Хайретдинов Э.А. Металлогения

Подождите немного. Документ загружается.

поставляет энергию, транспорт рудного вещества обычно обеспечи-

вают газово-жидкие среды глубинного и поверхностного происхож-

дения. Полезные компоненты могут приноситься и эндогенными, и

эндогенно-экзогенными, и экзогенными источниками. Например,

сульфидные медно-никелевые руды сонаходятся с коматиитовыми

вулканитами и соответствуют магматической модели рудообразова-

ния. Пепловый же материал, гидроокислы железа и алюминия, вы-

носимые в водные бассейны, в полной мере соответствуют седимен-

тогенному рудообразованию.

Вул ка но ген ная гид ро тер маль ная ор то ге не ти че ская мо дель сход-

на с плутоногенной, но оруденение связано с субвулканическими

интрузиями. В реальности часты переходы от субвулканических тел

к гипабиссальным интрузиям. Многие рудоносные малые интрузии

трудно с уверенностью относить к проявлениям плутонизма, вулка-

но-плутонизма или вулканизма. Уверенность принятого решения

может опираться на комплекс геофизико-геологических и геохими-

ческих признаков в сочетании с особенностью размещения рудных

проявлений и м-ний, со структурой рудоносной площади.

Вул ка но ген ная гид ро тер маль ная кон век тив ная мо дель первона-

чально возникла применительно к субмаринным образованиям

сульфидоносных илов во впадинах Красного моря. Такие системы

связывают с тепловыми потоками в зонах спрединга и океанических

хребтов. По Ж. Франшето, осевые зоны расширяющихся океаниче-

ских хребтов играют роль «заводов» по концентрированию метал-

лов.

Вул ка но ген но-суб ли ма ци он ные про цес сы обычны в современных

кратерах, но в толщах геологического прошлого не установлены.

Вул ка но ген но-се ди мен то ген ное ру до на ко п ле ние включает поверх-

ностное выщелачивание элементов из вулканитов. По источникам

это – вулканогенный процесс, а по обстановке накопления – седи-

ментогенный.

Се ди мен то ген ное рудообразование включает многообразие обо-

собления, транспортировки и накопления полезных компонентов.

Се ди мен то ген ное ос та точ ное рудонакопление - экзогенное раз-

рушение пород и селективное удаление безрудных минералов.

Се ди мен то ген ное оса доч ное ру до на ко п ле ние : источник – вывет-

риваемые породы, транспортировка – различна (в водных раство-

рах, перераспределение терригенного материала водой, ветром и

пр.), накопление – в силу разных факторов (резкое изменение Еh,

pH, скорости транспортирующего потока воды, включая и поровые,

газов – физические факторы – гравитационные, магнитные, электри-

ческие, электромагнитные и т.д.). Обычны зоны сопряжения конти-

нентальных и прибрежно-морских условий. Процессы в таких усло-

виях правильно определять как се ди мен то-гид ро ген ные . Допустимы

и определения оса доч но-диа ге не ти че ские или пла сто во-ин фильт -

ра ци он ные . Классические примеры: россыпи, цементация гидро-

окислами железа, марганца, карбонатами или сульфатами (кальцит,

арагонит, гипс, целестин, барит, соединения меди, свинца, цинка и

урана, кремнезём и др.) и зоны вторичного сульфидного обогаще-

ния, каолиновые, бокситовые коры выветривания и пр. Для этих

процессов допускается (Э. Джоветт) участие глубинных конвектив-

ных систем, размер их по диаметру оценивается в 30-40 км, ско-

рость фильтрации от 0,132 до 0,05 м/год при числе обменов 1,67-3,3

за 1 млн лет. При концентрации меди в растворах 300-1000 г/т и со-

держании в руде 1-2% время рудонакопления оценено в 10 млн лет.

В подобных процессах вероятно влияние воздымание одной части

бассейна и гравитационное перемещение растворённых солей

(К.Бетке). Возможна и фильтрация рассолов из солеродных бассей-

нов в подстилающие породы, перевод при этом металлов в хлорид-

ные формы и миграция до химически или сорбционно активного эк-

рана. В горизонтах, богатых сероводородом (обычно в нефтеносных

породах), выпадают сульфидные соединения (Л.Г. Богашова).

