06.04.2021

Критерии прогнозирования медно-никелевых сульфидных месторождений


Закономерности образования и размещения медно-никелевых сульфидных месторождений определяются совокупностью факторов: структурного-магматического, литолого-стратиграфического и фактора метаморфизма.

Структурные критерии. Все известные промышленные месторождения и наиболее значительные рудопроявления контролируются глубокопроникающими протяженными разломами, тяготеющими к сочленению крупных блоковых структур земной коры как в пределах щитов, так и в фундаменте платформ. Они и определяют локализацию никеленосных провинций.

Для многих никеленосных районов свойственно аномальное строение земной коры со значительным уменьшением мощности гранитного слоя и увеличением мощности базальтового, с воздыманием поверхностей Конрада и Мохоровичича (Печенгский район на Кольском полуострове, район Садбери в Канаде, северо-запад Сибирской платформы и др.).

Как в подвижных поясах, так и на платформах наиболее благоприятными для локализации медно-никелевых месторождений являются зоны региональных долгоживущих разломов длиной 500—1500 км глубинного заложения, разделяющие блоки с разным геологическим строением или ограничивающие геосинклинальные троги.

Основные рудные районы Карело-Кольской никеленосной провинции — Печенгский, Мончегорский, Аллареченский — тяготеют к глубинным разломам, ограничивающим синклинорные зоны карелид или к сопряженным с ними тектоническим структурам более высоких порядков. На Канадском щите крупнейшие медно-никелевые месторождения приурочены к глубинным разломам в зоне сочленения структурных областей Сюпериор и Гренвиль (Садбери), Сюпериор и Черчилл (месторождения поясов Томпсон и Унгавы). На Южно-Африканском щите Бушвелдский комплекс локализуется в протяженном (1500 км) разломе, контролирующем в числе других массивов и Великую Дайку Родезии. В Северном Прибайкалье Довыренский никеленосный комплекс приурочен к зоне Северо-Байкальского глубинного разлома. На Сибирской платформе никелеиосные формации ириурочены к протяженным (600—700 км) региональным долгоживущим разломам (Енисейско-Котуйскому и Ламско-Летнинскому) западной и северной ее окраин.

Однако рудолокализующими являются не крупные региональные, а оперяющие их и сопряженные с ними нарушения (рис. 23). При региональной приуроченности к зонам глубинных и оперяющих их разломов никеленосные интрузии часто локализуются вдоль субгоризонтальных тектонических нарушений, проходящих по межформационным, межъярусным и внутриформационным поверхностям. Примерами могут служить Мончегорский плутон, сформировавшийся между архейскими гнейсами в подошве и среднепротерозойскими образованиями свиты имандра-варзуга в кровле, крупные Норильская и частью Талнахская (рис. 24) интрузии, располагающиеся между осадочными отложениями палеозоя и позднепалеозой-нижнемезозойскими вулканогенными образованиями, эруптив Садбери, внедрившийся между осадочными образованиями гурона и верхнепротерозойской серией кварцитовых брекчий уайтуотер, Бушвелдский массив, локализовавшийся между осадочными породами серии претория и свитой кислых лав ройберг.

Кроме постоянной связи с региональными разрывами в пределах древних кристаллических щитов и платформ, наблюдается закономерная приуроченность крупных рудных районов к глубоким прогибам, выполненным мощными осадочно-вулканогенными образованиями. Такие структуры рассматриваются как области компенсированного прогибания, образовавшиеся при выносе больших масс магматического материала из глубоких горизонтов земной коры. В общем объеме этого материала значительную роль играют вулканогенные образования, формирование которых, по-видимому, близко по времени к внедрению интрузивных массивов, с которыми связаны крупнейшие медно-никелевые месторождения. Например, в депрессии Верхнего озера в районе внедрения массива Садбери мощность осадков кьюиновской серии достигает 15 км; внедрению Бушвелдского комплекса предшествовало накопление осадочно-вулканогенных образований Трансваальской системы мощностью до 20 км; внедрению интрузий норильского типа предшествовало накопление 12 км осадочных и в том числе 3700 м осадочно-вулканогенпых образований чехла на северо-западе Сибирской платформы. В Печенгском рудном районе перед внедрением габбро-верлитовых никеленосных интрузий происходило излияние мощных диабазовых покровов (до 6 км).

