Закономерности размещений месторождений вермикулита и критерии прогнозной оценки территорий

Как следует из приведенной выше характеристики различных формационных типов месторождений вермикулита, все они приурочены к сиаллитным корам выветривания, сформировавшимся на меланократовых слюдосодержащих породах за счет крупных скоплений магнезиально-железистых слюд с невысоким содержанием F (до 1%) и Fe2+ (не более 15%). Продуктивными на вермикулит зонами в профиле выветривания являются во всех случаях гидрофлогопитовые или гидробиотитовые, а для значительной части месторождений (возникших за счет маложелезистых и малофтористых слюд) и перекрывающие их собственно вермикулитовые, для которых характерен парагенезис вермикулита с гидросиликатами магния, алюминия и железа, преобладающими над вермикулитом в верхних частях разреза. В связи с этим наиболее перспективными на вермикулит являются коры выветривания средней степени сохранности, характеризующиеся сравнительно небольшой мощностью самых верхних глинистых зон.

Отмеченные закономерности размещения месторождений вермикулита в разрезе кор выветривания свойственны всем без исключения месторождениям. Знание их, безусловно, необходимо при прогнозировании, однако, будучи слишком общими, они не могут быть определяющими при дифференцированных поисках месторождений различных формационных типов. В соответствии с этим и опирающиеся на эти закономерности «экзогенные» критерии будут одинаковыми для всех типов. Перечень критериев и последовательность их применения, определяемая иерархической соподчиненностью в зависимости от этапов оценочных и поисково-разведочных работ, приведены в табл. 55. Из этой таблицы видно также, как по мере детализации прогнозирования общие для всех типов месторождений критерии сменяются более специфичными для отдельных из них. При этом основную детализацию претерпевают «эндогенные» критерии, что является следствием той определяющей роли, которую играют эндогенные процессы в формировании и размещении месторождений вермикулита, начиная с момента образования материнских пород и кончая преобразованием слюд в вермикулит. Рассмотрим это по каждому из характеризуемых типов.

Месторождения в комплексах щелочно-ультраосновных пород и карбонатитов (тип 1). Формация щелочно-ультраосновных пород и карбонатитов, принадлежащая к магматическим образованиям постконсолидационной активизации складчатых областей, проявляется обычно в краевых частях платформ, на щитах, в срединных массивах и стабилизированных зонах складчатых областей в связи с вертикальными движениями крупных блоков земной коры по глубинным разломам. Положение отдельных массивов формации определяется участками сочленения зон этих разломов и оперяющих их тектонических нарушений второго порядка.

Из всего многообразия массивов (около 200) промышленную вермикулитовую минерализацию, как и флогопитовую, содержат только те, которые характеризуются достаточно полным набором пород. Наиболее высококачественный вермикулит отмечается в массивах, где ультраосновные породы представлены оливинитами (Ковдорский) или дунитами (Инаглинский). Ассоциация пироксенитов и щелочных габброидов с ийолит-мельтейгитами или сиенитами служит указанием на присутствие относительно железистых слюд, которые в коре выветривания преобразуются в гидрофлогопит более низкого по сравнению с типичным вермикулитом качества.

Все массивы с месторождениями флогопита и вермикулита являются в основном палеозойскими и раннемезозойскими, в меньшей мере — поздне-докембрийскими. Размещение в них крупных скоплений слюд определяется зонами контактов пород — ультраосновных и щелочных, в меньшей мере щелочных и карбонатитов или тех и других с фенитами. В интрузиях центрального типа это зоны кольцевых, радиальных или оперяющих их тектонических нарушений (месторождения Ковдорское и др. в Карело-Кольской провинции, Ииаглинское, Лулекоп), в линейных телах — равномерно рассеянная вкрапленность, гнезда, линзы (месторождение Барчинское и другие в Кокчетавской провинции, Кокшаровское, Либби).

В массивах с маложелезистыми (fобщ < 15%) и сравнительно круппо-пластинчатыми слюдами (не менее 2 см в поперечнике) промышленная слюдяная минерализация имеет комплексный вермикулит-флогопитовый характер. При этом контуры вермикулитовых рудных тел всегда шире, чем флогопитовых, так как в коре выветривания промышленную ценность приобретает весь флогопит, а не только кондиционный (крупнокристаллический). Поскольку флогопиты в этом типе месторождений имеют благоприятный для гидратации химический состав (содержат обычно не более 5% FeO и 1% F), образующиеся по ним вермикулиты и гидрофлогопиты являются промышленно ценными но всей мощности продуктивных зон коры выветривания.

