Месторождения, приуроченные к архейским образованиям

Архейские зеленокаменные пояса состоят в основном из лав и субвулканических тел, формирование которых происходило в определенной последовательности, что и запечатлено в характерных разрезах этих образований. В этих разрезах на двух структурных уровнях фиксируются условия, благоприятные для формирования месторождений. Месторождения, приуроченные к этим двум уровням, отличаются по своим характеристикам. На ином стратиграфическом уровне заключены дифференцированные габбро-перидотито-вые интрузии, лишенные медно-никелевых залежей. В разрезах зеленокаменных поясов выделяются группы пород (см. ниже). Мощность трех нижних групп может достигать 15—20 км. Строение их разреза довольно простое. Верхняя группа мощностью до 10—15 км гораздо сложнее как по строению, так и по последовательности в разрезе пород различного состава.

В нижней базитовой группе чередуются лавовые потоки базитового и ультрабазитового состава, а также субвулканические силлоподобные интрузии. Оруденение приурочено к ультрабазитовым лавам и силлам, составляющим основание архейского лавового комплекса. В такой обстановке встречается большинство никелевых месторождений Западной Австралии, примером которых могут служить месторождения Камбалда и Скотия. В разрезе крупного месторождения Эгню, лежащего на северном продолжении тех же комплексов, которые встречаются в Камбалде, помимо базальтов и ультрабазитов, значительную роль играют метаосадочные породы.

Ультрабазитовые тела обычно протягиваются на несколько десятков километров. Руды связаны с высокомагнезиальными базальтами, обычно содержащими 8—12% MgO, 10—12% общего железа в пересчете на FeO, менее 2% Na2О и 0,1% К2О. Содержание щелочей может увеличиваться благодаря метасоматозу вблизи тел гранитов или фельзитов. Сегрегации сульфидов тяготеют к придонной части силлов или лавовых потоков. Выше массивных сульфидных руд следует мелковкрапленные руды, переходящие выше в безрудные породы; небольшие тела массивных руд иногда встречаются и выше главной рудной зоны. Могут также присутствовать дайкоподобные тела массивных руд в зонах разломов и трещин в подстилающих породах. Содержание никеля в сульфидах колеблется от 8 до 15%, отношение никеля к меди больше 10:1, не редко до 30, никеля к кобальту обычно более 50:1. Рудные тела массивных руд небольшие, но при сочетании массивных и вкрапленных руд запасы руды достигают нескольких десятков миллионов тонн. Медно-никелевые сульфиды концентрируются в пределах лишь одного или немногих горизонтов разреза, и эту особенность необходимо учитывать при разведочных работах. Как по размерам, так и по качеству руд месторождения данного типа особенно интересны для геологоразведочных работ.

В средней фельзитовой группе пород дацитового состава (преимущественно брекчий) обычно встречаются крупные расслоенные силлоподобные габбро-перидотитовые интрузии, иногда протягивающиеся на расстояние более 20 км. Породы этих интрузий как правило, сложены неизмененным оливином, пироксеном и полевыми шпатами и имеют типично магматические текстуры. Расслоенность интрузий не отвечает какому-либо определенному типу дифференциации. Несколько подобных интрузий были детально изучены геологическими, геофизическими и геохимическими методами, а также бурением, однако месторождений медно-никелевых руд обнаружено не было (местами в небольших залежах отмечались существенно пирротиновые вкрапленные руды со следами никеля и меди). Примерами таких интрузий могут служить Какаги Лейк около Нестор Фоллз на северо-западе штата Онтарио и Булонг недалеко от Калгури в Западной Австралии. Следовательно, геологическая обстановка подобного типа не представляет интереса для геологоразведочных работ на медь и никель.

Верхняя группа пестрого состава содержит широкую гамму вулканических, субвулканических и интрузивных пород, включая базитовые и ультрабазитовые интрузии, а изредка и лавы ультраосновного состава. Во многих регионах в ультраосновных интрузиях этой группы обнаружена медно-никелевая сульфидная минерализация. Примерами могут служить канадские месторождения группы Абитиби (Алексо, Софман), а также Дандональд и Шебандован на северо-западе штата Онтарио.

Ультраосновные интрузии в рассматриваемой геологической обстановке относительно невелики по размерам. Они имеют форму овальных либо сильно вытянутых линз с диаметром (длиной) от 1 до 3 км. Интрузии могут быть как конкордантными, так и дискордантными, вмещающими могут служить любые породы данной группы: чаще риолиты либо андезиты (месторождения Софман, Алексо, Дандональд, Мак-Воттерс), реже метаосадки. Руды обычно залегают у подошвы интрузий, и поэтому форма и местоположение рудных тел обычно определяются конфигурацией нижнего контакта интрузии, в частности его провесами. Изредка рудные тела уходят за пределы ультрабазитовых силлов во вмещающие породы, как, например, на месторождении Дандональд, где медноникелевые сульфиды залегают в риолитах на расстоянии до 30 км от контакта с интрузией. Над массивными сульфидными рудами интрузия содержит вкрапленную сульфидную минерализацию.