Локальные закономерности размещения месторождений в пределах никеленосных районов определяются их приуроченностью: а) к участкам пересечения разломов различных порядков и направлений; б) к зонам повышенной проницаемости вдоль бортов и крыльев отрицательных и положительных структур; в) к системам трещин и разрывов, оперяющих крупные разломы, либо сопряженных с ними. Нередко разломы сопровождаются вытянутыми вдоль их оси структурами проседаниями — грабенами (тал-нахский грабен), локализующими рудоносные интрузии.

Благоприятными для локализации месторождений являются также периклинальные и центриклинальные замыкания структур, где наиболее вероятно образование крупных полостей, небольшие купола и складки, на крыльях и в осевых частях которых образуются зоны повышенной трещиноватости, дробления, а также полые камеры различного размера, нередко являющиеся лопушками для интрузий и руд.

Весьма важными для размещения рудных залежей и жил являются пологие сдвиговые нарушения в нижних (реже верхних) контактах рудоносных интрузий с подстилающими и перекрывающими осадочно-вулканогенными и осадочными породами. Нa распределение и перераспределение руд в пределах интрузий и в их экзоконтактах большое влияние оказывают локальные послеинтрузивные разрывы.

Для формирования рудных нолей и месторождений имеет значение возникновение веерообразных рудномагматических пучков, образованных серией вытянутых тел, расходящихся от центра но восстанию структур, что и определяет продольную зональность интрузий. Быстрое движение магмы, богатой летучими компонентами, в условиях резкого падения давления, нередко приводит к возникновению закрытых эксплозий с образованием брекчий и метасоматически преобразованных пород во фронтальных частях крупных интрузий. Наличие таких брекчий служит одним из поисковых признаков для обнаружения медно-никелевых месторождений (Талнах, Норильск-I и др.).

Магматические критерии. Тесная пространственная и генетическая связь медно-никелевых сульфидных месторождений с ультраосновными-основными интрузиями является основой для разработки магматических критериев. Конкретные проявления магматизма в зависимости от глубинных процессов дифференциации и геотектонической обстановки внедрения интрузивных тел реализуются в виде ряда охарактеризованных выше никеленосных магматических формаций (табл. 13).

Сходство состава, петрохимических и геохимических особенностей интрузий различных никеленосных формаций вне зависимости от их пространственного положения ц возраста свидетельствует о их генетической связи с источником, находящимся в подкоровом субстрате — в мантии. Никеленосные интрузии в районах (Норильска, Печенги и др.) по содержанию петрогенных, сидерофильных и халькофильных элементов занимают промежуточное положение между базальтами и хондритами. О значительных глубинах генерации никеленоской магмы свидетельствует и сходство химического и минерального состава медно-никелевых руд всех месторождений мира с сульфидными образованиями хондритов.

Пo представлениям М.Н. Годлевского, никеленосная магма генерируется и области астеносферы при выплавлении базальтовых расплавов, неполностью отделившихся от хондритового вещества и обогащенных тяжелыми металлами и серой.

Глубокие отличия никеленосных магм от базальтовой магмы, по-видимому, не позволяют их относить к производным базальтовых толеитов и вызывают необходимость выделения особого самостоятельного тина глубинной «хондритовой магмы», обогащенной сульфидной фазой, содержащей значительное количество железа.

Никеленосные магматические формации характеризуются петрохимическими и геохимическими особенностями, являющимися важными критериями как для оценки их металлогенической специализации, так и степени их рудоносности.

