Хайретдинов Э.А. Металлогения

Подождите немного. Документ загружается.

мость растворов и свойства ассоциированных и неассоциированных

ионов. Например, выше 400

С НСl и H

ведут себя как более

слабые электролиты, нежели КОН и NaOH. Поэтому в условиях та-

ких температур растворы могут иметь слабощелочную или даже

щелочную реакцию даже при значительной концентрации сопря-

жённых кислот. При кристаллизации расплава возгоняется летучие,

большая часть которых относится к кислотам. Снижение температу-

ры приведёт к тому, что постепенно кислотность будет возрастать и

при температурах 450-300

С достигнет максимума. Гидротермы

приобретут кислотные свойства. При взаимодействии гидротерм с

вмещающими породами кислотность водного раствора начнёт па-

дать, обусловлено увеличением концентрации натрия и калия. Од-

новременно станет понижаться степень гидролиза, при этом высво-

бождающийся гидроксил-ион будет замещаться на ионы хлора, фто-

ра, сульфидной серы и пр. Это также будет способствовать сниже-

нию кислотности. Вместе с изложенными обстоятельствами на Еh-

свойства гидротерм будет оказывать влияние естественное электри-

ческой поле, в котором глубинные области как источник тепла при-

мут на себя свойства зоны анодных процессов, а область, где хими-

ческие реакции будут стимулироваться теплом и поэтому приобре-

тут свойства эндотермических, станет играть роль зоны катодных

реакций. Если гидротермальный тепломассоперенос протекает в не-

однородной среде, то каждый участок с относительно однородными

свойствами станет проявлять свойства диполя, обращённого анод-

ным полюсом к анодной зоне макродиполя, а канал тепломассопе-

реноса будет представлен диполь-дипольной цепочкой (или

параллельных цепочек), что также скажется на окислительно-вос-

становительных, а значит и щелочно-кислотных свойствах раствора.

Участки резкого изменения свойств станут и участками выпадения

из раствора солей, участками минерализации.

Роль процессов ликвации и дифференциации в рудообразо-

вании.

Маг ма ти че ская диф фе рен циа ция . Формирование магматогенных

м-ний полезных ископаемых на континентах происходит в связи с

отчётливой дифференциацией родоначальнoй магмы. Магматиче-

ские м-ния хромитов, титаномагнетитов, сульфидных медно-нике-

левых руд, апатитов и другие возникают на завершающих этапах

длительной и достаточно полной дифференциации рудоносных

магм. Эта дифференциация в общем случае идет от крайне основ-

ных к 6олее кислым и щелочным разновидностям магматических

пород, образующих хорошо известные расслоенные или последова-

тельно инъецированные продуктивные массивы, на заключительной

стадии развития которых обычно и возникают рудные м-ния. С от-

четливо и глубоко дифференцированными магматическими ком-

плексами связаны главнейшие м-ния хромитов Урала, Бушвелд в

Африке, титаномагнетитов (Бушвелд, Урал), медно-никелевых руд

(Норильск, Печенга; Сёдбери в Канаде), танталитов (Кольский

пoлуостров), апатитов (Хибины). Резко подавляющая часть карбо-

натитовых м-ний мира формировались на завершающих стадиях

длительной дифференциации магматических массивов центрально-

го типа, начинавшейся с внедрения ультраосновных расплавов, сме-

няющейся ультраосновными—щелочными н затем щелочными маг-

мами. Колчеданные м-ния меди, цинка и свинца ассоциированы

только с теми вулканическими породами, в которых процесс диффе-

ренциации первоначальной базальтовой магмы достиг липаритового

(спилит-керато-фирового) уровня.

Полноценные постмагматические рудиые м-ния возникают в

связи с заключительными магматическими импульсами многофаз-

ных интрузивных комплексов, характеризующимися постепенным

нарастанием коэффициента накопления рудных элементов, пред-

ставляющим отношение кларка этих элементов в интрузивах после-

дующих фаз к кларкам предшествующих фаз магматической дея-

тельности. Например, для некоторых районов редкометальных м-

ний в Сибири коэффициент накопления достигает 1,9- 3,0.

