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

Это придало метаморфогенным месторождениям характер исключи­ тельности и разорвало эволюционный ряд стратиформных место­ рождений, включающий как слабо-, так и сильнотрансформирован­ ные (метаморфогенные) месторождения.

Месторождения, возникшие в результате деятельности метамор­ фических растворов, не связанных с определенными интрузивными или субвулканическими телами, а только с процессами региональ­ ного метаморфизма, ультраметаморфизма и палингенного магма­ тизма, было предложено называть метаморфогенно-гидротермаль- ными в отличие от магматогенно-гидротермальных [67, 68].

В настоящее время все метаморфогенные месторождения подраз­ делены на 3 основные группы, отражающие условия метаморфоген­ ного рудообразования [34]:

1)метаморфизованные месторождения (осадочно-метаморфиче­ ские и вулканогенно-метаморфические) в результате перекристал­ лизации составных частей породы, богатых рудными компонентами, без сколько-нибудь значительного перемещения их;

2)метаморфические месторождения в результате перекристал­ лизации породы со значительным перераспределением — мета­ морфической дифференциацией первичного материала внутри метаморфизуемой толщи (свиты, серии);

3)ультраметаморфические месторождения в результате пере­ кристаллизации с частичным или полным переплавлением мета­ морфизуемой породы в зонах ультраметаморфизма и подъема метаморфических рудных растворов в породы более низких ступе­ ней метаморфизма.

Между тем еще в 1956 г. Л. В. Пустовалов отметил, что «... в энер­ гетическом отношении нет принципиальной разницы между зоной эпигенеза и зоной метаморфизма, ... общее направление про­ цессов минералообразования как в осадочной оболочке (в стра­ тисфере), так и в зоне метаморфизма принципиально одинаково [308,

с.35].

Вэто же время стали появляться работы, в которых учитывалась перманентность развития стратиформных руд от стадии седимента­ ции до различных ступеней трансформации. В частности, Д. Г. Са­ пожниковым [328] была предложена следующая схема классифика­ ции осадочных рудных месторождений:

52

Для пород, вмещающих стратиформные руды свинца и цинка, была предложена следующая градация их формирования и измене­ ния [184]:

1) седиментация (осадконакопление);

2) диагенез (ранний) — превращение осадка в породу;

3) эпигенез (диагенез поздний) — изменение породы на глубине, при небольших давлениях и при температуре не более 60° С, т. е. без участия гидротерм;

4) метаморфизм — изменения породы на глубине при больших давлениях и температуре (более 60° С), т. е. в условиях, при которых возможно участие гидротерм. *

Таким образом, перманентность развития стратиформных место­ рождений цветных металлов предопределяет изучение их в едином эволюционном ряду — от седиментогенеза до поздних стадий реги­ онального метаморфизма, с учетом их полихронности и полигенности.

4. СТРАТИФОРМНЫЕ РУДЫ КАК ЭЛЕМЕНТ ПАРАПОРОДЫ

В настоящее время синхронность образования стратиформных руд и вмещающих их пород у большинства исследователей уже сом­ нений не вызывает [373]. Рудные месторождения в этой связи сле­ дует рассматривать как особые формы горных пород и весь процесс образования месторождений можно понимать только в связи с общим процессом породообразования [471, 532].

Вместе с вмещающими породами руды испытывают все перипетии геологической жизни [312, 465], подвергаясь в одинаковой с ними степени воздействию тектонических процессов.

Считая стратиформные руды неотъемлемой частью вмещающей их осадочной (вулканогенно-осадочной, осадочно-вулканогенной, вул­ каногенной) среды, по степени трансформации их можно разделить на следующие групцы.

1.Диагенетические.

2.Катагенетические:

а) раннекатагенетические, б) позднекатагенетические.

3. Метагенетические:

а) раннеметагенетические, б) позднеметагенетические.

4. Метаморфические:

а) раннеметаморфические, б) позднеметаморфические.

Общая характеристика вмещающих стратиформные руды пород по перечисленным группам приведена в табл. 3.

* М. М. Константиновым [184] выделена еще стадия гипергенеза; однако вопросы, связанные с гипергенезом стратиформных месторождений, в настоящей работе не затрагиваются.

53

Первые три группы выделены в соответствии со стадиями транс­ формации осадочной породы [206]. Раннеметаморфические руды заключены в породах начальных фаций регионального метаморфизма по глаукофановую включительно [79, 145]. Граница между ранне- и позднеметаморфическими рудами проведена апостериори, на осно­ вании отсутствия промышленных руд цветных металлов в метамор­ фических фациях выше этой границы.

Прежде чем перейти к характеристике стратиформных месторо­ ждений по выделенным группам, нам хотелось бы отметить две распро­ страненные и, на наш взгляд, неверные тенденции использования терминологии стадий трансформации стратиформных месторожденни цветных металлов в геологической литературе. Первая заключается в чрезвычайно вольном обращении с терминами. Это вызвано не­ достаточной изученностью тех или иных месторождений в целом или же недостаточной изученностью степени их трансформации. Например, в реферате, составленном В. Ездровой на работу Т. С. Ни­ кифоровой [253], указано, что «... сложное взаимоотношение рудных минералов и текстурные особенности руд свидетельствуют о проявле­ нии катагенеза на ранней стадии метаморфизма (курсив наш. —

А. К.), что весьма характерно для медистых песчаников, к которым автор относит описываемые рудопроявления».

