новообразованных минералов с пересекающими контакт жилами. Сходным образом на месторождениях Санта-Рита, Или и Силвер-Белл К-метасоматиты в гранодиоритовом порфире коррелируются с актинолитсодержащим безводным тактитом в карбонатных боковых породах. Эйнауди, Нильсен и Джеймс связывают развитие водного тактита с филлитизацией в примыкающих интрузиях. Согласно Эйнауди (в печати), на верхних горизонтах месторождения Бингем поздним стадиям развития водного тактита соответствует свинцово-цинковая минерализация и выделение минералов мышьяка, таких, как теннантит и арсенопирит. На месторождении Или Фурнье и Бауэр и др. обнаружили внутри минерализованного порфира переход в вертикальном направлении от зоны К-метасоматоза к зоне филлитизации, а Джеймс параллелизовал этот переход со сменой снизу вверх безводного скарна силицифицированными карбонатными боковыми породами. Развитие актинолитовых прожилков в безводном скарне на месторождении Или коррелируется с биотитизацией в штоке. Этот актинолит пересекается еще более молодыми «глинисто-сульфидными» жилами (кварц + кальцит сульфиды + магнетит с оторочками, представленными ассоциацией кварц + магнетит + актинолит + нонтронит), которые Эйнауди считает одновременными со сменой К-метасоматоза филлитизацией в штоке. Более широкое обсуждение природы тактитовых минералов, процессов силицификации и изменения интрузий на месторождениях медно-порфирового типа проведено Эйнауди.

Изменение пород кровли. Сведения, полученные в результате бурения и проходки горных выработок на медно-порфировых месторождениях, изучения системы Сан-Мануэль — Каламазу, а также в связи с реконструкцией геологических колонок, говорят о том, что медно-порфировые системы имеют вертикальную протяженность порядка нескольких километров, при этом кровля порфиров в момент их внедрения находилась на небольших глубинах (от 1 до 2 км). Природа изменения дорудных перекрывающих пород представляет значительный интерес при разведке не выходящей на поверхность минерализации. Доинтрузивные породы кровли могут отличаться от боковых пород, вмещающих порфиры. Однако в некоторых системах могли доминировать комагматические вулканичсские породы. На ряде месторождений гипогенная минерализация этих перекрывающих пород предположительно оценивается по интенсивности супергенного обогащения, которое не может быть объяснено выщелачиванием гипогенной меди из толщи перекрывающих пород, характеризующихся такой же убогой минерализацией, что и нижележащая интрузия.

Лоуэлл и Гилберт условно замкнули зоны изменения над верхней частью центральной зоны К-метасоматоза, предположив, что зональность в распространении силикатных минералов по вертикали такая же, как и по латерали. Подобная вертикальная зональность была обнаружена Фурнье и Бауэром и др., которые выявили на месторождении Или переход от К-метасоматоза к филлитизации. Густафсон и Хант описали еще более сложный характер изменения дорудной кровли на месторождении Эль-Сальвадор. Там ранняя пропилитизация (хлорит + эпидот) венчает центральную и более глубокую К-силикатную зону (ортоклаз + биотит), содержащую ангидрит и халькопирит-пиритовую минерализацию. Выделяется последующая стадия филлитизации, во время которой в данной системе происходило наложение сначала серицита, хлорита и пирита, а затем серицита, кварца и пирита на породы, подвергшиеся пропилитизации и К-метасоматозу соответственно на верхних и нижних горизонтах. В более позднее время вместе с серицитом и одновременно с борнитом, пиритом, теннантитом и энаргитом образовывались андалузит и в небольших количествах пирофиллит, диаспор и алунит. Самая поздняя гидротермальная активность распространялась далеко за пределы последней порфировой интрузии и привела к широкому развитию аргиллизации в более ранних интрузивных и вулканических породах. Подобные изменения, включавшие образование гематита и местами халькопирита и пирита, отмечаются в риолитовых вулканических породах апикальной части интрузий в Томбули и Томбулилато. На месторождениях верхнего уровня в Центральном Казахстане (в том числе на Коунраде) отмечается широкое развитие серицитизации и прогрессивной аргиллизации, одновременных с халькопиритовой и пиритовой минерализацией; вслед за этими изменениями произошло отложение небольших количеств энаргита, теннантита, галенита и сфалерита.

Данные, приведенные Густафсоном и Хантом и другими цитированными здесь авторами, были получены в результате изучения главным образом верхних частей интрузий, а не пород дорудной кровли. Хотя эти данные могут быть вполне обоснованно экстраполированы на участки кровли, по-видимому, наиболее убедительная документация изменений в доинтрузивной кровле была произведена на перспективном участке Ред-Маунтин (Аризона). Здесь, видимо, хорошо сохранились следы главной стадии медно-порфирового изменения благодаря тому, что на глубине отсутствуют интенсивная поздняя стадия филлитизации и широко проявленная в других местах аргиллизации. Информация, полученная при бурении, свидетельствует о последовательной смене с глубиной умеренной аргиллизации (каолинит, монтмориллонит, алунит, аморфный кремнезем, теннантит, энаргит и пирит) филлитизацией, а затем К-метасоматозом, а также о снижении содержания сульфидов и величины отношения пирит/халькопирит. Сведения о подсечении буровыми скважинами центральной интрузии в Ред-Маунтин отсутствуют; предполагают, что порфир существует на глубине. Если это так, то зона К-метасоматоза находится над ним и распространяется в дорудные вулканические породы.