Массивные сульфиды месторождений данного типа содержат 6—8% никеля и значительное количество меди. Отношение никеля к меди меняется от 2:1 до 10:1. Месторождения сравнительно невелики, и обычно запасы руд не достигают и I млн. т (запасы крупнейшего месторождения Шебандован несколько более 10 млн. т). Поэтому в большинстве случаев они могут разрабатываться лишь при наличии развитой инфраструктуры. Малые размеры ультрабазитовых интрузий и рудных тел месторождений данного типа неблагоприятны и для разведочных работ, особенно в тех случаях, когда рудные тела не выходят на поверхность. Однако содержание никеля в них может быть достаточно высоким для того, чтобы привлечь к себе внимание.

Г ранито-гнейсовые и парагнейсовые пояса занимают второе по распространенности место в регионах, сложенных архейскими образованиями. В отличие от зеленокаменных поясов они встречаются не только в архее, но и в любом более позднем интервале геологического времени.

В типичном разрезе гранито-гнейсового пояса выделяются три комплекса. Нижний комплекс (фундамент) состоит из тоналитовых гранито-гнейсов и парагнейсов. Выше следует супракрустальный комплекс, обычно расчленяющийся на две группы: нижнюю (кварц-полевошпат-биотитовые парагнейсы) и верхнюю (кварциты, биотит-силлиманит-гранатовые гнейсы, карбонатные и карбонатно-силикатные породы, железистые кварциты). Местами в составе верхней группы господствуют базальты либо их метаморфизованные аналоги, местами — анортозитовые гнейсы, горнблендиты и пироксениты и серпентиниты. Наконец, верхний комплекс образуют молодые интрузии преимущественно гранитного состава.

Разрез начинается с комплекса гнейсов основания, состоящих в основном из гнейсовидных тоналитов и парагнейсов с преобладанием тех или других. Амфиболовые гнейсы могут присутствовать, но они не типичны. Соотношение зеленокаменных поясов с гранито-гнейсовыми изучено в ряде регионов, например в Канаде в северной части гранитогнейсовой субпровинции Инглиш Ривер. У краев зеленокаменных поясов увеличивается роль метаосадочных формаций, резко возрастает степень метаморфизма, что приводит к формированию гнейсовых поясов путем метаморфизма и анатексиса.

Сиалическое гнейсовое основание образует фундамент для супракрустальных осадочных серий, которые могут содержать также то или иное количество вулканитов. Породы этих серий местами прорваны базитовыми и ультрабазитовыми интрузиями, по составу варьирующими от анортозитовых габбро до дунитов. В рассматриваемых поясах резко проявлен повторный метаморфизм (гранулитовой или амфиболитовой фации) пород супракрустальных серий, а также анатексис, приводящий к возникновению более молодых гранито-гнейсовых куполов.

Разрез супракрустальной серии обычно начинается с кварц-полевошпат-биотитовых гнейсов нижней группы. Состав и монотонное чередование слоев указывают на то, что по характеру первичных отложений они отвечают осадкам, формировавшимся в активной обстановке типа граувакк. Затем следует верхняя группа, включающая биотит-силлиманит-гранатовые гнейсы, доломиты, карбонатно-силикатные породы, полосчатые магнетитовые кварциты, силикатные или сульфидные породы железистой формации и кварциты. Эта серия по характеру первичных пород сходна с осадочными комплексами, возникающими в более спокойных обстановках, — терригенными, карбонатными, силикатными и др. Амфиболиты, встречающиеся в разрезах супракрустальной серии, отвечают метаморфизованным базальтам — в них местами сохраняется подушечная отдельность. В нижней группе амфиболиты образуют пачки мощностью до 500 м, а менее мощные пласты, от нескольких метров до нескольких десятков метров мощностью, обычны для всего разреза верхней и нижней групп.

Анортозитовые гнейсы и сопутствующие им ультрабазитовые породы — амфиболиты, пироксениты и серпентиниты, происшедшие за счет метаморфизма базитовых — ультрабаритовых интрузий, — особенно типичны для верхней группы супракрустальной серии. Формирование супракрустальной серии, возможно, осуществлялось циклически, и местами эта серия венчается аркозами, хотя еще не вполне ясно, принадлежат ли аркозы к этой серии.

Осадочные и интрузивные породы вмещают целый ряд рудных фаций, одна из которых — сульфидная медно-никелевая. Ниже приведены рудные фации гранито-гнейсовых поясов. Осадочные сульфидные фации включают медно-цинковые, медно-цинковосвинцовые и свинцово-цинковые рудные тела; осадочные окисно-силикатно-карбонатные фации — цинковые и марганцевые руды. Интрузивные сульфидные фации объединяют медно-никелевые и медные руды; магматические окисные руды — это хромиты, а к гидротермальным рудам относятся медные. Такие рудные фации, как медные, свинцовые и цинковые, могут накладываться на стратифицированные осадочные комплексы.