При характеристике меденосности пород айсинской свиты верхне­ го протерозоя бассейна рек Туманшета, Тагула и Бирюсы (Прпсаянье) выявленное оруденение характеризуется как «осадочно-диа- генетическое» [370], хотя степень трансформации вмещающих ору­ денение пород находится на уровне катагенеза и оруденение, соот­ ветственно, является катагенетическим.

Вторая тенденция просматривается в слишком громоздкой харак­ теристике степени трансформации стратиформных месторождений, когда авторы стараются перечислить все стадии постседиментационного изменения, которые претерпело то или иное месторождение. Рациональней ограничиваться названием последней стадии, подра­ зумевая тем самым, что до этой, последней, стадии месторождение прошло в своем развитии все предыдущие. Например, вместо «седи- ментационно-диагенетически-катагенетическое метаморфизованное месторождение» [198] или «осадочно-диагенетически-катагенетиче- ское месторождение» [169 ] гораздо удобнее говорить соответственно о метаморфическом (в данном случае — раннеметаморфическом, речь идет об Удоканском месторождении медистых песчаников) и катагенетическом (медистые песчаники Таджикской депрессии) месторо­ ждениях, подразумевая, что первое с момента седиментогенеза пре­ терпело стадии диагенеза, катагенеза, метагенеза и остановилось

всвоем развитии на начальных стадиях регионального метамор­ физма, а второе — прошло стадию диагенеза, закончив свое развитие

вкатагенезе.

Ниже охарактеризуем выделенные группы стратиформных место­ рождений меди, свинца и цинка.

54

Т а б л и ц а 3

Характеристика пород, вмещающих стратнформные руды по стадиям формирования и изменения (по Н. В. Логвиненко [206], с дополнениями)

55

со

58

5. ДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ РУДЫ

Под диагенезом понимают начальную стадию трансформации пород и руд, соответствующую превращению сильно увлажненного, насыщенного бактериями и малыми компонентами ила в уплотнен­ ную породу [357]. Диагенез — превращение осадка в осадочную породу [206 ]. Процессы диагенеза протекают на глубине от первых десятков до первых сотен метров от поверхности осадка.

Вопросы диагенеза и диагенетического рудообразования детально разработаны Н. М. Страховым [374, 375]. После седиментации в осадке и осадочных рудах происходит целый ряд превращений вещества, главную роль при этом играет разложение органического вещества. Образующиеся в итоге H 2S, С02, NH3, СН4, Н, Na обу­ словливают возникновение восстановительной обстановки, при кото­ рой целый ряд соединений рудных элементов переходит в раствори­ мую форму. Они способны перемещаться в осадке, давая рудные скопления. «Вкрапленный характер осадочных руд меди, свинца, цинка, их прихотливое залегание в рудоносном плаще, тяготение (у меди, например) к растительным остаткам, трещинам, пористым породам, а у свинца — в некоторых случаях к конкрециям других веществ, — все это никоим образом не первичные формы залегания вещества в породе, а формы чисто диагенетические. До диагенеза медь, свинец, цинк и другие элементы, несомненно, были диффузно рассеяны в пласте и месторождений не образовывали» [374, с. 48].

Диагенетические осадочные и вулканогенно-осадочные руды в настоящее время можно наблюдать на дне современных акваторий, где происходят диагенетические процессы. Диагенетические осадочно­ вулканогенные и вулканогенные руды фиксируются в областях современного вулканизма. При этом, как следует из определения диагенеза, чисто диагенетические процессы возможны лишь в под­ водных условиях. При извержениях на суше диагенеза отложений не наблюдается, так как в этом случае имеют место процессы гипер­ генеза.

Приведем некоторые примеры осадочных и вулканогенно-осадоч­ ных диагенетических руд.

В светлосерых и синих илах, отобранных с глубины 0,5—2,5 м ниже дна Тихого океана, обнаружены пиритные глобули — «оруденелые бактерии» [350]. В отличие от ископаемых «бактерий» [349] в «оруденелых бактериях» океанических илов кристаллы пирита заключены в жидкообразной протоплазме, а не в гелевидном дисуль­ фиде железа, который мог выделиться, вероятней всего, в стадию позднего диагенеза осадков.

На глубине 300—1300 м в подповерхностном слое очень плотной новоэвксинской глины на склоне Анатолийского (Малоазиатского) побережья восточной части Черного моря установлены сульфидные образования в виде шариков, друз, палочек, псевдоморфоз по кусоч­ кам дерева, веточек водорослей. Содержание органического углерода колеблется в пределах0,40—0,93%. Диагенетические преобразования

59

осадков и образование конкреций возникли в связи с сероводород­ ной обстановкой [82].

Изучение содержания меди в донных отложениях 65 водоемов

СССР показало, что количество меди в сухом веществе донных осад­ ков составляет, мг/кг: высокозольные илы — 22,7; сапропели, обед­ ненные органическим веществом — 29,0; собственно сапропели — 34,5 [111].