Основные и ультраосновные породы никеленосных формаций отличаются от хромитоносных и титаноносных по соотношениям основных породообразующих окислов MgO, FeO, Fe2O3, CaO, SiO2, Al2O3. По сравнению с хромитоносными породами они характеризуются меньшим содержанием магния при значительном обогащении железом и сильными основаниями при близких содержаниях SiO2 и Al2O3, от титаноносных отличаются большей магнезиальностью и меньшей железистостью.

При становлении никеленосных интрузий в магматических камерах дифференциация силикатного расплава происходит обычно по схеме Боуэна с уменьшением содержания железа к концу кристаллизации последовательного ряда пород, при росте отношения его к магнию, а также по сложному пути — с изменением боуэнской схемы кристаллизации на феннеровскую и с накоплением железа в силикатной части интрузий к концу процесса, однако не доходящего до образования феррогаббро. Ход кристаллизации в дифференцированных расслоенных ультраосновных-основных интрузиях имеет большее значение при оценке их никеленосности.

Сравнительный анализ петрохимических параметров никеленосных формаций показал существенные различия в их значениях в зависимости от степени рудоносности. При оценке рудоносности интрузий большое значение приобретает ряд петрохимических коэффициентов, представляющих собой различные отношения петрогенных окислов, таких как коэффициенты фракционирования, щелочности, магнезиальности, затвердевания, окисленности, w', w'/m', n, ф и др.

Геохимические особенности никеленосных формаций также могут служить критериями для оценки степени никеленосности интрузий. Особенно эффективно выявление концентраций полезных рудных компонентов малых и редких элементов в породе и вычисление их соотношений, определение содержаний малых и редких элементов в минералах, установление статистических корреляционных связей между петрогенными и малыми элементами, установление концентрации малых и редких элементов в породах контактовых ореолов интрузии и др.

Литолого-стратиграфичеспие критерии. Играют существенную роль в локализации рудоносных интрузий и руд. Наиболее благоприятные условия для внедрения магмы и формирования никеленосных интрузивов определяются наличием: а) компетентных или слабо литифицированных отложений, а также горизонтальных межформационных «швов», представляющих собой разделы различных сред; б) экранирующих толщ, создающих благоприятные условия для наиболее полной дифференциации рудогенерирующих интрузивов.

Роль литолого-стратиграфического контроля в размещении никеленосных интрузий четко устанавливается на Сибирской платформе. Наиболее благоприятным стратиграфическим уровнем для внедрения магмы и формирования месторождений являются отложения эвапоритовой формации среднего палеозоя (D—C1) и слабо литифицированные континентальные породы верхнего палеозоя (C2—P1), перекрытые мощной толщей лав триаса. Триасовые лавы не только задерживали магму, но и способствовали ее более отчетливой дифференциации, удерживая летучие и создавая благоприятные условия для медленного остывания и концентрации металлов.

Литолого-стратиграфический фактор играл значительную роль в локализации медно-никелевых месторождений в пределах складчатых поясов. На Кольском полуострове в Печенгском рудном районе четко проявляется приуроченность никеленосных массивов к самой верхней и мощной осадочно-вулканогенной толще печенгской серии («продуктивной»), сложенной ритмичнослоистыми полимиктовыми и кварц-полевошпатовыми песчаниками, алевролитами, филлитами, туфами, туфобрекчиями и туффитами. Сдвиги и зоны дробления, образующиеся на контактах пород, различных по физико-механическим свойствам, способствовали формированию протяженных внутриформационных тектонических нарушений, являющихся путями для внедрения никеленосных массивов и локализации богатых промышленных руд. Экранирующее влияние мощных покровов эффузивов (IV диабазового покрова), перекрывающих «продуктивную» толщу, по-видимому, также играло значительную роль в локализации никеленосных интрузий этого района. В Аллареченском рудном районе различием в физико-механических свойствах гранито-гнейсов, слагающих куполообразные структуры с окружающими их полевошпатовыми амфиболитами, обусловлено расположение массивов Аллареченского никелоносного комплекса, приуроченных к разломам, проходящим вдоль контактов этих пород.

