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

ческой зональности — как следствие процессов трансформации мес­ торождения.

Для медистых песчаников описываемого месторождения харак­ терно присутствие нескольких генераций рудных минералов — пи­ рита, халькопирита, борнита, халькозина, сфалерита, галенита [335]. В связи с трансформацией руд наблюдается автолизия рудных минералов (табл. 5).

Вулканогенные метагенетические стратиформные руды представ­ ляют проявления цветных металлов в пермских вулканитах Средней Германии, ГДР [176].

Рудные минералы в порфнритах представлены гематитом, пири­ том, халькопиритом, борнитом, халькозином, купритом, галенитом и сфалеритом.

Морфологически выделяются два типа руд: 1) проявляющиеся в виде сплошного выполнения системы трещин, в виде тонкой вкрап­ ленности по трещинам в грубобрекчированных зонах, тонких и тон­ чайших зонах нарушения и дробления, а также в псевдоагломератах породы; 2) в виде рассеянной вкрапленности в породе, присутству­ ющей или в цементирующем веществе, или в пустотах. Участками встречаются прожилки с халькозином (в кальците и барите).

В качестве примера осадочно-вулканогенных метагенетических

стов, представлено халькопиритом, халькозином, борнитом, ковеллином, пиритом. Широко развиты малахит и азурит. Рудная мине­

в общем аналогичны текстурам и структурам руд Джезказганского месторождения.

В качестве вулканогенно-осадочных метагенетических страти­ формных руд могут быть представлены колчеданно-полиметалличе­ ские руды Белоканского рудного поля (Южный склон Большого Кавказа). Метагенетическая степень трансформации рудовмеща­ ющих пород доказана работами Н. В. Логвиненко [206 ]и Д. Д. Ма­ занова [211].

Оруденение в юрских осадочных породах наблюдается в виде вкрапленных, линзовидно-пластообразных и жильно-прожилковых выделений [211 ]. В состав руд входят халькопирит, пирротин, пирит, сфалерит, галенит, кобальтин, линнеит, борнит, магнетит, арсенонирит, ковеллин и др. По текстурно-структурным особенностям различают массивные, пятнистые, полосчатые, колломорфные и дру­ гие руды.

Врезультате автолизии основных рудных минералов содержание

вних злементов-примесей незначительное (табл. 6).

Итак, для метагенетических руд характерны следующие особен­ ности:

75

Т а б л и ц а б

Содержание (%) малых элемептов в рудных минералах Белоканского рудного поля (по Д. Д. Мазанову [211})

1) локализация в породах метагенетпческой стадии трансфор­ мации;

2)ассоциация с углистым веществом аналогичной степени транс­ формации (полуантрациты, антрациты);

3)превалирующее развитие в рудах структур и текстур переотложення с подчиненным развитием структур и текстур седиментационных;

4)постоянное присутствие в рудах нескольких генераций руд­ ных минералов;

5)дальнейшее проявление автолизии минералов;

6)повсеместное развитие жил «альпийского типа», часто значи­ тельных по протяженности;

7)разнообразные размеры рудных скоплений, нередко представ­ ляющих промышленный интерес.

8. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ РУДЫ

Под метаморфическими (метаморфогенными) месторождениями понимают « . . . такие рудные скопления, которые интенсивно изме­ нены или вновь возникли в условиях динамотермального метамор­ физма и ультраметаморфизма, вследствие перемещения и концент­ рации металлов метаморфизуемых пород в процессе их перекристал­ лизации или селективного выплавления» [34, с. 650].

Характеристики особенностей метаморфических пород и про­ цессов метаморфизма можно найти в опубликованных работах [38, 79, 114, 145 и др.].

Все метаморфические породы подразделяются на фации контакто­ вого и регионального метаморфизма. Фации контактового метамор­ физма (в порядке повышения температуры образования) включают альбито-эпидото-роговиковую, роговообманково-роговиковую, пи-

78

роксено-роговиковую, санидиновую. фации регионального мета­ морфизма — цеолитовую, зеленых сланцев, глаукофановую, амфиболовую, гранулитовую, эклогитовуіо [357].