Богатые гидротермалъные м-ния руд цветных, редких, благо-

родных и радиоактивных металлов, ассоциированных часто с так

называемыми малыми интрузиями заключительной стадии

орогенных циклов reoлогического развития, возникают лишь в тех

местах, где малые интрузии формируют полный ряд их дифферен-

циатов от диорит-порфиритов до гранит-порфиров и сиенит-порфи-

ров.

Таким образом, проявлена отчетливая закономерность, соглас-

но которой значительные магматогенные м-ния всех генетических

rpyпп и классов формируются в резко преобладающем количестве

лишь на заключительных стадиях образования длительно и полно-

ценно дифференцированных комплексов магматических пород.

Эти процессы свойственны преимущественно плутоногенному

базальтоидному магматизму. Основной рудообразующий процесс:

1) ликвация рудно-силикатных систем с отделением рудного рас-

плава в результате гравитационной сепарации после нарушения фи-

зико-химической равновесности гомогенного расплав-раствора или

отжима в трещины в связи с тектоническими напряжениями; 2) ран-

няя кристаллизация рудных минералов в силикатном расплаве с по-

следующей их концентрацией путём сегрегации и аккумуляции ещё

до полного отвердения оставшейся части расплава; 3) поздняя кри-

сталлизация из остаточных расплавов – позднемагматические (гис-

теромагматические и фузивные) м-ния.

При взаимодействии базальтовой (габбровой) магмы с извест-

няками возможен магматический метасоматоз, который может при-

вести, в частности, к образованию некоторых типов титаномагнети-

товых рудных тел, сопровождаемых пироксенитами и другими по-

родами с повышенным содержанием кальция. Геологическая обста-

новка ряда уральских м-ний (Первоуральское, Висимское, Барон-

ское и др.) вполне соответствует этому типу.

Собственно магматические м-ния не всегда имеют такую про-

стую историю формирования, как это представлялось длительное

время. Для некоторых из них, в первую очередь – м-ний сульфидно-

никелевого типа, возможно определяющее участие интрателлуриче-

ских растворов. Известные хромитовые и титано-магнетитовые м--

ния Урала приурочены к гипербазит-габбровым комплексам офио-

литовой ассоциации. Промышленные концентрации этих руд связы-

ваются с высоко температурным воздействием на материнские по-

роды флюидов, отделяющихся от более молодых магматитов или

же, что более вероятно, растворов на основе конвекции нагретых

океанических вод. Отмечается широкое проявление процессов вто-

ричной оливинизации, пироксенизации, амфиболизации, сопряжён-

ных с мобилизацией и последующей концентрацией первичного

рудного вещества титаномагнетитовых и хромитовых м-ний.

Вулканизм и оруденение. Вулканогенные м-ния могут быть

магматическими, пневматолитовыми, гидротермально метасомати-

ческими, гидротермальными, вулканогенно-осадочными (гидротер-

мально-осадочными, эксгаляционно-осадочными).

Зарождение и отделение рудообразующих растворов и рудного

вещества происходит в течение всего длительно развивающегося

магматического процесса, начиная с самых первых его этапов.

Железорудные м-ния возникают, сопровождая длительный вул-

канический процесс, начиная, например, с излияния магнетитовой

лавы и кончая стратиформными вулканогенно-осадочными залежа-

ми цветных и чёрных металлов. Реальность магнетитового расплав-

ного обособления доказывают крупные залежи вулкана Эль Лако в

Чили. Действие его началось с извержения андезитов, зетам вне-

дрился риодацитовый центральный стержень, позже через побоч-

ные кратеры излились магнетитовые лавы, образовавшие мощно-

стью около 20 м пять главных тел вокруг центрального жерла. Со-

став руд – магнетит, гематит, апатит и актинолит. Содержание Fe в

руде 50%, запасы 1 млрд т. Сравнимо с ним Качарское м-ние в Кус-

танайском железорудной провинции, где установлена связь рудооб-

разования с вулканизмом. Таково же, вероятно, Абовянское магне-

титовое м-ние в Армении. На юге Сибирской платформы на железо-

рудном м-нии ангаро-илимского типа в обширных зонах просадок и

обрушения обнаружены трапповые некки, дайки, а также столбча-

тые, жильные магнетитовые тела, связанные с одиночными или

сближенными группами трубок взрыва. Позже на них по трещиным

были наложены гидротермы, вызвавшие метасоматическое измене-

ние магнетитовых тел.