Охарактеризованные закономерности формирования и размещения вермикулитовых месторождений рассматриваемого типа позволяет использовать при их прогнозировании в качестве критериев следующие основные признаки, перечисленные в последовательности их применения.

1. Структуры длительной тектонической стабилизации (платформы, главным образом щиты, срединные массивы, зоны ранней стабилизации складчатых областей), благоприятные для развития комплексов щелочно-ультраосновных пород и карбонатитов.

2. Наличие зон сквозьструктурных глубинных разломов.

3. Проявление щелочно-ультраосновного магматизма.

4. Наличие массивов с достаточно полным набором пород, с преобладанием среди пород ультраосновного состава оливинитов или дунитов.

5. Развитие зон ослюденения вдоль кольцевых и линейных тектонических нарушений на контактах различных пород, особенно ультраосновных и щелочных.

Месторождения в гипербазитах дунит-гарцбургитовой формации, ассоциирующих с поздне- или посторогенными гранитоидами нормального или субщелочного ряда, реже щелочными интрузиями (тип 3). Дунит-гарцбургитовая формация является наиболее характерной интрузивной формацией ранних стадий развития складчатых областей уральского и саянского типов. Представляющие ее пояса интрузий (среднего или небольшого размера) приурочены к глубинным разломам, разделяющим структурно-формационные зоны в эвгеосинклинальных частях складчатых областей. Все известные в породах этой формации месторождения вермикулита связаны с гипербазитами докембрийской и палеозойской эпох, в течение которых в пределах складчатых областей фемического и салическо-фемического типов практически на всех континентах возникли крупные скопления магнезиально-железистых слюд.

Необходимым условием, определяющим возможности образования таких концентраций в гипербазитах, является развитие в них щелочного, существенно калиевого метасоматоза, обычно проявляющегося в областях гранитизации или формирования интрузий нормальных и субщелочных грапитов и щелочных пород. При этом наиболее перспективны с точки зрения интенсивности и масштабов ослюденения зоны долгоживущих разломов, к которым часто приурочены как ранние интрузии ультраосновного состава, так и поздние тела субщелочных гранитов и щелочных пород. Однако свойственная значительной части возникающих при этом слюд повышенная фтористость (до 2,0—2,6% F) препятствует повсеместному развитию в них полной вермикулитизации, что снижает качество вермикулитовых руд, сокращает площадь вермикулитовой минерализации (Булдымское месторождение) или вообще исключает ее возникновение (слюды Изумрудных Копей в восточном экзоконтакте Адуйского массива грапитов).

Месторождения высококачественного вермикулитового сырья развиты в районах гранитизации (мелкие, типа Сысертского и Бугетысайского в бывш. СССР, Хафафит в Египте) и в экзоконтактовых ореолах массивов нормальных плагиомикроклиновых гранитов (средние и крупные), приуроченных обычно к антиклинорным зонам в пределах поднятий. В этих случаях совмещение ранних и поздних интрузивных образований возможно как в одних и тех же зонах разломов (Каратасское месторождение), так и (главным образом) при размещении первых вдоль нарушений, оперяющих глубинные разломы и проникающих в области поднятий. Эта возможность повышается в районах полициклического геосинклинального развития и интенсивной гранитизации пород предшествующих циклов. Невысокая фтористость флогопита формирующихся при этом слюдяных концентраций способствует его совершенной вермикулитизации и обусловливает высокое качество вермикулитовых руд.

Размещение вермикулитовых руд в месторождениях определяется, прежде всего, приуроченностью флогопитовых тел к линейным тектоническим нарушениям. Наиболее мощные тела связаны с зонами вторичного рассланцевания гипербазитов и с расколами, секущими первичную сланцеватость. В противоположность маломощным рудным телам, развитым в районах проявления ультраметаморфизма и контролируемым зонами первичного рассланцевания, крупные тела распространены в экзоконтактовых ореолах нормальных и субщелочных гранитов и щелочных пород.