В модели пластово-инфильтрационной миграции и накопления

металлов непрерывна последовательность отложения, растворения

и перераспределения компонентов, что обеспечивает концентрацию

на геохимических экранах. Эта модель соответствует условиям об-

разования стратиформных м-ний урана, ванадия, молибдена. Мак-

симальная интенсивность рудообразования достигается при дли-

тельном существовании энергоёмких источников, питающих мигра-

цию элементов и концентрацию их в локальных объёмах.

Ме та мор фо ген ные про цес сы подразделяют на рудопреобразую-

щие (метаморфизующие) и рудообразующие (собственно метамор-

фические).

Ме та мор фо ген но-плу то но ген но-гид ро тер маль ные про цес сы ха-

рактерны условиям палингенеза и возникновения вторичных рас-

плавов и формирования рудных скоплений по плутоногенно-гидро-

термальным ортогенетическим и конвективным схемам.

Ме та мор фо ген но-гид ро тер маль ное ру до об ра зо ва ние обеспечи-

вается рассеянными металлами вмещающих пород, транспортёром

служат метаморфогенные воды, а энергию поставляют

потенциальная энергия толщ, экзотермические реакции и

электромагнитное возбуждение толщ разными источниками,

включая внеземные и тектонические деформации(т.е.

преобразованное проявление электромагнитных волн). Этот тип

процессов ответственен за регенерацию рудных проявлений и м-ний

за счёт перераспределения составляющих толщи пород. Предпола-

гается, что этот механизм обеспечивает формирование м-ний золота

в терригенных толщах (В.А. Буряк, В.Г. Гарьковец) и в зеленока-

менных поясах (Р. Бойл, Д. Гровс). При метаморфизме и гранитиза-

ции из каждого кубокилометра углеродистой толщи может высво-

бодиться 7 т золота и 1300 тыс.т серы. По Р. Бойлу, метаморфоген-

ные месторождения золота возникают при миграции флюидов и ме-

таллов от центров гранитизации. От центров термоградиентных зон

он выделил 9 зон с типоморфным набором элементов: 1) W, Sn, Mo,

Bi, B, F, As, 2) Au, Ag, Cu, W, 3) Au, Ag, As, Te, Cu, W, 4) Au, Ag,

Cu, Sb, 5) Au, Ag, Сu, Pb, Zn, As, Sb, Te, 6) Cu, Zn, Pb, 7) Ag, Au, As,

Sb, Cu, Zn, Pb, Bi, Te, Se, 8) Hg, Sb, As, Ba, F, 9) Ba, Sr, F. Могут пе-

рекрываться зоны 3 и 4.

Понятие о генетических рядах м-ний (ГРМ). Термин ГРМ в

известной мне литературе не используется. Анализ возможного его

содержания приводит к выводу, что это – зональность, отнесённая к

вертикальному или горизонтальному размещению оруденения в ло-

кальной рудоконтролирующей структуре (зоне тектонического ра-

зуплотнения, пликативной структуре и пр.), в МГ зоне – в крест или

вдоль её простирания или в иных условиях. При этом остаётся неяс-

ным, что имеется в виду под определением «генетический»: один и

тот же тип минералообразования? Пространственная близость и

предполагаемая связь с каким-либо одним фактором (интрузивом)?

Размещение в одной и той же МГ зоне или в целом в горно-складча-

той зоне? Единовременность? Такие вопросы легко умножить. Си-

туация осложняется тем, что с ГРМ исследователи часто связывают

понятие формации. Поэтому ограничимся несколькими примерами

закономерности.

1) Зональное распределение рудной минерализации в преде-

лах одной тектонической зоны. Монгольский Горный Алтай и Кал-

ба-Нарымский район, здесь зональный рудный пояс тянется на 400

км при ширине 30-50 км. Вдоль Иртышского и Локтевско-Караир-

тышского разломов прослежен пояс редкометальных пегматитов.

Параллельно ему прослеживается зона редкометальных грейзено-

вых м-ний, а вслед за ней – зона золото-кварцевых гидротермаль-

ных жил.