Вулканогенно-осадочный тип железорудных м-ний в виде мощ-

ных и богатых стратиформных залежей, представителем которых

могут служить м-ния Жайремо-Караджальской группы, сравнимые

по некоторым условиям образования с рудными илами Красного

моря. Сходное происхождение приписывают шведским скарновым

м-ниям, вулканогенно-осадочным м-ниям островов Ванкувер (Кана-

да) и Кипр. Такого же типа м-ния известны на Алтае, в Кустанай-

ской железорудной провинции и других районах. В этом плане ин-

тересны геохимические шлейфы г. Благодать. Их возникновение,

видимо, тождественно рудным осадкам впадины Атлантис Красно-

го моря и м-ния Жайремо-Караджальской группы. В слоистой пачке

вулканогенно-осадочных пород Гороблагодатской вмещающей тол-

щи – несколько параллельных в разрезе рудных пластов. Независи-

мо от литологического состава и разных физических свойств покры-

вающих рудные пласты пород (тонкослоистые ритмические вулка-

ногенно-осадочные образования, грубые туфо-конгломераты, лавы

базальтовых порфиритов и др.) в висячем боку залежи первичные

геохимические ореолы элементов-индикаторов (Mn, Co, Ni, Ti, P,

Ba) полностью отсутствуют, несмотря на контрастные ореолы в

подстилающих породах и общую заражённость этими элементами

вмещающей толщи в целом. Т.е. при формировании руд сверху бы-

ла только вода. На уровне пласта, по латерали, здесь на значитель-

ные расстояния протягиваются контрастные первичные геохимиче-

ские ореолы указанных и других элементов, что типично и для

Красного моря.

Показательны отношения содержаний Fe и Mn, которые могут

служить мерой удалённости места отбора образцов от выхода гид-

ротерм на дно водоёма. Железо окисляется быстрее и выпадает из

раствора раньше, а марганец успевает распространиться шире. Это

приводит к разделению осадков железа и марганца, последний отго-

няется на фланги пласта. Подобное распределение железа и марган-

ца отмечается на всех м-ниях Жайремско-Караджальской группы,

на периферии всех крупных скарново-рудных узлов Урала: Покров-

ского, Ауэрбаховско-Турьинского, Гороблагодатского, Высокогор-

ского и пр.

Среди вулконогенных сульфидных месторождений различают 1)

наземные, 2) подводные (субмаринные), 3) осадочные и 4) субвул-

канические. Признана закономерность: чем богаче оруденение, тем

лучше отсепарирована рудная часть, что отражает более масштаб-

ную особенность процесса: эволюции колчеданного рудообразова-

ния соответствует ход дифференциации базальтоидного магматиз-

ма. Ныне выделяется семь типов интернидных формаций, вмещаю-

щих колчеданное оруденение. Они в порядке увеличения кислотно-

сти магматитов образуют следующий ряд: 1) ультрабазиты и сер-

пентиниты краевых зон глубинных разломов, 2) габброиды краевых

и поперечных глубинных разломов, 3) слабо дифференцированные

базальтовая и андезит-базальтовая формация, 4) дифференцирован-

ные риолит-базальтовая и риолит-андезит-базальтовая формации, 5)

андезитовая и дацит-андезитовая формация, 6) базальт-риолитовая,

дацит-риолитовая и риолитовая формации, 7) терригенно-сланцевая

и терригенно-карбонатная формации, фациально связанные с пятым

и шестым типами вулканогенных формаций.