В филогенезе стратиформных рудных месторождений роли регио­ нального и контактового метаморфизма неравнозначны. Контакто­ вый метаморфизм проявляется локально в ореолах, ширина которых измеряется первыми километрами [514], а продолжительность процесса определяется десятками тысяч лет. Площади же проявле­ ния регионального метаморфизма имеют десятки километров в ши­ рину и сотни километров в длину, продолжительность процесса измеряется десятками миллионов лет [382]. Таким образом, роль контактового метаморфизма при трансформации стратиформных руд незначительна (подробнее об этом будет сказано ниже), напротив, роль регионального метаморфизма чрезвычайно велика.

Различные аспекты метаморфического рудообразования затро­ нуты во многих работах и статьях [34, 36, 67, 76, 131, 381, 382 и др.]. В настоящее время среди метаморфогенных месторождений выделяют три типа: метаморфизованные, метаморфические и ультраметаморфические. Выделение их обусловлено различным направле­ нием рудного процесса.

Анализ закономерностей локализации стратиформных месторо­ ждений цветных металлов в породах различных фаций региональ­ ного метаморфизма с позиции их экономической значимости дает нам основание выделить два типа метаморфических месторождений: раннеметаморфические (фации цеолитовая, зеленых сланцев, глаукофановая) и позднеметаморфические (фации амфиболовая, гранулитовая, эклогитовая). Большинство крупных и очень крупных стра­ тиформных месторождений меди, свинца и цинка как у нас в стране, так и за рубежом, принадлежат к категории раннеметаморфических месторождений. Позднеметаморфические руды, как правило, промы­ шленной ценности не представляют. Скорее всего, стратиформные месторождения цветных металлов так же, как и постмагматические («гидротермальные») жильные средне- и низкотемпературные место­ рождения [137], в условиях высоких фаций регионального мета­ морфизма оказываются неустойчивыми и уничтожаются. Чтобы иметь представление об основных особенностях метаморфических стратиформных месторождений, рассмотрим некоторые из них (см. табл. 4).

Осадочные стратиформные метаморфические (раннеметаморфи­ ческие) месторождения — медистые песчаники Удокана. Удоканское месторождение входит в состав Кодаро-Удоканской зоны, локали­ зуется в породах удоканской серии позднепротерозойского возраста. Степень трансформации рудовмещающих пород месторождения от­ вечает начальным стадиям зеленосланцевой фации регионального метаморфизма [42, 57, 58]. В результате воздействия регионального метаморфизма произошло преобразование минерального состава пород, их структур и текстур — регенерация зерен кварца, полевых шпатов и турмалина; возникновение кварцевого и кварцево-полево-

79

•шпатового цемента; разъедание обломков и новообразованных зерен серицитовым и кальцитовым цементом; появление ряда новообразо­ ванных минералов: сфена, турмалина, кварца, сидерита, мусковита, хлорита, биотита, кальцита, идиоморфных кристаллов магнетита, пирита и др.; образование бластопсаммитовых и гранобластовых структур.

Широко развиты жилы «альпийского типа», главной особенностью которых является идентичный состав с вмещающими породами. По минеральному составу различаются кварцево-полевошпатовые, квар- цево-полевошпатово-эпидотовые, эпидотовые, кальцитовые, кварцево­ хлоритовые и гипсовые породы. В жилах отмечено присутствие сульфидов меди, магнетита, гематита и других рудных минералов. Органическое вещество представлено прослоями и линзами графитпзированных пород с вкрапленностью халькопирита и пирита. Не­ смотря на значительное площадное распространение медистых пес­ чаников, минеральный состав руд отличается постоянством. Главные рудные минералы — халькозин, борнит, халькопирит, пирит, и маг­ нетит. Среди текстур и структур руд развитыкак первичные седиментационные, так и вторичные, возникшие в итоге метаморфизма пород. Главные рудные минералы присутствуют в нескольких гене­ рациях. Более поздняя интрузивная деятельность не оказала су­ щественного в л и я н и я на распределение рудных минералов.