Урал, Кочкарское м-ние; здесь рудный процесс протекал в три

стадии: дорудную (кварц-полевошпатовую и кварцевые жилы с око-

ложильным эпидот-амфиболовым изменением основных даек и

грейзенов по гранитоидам); рудную (сульфидно-кварцевые жилы с

околожильной карбонатизацией основных даек и березитизацией

гранитов): послерудная (безрудные кварцевые и кварц-карбонатные

жилы). На рудной стадии возникло пять минеральных ассоциаций,

разделённых интерминерализационными подвижками и местами ра-

зобщённых в пространстве: арсенопирит-кварцевая, кварц-пирито-

вая с дисперсным золотом, халькопирит-сфалерит-пирротиновая с

пиритом, блёклыми рудами и золотом, золото-тетрадимитовая с га-

ленитом, буланжеритом, бурнонитом, висмутином, кварц-карбонат-

галенитовая. Зональность в этом случае возрастная.

2) Зональное распределение месторождений, связанное с ин-

трузивами. В. Эммонс писал о месторождениях полуострова Корну-

ол: «…там, где золото и олово встречаются в одной и той же систе-

ме жил вокруг куполов гранитных интрузий, оловянные месторож-

дения расположены ближе к интрузии, а золото отлагается значи-

тельно дальше. Есть много примеров такого расположения…»

Сходная картина выявлена в Тасмании: в среднепалеозойских ада-

меллитах и гранитах в западной и восточной части острова генери-

руются оловянное оруденение, но на части восточной территории

острова эти же граниты сопровождаются золоторудной минерализа-

цией. В классическом оловоносном рудном поясе Малайи-Папуа с

мезозойскими биотитовыми гранитами ассоциируются месторожде-

ния олова, а с одновозрастными роговообманковыми гранитами,

местами переходящими в сиенито-диориты и диориты,  золота. Пе-

риферические зоны рудного пояса – оловянные, а внутренняя – зо-

лоторудная. В эндо- и экзоконтакте Куларского гранитного плутона

(Верхне-Чукотская складчатая область) распространены рудопрояв-

ления молибдена, олова, вольфрама и золота. В эндоконтактах нахо-

дятся оловоносные альбитизированные пегматиты и молибденит-

кварцевые жилы, в экзоконтакте – касситерит(вольфрамит)-кварце-

вые жилы и в несколько большем удалении – золото-кассите-

рит(вольфрамит)-кварцевые жилы. 3) Зональное распределение ми-

нерализации вокруг палеожерловой зоны вулкана (Башкирское За-

уралье): от центра медноколчеданные руды, медно-цинковые колче-

данные, полиметально-колчеданные, то же но с блёклыми рудами,

золото-колчеданные, золото-кварцевые и золото-баритовые м-ния и

проявления. 4) Формационный ряд установлен для Охотско-Чукот-

ского вулканогенного пояса: а) золото-серебряной минерализации,

б) золото-серебро-теллуристой, в) золото-серебро-висмут-теллури-

стой и г) золото-редкометальной. 5) Планетарные генетические ря-

ды ртутных м-ний (ртутный пояс) от Испании до Охотского моря.

Таковы же полиметаллический и редкометальный рудные пояса

Рудного Алтая, флюоритовый пояс Западного Забайкалья и др. Это

всё – примеры конкретных рядов. Более наглядны абстрактные ге-

нетические ряды. Таков ряд зональности элементов вокруг сульфид-

ных м-ний, выявленный В. Эммонсом и подтверждённый ученика-

ми и сторонниками С.В. Григоряна и Л.Н. Овчинникова: W

– Be –

– Sn

 Au

– U – Mo – Co – Ni – Bi – W

– Au

–Сu

– Zn – Pb –

– Ag – Cd – Au

– Cu

– Hg – As

– Sb – Ba. В. Эммонс считал, что

этот ряд соответствует зональности регионального размещения м-

ний. Такая же типа связь гидротермального оруденения на дне моря

и глубин водоёма: 2 км – Сu-Zn-Pb-Fe-Mn (Красное море), 900 м –

Cu-Ba-Pb-Zn (Раммельсберг), 600 м – Сu-Pb,Zn-Ba-Fe (Куроко), 500

м – Ba-Zn,Pb-Fe-Mn (Жайрем), 450 м – Pb-Zn-Fe (Маунт-Айза), 250

м – Pb-Zn-Fe (Мак-Артур), 200 м – Fe-Mn (Тинаг).