Фактор метаморфизма. Помимо указанных особенностей при изучении никеленосности большое значение имеет и метаморфизм пород, вмещающих интрузии и руды. Установление характера метаморфизма (генезиса, размера и состава зон экзоконтактовых изменений) также является дополнительным критерием, позволяющим судить о потенциальной рудоносности интрузивных тел и рудных районов.

На Сибирской платформе весьма благоприятным для поисков сульфидных медно-никелевых месторождений является наличие различных экзоконтактовых метасоматически измененных пород — контактовых роговиков-альбититов и магнезиальных скарнов, щелочных околорудных метасоматитов и др.

Мощность зон экзоконтактовых преобразований, как правило, зависит от размеров интрузивных тел: чем крупнее тот или иной дифференцированный массив, тем шире зона измененных пород. Однако максимальная мощность этих зон обычно не превышает нескольких десятков — первых сотен метров.

Метасоматические образования вокруг наиболее перспективных рудоносных интрузий имеют мощность до 100—200 м (Талнахская интрузия). Намечается определенная метасоматическая зональность. Присутствие оливиновых, монтичеллитовых, пироксеновых и волластонит-везувиановых скарноидов свидетельствует о близости оруденения.

Процессы метаморфизма имеют большее значение при формировании сульфидных медно-никелевых месторождений подвижных поясов. Интенсивность и характер преобразования медно-никелевого оруденения зависит от типов метаморфизма и генетических особенностей месторождений, подвергшихся их воздействию. При этом роль процессов метаморфизма может быть двоякой. С одной стороны, они преобразуют первичные руды, рассеивая рудные компоненты или создавая их вторичные концентрации; с другой стороны, могут образоваться чисто метаморфогенные типы оруденения, а при известных условиях и месторождения.

Наибольшее влияние на медно-никелевое оруденение оказывает низкотемпературный региональный метаморфизм фации зеленых сланцев, при котором магматические руды испытывают ряд стадийных изменений совместно с никеленосными интрузивными породами, сопровождающихся формированием новых типов руд, переотложением рудного вещества и локальным обогащением отдельных участков. Особенно интенсивно эти процессы происходят в медно-никелевых месторождениях гипабиссальной фации глубинности. Так, никеленосные габбро-перидотитовые массивы Печенгского интрузивного комплекса, содержащие первичное оруденение, испытали метаморфизм нескольких этапов, для каждого из которых устанавливаются характерные устойчивые минеральные нарагенезисы вторичных силикатов и рудных минералов. Конечным результатом метаморфических преобразований является формирование промышленных концентраций рудных компонентов в нижних частях массивов (рудные метасоматиты) и приподошвенных тектонических зонах (брекчиевые руды).

Процессы метаморфизма, создающие метаморфогенные концентрации за счет рудного вещества, рассеянного в интрузивных и вмещающих породах, изучены в настоящее время недостаточно. Остаются неясными физико-химические условия этих процессов, закономерности миграции рудных элементов и источники серы и меди.

Известно, что рассеянная метаморфогенная вкрапленность, связанная с высвобождением силикатного никеля из решеток породообразующих силикатов, где он изоморфно замещает магний, широко распространена в ультраосновных и основных породах, подвергшихся воздействию низкотемпературного метаморфизма, но до сих пор не установлено крупных рудных концентраций, образовавшихся за ее счет.

Региональный метаморфизм амфиболитовой фации, высокий окислительный потенциал гранулитовой фации и процессов гранитизации вызывают разрушение никелевых сульфидов и рассеивание рудных компонентов и на современном уровне изучения закономерностей проявления медно-никелевого оруденения их нельзя считать благоприятными для его формирования и сохранения.





Яндекс.Метрика