книги из ГПНТБ / Карпунин, А. М. Стратиформные месторождения цветных металлов

[175, 276]. Областями питания медистых песчаников Таджикской депрессии являлись территории, расположенные к северу от нее (хр. Гиссарский), северо-востоку (хр. Алайский) и юго-востоку (Памир). Поставщиком металла являлись горные породы, содержа­ щие многочисленные рудопроявления меди различного генезиса [170].

Рудная минерализация в пестроцветпых породах манитонырдекой свиты нижнего ордовика на Полярном Урале возникла, вероят­ ней всего, за счет протерозойско-кембрийских вулканогенно-осадоч­ ных пород, залегающих в ее основании [272]. Медные руды Мансфельда связывают с разрушением гранитов и эффузивов Гарца [534]; медные руды Замбийских месторождений — с размывом и разру­ шением пород основания, на которых залегают меденосные катанг­ ские отложения [510].

Вторым источником рудного вещества в стратиформных место­ рождениях является вулканизм. В случае залегания стратиформ­ ных руд непосредственно в эффузивных породах генетическая связь между ними обычно сомнений не вызывает. Таковы проявления цветных металлов в пермских вулканических и субвулканических породах в бассейне р. Наэ, в Тгорингенском Лесу и Гарце — в Гер­ манской Демократической Республике [176]; колчеданно-полиме­ таллические руды Восточной Тувы [45, 122, 194]; медно-сульфидные руды месторождения Масабани [34].

Гораздо сложнее обстоит дело с определением источника металла в осадочно-вулканогенных и вулканогенно-осадочных месторожде­ ниях. В случае локализации пластовых руд в осадочно-вулканоген­ ных толщах логична попытка увязки оруденения с вмещающими его породами. В качестве примера подобных месторождений можно назвать Уральские колчеданные залежи, приуроченные к спилитопорфиритовым формациям [204], медноколчеданные месторождения Северного Кавказа, локализующиеся в палеозойских осадочно-вул­

нижнекаменноугольные отложения северо-западной части Рудного Алтая, сложенные почти одними нормально осадочными породами, лишены проявлений полиметаллической минерализации. С появле­ нием в разрезе девона вулканитов кислого и среднего состава фикси­ руются и полиметаллические руды. В случае, когда имеет место более или менее значительный пространственный разрыв между вулканическим источником и генерируемым им металлом, седимента­ ция последнего происходит в большинстве случаев среди нормально осадочных пород; источник металла в подобном случае вызывает массу разноречивых мнений.

Примером могут служить колчеданно-полиметаллические руды Филизчайского месторождения, на происхождение которых имеется несколько точек зрения: 1) гидротермальное происхождение [23]; 2) образование осадочным путем за счет разрушения древних маг­ матических и осадочных формаций Центрального Кавказа, для

10

которых характерны колчеданно-полиметаллические руды различ­ ного вещественного состава [218]; 3) сложный гидротермально­ осадочный генезис [354]. Между тем пространственная близость (30—40 км) источника мощного эффузивного вулканизма, син­ хронного с возрастом рудовмещающих глинистых сланцев Филизчайского месторождения [122], дает основание именно с ним связы­ вать происхождение полиметаллических руд. Аналогичная картина наблюдается и на Горевском свинцово-цинковом месторождении, на генезис которого существуют диаметрально противоположные точки зрения: гидротермальная [307] и осадочная [299]. Проявле­ ние в шунтарское время — время отложения продуктивной свиты —

вблизлежащих районах интенсивной вулканической деятельности

[40]дает основание отнести Горевское месторождение к вулкано­ генно-осадочным образованиям.

Таким образом, два источника металлов в стратиформных место­ рождениях — вулканизм и области разрушения материнских пород на континенте — порождают многочисленные месторождения, веще­ ственный состав и морфология которых в значительной мере опре­ деляются близостью к указанным источникам.

Перенос вещества

Транспортировка металлов поверхностными водамп рассмотрена Н. М. Страховым [375]. Она может реализоваться в следующих видах: волочение материала по дну, механическая взвесь, истин­ ные и коллоидные растворы.