В аподунитовых и апогарцбургитовых метасоматитах, характеризующихся зональным строением, слюдиты приурочены к непосредственному контакту с пегматитами, аплитами, плагиоклазитами или кварцевыми жилами, а при отсутствии подобных жил составляют центральные части сложно построенных тел. Особенностью вермикулитовых месторождений, связанных с такими метасоматитами, является узко коптактово-реакционный характер рудных зон, существенно ограничивающий их масштабы и общее промышленное значение (Булдымское месторождение). Более ценны в этом отношении руды, образующиеся в сложных по составу гипербазитовых массивах на контакте силикатных и алюмосиликатных разновидностей магнезиальных пород. Они характеризуются достаточно высоким качеством и более широким распространением по площади (Каратасское месторождение).

В месторождениях, сформировавшихся за счет малофтористых слюд, вермикулитовая минерализация развита в тех же контурах, что и флогопитовая. В месторождениях с высокофтористыми слюдами эти контуры редуцированы в зависимости от характера распределения мало- и высокофтористых слюд.

В соответствии с установленными закономерностями размещения главными эндогенными критериями прогнозирования вермикулитовых месторождений данного типа представляются следующие.

1. Фемический и салическо-фемический типы и достаточно глубокая эродированность складчатых областей (домезозойских), характеризующихся широким развитием ранних гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации и поздне- или посторогенных гранитоидов нормального ряда (или щелочных пород).

2. Приуроченность гипербазитовых поясов к глубинным разломам, разделяющим структурно-формационные зоны в эвгеосинклинальных частях складчатых областей.

3. Близкая пространственная ассоциация с гипербазитами массивов более поздних гранитоидов или щелочных пород и полей гранитизации, наблюдающаяся либо непосредственно в зонах глубинных разломов, либо в оперяющих их нарушениях, проникающих в антиклинорные зоны поднятий.

4. Сложный состав гипербазитовых массивов, сочетающих магнезиальные силикатные и алюмосиликатные породы.

5. Развитие жильных гранитоидов или щелочных пород в контактах различных гипербазитов, в зонах их вторичного рассланцевания и расколов, секущих первичную сланцеватость. Наличие сложной зональности в апогипербазитовых метасоматитах.

Невысокая (не более 1%) фтористость флогопитов слюдяных концентраций.

Месторождения в гранитизированных гнейсово-амфиболитовых комплексах (тип 7). Все месторождения этого типа связаны с породами докембрийского возраста, имеющими развитие на щитах, в срединных массивах и в сходных с ними выступах древнего фундамента (в глыбах). Многочисленные, но совсем неизученные проявления этого типа известны в связи с докембрий-раннепалеозойскими гнейсово-амфиболитовыми комплексами в складчатых областях фемического и салическо-фемического типов развития. В пределах названных структур слюдоносные породы локализуются в районах проявления ультраметаморфизма, магматизма орогенной стадии и этапов активизации кристаллического фундамента. Из них наиболее перспективны первые, поскольку их формирование сопряжено с проявляющимися обычно на больших площадях процессами регионального метаморфизма и ультраметаморфизма. Возникающие в результате этих процессов зональные метаморфические комплексы (гнейсово-мигматитовые) располагаются в основном в брахиформных антиклиналях, осложняющих области поднятий. При этом слюдоносные породы занимают вполне определенное положение, соответствующее зоне проявления калиевой стадии ультраметаморфизма. По периферии от них располагаются зоны более низких фаций метаморфизма, вплоть до разных ступеней зеленосланцевой. Такая отчетливая метаморфическая зональность свойственна главным образом палеозойским структурам (Уральский складчатый пояс).

Слюдоносные породы, формирующиеся при процессах контактового метаморфизма и метасоматоза и локализующиеся в ореолах интрузивных гранитоидов, характеризуются меньшими масштабами развития.

В составе слюдоносных пород размещение рудных тел определяется межслоевыми тектоническими нарушениями и узлами пересечения их с более поздними нарушениями, где осуществлялось наиболее интенсивное преобразование амфиболитов и последующее выветривание образовавшихся по ним слюдоносных пород.

На всех месторождениях вермикулитовое оруденение приурочено к гидробиотитовой зоне профиля коры выветривания. Распределение в ней кондиционных по качеству руд зависит от локализации слюдоносных тел, биотит которых содержит не более 10—15% FeO.