В качестве примера вулканогенных метаморфических стратиформных руд могут служить колчеданно-полиметаллические проявления в кислых эффузивах верхней подсвиты туматтапгинской свиты нижнего кембрия Восточной Тувы, описанные в § 2. Колчеданно­ полиметаллические руды и вмещающие их породы претерпели регио­ нальный метаморфизм на уровне фации зеленых сланцев. Трансфор­ мация месторождения привела к пиритизации, окварцеванию, серицитпзации и хлоритизации рудовмещающих пород.

Среди осадочно-вулканогенных месторождений к метаморфиче­ ским принадлежит обширная группа (см. табл. 4). Одно из них — Озерное колчеданно-полиметаллическое — локализуется в нижнекем­ брийских вулканогенно-осадочных породах. Рудовмещагощая толща относится к области геосинклинального развития и сформирована в период проявления активного вулканизма ранних этапов формиро­ вания геосинклинали [117]. Оруденение проявлено в известковистых туффитах и гравелитах, алевролитах, алевропелитах. Колчеданно­ полиметаллические руды, слагающие пластообразные тела, согласны с вмещающими породами и повсеместно повторяют складчатые струк­ туры месторождения. Продуктивная толща имеет ясно выраженную ритмичность.

На месторождении выделяют руды: свинцово-цинковые колче­

в малых количествах — халькопиритом, арсенопиритом, гематитом, блеклыми рудами, станнином, аргентитом; нерудными -г- карбона­ тами, кварцем, баритом, серицитом, флюоритом. По морфологии

S0

различают руды массивные, полосчатые, брекчиевидные, прожилкововкрапленные. Широким развитием пользуются равномерно- и нерав­ номерно-слоистые, ритмично-слоистые руды и осадочные породы с различной степенью насыщенности цемента рудными компонентами (от сливных раковистых чисто пиритовых илов до слабо сульфидизированных пород). В слоистых рудах наблюдается обычно чередова­ ние рудного материала по составу (пиритовые, пирито-сфалеритовые, галенито-сфалеритовые, пирито-сфалерито-галенитовые, пирито-си- деритовые, сидеритовые), различная сортировка нерудного и, реже, рудного обломочного материала (от крупнообломочных до илистых частиц).

Малая глубина акватории и тектоническая активность вулкани­ ческого района благоприятствовали появлению в рудах и оруденелых породах элементов косой и волнистой слоистости, взмучивания, размыва поверхностей, избирательной гофрировки слойков, образо­ ванию микросбросов и микрограбенов с последующим спокойным наслоением, формированию микроскладок подводно-оползневого про­ исхождения и других структур оползневых деформаций пластичных осадков.

Меньшим развитием на месторождении пользуются руды метасоматического облика, представленные барито-пиритовыми, баритосидеритовыми и барито-полиметаллическими рудами с халькопи­ ритом, галенитом, сфалеритом, блеклой рудой, иногда с метакри­ сталлами магнетита и гематитом. Для них характерны текстуры массивные, дендритовые, фестончато-колломорфные, бурундучные, унаследованно-полосчатые, пятнистые, реликтово полосчатые, брек­ чиевидные. В процессе трансформации месторождения произошло перераспределение рудного вещества (наиболее подвижным был галенит), образование жил «альпийского типа» кварцево-карбонат­ ного состава с галенитом, сфалеритом, пирротином и арсенопиритом.

Сведения о характере метаморфоз рудных минералов на мета­ морфических осадочно-вулканогенных колчеданных месторождениях Урала приведены П. Я. Ярошем [443]. Руды с вмещающими поро­ дами претерпели региональный метаморфизм двух фаций — зеле­ ных сланцев и амфиболитовой.

В условиях фации зеленых сланцев вследствие динамических напряжений проявлялись хрупкие и пластические деформации, рудные тела разлинзовывались*. Происходила перекристаллизация рудных агрегатов, они становились полнокристаллическими. Зоны роста в зернах пирита и сфалерита исчезали. Сфалерит утрачивал темную окраску и превратился в светлоокрашенный клейофан. Рудная перекристаллизация происходила как в пределах рудных тел, так и во вмещающих породах. Рудные минералы замещали друг друга (пирит замещался сфалеритом и халькопиритом, сфалерит — пиритом, халькопиритом и т. д.) и сами замещались нерудными

* Подробное описание будинажа при различных типахЗметаморфпзма можно найти у Г. В. Тохтуева [396].