Большинство исследователей предполагает транспортировку ме­

наиболее легко растворимого ее соединения в кислой среде, которая имела место при разрушении коренных материнских пород области питания. В речных водах, насыщенных гидрокарбопатами, она переходила в трудно растворимую карбонатную форму, образуя коллоидальную взвесь основных карбонатов. В таком виде медь поступала в водную массу акваторий, где в дальнейшем осаждалась.

По мнению Э. Б. Байбулатова [20], медистые песчаники ряда месторождений Северной Киргизии возникли благодаря привносу меди и других рудных компонентов в основном в сорбированном состоянии глинистыми коллоидами. Представление о миграции меди в виде сульфатных растворов [440, 448] позже встретило обо­ снованное возражение [276]. В настоящее время этого мнения при­ держиваются немногие исследователи [47, 48, 197, 338].

Последние исследования химизма подземных вод Джезказган­ ского района показали, что медь присутствует в них как в минераль­ ной форме, так и в форме меди, связанной с органическими компонентами раствора [101].

При образовании стратиформных месторождений в итоге вул­ канической деятельности рудный материал может привноситься

П

в участки локализации четырьмя основными путями: 1) в газообраз­ ном состоянии вулканическими эксгаляциями при наземных и под­ водных извержениях; 2) при выщелачивании пирокластических осадков на дне морей и океанов; 3) при выносе ювенильного веще­ ства фумаролами, сольфатарами и термальными источниками; 4) при гидротермальном выщелачивании вулканогенных образований и сносе с континента выщелоченного вещества [123]. Относительная роль каждого из перечисленных процессов до конца не выяснена, большинство исследователей придает наибольшее рудогенерирующее значение гидротермам вулканического происхождения.

Локализация рудного вещества

Среди гипотез, объясняющих процесс накопления цветных ме­

Выдвинувший биологическую гипотезу седиментации стратиформных медных руд Приуралья Я. В. Самойлов [276] предполагал, что они произошли за счет скопления в осадке отмерших организ­ мов, в состав крови которых входил гемоцианин, содержащий медь («голубая кровь»). В процессе накопления фактического материала гипотеза утратила свое значение.

Сторонники физического направления определенное значение в накоплении осадочных руд придавали механической концентрации металла в виде пластического материала разрушавшихся материн­ ских пород [189]. Дальнейшие исследования показали, что этот путь вряд ли может привести к созданию экономически важных рудных концентраций. Наши наблюдения на медистых песчаниках Таджикской депрессии лишний раз подтвердили правильность этого положения. На рудопроявлении Арши (Гиссарский хребет) в гальках кварцитов из мелкогалечных гравелитов раннемелового возраста были обнаружены вкрапленники халькопирита, имеющие исключительно минералогический интерес. Достаточно большое расстояние между областями питания и накопления препятствует переносу тяжелых минералов цветных металлов в обломочном виде.

Физико-химическое направление предполагает концентрацию цветных металлов за счет адсорбции их органическим веществом [375] либо глинистыми осадками [324, 526]. Опыты по моделированию про­ цесса накопления сульфидов свинца и цинка в осадочных отложениях показали, что оба элемента накапливаются в субстрате (кварцевый песок, каолинит, бентонит, доломит) исключительно путем адсорб­ ции [317]. Цинк при более высокой его концентрации (до 20 мг/л) накапливался при одновременно идущих процессах сорбции и хими­ ческого осаждения сульфида, при этом определяющим процессом является сорбция.

Значительное число исследователей связывает седиментацию цветных металлов в стратиформиых месторождениях с химическими

12

процессам. Ионы цветных металлов из растворов переходили в осадочные породы в результате реакции обмена с карбонатами осадка или под влиянием сероводорода [338]. По мнению Е. 3. Бурь­ яновой [66], изучавшей минеральный парагенезис в стратиформных месторождениях свинца и цинка, при накоплении известковистых илов совместно с СаС03 и CaMg(C03)2 образуются тонкие взвеси BaSC>4, РЬС03 и отчасти ZnC03. В диагенетическую стадию тонкие взвеси карбонатов свинца и цинка, образовавшиеся как при стоке воды, так и в седиментогенезе, в результате биогенной сульфатредукции замещаются сульфидами PbS и ZnS первой генерации; образование ZnS возможно за счет растворенных ионов Zn2+.