Приведённые материалы свидетельствуют о нестрогом содержа-

нии выражения «генетические ряды м-ний».

Роль осадочной дифференциации и интеграции в накоплении

металлических и неметаллических элементов в осадочных по-

родах. Выветривание горных пород в зоне гипергенеза сопровожда-

ется разрушением большинства минералов магматического и мета-

морфического происхождения. Продукты диссоциации разделяются

и образуют минеральные агрегаты, которых не было в глубинных

условиях. Таковы, в частности, карбонатные породы, кварциты,

фосфориты, бокситы и многие другие, насыщенные потенциальной

энергией, в которую преобразуется солнечное облучение. В итоге

появляются новые породы и руды (карбонатиты, кимберлиты, гра-

нитоиды и многие другие). Процесс осадочной дифференциации –

важный этап в разделении химических элементов и концентрации

части их до промышленных кондиций. Угли, горючие сланцы, угле-

водороды и также м-ния разнообразных солей, накапливающиеся в

россыпях магнетит, циркон, монацит, рутил, анатаз, брукит, гранат,

вольфрамит и шеелит, касситерит, алмазы, концентрирующиеся в

корах выветривания гидросиликаты, силикаты, карбонаты и другие

соединения кобальта, никеля, а также благородные металлы, сохра-

няющиеся в продуктах литогенеза и метаморфизованных осадках,

м-ния редких и цветных металлов обязаны своим возникновением

процессам предварительного обогащения в зоне гипергенеза.

До палеозоя в процессах экзогенеза, протекавших при малой роли

кислорода в атмосфере и практическом отсутствии жизни на суше,

преобладало механическое выветривание и накопление полезных

минералов в виде россыпей терригенных прибрежных формаций.

Исключение составляют медные, свинцово-цинковые, урановые и

некоторые редкометальные эпигенные и гидротермально-осадочные

м-ния. Со среднего палеозоя резко усиливаются процессы химиче-

ского разложения пород, что усиливает эффективность гипергенеза,

увеличивая список элементов, мигрирующих и концентрирующихся

в м-ния промышленной значимости. В процессах метаморфизма, па-

лингенеза, ассимиляции магмами концентрации этих элементов во-

влекаются в эндогенное рудообразование, обусловливая появление

м-ний, не известных в более древних эпохах.

Источники металлов для концентрации в м-ния. В.И. Смир-

нов назвал общепризнанным деление источников металлов на три

группы: 1) инфильтрационные внемагматические, 2) ассимиляцион-

ные коровые, связанные с гранитной магмой и 3) ювенильные под-

коровые связанные с базальтовой магмой.

В архее преобладали ассимиляционные и инфильтрационные ис-

точники полезных ископаемых, преимущественно метаморфогенно-

го происхождения. В протерозойские эпохи зарождались и развива-

лись зоны орогенеза с базальтоидным и гранитоидным магматиз-

мом, с мощными толщами осадочных и вулканогенно-осадочных

пород, несущими в себе колоссальное количество масс урана, золо-

та, меди, молибдена. Так создалась база для возникновения ассими-

ляционных и инфильтрационных месторождений урана, меди, воз-

можно, молибдена, золота и других металлов. Ассимиляция была

связана с анатектическими и палингенными гранитами планетарно-

го метаморфизма. Среди инфильтрационных преобладала метамор-

фогенная разновидность и лишь позже – аметаморфогенная, обу-

словленная заимствованием рудообразующих веществ из различных

пород, в том числе – неметаморфизованных, фильтрующимися

сквозь них гидротермами разного происхождения.

Вне маг ма ти че ские ис точ ни ки охарактеризованы в предыдущем

разделе. Поэтому сосредоточимся на остающихся двух группах.