В этом ряду выделяются два ритма дифференциации: формации

второго-четвёртого типов создают первый ритм дифференциации

базальтоидов толеитового ряда в первичных эвгеосинклинальных

зонах. Формации пятого и шестого типов образуют второй ритм из-

вестково-щелочного андезитового ряда. Эволюция магматизма со-

провождается эволюцией рудообразования. В частности, доля меди

в суммарных запасах (Cu+ +Pb+Zn) на м-ниях последовательно

уменьшается в ходе эволюции почти в 4 раза. Общие запасы метал-

лов в рудах одновременно возрастают более чем на два порядка, а

средний размер м-ний (по запасам металлов) увеличивается более

чем в 10 раз. Во втором ритме вулканогенных формаций наблюда-

ются резкое повышение среднего содержания свинца в колчеданных

рудах и соответственно увеличение его доли в суммарных запасах.

Распределение свинца в формационном ряду колчеданных м-ний

убедительно подчёркивает различие двух этапов магматической

дифференциации. Каждая рудовмещающая формация отличается

определённым набором различных типов колчеданных м-ний. На-

пример, в группе андезитовых вулканогенных формаций по степени

колчеданоносности заметно различаются андезитовые формации

вторичных вулканогенных интернидов и формации последователь-

но дифференцированного комплекса первичной зоны складчатости

уральского типа. Только с первыми из них связаны крупные и уни-

кальные колчеданные м-ния.

В ряду вулканогенно-осадочных м-ний наиболее удалены от

источника железо-марганцевые руды, ближе барит, далее свинцово-

цинковая ассоциация и в непосредственной близости – существен-

но медные руды.

М- ния, свя зан ные с ос нов ны ми и ульт ра ос нов ны ми ком плек са -

ми, и их важ ней шие про вин ции . Такие м-ния возникают в периоды

устойчивого преобладающего растяжения земной коры и поступле-

ния на верхние уровни земной коры глубинных расплавов. Эти ус-

ловия наилучшим образом осуществляются дважды в рамках нор-

мального цикла геологического развития. На ранней стадии

орогенного этапа – в трогах интернидов. В это время вдоль края

платформы на коре океанического типа закладываются крупные

разломы типа зоны Беньофа. Позже в платформенный этап – в риф-

товых зонах при формировании структур автономной тектоно-маг-

матической активизации.

На ран ней ста дии раз ви тия интернидов возникают четыре глав-

ные формации магматических пород и ассоциированных с ними эн-

догенных рудных м-ний подкорового происхождения: 1) спилито-

кератофировая с колчеданными м-ниями меди, цинка и других ме-

таллов; 2) перидотитовая с магматическими м-ниями хрома и плати-

ноидов; 3) габбровая с магматическими м-ниями железа и титана; 4)

плагиогранит-сиенитовая со скарновыми м-ниями железа и меди.

Среди магматических пород платформенного этапа в ассоцииро-

ванных с ними м-ниях полезных ископаемых глубинными подкоро-

выми считаются три формации: 1) кимберлитовая с магматическими

м-ниями алмаза; 2) ультраосновная щелочная с магматическими и

метасоматическими м-ниями редких, цветных металлов, фосфора и

других элементов в карбонатитах; 3) трапповая с магматическими

м-ниями медно-никелевых руд.

МГ значение рудных м-ний кислой магмы, их генетические

типы и распространение. Рудные м-ния кислой магмы и кислая

магма отличаются рядом особенностей, частично перечисленных

ранее. Это – полигенность (итог дифференциации мантийных ба-

зальтоидов, продукт палингенеза и результат ультраметаморфизма и

гранитизации), связь с гранитоидным горизонтом платформ и про-

цессами палингенеза в толщах пород разнообразного литофильного

профиля. Если последние обогащены терригенными россыпными

минералами, потенциально способными образовать м-ние полезных

ископаемых, то вероятна разнообразная рудная минерализация.

Внедрения гранитоидов приурочены: 1) к ранней стадии развития

интернидов, это – обогащённые натрием плагиограниты, производ-

ное ювенильной базальтоидной магмы; со скарновыми м-ниями же-

лезных и медных руд; 2) к средней стадии развития интернидов в

зонах экстернидов, когда формируются палингенного происхожде-

ния синкинематические крупные интрузии калий-натровых пород; с

ними ассоциируют пегматиты, грейзеновые и высокотемпературные

гидротермальные м-ния оловянных и вольфрамовых руд, а также –

скарновые и гидротермальные руды других металлов; 3) в позднюю

стадию развития зон интернидов – в виде формаций а) гипабиссаль-

ных интрузий сложного состава, сопровождаемой плутоногенными

грейзеновыми, скарновыми и гидротермальными рудными м-ниями

и б) эффузивных, обычно наземных пород, обычно андезит-дацито-

вого и липаритового состава, с сопутствующими вулканогенными

гидротермальными м-ниями руд цветных, редких, благородных и

радиоактивных металлов.