Локализация вулканогенно-осадочных и осадочно-вулканоген­ ных стратиформных месторождений происходила на дне акваторий [356; 357], причем в благоприятных физико-химических условиях могла развиваться концентрирующая металлы деятельность «оруденелых бактерий» [349]. Накопление вулканогенных стратиформных руд происходило совместно с формированием вулканических пород.

Отрицательное влияние на концентрацию металлов в осадочных, осадочно-вулканогенных и вулканогенно-осадочных рудах оказы­ вали избыток терригенного материала, который при совместном отложении в ряде случаев значительно разбавлял общее количество металла, и придонные волнения и течения, разносившие и переотлагавпгие его [104].

Н. М. Страховым [379] предложена общая теория осадочного

рудного компонента, обусловленная в одних случаях локально резко усиленной подачей его с берега, в других — усиленным исполь­ зованием его в водной массе бассейна; ß — влияние гидродинамиче­ ского режима и палеогеографии района усиленной садки рудного компонента; у — действие разбавления приносимым с берега терригенным материалом; б — дополнительное концентрирующее влия­ ние процессов перераспределения вещества в диагенезе осадков;: е — перемыв рудного пласта с выносом из него тонкодисперсного материала. Рудообразование достигает максимума при благоприят­ ном (аккумулирующем) сочетании всех пяти факторов. При отрица­ тельном проявлении какого-либо из первых двух факторов обра­ зуются низкокачественные руды или процесс рудообразования остается в зачаточном состоянии. По мнению Н. М. Страхова, наиболее отрицательно сказывается недостаточное развитие фак­ тора а или неблагоприятное влияние факторов ß и у.

2 . ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ

Обзор представлений о генезисе стратиформных месторождений цветных металлов за последние десятилетия позволяет установить их четкую эволюцию. Безраздельно господствовавшая гидротер­ мальная гипотеза происхождения стратиформных руд уступила

13

деятельности позволяет в какой-то мере представить себе и оценить рудогенерирующую роль' вулканизма древних эпох.

При вулканических извержениях на поверхность земли выно­ сится колоссальное количество материала [218, 219]. В вулканиче­ ских породах Камчатки и Курильских островов найден широкий спектр рудных элементов [220,240,346,421]. В современной колче­ данной залежи в вулканитах северо-восточного поля на вулкане Менделеева кроме колчеданных руд обнаружены более поздние сфалерит, метациннабарит, киноварь, галенит, антимонит, реальгар и аурппигмент [200].

Значительное количество различных металлов транспортируется на земную поверхность термальными водами. Гидротермальный раствор, поступающий из скважины в Южной Калифорнии и свя­

4 млн. л/сутки, за 3 месяца она заполнилась материалом, состоящим в основном из аморфного кремнезема с железом, марганцем и ши­ роко распространенным борнитом. Из этого материала извлечено 9 т меди. Анализ материала показал высокие содержания в нем меди (до 15%), серебра (до 2%), заметные количества мышьяка, висмута,, свинца, сурьмы и ряда других элементов.

Подсчитано, что гидротермами Челекенского йодобромыого место­ рождения, поступающими с глубоких водоносных горизонтов, выносится в год, т: свинец — 300—360, цинк — 48—50, медь — 24—35, кадмий — 18—24 [201, 248].

В настоящее время на дне Красного моря формируются залежи сульфидов цветных металлов и железа, окислов железа и марганца

[124].Исходя из принципа актуализма, можно предположить, что

вфаиерозое и докембрии вулканизм способствовал в значительной мере выносу различных металлов на земную поверхность.

Ниже приведем в качестве примера некоторые стратиформныевулканогенные месторождения цветных металлов. Из докембрийских месторождений характерными представителями месторождений описываемого типа являются Масабани (Индия) и Коронейшен (Канада).

Медно-сульфидные руды месторождения Масабани представлены залежью, локализующейся среди кварц-хлорито-биотитовых слан­ цев, рассланцованных и хлоритизированных основных пород [41],

Залежь прослеживается на 4—5 км и на глубину до 700 м при мощ­ ности 0,3—15 м. Руды сложены в основном халькопиритом, присут­ ствуют также пирротин, пентландит, пирит, миллерит. Превалиру­ ющие текстуры руд жильная и. вкрапленная. Содержание меди в рудах до 7%, никеля и кобальта — десятые доли процента. Боль­ шинство исследователей, изучавших это месторождение, объясняют происхождение медных руд процессами мигматизации — ультра­ метаморфизма основных вулканических пород. Температура рудообразования при этом составляла: для пирротин-пирита 329—490°, для халькопирита 340° С.