минералами — хлоритом, серицитом, кварцем, хлоритопдом, стильпяомеланом и др. Замещения были интенсивными и часто псевдоморфными. В рудах почти полностью исчезали первичные текстуры и структуры и возникали новые. Широкое развитие получили полос­ чатые текстуры, меньшее — гнейсовидные и сланцеватые. В рудах образовались линейные структуры, ориентированные согласно с та­ ковыми во вмещающих породах. Последние превращены в кварцево­ хлоритовые, кварцево-хлорито-серицитовые, кварцево-серицитовые сланцы.

При метаморфизме колчеданных руд в условиях амфиболитовой фации по главным рудным минералам интенсивно развивался пир­ ротин, по пирротину и другим сульфидам — магнетит, на руды накладывался биотит и т. и. [443].

Метаморфические вулканогенно-осадочные руды представляют руды Горевского свинцово-цинкового месторождения. Оруденение локализуется в карбонатных породах шунтарской свиты верхнего протерозоя [307 ]. В результате проявления регионального мета­ морфизма произошла перекристаллизация известняков, возникно­ вение в них новообразований серицита, мусковита, биотита, хлорита, пирита, пирротина, кальцита, кварца, доломита. В породах большим распространением пользуются мраморовидная, лепидобластовая, гранобластовая структуры, сланцеватая текстура, кливаж. Глинистые породы и мергелистые известняки превращены в кварцево-сернцито- карбонатные и кварцево-серицитовые сланцы, иногда они содержат новообразованный турмалин.

Рудные тела представляют собой серию линзовидных, пласто­ образных и более сложных по форме рудных выделений, согласно залегающих среди вмещающих пород. На Горевском месторождении более 20 рудных минералов. Основные рудные элементы, входящие в их состав, свинец, цинк, железо, мышьяк, сурьма, медь и серебро.

Среди рудных минералов месторождения можно выделить три группы.

1. Рудные минералы «первичные», т. е. те, которые накаплива­ лись в осадке в процессе седимеитогенеза и после преобразования породы остались in situ. Это галениты 1-й и 2-й генерации, по М. П. Проснякову и Р. Н. Володину [307], сфалерит 1-й генерации, пирит, марказит, пирротин, арсенопирит, халькопирит.

2. Рудные минералы «вторичные» — образовавшиеся в породе в результате преобразовательных процессов й перераспределения металлов. К ним принадлежат галениты 3-й и 4-й генераций, сфа­ лериты 2-й и 3-й генераций, пирротин 2-й и 3-й генераций, буланже-

Промышленные руды представлены главным образом минералами второй группы. Из этого можно сделать вывод, что трансформация пород и руд на уровне начальных фаций регионального метаморфизма играла решающую роль в формировании промышленно значимых

82

залежей из первичных убогих вкрапленных руд. Текстуры руд на месторождении отражают сложный полихронный характер их обра­ зования — первичный седиментогенный с последующей трансформа­ цией — и представлены полосчатой, вкрапленной, прожилкововкрапленной, пятнистой, массивной, брекчиевидной, цементной и др. На месторождении широким развитием пользуются латераль-сек- реционные образования [299].

Итак, все кратко охарактеризованные выше метаморфические стратиформные месторождения меди, свинца и цинка принадлежат к группе раннеметаморфических. Месторождения этой группы имеют важное экономическое значение и могут быть причислены к разряду очень крупных месторождений (см. табл. 4).

Породы высоких стадий метаморфизма (амфиболовой, гранулитовой, эклогитовой фаций), как правило, не содержат промышленных месторождений цветных металлов пластового типа. Объяснение этому можно найти в миграции меди, свинца и цинка из зон с высо­ хший термодинамическими параметрами, которые сопутствуют регио­ нальному метаморфизму высоких стадий [138].

Примером позднеметаморфических месторождений могут служить: нижнепротерозойские колчеданно-полиметаллические проявления Карелии; докембрийские полиметаллические руды Северного Приладожья; полиметаллические руды Швеции и Финляндии в породах среднего протерозоя и др.