Исследовалось содержание меди, свинца, цинка и никеля в шель­ фовых осадках юго-западной части Африки [464]. Осадки представ­ ляют собой диатомовые, богатые органическими соединениями илы, пески, карбонатные пески и супеси. Содержание органического углерода и опала в илах достигает 26 и 85% соответственно, послед­ нее косвенно свидетельствует о вулканогенно-осадочной природе отложений. Содержание металлов в осадках составляет, г/т: меди — 18—129; свинца — 3—32; цинка — 18—337; никеля — 35—455. Рас­ пределение рудных элементов в общем коррелируется с распределе­ нием органического углерода. В современных осадках Уоша (Англия) установлены диагенетические сульфиды железа (пирит) в виде изо­ лированных зерен и сферул фрамбоидальной текстуры [501 ]. Из при­ веденного перечня осадочной диагенетической рудной минерализа­ ции в донных отложениях современных водных бассейнов достаточно наглядно видно ее широкое распространение.

Гораздо меньше имеем примеров вулканогенных и осадочно-вул­ каногенных диагенетических руд из-за сложности их изучения. Факты присутствия рудных элементов в продуктах подводной вул­ канической деятельности [2, 425 ] говорят в пользу существования современных диагенетических вулканогенных и осадочно-вулкано­ генных руд на дне-морей и океанов в районах современного вулка­ низма.

Имеющийся в наличии фактический материал по известным диагенетическим рудопроявлениям цветных металлов позволяет гово­ рить об отсутствии промышленных скоплений меди, свинца и цинка в породах диагенетической стадии трансформации. Не исключено, что в процессе дальнейшего изучения современных диагенетических руд удастся найти промышленные залежи, однако в настоящее время у нас нет оснований оценивать их прикладное значение выше мине­ ралогического интереса.

6. КАТАГЕНЕТИЧЕСКИЕ РУДЫ

Под катагенезом понимают начальные изменения осадочной породы. «Изменение осадочных пород в стратисфере при повышенном давлении и температуре в присутствии подземных вод и норовых

<60

320], А. Е. Ферсмана [408] и другие. Наиболее обстоятельно общая характеристика катагенеза изложена в работе Н. В. Логвиненко [206], отдельные положения которой приведены ниже.

В отличие от диагенеза процессы катагенеза по своей природе неорганические — физико-механические и физико-химические, роль живых организмов, в частности бактерий, в катагенетическую ста-г дню не существенна.

Впериод катагенеза происходит уплотнение пород, отжим воды

иразличные процессы минералообразования: растворение и коррозия обломочной фракции пород, регенерация, образование новых мине­ ралов из растворов или при взаимодействии растворов с твердой фазой (метасоматоз), дальнейшее изменение обломочных зерен, рас-

кристаллизация коллоидов и аморфных минералов, начальная пере­ кристаллизация аутигенных минералов.

Проявление катагенеза наблюдается повсеместно в осадочном чехле платформ, синеклизах платформ, передовых прогибах и верх­ нем структурном ярусе геосинклиналей. Мощность осадочных пород различная — от первых сотен метров до 2—4 км. Исходя из глу­ бины залегания пород и замеров в буровых скважинах, можно опре­ делять температуру катагенетических изменений в диапазоне от 30—50 до 150—200° С, одностороннее давление при этом варьирует

впределах от 100—200 до 1500—2000 ат.

Встадии катагенеза различают два этапа: ранний (начальный)

ип о з д н и й (глубинный). Ранний катагенез происходит при темпера­

туре и давлении соответственно до 100° С и 1000 ат. Пористость пород еще достаточно высокая (порядка 40—15%). В раннем ката­ генезе широко распространены рыхлые и слабо сцементированные породы: глины, размокающие в воде аргиллиты, пески, рыхлые и пористые песчаники, известняки-ракушечники, пористые изве­ стняки, мел, мергели, бурые угли, каменные длиннопламенные и газовые угли и др. Цемент глинистый, слабо измененный, струк­ туры и текстуры пород сохраняются нормальные седиментационные.

Для позднего катагенеза характерны более высокие температуры (100—200° С) и давление (1000—2000 ат). Пористость пород умень­ шается от 15—10 до 5—3%. Граница между ранним и поздним ката­ генезом проводится по первому появлению структур растворения и внедрению под давлением (конформные, инкорпорационные и микростилолитовые структуры). В цементе зернистых пород происходит заметная гидрослюдизация и хлоритизация глинистого вещества, начальная перекристаллизация седиментогенных и дпагенетических карбонатов. В зернистых породах широко развивается кварцевый регенерационный цемент. Глины превращаются в аргиллиты, не размокающие в воде, пески и рыхлые песчаники — в плотные креп­ кие песчаники, известняки-ракушечники — в плотные известняки, происходит частичная перекристаллизация известняков, мела, мер­ гелей. Длиннопламенные и газовые угли превращаются в спека­ ющиеся (паровично-жирные, коксовые, отощенные спекающиеся) угли.

61

т -