15

Исследование геохимических особенностей руд и вмещающих пород показало, с одной стороны, преемственность в содержании и относительной роли типоморфных элементов и элементов-примесей колчеданно-полиметаллических руд и вмещающих их вулканитов и, с другой стороны, резкое несоответствие этих особенностей ,с про­ чими магматическими комплексами Восточной Тувы, которые можно было бы рассматривать по отношению к колчеданам Улугойской зоны как рудопроизводящие. Все эти факты свидетельствуют о еди­ ном источнике как для колчеданно-полиметаллических руд, так и для вмещающих их вулканитов и противоречат гипотезе о связи орудене­ ния с девонскими интрузиями [265].

Медистые пиритовые руды медно-цинковой области Западного Шаста (Калифорния) локализуются в верхней части мощной девон­ ской подводной толщи кислых вулканических пород и пирокластов [122]. Ряд месторождений этого региона четко стратифицирован, руды испытали складчатость вместе с вмещающими и х' вулкани­ тами. Медистые пириты возникли в заключительные стадии подвод­ ного вулканизма [495].

Проявления самородной меди в Кетменском хребте (Южный Казахстан) локализуются в миндалекаменных порфиритах карбона, в основном в амигдалоидных их разностях. Самородная медь в виде мелкой неравномерно рассеянной вкрапленности и тонких про­ жилков наблюдается преимущественно в кровле миндалекаменных лавовых потоков. Наряду с самородной медью присутствуют цео­ литы, эпидот и актинолит. В раздувах трещин в вулканитах имеются самородки меди до нескольких тонн. Генетическая связь медного оруденения с эффузивными и поствулканическими процессами весьма отчетливая [297].

Цветные металлы в пермских вулканитах на территории ГДР широко распространены в бассейне р. Наэ, в Тюрингенском Лесу, Гарце и Предрудногорской впадине [176]. Среди пермских магма­ тических пород встречаются базальтовые (мелафиры) порфириты с большим или меньшим содержанием натрия и кислые липаритовые породы (кварцевые порфиры). Предполагается, что для всех без исключения излияний пермской системы в описываемой области ■существовал единый магматический очаг, который дал целый ряд производных пород.

Наиболее часто оруденение цветных металлов локализуется в порфиритах. Можно наметить последовательность в рудоотложении: гематит — пирит — халькопирит — галенит — сфа­ лерит.

Различают два типа оруденения: первый — в виде сплошного вы­ полнения системы трещин, сплошной тонкой вкрапленности по тре­ щинам в грубобрекчированных зонах, в тонких и тончайших зонах нарушения и дробления, в псевдоагломератах; второй — в виде рассеянной вкрапленности в породе, присутствующей в цементиру­ ющем веществе или в пустотах. Рудоносные порфириты формирова­

, ЭКЗЕМПЛЯР

Примером стратиформных руд мезозоя могут служить медно­ колчеданные и полиметаллические руды в эффузивах юры АлавердиКафанской металлогенической зоны и полиметаллические руды

вюрских магматических породах Верхнеаллахского рудного узла.

Впределах Алаверди-Кафанской металлогенической зоны место­ рождения цветных металлов Кафан, Шамлуг, Ахтала, Алаверди, Карп аут приурочены к позднебайосским кварцевым плагиопорфиритам (дацитам). Последние данные свидетельствуют о том, что пространственная связь оруденения и вмещающих пород обуслов­ лена их одновозрастностыо (поздний байос) и служит критерием вулканогенного происхождения месторождений [194].

На месторождении Шамлуг (Алавердский рудный район) обломки руды обнаружены в надрудных конгломератах, гравелитах, разно­ зернистых песчаниках, фаунистически определяемых как келловейские. По минеральному составу, текстурно-структурным особен­ ностям, содержанию элементов-примесей (селен, теллур, мышьяк, сурьма, германий) обломки идентичны рудам Шамлугского место­ рождения. Рудные обломки в колчеданных месторождениях Малого Кавказа отмечались различными исследователями на Кафане, Чирагидзоре, Карнуте, Маднеули и других месторождениях и рудопроявлениях цветных металлов. Генезис медноколчеданных и поли­ металлических руд Алаверди-Кафанской металлогенической зоны связывается с проявлением позднебайосского кислого вулканизма.