На основании охарактеризованных выше закономерностей размещения месторождений вермикулита данного формационного типа благоприятными эндогенными признаками для обнаружения новых аналогичных месторождений будут следующие.

1. Фемический и салическо-фемический типы крупной геологической структуры (обусловливающий широкое развитие амфиболитов в составе метаморфических комплексов) и достаточно сильная ее эродированность (обеспечивающая выведение пород на дневную поверхность).

2. Положительный характер структур (поднятие, антиклинорий, купол) с развитием в их пределах значительного количества амфиболитов, подвергшихся гранитизации и мигматизации.

3. Проявление калиевого метасоматоза, устанавливаемого по наличию биотитовых гранито-гнейсов и мигматитов.

4. Наличие среди меланократовых биотитовых гранито-гнейсов и мигматитов биотитов с содержанием в них FeO не более 10—15%.

Месторождения в сиенитизированных гнейсово-амфиболитовых комплексах (тип 8). Особенности образования и локализации единственного месторождения этого формационного типа определяются связью его с весьма специфическим по своему происхождению ильмено-вишневогорским комплексом щелочных и нефелиновых сиенитов. В последние годы достаточно обоснована палингенно-метасоматическая природа этого комплекса, сформировавшегося в сильно сжатой антиклинорной структуре в позднеорогенный период развития складчатой области.

Послужившие исходными для щелочных пород комплекса гнейсово-амфиболитовые толщи испытали в этой части структуры (центральная часть Восточно-Уральского поднятия, к востоку от Уфимского выступа) интенсивное боковое сжатие и последующий ультраметаморфизм с сильным развитием щелочного метасоматоза (сиенитизации). Конечным продуктом этого процесса явились лейкократовые фениты и реоморфические сиениты и миаскиты и расположенные по периферии от них меланократовые, в том числе биотитовые фениты, в которых и локализуется вермикулитовое месторождение.

Вследствие единичности этого примера можно лишь предположительно судить как о закономерностях размещения место рождений подобного типа, так и о вытекающих из них критериях, которые в данном случае можно сформулировать следующим образом.

1. Фонический и салическо-фемический типы крупной геологической структуры (складчатая область, возможно, щит) и достаточно сильная ее эродированность, благоприятствующая широкому развитию и выведению на поверхность существенно амфиболитовых метаморфических комплексов.

2. Положительный характер структур (поднятие, антиклинорий, купол), в которых возможно наличие зон сжатий и дислокаций и интенсивного щелочного метасоматоза.

3. Проявление существенно калиевого щелочного метасоматоза, устанавливаемое по распространению среди продуктов сиенитизации амфиболитов меланократовых биотитовых фепитов и миаскитов.

4. Меланократовые биотитовые фениты и миаскиты с содержанием в биотите FeO не более 10—15%.

Mесторождения в меланократовых биотитовых гнейсах и сланцах (тип 9). Месторождения этого формационного типа связаны с докембрийскими комплексами меланократовых биотитовых гнейсов и сланцев, сформировавшихся при региональном метаморфизме высокоглиноземистых первичноосадочных отложений. Эти комплексы имеют распространение на щитах, в срединных массивах и в складчатых областях фемического и салическо-фемического типов. Во всех этих структурах они встречаются в зонах поднятий, в пределах которых приурочены к антиклинориям, а в них — к межкупольным синклиналям. На щитах такие комплексы развиты также в синклинориях. Для слагающих их пород характерен метаморфизм эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой, реже гранулитовой фации и обычно слабое проявление гранитизации и мигматизации, обеспечивающее сохранность первоначально высокого содержания в них биотита.

В соответствии с отмеченными закономерностями формирования и размещения исходных для вермикулитовых месторождений рассматриваемого типа слюдоносных пород критериями их прогноза являются следующие.

1. Аналогичный месторождениям большинства остальных формационных типов существенно фемический тип крупной геологической структуры, характеризующейся широким развитием меланократовых, в данном случае параметаморфических пород (гнейсов и сланцев), и достаточно сильная ее эродированность.

2. Синклинальный характер структур в пределах поднятий, благоприятный для локализации меланократовых биотитовых гнейсов и сланцев и отсутствие интенсивного проявления в них процессов ультраметаморфизма.

3. Участки распространения мелаиократовых биотитовых гнейсов и ланцев с содержанием в биотите FeO не более 10—1594.