Эпигенетические руды
К эпигенетическим или экзогенным рудам в осадочных породах относятся такие руды, которые были образованы позже, чем вмещающие их осадочные породы. К образованию эпигенетических руд могут привести концентрации рассеянных минералов в форме дискретных рудных тел при выветривании, диагенезе, термальном или метаморфическом воздействии. Эпигенез включает также поступление металлов во вмещающие породы с метеорными водами или гидротермальными растворами, в результате чего происходит замещение пород рудными минералами.
Критерии различия сингенетических и эпигенетических руд были отмечены в предыдущем разделе. Эпигенетические руды обычно приурочены к современной поверхности, несогласиям или, если они имеют гидротермальное происхождение, к центрам магматической активности. В противоположность сингенетическим залежам эти руды могут не включать карликовую, или угнетенную фауну. О том, что руды образованы позже, чем вмещающие их отложения, будет свидетельствовать изотопное датирование.
Ранее образование эпигенетических руд очень часто связывали с гидротермальными потоками от магматического источника, за исключением очевидных примеров мелководного супергенного обогащения. В последние годы показано, что многие эпигенетические руды залегают на больших расстояниях от каких-либо известных магматических очагов и не имеют признаков повышенного геотермального градиента. Показано, что такие руды осаждаются из концентрированных хлоридных растворов, произошедших из эвапоритов, и из остаточных растворов, образующихся на конечных стадиях уплотнения глин. К этим низкотемпературным (телетермальным) процессам обычно относят две основные группы руд: свинцово-цинковые сульфидные руды и некоторые ураноносные карнотитовые отложения.
Стратиформные свинцово-цинковые руды
Телетермальные свинцово-цинковые руды состоят из галенита и сфалерита. В них обычно проявляются структуры замещения типа прожилков и жеод, ассоциирующихся с крупнокристаллическими кальцитом, доломитом, флюоритом и баритом. Такие сульфидные руды находятся в карбонатных шельфовых фациях и особенно характерны для рифов. Отдельные рудные тела обычно имеют неправильные очертания, хотя они могут простираться вдоль некоторых структурных направлений.
Характерные примеры свинцово-цинковой минерализации известны в нижнекаменноугольных (миссисипских) рифах Оклахомы, Миссури и Канзаса, отсюда произошло название руд типа «Миссисипской долины».
Некоторые из этих стратиформных сульфидных тел приурочены к закарстованным поверхностям несогласия. Примером могут служить руды в докембрийских известняках острова Баффин и Сардинии. В других случаях источник руд менее очевиден, но пространственные взаимоотношения рудных залежей тесно связаны с фациальными изменениями вмещающих карбонатных пород. Это было показано для девонских рифов Бельгии и нижнемеловых рифов Испании. Конечное местоположение руд, откладывающихся из металлоносных флюидов, связано с петрофизическими свойствами вмещающих пород, а следовательно, с их фациальными особенностями и предшествующей диагенетической историей.
Урановая минерализация
Уран — важнейший элемент, который концентрируется различными путями. Он известен в гидротермальных жильных минералах, обычно в виде урановой смолки, встречается в россыпях в составе монацита, а в эпигенетических рудах присутствует в виде карнотита (калий-урановый ванадат). Методы поисков урана разработаны всесторонне; во многих работах показана важная роль седиментологии для объяснения генезиса эпигенетического урана и прогноза месторождений.
Концентрации урановых минералов обнаружены в некоторых черных глинистых сланцах морского и неморского происхождения. Они обычно содержат примеси карбонатов и часто фосфатов. Примером могут служить сланцы Чаттануга юго-запада США, горючие сланцы формации Грин-Ривер в Юте и Рам-Джангл близ Дарвина в Австралии.
Второе типичное место концентрации урана — неморские конгломераты типа конгломератов бассейна Витватерсранд (докембрий) в Южной Африке.
С другой стороны, типичными вмещающими породами для эпигенетического карнотита являются речные песчаники. В США известны три таких ураноносных провинции: плато Колорадо, бассейны Вайоминга и прибрежная равнина Техасского залива. В этих районах урановая минерализация встречается в породах от пермского до третичного возраста. В основном она приурочена к плохо сортированным аркозовым речным пескам, которые обогащены углеродистым детритусом. Довольно часто встречаются обломки растений и стволов деревьев. Типичными составными частями являются пиритовый и карбонатный цемент. Вмещающие песчаники в основном обладают косой слоистостью; включают базальные конгломераты и имеют типичную русловую морфологию. Обычно рудное тело имеет форму ролла (фиг. 162). Это неправильная чашкообразная форма, расположенная в лежачем положении по отношению к оси русла. С вогнутой стороны рудного тела песчаники изменены и осветлены до белого цвета. Пирит, кальцит и углеродистый материал отсутствуют. Основная масса и полевой шпат интенсивно каолинизированы.
Как считают многие геологи, эти наблюдения свидетельствуют о том, что минерализация происходила в тот момент, когда фронт диагенеза, двигающийся вдоль канала, стабилизировался в результате изменений в движении или химизме мигрирующего норового раствора. Первичный источник урана всегда был спорным, к нему часто относятся вулканические пеплы и туфы, из которых уран выносился и затем концентрировался просачивающимися кислыми грунтовыми водами.
Эта тесная связь миграции минерального вещества и гидрогеологии ведет к пониманию роли барьеров проницаемости при определении мест осаждения карнотита, Например, минерализация отсутствует в выдержанных по простиранию эоловых и морских песках, обладающих всюду почти одинаковой проницаемостью. Минерализация приурочена к непроницаемым барьерам, таким как поверхности несогласия, или речные отложения, с соотношением песка и глины от 1:1 до 1:4.
В заключение следует заметить, что урановые залежи могут быть обнаружены при маршрутных исследованиях с использованием счетчика Гейгера, сцинтилляционного счетчика или гамма-спектрометра. Тем не менее фациальный анализ может с самого начала выявить ожидаемые непроницаемые барьеры. Морфология и простирание рудоносных русловых отложений могут быть установлены с помощью простого анализа палеопотоков.