Экстернидные зоны формируются в основном в период главных

фаз складчатости на коре континентального типа. Они выделяются

изверженными породами палингенной гранитной магмы с сопрово-

ждающими их постмагматическими рудными м-ниями. В завершаю-

щую стадию возникает сеть разномасштабных и разноориентиро-

ванных разломов, которые накладываются и на интернидные и на

экстернидные зоны, уходя за их пределы в краевую часть прилегаю-

щих платформ. Такие разломы часто контролируют размещение по-

лезных ископаемых.

МГ значение рудных месторождений кислой магмы, таким обра-

зом, определяется теми сведениями, которые заключены со време-

нем и местом их проявления в интернидных структурах, с элемент-

ной характеристикой выявленных м-ний и возможностью на этой

основе прогнозировать обнаружение других типов минерализации

на изучаемой территории, в её глубинах и окрестностях.

Металлогеническая периодизация. Периоды (по В.И. Смирно-

ву): лунный, нуклеарный, протогеосинклинальный, интрагеосинк-

линальный, неогеосинклинальный и рифтовый. Глобальные мега-

эпохи (по Г.А. Твалчрелидзе): катархей-архейская, раннепротеро-

зойская, рифейская и фанерозойская.

Детальная периодизация с учётом мирового опыта приводится

по В.И. Смирнову.

Всего выделено 11 этапов геологической истории Земли: гренланд-

ский (5000-3800 млн. лет), кольский (3800-2800), беломорский

(2800-2300), карельский (2300-1800), готский (1800-1500), гренвиль-

ский (1500-1000), байкальский (1000-600), каледонский (600-400),

герцинский (400-250), киммерийский (250-100) и альпийский (100-

0).

Грен ланд ский этап, целиком совпадает с древнейшим лунным

периодом, без синклинальный бесплатформенным, безгранитным и

безрудным.

Коль ский этап (саамский, трансваальский) отвечает нуклеарному

периоду и знаменует начало формирования древнейших эндогенных

рудных м-ний, обычно глубоко метаморфизованных. Они делятся

отчётливо на базальтоидную (зеленокаменные пояса) и гранитоид-

ную (гранито-гнейсовые купола).

В базальтоидной группе – м-ния глубинного и приповерхностно-

го генезиса. Глубинные: сравнительно небольшие магматические

хромитовые м-ния в анортозитах Гренландии, Шотландии, Южной

Африки, Индии возраста ~ 3500 млн. лет, древнейшие сульфидные

медно-никелевые м-ния Камбалды в Австралии и Монче-тундры на

Кольском полуострове (~ 3000 млн. лет), а также Родезии (3400). С

базальтоидным вулканизмом Кольского этапа связаны древнейшие

колчеданные м-ния Северной Америки (3400—2600 млн. лет), кол-

чеданные м-ния Австралии (Биг Стаб6и, 3400 млн. лет), Канады

(Абитиби, 2900 млн. лет), Южной Африки (3400 млн. лет). К этому

же разряду относятся многочисленные золоторудные м-ния зелено-

каменных поясов, примером которых могут служить м-ния Запад-

ной Австралии (Калгурли и др. 3200—2800 млн. лет), Сьерры-Лио-

не (3000—2900 млн. лет), Индии (Колар, 2800 млн, лет), Канады

(Поркъюпайн, Керкленд, Керр Эдисон и др., 3500-2900 млн. лет),

Бразилии (Морро Вело). К базальтовым вулканическим сериям

Кольского этапа тяготеют наиболее древние м-ния железистых

кварцитов, к которым принадлежит самое древнее рудное м-ние ми-

ра Исуа в Гренландии (3760 ± 70 млн. лет), а также железистые

кварциты Абитиби в Канаде.