Верхнеаллахский рудный узел расположен в центральной части Южного Верхоянья, он является составной частью Юдомо-Аллах- Юнь-Тыринской полосы полиметаллических месторождений и рудопроявлений. Последняя совпадает с зоной сочленения Южно-Верхо­ янского синклинория и Оймяконо-Охотского жесткого массива, прослеживаясь в меридиональном направлении на расстояние более 130 км [115]. В пределах рудного узла выделяется несколько пространственно обособленных рудных полей — Джатонское, Детаньжинское, Ампаарындьинское, Опытное и Магынское. Площадь

рудных полей варьирует от единиц до десятков квадратных кило­ метров. Наиболее крупными являются Детаньжинское и Джатон­ ское месторождения. Полиметаллическое оруденение на первом месторождении локализуется в биотито-пироксено-кварцевых мон- цонит-порфирах; на втором — среди вулканогенных образований. Предполагается генетическая связь полиметаллического орудене­ ния с наиболее поздними дифференциатами Верхнеаллахского субвулканического комплекса пород верхней юры.

Приведенные примеры стратиформных вулканогенных место­

в геологии утвердилось новое научное направление, изучающее явления, происходящие на границе осадочных и эффузивных про­ цессов» [122, с. 9]. Нам представляется, что одним из главных аспектов этого направления должно быть исследование стратиформ-

18

ных вулканогенных (осадочно-вулканогенных, вулканогенно-осадоч­ ных) месторождений. Являясь по-существу связующим звеном между интрузивными и седиментогеиными формациями, «...поверхностный вулканизм является индикатором глубинных процессов, определя­ ющих возникновение гидротермальных систем, и как следствие нх динамики, метасоматизм пород и рудообразование, и поисковым критерием на рудные месторождения» [242, с. 284]. Изучение вул­ каногенных стратиформных месторождений цветных металлов, нахо­ дящихся в ряду стратиформных руд ближе к эндогенным, чем к экзо­ генным проявлениям, позволит лучше понять региональные и ло­ кальные особенности геологии осадочно-вулканогенных и вулкано- генно-осадочных месторождений, имеющих важное экономическое значение.

Осадочные месторождения

Геологии и происхождению осадочных стратиформных месторо­ ждений меди, свинца и цинка посвящено значительное число моно­ графий [1, 184, 207, 375, 429, 440 и др. ], сборники статей и тезисов докладов [60, 98, 99, 228, 368, 373, 510 и др.], многочисленные отдельные статьи и диссертации. К осадочным стратиформным место­ рождениям цветных металлов большинство исследователей относит пластовые месторождения, локализующиеся в терригенных и карбо­ натных толщах, не имеющие генетической связи с магматическими породами. Перечень наиболее известных осадочных стратиформных месторождений меди, свинца и цинка приведен в конце этого раз­ дела. Ниже рассмотрены геологические особенности месторождений подобного типа.

Геотектоническая позиция. Для осадочных стратиформных место­ рождений меди, связанных с аридным литогенезом, характерно ярко выраженное тяготение к платформам (древним и молодым) и слабое развитие в геосинклинальных зонах [379]. Однако в целом деление меднорудных провинций по геотектоническому признаку на образо­ вания складчатых областей и платформ встречает определенные затруднения, обусловленные тем, что подобные провинции часто формируются в завершающие, нередко переходные к платформенным этапы развития подвижных поясов, а также в постгеосинклинальные и постплатформенные орогенные стадии [58].

Месторождения типа медистых сланцев встречаются в платформен­ ных и орогенных областях, но более характерны они для платформ, где локализуются на склонах крупных постседиментационных прогибов (Мансфельд, ГДР; Предсудетская моноклиналь, Польша). Месторождения типа медистых песчаников встречаются в платфор­ менных и складчатых областях, локализуясь во внешних (Удокан) и внутренних (Таджикская депрессия) поясах складчатых областей, в краевых прогибах и краевых частях платформы (Приуралье).

Осадочные стратиформные месторождения свинца и цинка ти­ пичны для платформенных областей, однако они известны и в гео­ синклинальных образованиях [58, 106, 357]. Примером первых