Под ко ро вые ис точ ни ки связаны с 1) примитивной мантией, то-

леитовой магмой под континентами, с 2) истощённой мантией, то-

леитовой магмой океанических областей и 3) с обогащённой манти-

ей, щелочной и кимберлитовой магмой. 2,5-2 млрд лет назад в при-

митивной мантии обособились истощённая (т.е. бедная химически-

ми элементами с большими ионными радиусами) мантия и земная

кора (с высокой концентрацией тех же элементов). Обогащённая

мантия возникала в результате флюидной переработки вещества ис-

тощённой мантии и ассимиляции корового вещества, способного

поступать сверху, даже из зон гипергенеза. Примитивная мантия –

источник толеитовых магм, при дифференциации которой возникли

магматические месторождения медно-никелевых, платиноносных,

хромитовых, титано-магнетитовых руд. Истощённая мантия постав-

ляла толеитовые магмы океанического типа, с которыми связано

формирование некоторых хромитовых и медноколчеданных м-ний.

Глубинные флюиды, несущие щелочные металлы, и субдуцируемый

материал с осадками, богатыми щелочами, щелочно-земельными

элементами и карбонатами, обусловливают возникновение щелоч-

ных магм, послужившими источником редкометальных карбонати-

тов, апатитовых м-ний и, возможно, некоторых редкометальных

гранитов. Флюиды и ассимиляция осадков, богатых калием и угле-

кислотой играли активную роль при формировании алмазоносных

кимберлитовых магм.

Ру до ге не ри рую щий ко ро вый маг ма тизм проявлен во внутри-

океанических островных дугах, в активных континентальных окраи-

нах и в пределах плит. Для областей первых двух типов характерны

известково-щелочные магмы – субщелочные и нормальной щелоч-

ности, с которыми связаны медно-молибденовые, медноколче-

данные, золото-серебряные, вольфрамовые (шеелитовые), часть же-

лезорудных и свинцово-цинковых м-ний. Для активных континен-

тальных окраин наряду с кислыми магмами известково-щелочной

серии типично широкое развитие палингенных сиалических магм. С

последними, в частности, ультракислыми, нормальными и щелоч-

ными гранитными магмами ассоциируют м-ния олова, вольфрама,

бериллия, молибдена,тантала, ниобия, редких земель и других эле-

ментов.

Термин «глубинная специализация магмы» предполагает обя-

зательную обогащённость соответствующим рудным веществом

расплавов. Это предположение справедливо, когда речь идёт о ге-

нетической связи м-ний хромитов с ультраосновными породами,

сульфидных медно-никелевых руд с основными и ультраосновны-

ми породами, редкометальных грейзенов с купольными частями ги-

пабиссальных гранитных плутонов. Но оно сомнительно во многих

других случаях, когда интрузив сопровождается м-нием, а содержа-

ние его элементов в магматической породе может быть и сверх-

кларковым, и кларковым, и ниже кларкового. Во многих случаях

м-ния свинца, цинка, молибдена, бериллия, золота и других цвет-

ных и редких металлов связаны с гранитоидами, которые отличают-

ся кларковыми содержаниями этих элементов, а иногда и более низ-

кими. Уровни концентрации рудных элементов в различных грани-

тоидах разнятся незначительно и не дают оснований говорить об их

МГ- специализации. В этом случае, неясно, какие признаки должны

быть положены в основу определения меры «специализации». Если

рудное вещество перемещено на значительное расстояние от источ-

ника, то возникают те же вопросы. Кроме того, существуют прин-

ципиально отличные от магматических внедрений источники руд-

ного материала, такие как интрателлурические потоки, отделяю-

щиеся от мантийного вещества и образующие термоаномалии (ман-

тийные плюмажи и «горячие точки»), и электромагнитное

нетепловое возбуждение вещества, обусловливающее разделение

элементов и селективный перенос с последующей концентрацией

части их. Принципиально подобный процесс реализуется при

зонной чистке металлов и полупроводников, что было

использовано А.П. Виноградовым для объяснения зонального

распределения вещества в недрах Земли.

Потенциальная рудоносность магматических расплавов опреде-

ляется эманационной дифференциацией расплавов, отделением ле-

тучих составляющих магм – воды, хлора, СО, СО

, поэтому целесо-

образно по составу и количеству этих летучих выделить разные ти-

пы гранитов. Различаются большинством исследователей 1) грани-

ты палингенные (обычно фанерозойские), 2) предполагаемый про-

дукт дифференциации магм основного или среднего состава – гра-

ниты этого типа малочисленны и незначительного объёма, 3) ре-

зультат ультраметаморфизма и гранитизации пород кристалличе-

ского основания континентальной коры. Палингенные граниты и

производные базальтовых магм сильно различаются по составу в

пределах каждой из генетических групп.

