CC BY
84
Геология, методика поисков и разведки месторождений полезных ископаемых
УДК 553.3
К ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Ж.В. Семинский1
Иркутский государственный технический университет, 664074, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 83
Известно, что формирование многих, особенно богатых и крупных по масштабам месторождений полезных ископаемых, происходит под воздействием различных по природе процессов в течение длительного отрезка геологического времени. Поэтому в генетическую классификацию нами введена серия полигенных месторождений, которая включает магмо-метаморфогенный, экзо-магматогенный и экзо-метаморфогенный классы.
Ключевые слова: классификация, месторождения полезных ископаемых, эндогенные, экзогенные, метаморфогенные процессы, полигенные, полихронные. Библиогр. 10 назв. Ил. 1. Табл. 2.
TO THE GENETIC CLASSIFICATION OF MINERAL DEPOSITS
Zh. V. Seminskiy
Irkutsk State Technical University. 664074, Irkutsk, Lermontov str., 83
It is known, that many very rich and large-scale mineral deposits are formed under the influence of different natural processes during a long geological period. Therefore we introduce a series of polygenetic deposits which includes magma-metamorphogenic, exo-magmatogenic and exo-metamorphogenic classes into the genetic classification.
Key words: classification; mineral deposits; endogenetic, exogenetic, metamorphogenic processes, polygenetic, polychronic.
10 sources. 1 figure. 2 tables.
Классифицирование месторождений полезных ископаемых может проводиться, как известно, на различной принципиальной основе. На ранних этапах развития учения о полезных ископаемых появились так называемые минералогические классификации, которые в середине прошлого века трансформировались в рудноформа-ционные [4]. При этом в таких классификациях нашли отражение тектонические условия образования различных рудных формаций, а также их генезис, что нарушило основной смысл классификации - ее
единый принцип, и они по этой причине являются скорее систематиками.
Хорошо известны еще со средних веков (а может быть, и ранее) морфологические систематики, учитывающие формы рудных тел и условия их залегания. Разновидностью их являются геометрические систематики с разделением рудных полей на конические, уплощенно-конические и плоские [2]. Такие систематики весьма полезны при решении поисковых и разведочных задач, т.к. позволяют обосновать геометрию сети наблюдений. Наиболее
1 Семинский Жан Вячеславович - доктор геолого-минералогических наук, профессор, зав. кафедрой геологии и геохимии полезных ископаемых, тел.: (3952) 40-51-12.
Seminskiy Zhan Viacheslavovich - Doctor of geological and mineralogical sciences, professor, the head of the chair of Geology and Geochemistry of mineral deposit, tel.:(3952) 40-51-12.
широко распространены морфогенетичес-кие классификации, применяемые для систематики структур рудных полей. Генетическую основу их заложил в середине прошлого века В.М. Крейтер [3], разделив месторождения по генетическим типам структурных форм, определяющим формы и условия образования рудных концентраций различных иерархических уровней. Более полная классификация структур рудных полей была разработана Ф.И. Вольф-соном и П.Д. Яковлевым [1]; известны структурные классификации, предложенные и другими исследователями [7,10]. Выделенные типы структур рудных полей представляют собой по сути модели последних, что может служить основой перспективной оценки при прогнози-ровании, поисках и разведке.
В некоторых странах, в частности в США, популярно разделение месторождений на модельные типы. При этом характеристика таких типов включает формы рудных тел, вмещающие породы, минеральные ассоциации, генезис оруде-нения, связь с магматизмом и т.д. Такое разделение месторождений не является, конечно, классификацией, но служит час-то хорошей основой для прогнозирования и планирования поисковых работ.
В начале - середине прошлого столетия, когда был накоплен значительный материал по рудообразованию, появился ряд генетических классификаций месторождений полезных ископаемых. В нашей стране это были известные классификации В.А. Обручева, М.А. Усова, А.Г. Бе-техтина, П.М. Татаринова, В.И. Смирнова
[8], С.А. Вахромеева, за рубежом -В. Линдгрена, П. Ниггли, Г. Шнейдерхена
[9]. В то время еще продолжалось, хотя и в завуалированном виде, противостояние идей плутонизма и нептунизма. Во всяком случае, еще долго проводились острые дискуссии по поводу генезиса страти-формных, вулканогенно-осадочных месторождений, а также пегматитов, скарнов и некоторых других типов.
С появлением представлений о кар-бонатитовых, альбитит-грейзеновых, ги-
дрогенных и других типах месторождений существенно расширились понятия о процессах формирования аномально высоких скоплений полезных ископаемых в земной коре. Значительную роль в понимании этих процессов сыграло изучение современных гидротермальных систем в пределах вулканических дуг и, конечно, в срединно-океанических хребтах, которое началось во второй половине прошлого века. Необходимо также отметить, что многие крупные месторождения полезных ископаемых в процессе эксплуатационных работ были вскрыты на глубину 1-2 км, что позволило получить новые материалы, в частности, о рудных пучках, о вертикальной минеральной и геохимической зональности и в ряде случаев воссоздать картину движения рудоносных растворов.
Пониманию строения и локализации рудных систем на разных глубинных уровнях способствовало установление текто-нофизических условий геологической среды и успехи в изучении их корневых и прикорневых зон геофизическими методами. В реконструкции истории формирования магматогенно-рудных комплексов сыграли большую роль успехи геохимии изотопов и, в частности, ядерная геохронология. Для ряда рудоносных магматических (вулкано-плутонических) комплексов установлена длительность их развития в 50 млн. лет и более. Выявлены особенности магматического рудообразования, связанные с гравитационной, кристаллизационной дифференциацией и конвекцией. Решены многие вопросы геохимической специализации магм, определяющие их рудо-генерирующую роль.
