Научная статья на тему 'Генетические модели формирования руд медистых песчаников и сланцев'

Генетические модели формирования руд медистых песчаников и сланцев Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
1002
291
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / МЕДИСТЫЕ ПЕСЧАНИКИ И СЛАНЦЫ / GENETIC MODEL / CUPRIFEROUS SANDSTONES / COPPER SCHISTS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Трубачев Алексей Иванович

Рассмотрены шесть основных генетических моделей формирования руд медистых песчаников и сланцев, предложена новая полигенная модель

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Genetic Models of Mineralization of Cupriferous Sandstones and Copper Schists

Six main genetic models of mineralization of cupriferous sandstones and copper schists are de-scribed. New polygenetic model is offered in the article

Текст научной работы на тему «Генетические модели формирования руд медистых песчаников и сланцев»

УДК 553.434

Трубачев Алексей Иванович Aleksei Trubachev

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ РУД МЕДИСТЫХ ПЕСЧАНИКОВ И СЛАНЦЕВ

GENETIC MODELS OF MINERALIZATION OF CUPRIFEROUS SANDSTONES AND COPPER SCHISTS

Рассмотрены шесть основных генетических моделей формирования руд медистых песчаников и сланцев, предложена новая полигенная модель

Ключевые слова: генетическая модель, медистые песчаники и сланцы

Six main genetic models of mineralization of cupriferous sandstones and copper schists are de-scribed. New polygenetic model is offered in the article

Key words: genetic model, cupriferous sandstones, copper schists

В настоящее время известно девять промышленных типов медных месторождений: медно-никелевый, ванадиево-же-лезо-медный (магматическая генетическая группа), карбонатитовый (карбонатитовая генетическая группа), скарновый (скарно-вая генетическая группа), медно-порфировый, кварц-сульфидный жильный, самородной меди (гидротермальная генетическая группа), медно-колчеданный (колчеданная группа), медистых песчаников и сланцев (стратиформная генетическая группа). Роль и значение указанных типов месторождений меди в сырьевой базе разных стран неодинаковы. Медистые песчаники и сланцы играют весьма заметную роль в общем балансе запасов меди как у нас в стране (19,6 % от общих запасов меди всех генетических типов), так и за рубежом (21,5 %).

Под термином «медистые песчаники и сланцы» понимают специфические геологические образования, характерными особенностями которых являются:

— выдержанная пластообразная, линзовидная форма рудных тел и согласное залегание их с вмещающими породами, причем промышленные руды постепенно сменяются забалансовыми, а затем и слабо минерализованными породами; иногда

встречаются жилообразные, трубообразные и штокверкоподобные тела, четко локализованные в пределах одного или нескольких стратиграфических горизонтов;

— приуроченность оруденения к осадочным, реже осадочно-вулканогенным красноцветным, пестроцветным и сероцветным формациям;

— главные рудообразующие минералы

— халькозин (с дигенитом, джарлеитом, анилитом), борнит, реже халькопирит, к которым в том или ином количестве добавляются другие минералы, общее число которых может достигать многих десятков;

— рудовмещающие породы — песчаники, алевролиты, аргиллиты, реже конгломераты, гравелиты, мергели, известняки, доломиты, кремнистые и некоторые другие;

— стратиграфический, геотектонический, литолого-фациальный и палеогеографический контроль в размещении оруденения;

— ритмично-цикличное и многоярусное расположение оруденения в разрезе вмещающих формаций;

— зональное распределение основных рудообразующих минералов и элементов в разрезе и по латерали, тесно увязанное с литолого-фациальными и палеогеографическими обстановками;

— формирование оруденения в несколько стадий — от седиментогенеза до метаморфизма и гипергенеза;

— пострудный характер складчатых и разрывных нарушений, отсутствие связей с магматизмом и термальных околорудных изменений, синхронное участие рудных тел совместно с вмещающими породами во всех складкообразовательных процессах с образованием всех форм пликативных структур: антиклиналей, синклиналей, флексур, моноклиналей;

— комплексный состав руд за счет участия в их составе очень большого количества (свыше 60) элементов примесей, заметно повышающих практическое значение медных руд и указывающих на поступление их из разных источников (области сноса, вмещающие толщи, флюиды и др.);

— наличие крупных и уникальных по запасам, размерам и составу месторождений, нередко с весьма высокими и равномерными содержаниями и распределением полезных компонентов;

— нередко пологое и неглубокое залегание рудных пластов, их простое строение, позволяющее применять открытые системы разработки.