Плагиограниты толеитовые, плагиограниты известково-щелоч-

ного ряда, агпаитовые редкометальные и граниты монцонитового

ряда допустимо рассматривать как кислые дифференциаты основ-

ных магм из разных уровней верхней мантии. В глубоких частях зон

Беньофа генерируются щелочные базальтоиды, в том числе и наибо-

лее интересные для металлогении – К–щелочные базальтоиды.

Как результат палингенного плавления корового вещества и по-

следующей кристаллизационной дифференциации рассматриваются

палингенные гранитоиды известково-щелочного ряда, плюмазито-

вые редкометальные лейкограниты, палингенные гранитоиды ще-

лочного ряда и редкометальные гранитоиды щелочного ряда. Плю-

мазитовые редкометальные лейкограниты – самые кислые диффе-

ренциаты крупных абиссальных интрузий палингенных гранитои-

дов известково-щелочного ряда. Такова же взаимосвязь редкоме-

тальных гранитоидов щелочного ряда и палингенных гранитоидов

щелочного ряда. Вовлечение в процесс плавления пород, обогащен-

ных металлами, или ассимиляция расплавом на стенках путей ми-

грации и камеры становления интрузива рудных концентраций спо-

собна привести к обогащению расплава металлами и придать им

способность выступить в роли источника вещества для рудной ми-

нерализации.

Ультраметаморфические гранитоиды – результат, видимо, глубо-

ко метасоматически изменённых (гранитизированных) и подверг-

шихся частично селективным выплавкам гранитных магм из пород

кристаллического основания континентальной коры. Их ассимиля-

ционная МГ- специализация определяется составом преобразован-

ных толщ. Если последние содержали, например, древние россыпи

благородных металлов, касситерита и других минералов, то, вероят-

но, это определит их потенциальную продуктивность.

Каждый из перечисленных геохимических типов гранитов пер-

спективен на свой круг элементов. Так плагиограниты известково-

щелочного ряда, кислые дифференциаты андезитовых (базальтоид-

ных) магм, обычные в эвгеосинклинальных зонах, потенциально ру-

доносны преимущественно на золото, медь, молибден. На эти же

элементы (и в меньшей степени – на олово и вольфрам) потенциаль-

но рудоносны палингенные гранитоиды известково-щелочного ря-

да. Их поздние кислые дифференциаты – плюмазитовые редкоме-

тальные гранитоиды – обычно потенциально рудоносны на олово,

вольфрам, ниобий, тантал, полиметаллы. На олово, полиметаллы и

(в меньшей степени) золото потенциально рудоносны граниты мон-

цонитового ряда, являющиеся кислыми дифференциатами калиевых

щелочных базальтоидов, обогащённых летучими и прежде всего во-

дой, углекислотой и фтором.

Агпаитовые редкометальные граниты, оцениваемые как произ-

водное обезвоженных калиевых базальтоидов, должны рассматри-

ваться как потенциальные источники циркония, гафния, редких

земель, ниобия и тантала. Редкометальные гранитоиды щелочного

ряда обычно потенциально рудоносны на вольфрам и (в меньшей

степени) на молибден. Наименьшей потенциальной рудоносностью

отличаются плагиограниты толеитового ряда, ультраметаморфиче-

ские граниты и палингенные гранитоиды щелочного ряда.

Для определения потенциальной рудоносности конкретной гра-

нитной интрузии, кроме её состава (геохимического типа), необхо-

димо знать глубину её становления и размеры, ибо они в значитель-

ной степени определяют масштабы и интенсивность процессов

эмиссионной дифференциации магм.

Эволюция постмагматических растворов. Рудообразующие

растворы имеют сложный состав, включающий несколько десятков

растворённых соединений. В геохимических ореолах этот состав

проявляется, как минимум, 15-20 элементами. Кроме того, вода

имеет рыхлую (при низких температурах – льдоподобную) структу-

ру. Раствор находится в условиях градиентных повышенных темпе-

ратур и давления. От температуры и давления зависит образование

ионами комплексов, возможность появления полимеров. Повыше-

ние температуры ведёт к изменению степени распада ассоциатов, в

частности – щелочей и кислот. В связи с этим меняются проводи-