В гранитоидной группе типичными являются древнейшие пегма-

титы метаморфогенного происхождения. Их представителями могут

служить мусковитовые пегматиты Анабарского массива и Джугд-

жура, а также натролитовые редкометальные пегматиты Западной

Австралии и Бразилии с литием, танталом и ниобием (3500—2900

млн. лет); а также Aфрики (3350—2600 млн. лет) .

Бе ло мор ский этап (кенорский, родезийский), охватывает пер-

вую половину протоинтернидного периода, отвечающего зарожде-

нию древних интернидов, расчленяющих протоплатформы. Для это-

го этапа различаются рудные м-ния интернидов и платформ.

В протоинтернидах выделяются ранние базальтоиды (обычно –

небольшие массивы перидотитов, габбро, плагиогранитов) и вулка-

нические базальтоиды, метаморфизованные в пироксен-амфибол-

биотитовые гнейсы. С ними связаны небольшие магматические м--

ния хромитов южно-африканского типа, титаномагнетитов Финлян-

дии (Отанмеки), некрупные железорудные такониты Норвегии и

Швеции 12900—2500 млн. лет) и колчеданные м-ния типа северо-

американских (2750—2650 млн. лет). Повсеместно зафиксированы

более поздние беломорские гранитоиды, среди которых наряду с

преобладающими автохтонными гранито-гнейсами появляются ал-

лохтонные граниты. Для них характерны пегматитовые м-ния. та-

кие, как керамические пегматиты Карелии, редкометальные пег-

матиты Канады. Южной Африки, Мадагаскара, Западной Австра-

лии, Индии (2700—2500 млн. лет). и железистые скарны Алданско-

го щита (2600—2400 млн. лет).

Платформенные м-ния этого периода только начинают зарож-

даться. С тектоно-магматической активизацией балтийского этапа

связаны магматические м-ния хромитов среди дунитов Великой

Дайки в Зимбабве (2700—2500 млн, лет) и некрупные сульфидные

Cu-Ni- м-ния в поясе ультраосновных пород пояса Томсон Северо-

Американской платформы возраста 2500 млн. лет.

Среди экзогенных платформенных м-ний этого этапа выделя-

ются золото-урановые конгломераты Витватерсранда в Южной Аф-

рике (2750 млн. лет).

Ка рель ский этап (свекофенский, гудзонский, эбурнейский) ха-

рактеризует расцвет и отмирание протоорогенного периода. Разли-

чаются рудные м-ния орогенных зон и платформ.

Среди геосинклинальных образований повсеместно выделяют-

ся ранние базальтоиды, представленные вулканитами, превращен-

ными в сланцы, амфиболиты, лептиты и некрупные массивы дуни-

тов, перидотитов, пироксенитов. габбро, плагиогранитов, а также

более поздних нормальных и еще более поздних лейкократовых ще-

лочных гранитов. С базальтоидами связаны небольшие м-ния хро-

митов, редкие м-ния апатит-магнетитовых руд типа Кируны в Шве-

ции возрастом 1900 млн. лет. С геосинклинальным базальтоидным

вулканизмом карельского этапа связано формирование всех выдаю-

щихся м-ний железистых кварцитов мира, таких, как районы Вели-

ких озер Канады и США, Бразилии, Венесуэлы, района Хамерсли в

Австралии, Кривого Рога и Курской магнитной аномалии, а также

метаморфогенных железных и мapганцевых руд Индии (2300—1600

млн. пет). В этот же этап возникли известные колчеданные м-ния

Австралии (Брокен Хилл. Маунт Айза, 1700 млн, лет), Швеции (Бо-

лиден, 1900 млн. лет), Финляндии (Рутокумпа и др., 2300—1800

млн. лет), Северной Америки (1900-1700 млн. лет), Карелии (2200-

2000 млн. лет).

С карельскими гранитоидами ассоциируют пегматиты типа

мусковитовых и мусковит-редкометальных пегматитов Беломорья,

слюдяные пегматиты Мамского пояса, возраста 1800 млн. лет, а так-

же, предположительно, гидротермальные м-ния серебра Кобальт в