Широкое развитие в недрах, большие параметры рудных тел, огромные запасы металлов, комплексный состав руд и многие другие особенности месторождений медистых песчаников и сланцев всегда вызывали острую дискуссию по поводу их генезиса.

Для решения этого вопроса необходимо выяснить следующие моменты: а) источник металлов; б) как и в какой форме металлы переносились; в) где происходила локализация их; г) каков механизм формирования руд; д) какова их дальнейшая судьба?

К настоящему времени предложено несколько рудогенетических моделей формирования руд месторождений медистых песчаников и сланцев (см. таблицу), в каждой из которых по своему решаются все перечисленные вопросы (пункты а-д).

Как свидетельствуют имеющиеся данные, основным источником терригенного и рудного вещества являются разрушающиеся толщи областей сноса. Однако на многих

объектах появляются и другие источники, которые по количеству находятся в разных соотношениях с первым. Так, установлено, что в Минусинской, Тувинской зонах, Курпанджинском проявлении, Юнаньском районе и других местах существенную роль играют продукты вулканической деятельности, и все исследователи этих объектов склонны связывать с вулканизмом поступление рудного вещества.

В Полярноуральской, Западноаравийской и других зонах, видимо, оруденение вполне справедливо связывать с деятельностью рифтогенных структур (поступление горячих минерализованных рассолов и растворов). В ряде мест рудное вещество поступало из морской и озерной воды ( юг Сибирской платформы). В Кодаро-Удокан-ской зоне оруденение чинейской подсерии связывается, по крайней мере, с двумя источниками: с областью сноса и вулканогенными эксгаляциями, а руды вышележащего кеменского уровня формировались за счет продуктов разрушения чинейской подсе-рии и окружающих областей сноса и, возможно, вулканогенного материала. Доказанный факт на многих месторождениях

— формирование обогащенных руд за счет рассеянной минерализации вмещающих пород. Есть определенные данные о поступлении металлов из нефтегазовых залежей (Наукат и др.), эвапоритов и др.

На основе приведенных примеров можно предположить, что в природе не существует единого для всех месторождений универсального источника руд. В каждом конкретном объекте можно зафиксировать 2-3, а то и больше источников, которые находятся в различных количественных соотношениях. В этом заключается новый подход к проблеме источников: не единый всеобщий, как это предлагается в каждой своей модели (например, гидротермы или красноцветы и др.), а комбинация нескольких источников в различных соотношениях на конкретных месторождениях. Этот вывод подтверждается результатами изотопного исследования свинца, серы сульфидов и сульфатов.

108

Краткая характеристика моделей рудообразования стратиформных медных месторождений

Признаки рудообра- зования Генетические модели рудообразования

гидротермально-маг- матогенная гидротер- мально-оса- дочная эпигенетическая (гидрогенная) рифтогеннофлюидная (гипотеза «катастроф») элизионно- стратифициро- ванная седиментационно- диагенетическая (осадочная) полигенная

Источники рудного вещества Ювенильные магматические, ассимиляционные магматические, фильтрационные внемагматические растворы 1. Глубинные металлоносные растворы 2. Грунтовые воды 1. Вмещающие и подстилающие красноцветные толщи 2. Г рунтовые воды 3. Рассолы, сопровождающие углеводородные залежи и др. Эндогенные магматические флюиды, поступающие из глубинных мантийных и мантийно-ко-ровых зон 1. Области сноса 2. Вмещающие минерализованные толщи 1. Области сноса 2. Вулканогенный 3. Вмещающие толщи 4. Морские воды Комбинация многих источников: области сноса, вулканогенные, вмещающие толщи, термальные и рифтогенные рассолы и растворы, морские воды, флюиды и др.

Формы миграции рудного вещества Растворы различной природы: истинные, коллоидные комплексные, ионные Хлоридно- калиево- кальциево- натриевые рассолы и растворы Кислые хлоридно-натриевые растворы, термальные металлоносные рассолы, катионы на сорбентах, окислы; механизм миграции: инфильтрационный и диффузионный Сульфидная взвесь(?) Сульфидная жидкость (?) Взвешенные частицы, растворы, элизионные седиментацион-ные воды Взвешенные частицы, растворы различного состава; вулканические излияния Комбинация взвешенных частиц, растворов или эксгаляций, рассолов и др.