Сульфидно-силикатные ассоциации. Многие исследователи указывают на пространственные соотношения сульфидной минерализации с определенными зонами изменения в широком масштабе. Чаще всего она коррелируется с биотитизацией (например, на месторождениях Бингем, Багдад, Мамут, Браден и Тейсан). Согласно модели процессов изменения и минерализации Лоуэлла и Гилберта (рис. 21), гипогенная медная минерализация приурочена к внешним частям зоны К-метасоматоза, примыкающей к зоне филлитизации. С внешней стороны от границы зон К-метасоматоза и филлитизации сульфидных минеральных выделений становится больше, но представлены они почти исключительно пиритом.

Исследования конкретных медно-порфировых месторождений показывают, что минерализация может сочетаться буквально с любыми ассоциациями, возникшими в результате любых процессов изменения, и минеральными прожилками. В ряде мест халькопиритовая минерализация концентрируется в основном в пределах филлитизированных участков (Белл, Британская Колумбия; Коунрад и некоторые среднеазиатские месторождения России; ряд месторождений Аляски; Бор), но в некоторых случаях остается неясным, имеет ли это изменение гипогенное или супергенное происхождение. Аргиллизация на медно-порфировых месторождениях чаще всего рассматривается как супергенный процесс, так как она ассоциируется с халькозином зоны вторичного обогащения, но изучение стабильных изотопов показывает, что глинистые минералы или серицит и связанные с ними сульфиды образуются также и при гипогенных процессах. На ряде месторождений в диоритовых интрузиях и боковых породах, где филлитизация в основном отсутствует, большая часть минерализации ассоциируется с пропилитизацией (Сьеррита — Эсперанса, Ингербелл — Коппер-Маунтин, Эль-Арко). Хотя ядерные части большинства медно-порфировых месторождений несут убогое оруденение или вообще пусты, в некоторых случаях они содержат борнит-молибденитовую минерализацию (например, Бингем, Бьютт) и богатую концентрацию сульфидов в кварцевых линзах и жилах (Йандера, Майданпек). Хатчинсон и Ходдер предположили, что месторождения с богатой массивной рудой в ядре и прожилковой минерализацией по периферии могут быть переходными между колчеданным и медно-порфировым типами месторождений, являющимися конечными членами ряда. Несмотря на разнообразие упомянутых здесь жильных минералов, находящихся вместе с медной минерализацией в интрузивных породах, все же самой обычной на меднопорфировых месторождениях является ассоциация халькопирита с продуктами К-метасоматоза, среди которых более характерен минерал биотит.

Жилы среди аргиллизированной породы в апикальных частях меднопорфировых систем могут содержать халькопирит и пирит, а иногда и борнит, которые обычно сопровождаются сульфосолями (энаргитом, теннантитом, тетраэдритом), как это имеет место на месторождениях Бьютт, Эль-Сальвадор, Ред-Маунтин (Аризона), Томбули и Томбулилато (северное Сулавеси), а также в Кафане и Кедабеке (Малый Кавказ). Бримхолл и Густафсон и Хант указывают, что такая минерализация на первых двух месторождениях из перечисленных выше возникла в результате ремобилизации ранее отложенного халькопирита под действием поздних флюидов метеорного происхождения. Аналогичный тип обогащения в виде жил, содержащих кальцит + цеолиты и монтмориллонит, отмечается на месторождении Йандера и, возможно, Сьеррита.

При обсуждении геологических особенностей, наблюдаемых на различных уровнях среза медно-порфировых систем Чили и Аргентины, Силлитое пришел к выводу, что периферическая Pb-Zn-минерализация, описанная Лоуэллом и Гилбертом и хорошо проявленная на месторождении Бьютт, характерна для высоких горизонтов дорудной кровли, сложенной вулканическим материалом, сингенетичным залегающим на глубине интрузивным порфирам. Он предположил, что эта эпитермальная минерализация сопровождается силицификацией, прогрессивной аргиллизацией и пропилитизацией внутри вулканического конуса и что самая верхняя зона содержит самородную серу, пирит и, возможно, ковеллин. Однако экстраполяция таких особенностей в верхнюю часть медно-порфировых систем носит спекулятивный характер, поскольку Силлитое не сообщает факты, которые подтверждали бы наличие погребенной минерализации медно-порфирового типа на глубине.

При описании медно-порфировых месторождений скарнового типа Эйнауди приводит многочисленные примеры оруденения, сопровождаемого безводной силицификацией или образованием поздних кварц-кальцит-гематит-хлоритовых прожилков, связанных с превращением породы в водный тактит. В некоторых случаях последний процесс происходит параллельно с ремобилизацией ранних сульфидов в связи с аргиллизацией силикатных пород. И лишь в редких случаях сульфидные минералы на медно-порфировых месторождениях находятся среди эндоскарнов.

Пространственная ассоциация силикатов и сульфидов не обязательно указывает на их временную и генетическую связь. Иногда кварцевые жилы, содержащие сульфиды, пересекают породы без видимых признаков химического неравновесия между заполнявшими жилы флюидами и минералами боковых пород. В таких случаях сульфиды в жилах почти несомненно откладывались в результате снижения температуры, однако их временное соотношение с процессом изменения боковой породы остается неясным. В подавляющем числе случаев сульфидные минералы находятся внутри или вблизи жил, имеющих измененные оторочки, которые свидетельствуют о различной степени химической неравновесности между гидротермальными флюидами и силикатами боковых пород. Сульфидная минерализация конкретных месторождений, представленная халькопиритом, борнитом или молибденитом, приурочена к определенным типам прожилкового изменения пород. Так, даже несмотря на то, что на многих месторождениях могут быть выявлены сложные и изменчивые жильные парагенезисы, отложение сульфидов в пределах месторождения обычно ограничено определенным интервалом или несколькими интервалами и в основном связано с одним или двумя характерными типами процессов изменения.





Яндекс.Метрика