Спорным в отношении степени трансформации является полиме­ таллическое месторождение Брокен-Хилл в Австралии. Одни иссле­ дователи считают его измененным до амфиболитовой фации регио­ нального метаморфизма (силлиманито-альмандиновой субфацпи) [137], другие — до глаукофановой [357]. Как бы то ни было, место­ рождение Брокен-Хилл являет собой пример одного из немногих крупных промышленных месторождений цветных металлов, локали­ зующихся в породах «критической» стадии трансформации.

частях разреза карельских метаосадочных образований в пределах разных зон метаморфизма (вплоть до начальных ступеней гранулитовой фации). Для них характерна ритмичность, частое присутствие графита. Исходной породой, вероятно, были пелитовые осадки типа морских битуминозных сланцев.

При прослеяшвании содержания сульфидов в породах различной степени регионального метаморфизма отмечается заметное умень­ шение количества (до 5—7%) при гранитизации гнейсов (юго-за­ падные районы Северного Приладожья). Если в зоне силлиманитоальмандиновой субфации регионального метаморфизма (район ост­ ровов Сортавальского архипелага) в рудах развиты пирротин, пирит и халькопирит, то в вышеуказанном районе (зона гранулитовой фации) руды представлены почти исключительно пирротином. Весьма

характерным является широкое развитие секущих пирротиновых прожилков, которые (отличительная черта стратиформных руд!) наблюдаются лишь в пределах мигматизированных пластов «суль­ фидных» гнейсов. Типоморфными элементами сульфидных руд явля­ ются медь, цинк, свинец, кобальт и никель, причем в зоне интенсив­ ного ультраметаморфизма уменьшается содержание цинка и никеля. На основании изучения геохимических особенностей метаморфиче­ ских пород можно предполагать мобилизацию и вынос рудогенных элементов при последовательном развитии процессов глубинного метаморфизма [279 ].

Перейдем к рассмотрению вопроса влияния контактового мета­ морфизма на стратиформные руды меди, свинца и цинка. Следует отметить, что не изучено влияние контактового метаморфизма на характер размещения оруденения вообще и стратиформных руд в частности [89]. Работы отдельных исследователей свидетельствуют о незначительной роли (сравнительно с региональным метаморфизмом) контактового метаморфизма в процессах трансформации стратиформ­ ных месторождений. В последние годы получены новые данные, подтверждающие это положение.

Изучение вещественного состава контактово-измененных пес­ чано-алевритовых пород около гранитоидных массивов Центрального Алтая показало, что контактовый метаморфизм сводится к простой перекристаллизации, сопровождаемой высушиванием исходных пород. Терригенные толщи подвергнуты контактовым измене­ ниям в полосе шириной до 1—2 км и превращены в рогови­ ки [11].

Исследование поведения свинца и цинка при контактовом мета­ морфизме песчано-сланцевых пород около интрузий различного состава на хр. Такталык, Срединный Тянь-Шань (Ачикалминской гранодпоритовой, ПІаматорской сиенитовой, Шаматорской лейко- кратовы-х гранитов) показало следующее [89]. Разная концентрация свинца и цинка в гранодиоритах-гранитах и метаморфизуемых ими вмещающих породах при сходстве их петрохимического состава указывает на отсутствие обмена свинцом и цинком между этими сре­ дами. Исходя из того, что вероятной средой переноса указанных элементов является водная, остается допустить отсутствие водного массообмена при контактовом метаморфизме между интрузиями и вмещающими породами. Степень контактового метаморфизма пес­ чано-сланцевых пород не влияет на поведение свинца, который остается инертным. Подобное поведение можно предполагать и для цинка. При изменениях терригенных пород в контактах интрузий, сопровождающихся перекристаллизацией, свинец и цинк не мобили­ зуются гидротермальными растворами.

Регионально метаморфизованные до фации зеленых сланцев меденосные породы удоканской серии хр. Кодар (Северное Забай­ калье) под влиянием гранитоидов Кодарского массива испытали контактовый метаморфизм, приведший их к ороговикованию и метасоматйческим проявлениям [10].

81