Места локализации РУД Трещины, разломы, ослабленные зоны, складки, флексуры и др. Аллювиальная равнина 1. Дно седиментаци-онных бассейнов 2. Восстановительные барьеры Рифтогенные структуры, сформированные в эпохи геологических катастроф, где развиваются зоны разломов, раздвига, сжатия, дробления, кливажа, прогибы, синеклизы и др. Седиментацион-ные ловушки и бассейны во вмещающих толщах Литолого-фаци-альный пояс на стыке суша-море: лагунно-дельто-вые, озерные, континентальные, прибрежно-морс-кие и др. Седиментационные ловушки и бассейны, вмещающие толщи и ДР-

Механизм формирования руд Гидротермальный Кластогенно- эпигенети- ческий Эпигенетический Деформационные процессы, сопряженные с динамическими эффектами От седиментаци-онно-диагенети-ческого до метаморфогенного Седиментационно-диагенетический с последующим преобразованием Комбинация очень многих механизмов: седиментогенно-диа-генетических, катаге-нетических, микробиологических и т.д. с преобладанием 2-3-х на конкретных объектах

Вестник ЧитГУ № 7 (64) 2010

109

Этапы (стадии) формирования руд 1. Метасоматическая 2. Жильная 1. Поступление гидротерм 2. Механическое переотложе-ние реками 3. Переот-ложение грунтовыми водами 4. Диагене-тически-ката-генетическое преобразование 5. Поздний катагенез и метаморфизм 1. Седиментагенно-диагенетический 2. Катагенез 3. Метаморфизм Стратиформное оруденение - это заключительная часть генетически-единого рудномагматического процесса, при котором формируются медно-никелевые, медно-порфировые, медно-колчеданные месторождения Седиментогенез - диагенез - катагенез - метаморфизм - гипергенез

Типы месторож- дений Гидротермально- метасоматические Гидротер- мально- осадочные Эпигенетические (гидрогенные) Стратиформные типы медистых песчаников и сланцев 1. Седимента-ционно- диагенетичес- кие 2. Элизионно-стратифициро- ванные 1. Седименто- генные 2. Седимента-ционно-диаге- нетические с последующими преобразованиями 1. Седиментацион-ные 2. Полигенные

Авторы К.И. Сатпаев, Т.А. и М.К. Сатпаевы, Ш. Есенов, С. Сейфуллин, Ф.И. Вольфсон, П.Т. Таева и др. А. В. Сочава А.И. Германов, А.И. Перельман, A. М. Лурье, Е.Н. Борисенко, Е.А. Басков, И.Ф. Габлина, Е.В. Поплавко, B.В. Иванов, A.И. Кривцов, B.Н. Холодов, В.И. Попов, A.В. Щербаков, B.И. Виноградов, Ч. Давидсон и др. B.C. Салихов Ю.В. Богданов, Э.И. Кутырев, В.П. Феоктистов и др. В.М. Попов, B.C. Домарев, Н.М. Страхов, ДГ. Сапожников, Л.Ф. Наркелюн, У.А. Асаналиев, И.П. Дружинин, Р.Н. Володин, A.Е. Мирошников, Э.Константинович, Ф. Мендельсон, B. Гарлики др. Разработана автором на основе обобщения полученных материалов и синтеза идей В.И. Смирнова, У. Асаналиева, ДИ. Горжевского, Г.Ф. Яковлева, В.В. Попова, Г.Н. Щербы, В.А. Алексеенко и др.

гг

о

"<

Л

X

о

Со

а>

5

ь

а>

Данные изотопного анализа свинца указывают на присутствие его двух типов:

а) глубинного, соответствующего возрасту вмещающих толщ;

б) экзогенного — более древнего по сравнению с вмещающими рудами, свидетельствующего о привносе его с разрушающихся континентов.

По изотопам серы выясняется ее биогенное, метеоритное и экзогенно-эпигенетическое происхождение (В. И. Смирнов, У. Асаналиев, Ю.В. Богданов, Ф.В. Чухров, В. И. Виноградов и др.).