Руды локализуются почти исключительно в пределах верхней группы супракрустальной серии независимо от того, являются ли они осадочными, магматическими или гидротермальными. Поэтому площади для поисково-разведочных работ могут быть намечены уже на начальной стадии исследований. Подавляющая часть известных рудных тел локализована либо в силлиманитовых гнейсах, либо непосредственно у контаков с ними. Некоторые рудные залежи встречаются в карбонатных, кварцитовых или железисто-кварцитовых формациях. Вследствие этого любая из формаций верхней группы перспективна для исследований. В дальнейшем в данной работе рассматриваются лишь медноникелевые сульфидные месторождения магматического генезиса.

Рудные залежи среднепротерозойского гранито-гнейсового пояса Нелсон Ривер в Манитобе (Канада) можно рассмотреть на примере месторождений Пайп, Томпсон, Менибридж.

Рудное тело Пайп сложено в основном рассеянными (вкрапленными) и прожилково-вкрапленными рудами в серпентинизированных перидотитах. Тела последних в виде широких выпуклых линз локализованы в зоне смятой в складки поверхности контакта между биотит-силлиманит-гранатовыми гнейсами и кварцитами. Руды почти полностью сосредоточены в серпентинитах, верхняя часть которых может разрабатываться открытым способом.

Более сложно построено рудное тело месторождения Томпсон. Небольшая часть рудного тела приходится на серпентинизированный перидотит с рассеянными сульфидами в зоне замыкания складки по контакту между биотит-силлиманит-гранатовыми гнейсами, с одной стороны, и карбонатными, карбонатно-силикатными (скарнированными) породами — с другой. Основная часть рудного тела состоит из массивных сульфидов, содержащих многочисленные включения других пород и приуроченных к зоне биотит-силлиманит-гранатовых сланцев, конформно залегающей по отношению к слоистости. Залежь массивных руд при средней мощности около 6 м протягивается на расстояние 5,6 км.

Третий тип рудных тел, связанных с гипербазитами, представлен на месторождении Менибридж. Гипербазитовое тело залегает среди гранитов и амфиболовых гнейсов, насыщенных согласными телами пегматитов. Оно конформно структуре вмещающих пород и состоит почти целиком из отдельных глыб или фрагментов серпентинитов диаметром не более 2 футов. По периферии глыбы окружены реакционной каемкой амфибола шириной около 3 см. Цементом серпентинитовых глыб служат более мелкие корродированные пегматитовые обломки, наполовину превращенные в сапонит. В тонкораспыленном виде сульфиды меди и никеля встречаются в центральной части тела и вдоль одной из эндоконтактовых зон; на этих же участках отмечаются и массивные руды, но они локализованы в цементе. Массивные сульфиды распределены неравномерно, и вероятность подсечения их буровыми скважинами невелика.

Месторождения Думбартон и Вернер Лейк в гранито-гнейсовой зоне Инглиш Ривер в Канаде обнаруживают сходный характер размещения рассеянных вкрапленных руд в серпентинитах, а массивных — в согласно залегающих вмещающих породах.

Проведение поисково-разведочных работ на никель в гранито-гнейсовых поясах сопряжено со значительными трудностями из-за изменчивого характера залегания руд и потому, что в отличие от более устойчивых к выветриванию гранитных тел серпентиниты и вмещающие их силлиманитовые гнейсы очень легко разрушаются и редко обнажены. Так, в зоне Нелсон Ривер из нескольких сот серпентинитовых тел на поверхности обнажены только три, а из самих рудных тел — ни одно. В такой ситуации знание геологической обстановки, благоприятной для локализации серпентинитовых тел, приобретает особенно важное значение при выборе районов поисковых работ.

Состав руд, ассоциирующихся как с базитами, так и с ультрабазитами, обычно вполне отвечает требованиям промышленности, хотя в литературе данные о составе руд встречаются очень редко. В большинстве разрабатываемых рудных тел, заключенных в ультрабазитах. содержание никеля в массивных рудах варьирует от 7 до 20% и чаще ближе к нижнему пределу. Отношение никеля к меди в рудах ультрабазитов Манитобы равно 14:1. Медно-никелевые сульфиды месторождений Ботсваны — эталон месторождений, связанных с габброидами гранито-гнейсовых поясов. Содержание никеля около 4%, отношение Cu к Ni (в среднем для месторождений Пикве, Селеби и Селеби Норф) равно 1:1. Эти три месторождения служат также примером приуроченности рудных тел различных месторождений к одному и тому же стратиграфическому интервалу.

В целом рудные тела гранито-гнейсовых поясов по размерам, качеству руд и возможности их обогащения представляют перспективный объект для интенсивных разведочных работ. Перспективными могут быть пояса любого возраста в подходящих литолого-стратиграфических условиях.