Нет и единых всеобщих форм миграции и переноса рудных компонентов. Здесь, по данным многих исследователей, устанавливаются взвешенные частицы и растворы разной природы и состава, рассолы, эксгаляции и др. И поскольку в каждом объекте выявляются свои конкретные источники металлов, то и сочетание форм миграции также будет разнообразным.

Поступившие любым способом и из разных источников металлы скапливаются в различных местах:

а) в седиментационных ловушках и бассейнах седиментации с охватом широкого диапазона фациальных обстановок от моря до континентальной суши;

б) во вмещающих толщах на различных восстановительных барьерах;

в) в ослабленных тектонических зонах и др., т.к. процесс накопления и формирования оруденения продолжается весьма длительное время, поэтому формы и места локализации руд могли создавать определенные комбинации и сочетания не только в пределах меденосных зон, но даже отдельных месторождений и проявлений.

Наглядным примером сказанному служат факты концентрации руд в Ко-даро-Удоканской зоне в дельтовых, за-

ливно - лагунных, прибрежно - морских фациях (седиментационные ловушки) , в обогащенных прослоях внутри вмещающих толщ при последующих процессах перераспределения и, наконец, в тектонически ослабленных зонах (смешанные и окисленные руды). Подобные же примеры сочетания различных по форме и своей природе мест локализации руд можно найти на всех других объектах в любой меденосной зоне земного шара.

Еще более разнообразен механизм формирования руд: кластогенный,

седиментационно-диагенетический, эпигенетически -катагенетический, ме -таморфогенный, сорбционный, диффузионный, инфильтрационный, рас-сольно-эвапоритовый и др., которые постоянно комбинируются, сочетаются, взаимопереплетаются в течение длительного эволюционного развития руд на каждом месторождении, в каж-

*-* «-» п

дой меденосной зоне и провинции. В конкретном месте преобладает 1-2-3 процесса, но всегда можно встретить то или иное влияние других механизмов. Следует отметить обязательное и повсеместное участие седиментацион-нго и седиментационно-диагенетичес-кого процесса, все другие могут встречаться или нет.

Многообразное сочетание источников металлов, форм переноса, мест локализации, механизмов формирования приводит, в конечном счете, к формированию главным образом полигенных генетических типов месторождений с многочисленными подтипами (см. рисунок). Учитывая, что оруденение формируется миллионы лет в течение нескольких характерных и длительно протекающих этапов от седиментогенеза до метаморфизма, то естественно их относить также и к полихромным образованиям (по В.И. Смирнову, Г.Н. Щербе и др.).

Предложенная генетическая модель отличается от ранее сформулированных тем, что здесь не абсолютируются ни источники металлов, ни другие геологические процессы, приводящие к рудообразованию. Весь накопленный к настоящему времени фак-

тический материал и современное состояние геологической теории подводят именно к тому, что только комплексное и благоприятное сочетание всех геологических факторов способствует накоплению сложных по составу, строению и происхождению руд

медистых песчаников и сланцев. Эта схема касающимся выяснения источников метал-рудообразования нацеливает исследовате- лов, транспортировки, механизма форми-лей творчески подходить ко всем вопросам, рования и др.

Литература

1. Асаналиев У.А. Современное состояние и проблемы изучения стратиформных месторождений // Изв. вузов. Геология и разведка. — 1991. — № 11. — С. 149-152.

2. Басков В.И. Палеогидрогеологический анализ при металлогенических исследованиях. — Л.: Недра, 1976. — 200 с.

3. Богданов Ю.В., Феоктистов В.П. Генетическая модель месторождений медистых песчаников Удоканского типа // Докл. АН СССР. — 1982. — Т. 263. — № 4. — С. 949-952.

4. Володин Р.Н., Охота Г.Д. Геолого-поисковые модели месторождений медистых песчаников и сланцев // Геол.-поисковые модели мест. цв. метал. — М.: ЦНИГРИ, 1988. — С. 59-71.

5. Вольфсон Ф.И., Архангельская В.В. Об условиях образования месторождений медистых песчаников // Литол. и полезн. ископ. — 1972. — № 3. — С. 11-25.

6. Габлина И.Ф. Метаморфизм и гипергенез медистых песчаников и сланцев: автореф. докт. дис. - М.: ИЛСАН РАН, 1994. - 45 с.

7. Гринталь Э.Ф. Некоторые закономерности распределения оруденения на Удоканском месторождении применительно к осадочно-гидротермальной трактовке его генезиса // Литол. и полезн. ископ. — 1968. — № 3. — С. 42-50.

8. Домарев В.С. О генезисе месторождений типа медистых песчаников // Матер. ВСЕГЕИ. Полезн. ископ. — Л., 1984. — № 4. — С. 3-20.

9. Константинович Э. Генезис пермских месторождений меди в Польше // Сов. геология, 1972. — № 8. — С. 101-117.

10. Лурье А.М. Генезис медистых песчаников и сланцев /А.М. Лурье. — М.: Наука, 1988. — 183 с.

11. Наркелюн Л.Ф., Салихов В.С., Трубачев А.И. Медистые песчаники и сланцы мира. — М.: Недра, 1983 — 414 с.

12. Наркелюн Л.Ф., Трубачев А.И. Современные представления о процессах формирования стратиформных месторождений меди // Новые идеи в науках о Земле. — М.: Наука, 1997. — Т. 2. — С. 97-98.

13. Нуралин Н.Н. Стратиформные месторождения меди фанерозоя Казахстана (типа медистых песчаников): автореф. докт. дис. — Алма-Ата: ИГН им. К.И. Сатпаева, 1986. — 45 с.

14. Перельман А.И., Борисенко Е.Н. Очерки геохимии меди в зоне гипергенеза // Вопросы геохимии. — М.: Наука, 1962 — С. 30-99.

15. Петровский П.П. Влияние геолого-структурных, палеогидрогеологических и минера-лого-геохимических факторов на образование руд Удоканского месторождения: автореф. канд. дисс. — Чита: ЧитГУ, 2003. — 25 с.

16. Поплавко Е.М., Иванов В.В., Серкис Ю.Г. О геохимических особенностях и условиях образования медистых песчаников и сланцев // Геохимия, 1977. — № 8. — С. 1217-1233.

17. Попов В.М. Пластовые месторождения цветных металлов и вопросы их генезиса // Про-бл. генезиса руд. — М.: Наука, 1964. — С. 350-368.

18. Птицын А.Б., Юргенсон Г.А. и др. Удокан: геология, рудогенез, условия освоения. — Новосибирск: Наука, 2003. — 160 с.

19. Салихов В.С. Условия образования и структурно-вещественные особенности стратифор-много медного оруденения. — Чита: ЧитГУ, 2008. — 377 с.

20. Сатпаева М.К. Руды Джезказгана и условия их формирования. — Алма-Ата: Наука, 1985. — 208 с.

21. Скрипченко Н.С. Зональность и концентрация оруденения в медистых песчаниках и сланцах // Геол. рудн. мест-й, 1986. — № 5. — С. 3-15.

22. Смирнов В.И. Фактор времени образования стратиформных рудных месторождений // Геол. руд. м-ний, 1970. — № 6. — С. 3-10.

23. Сочава А.В. Красноцветные формации докембрия и фанерозоя. — Л.: Наука, 1979. — 207 с.

24. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. — М.: АН СССР, 1962. — Т. 2. — 575 с.

25. Трубачев А.И. К проблеме генезиса стратиформных месторождений меди // Новый век

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— новые открытия: матер. конф. к 40-летию ЗабНИИ. — Чита, 2001. — С. 151-153.

26. Феоктистов В.П. Металлогения осадочных бассейнов (вещественно-геодинамический анализ): дис. на соиск. ученой степени д-ра геол.-минер. наук в форме научного доклада. — СПб.: ВСЕГЕИ, 1998. — 75 с.

27. Холодов В.Н., Головин Е.А., Каледа Г.А. К дискуссии о так называемых стратиформных месторождениях //Литол. и полезн. ископ., 1971. — № 4. — С. 3-15.

Коротко об авторе

Briefly about the author

Трубачев А.И., д-р геол.-минер. наук, профессор, Читинский государственный университет (ЧитГУ) root@chitgu.ru

A. Trubachev, Doctor of Engineering scince (Geology and Mineralogy), professor, Chita State University

Научные интересы: стратиформные и другие гео-лого-промышленные типы медных месторождений

Areas of expertise: stratiform and other gtological-commercial types copper deposits

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.