Формирование многих типов месторождений стало понятнее благодаря построению моделей природных процессов на основе равновесной и неравновесной термодинамики и химической кинетики. Это в первую очередь относится к процессам формирования контактово-мета-соматических, гидротермальных, инфиль-трационных месторождений, которые образуются на химических и механических барьерах и сопровождаются литохимичес-
кими и гидрогеохимическими ореолами рассеяния. Для ряда рудных систем установлена контрастная зональность в направлении движения гидротермальных растворов, которая согласуется со структурной зональностью. Решаются вопросы баланса вещества в процессе формирования месторождений полезных ископаемых. Таким образом, разработаны статические и ретроспективные динамические модели рудных системразличных генетических типов.
В результате детального изучения ряда рудных систем стало очевидным, что формирование многих месторождений происходит не одноактно, а является длительным и включает различные по природе процессы, сменяющие друг друга по мере развития рудной системы. По данным ряда исследователей, например, Д.В. Рундквис-та, образование рудных полей могло длиться 200 и более млн. лет. Возникли понятия о полигенных и полихронных месторождениях. Такой генезис был установлен для месторождений типа Куроко, для ряда крупных месторождений золота, для стра-тиформных месторождений меди, свинца, цинка, гигантских урановых и золото-урановых месторождений. Вследствие близости процессов ультраметаморфизма и магматизма трудно иногда провести грань между эндогенными и метаморфогенными месторождениями, что также вызывает дискуссии при определении генезиса месторождений полезных ископаемых. Гидротермальные процессы часто сопровождаются накоплением рудных осадков, что наблюдается в срединно-океанических хребтах.
Как известно, эту особенность «смешения» процессов рудообразования еще в середине прошлого века отметил Г. Шней-дерхен [7], писавший: «...если ...процессы принадлежат к следующим друг за другом главным группам, то перед нами оказываются переходные месторождения» (с. 61); он назвал последние гетерогенными. Г.Шнейдерхен выделил три основных естественных ряда или цикла минерало-образующих процессов: магматический, метаморфический, осадочный, составляю-
щих, по его мнению, основу генетического подразделения всех пород и минеральных месторождений.
Полигенную серию урановых месторождений, наряду с эндогенной, экзогенной и метаморфогенной, рассмотрел в 1986 г. Н.П. Лаверов [6]. При этом он выделил контрастно полигенные, относящиеся к различным генетическим сериям (например, вулканогенно-осадочные), и полигенные месторождения одной генетической серии (инфильтрационно-осадоч-ные) [5]. Так, к контрастно полигенным он относит месторождения урана типа несогласия, которые формировались в течение четырех этапов с последовательным проявлением зон метасоматитов, древних кор выветривания, инфильтрационных и гидротермальных образований. Подобный генезис имеют, вероятно, золоторудные тела месторождения Куранах на Алдане.
В настоящее время установлено, что во многих рудных провинциях формируются как полигенные, так и моногенные месторождения. При этом первые наиболее характерны для более ранних метал-логенических эпох этих провинций, тогда как вторые имеют обычно более молодой возраст. Так, среди золоторудных месторождений Восточной Сибири известны полигенные месторождения, например, Сухой Лог. Это месторождение обязано своим происхождением процессам осадкона-копления, затем метаморизма и гидротермальной деятельности. В этом же регионе широко распространены типичные гидротермальные моногенные месторождения, такие как Дарасунское, Балейское. Характерно, что первое из названных месторождений формировалось в неопротерозое -раннем палеозое на фоне коллизионно-суб-дукционных процессов, а вторые - в мезозойскую металлогеническую эпоху в связи с процессами внутриплитного орогенеза.
Эти и многие подобные факты свидетельствуют о том, что при классифицировании месторождений полезных ископаемых на генетической основе уже нельзя ограничиться выделением трех известных серий - эндогенной, экзогенной и мета-
морфогенной. Возникает необходимость наряду с ними выделять месторождения, сложные по генезису, образованные при сочетании различных процессов: эндогенных и метаморфогенных, эндогенных и экзогенных, метаморфогенных и экзогенных.
В этом случае генетическая классификация должна включать три «основные» серии месторождений - эндогенную, экзогенную и метаморфогенную, что принимается большинством исследователей, а
также три переходные между ними серии полигенных месторождений. Последние могут разделяться на магмо-метаморфо-генный, экзо-магматогенный и экзо-мета-морфогенный классы. Предлагаемая с такими дополнениями классификация приведена в табл. 1. В составе этих серий есть месторождения, созданные сочетаниями различных процессов, например, гидротермальных и контактово-метасоматичес-ких, пегматитовых и пневматолитово-гидротермальных.
Таблица 1
Генетическая классификация месторождений полезных ископаемых
Серия Класс Тип
Эндогенная Магматический Кристаллизационный (ранне- и позднемагматические). Ликвационный
Пегматитовый Магматогенный. Флюидно-анатектический
Карбонатитовый Магматический. Метасоматический
Альбитит-грейзеновый Альбититовый. Грейзеновый
Скарновый Контактово-метасоматический. Постмагматический флюидно-водный
Гидротермальный (высоко-, средне-, низкотемпературный) Магматогенный. Амагматический
Экзогенная Выветривания Остаточный (кор выветривания). Инфильтрационный. Зон окисления
Осадочный Механический (россыпи). Хемогенный. Биогенный и биохимический
Техногенный Сухие отвалы. Гидроотвалы. Хвосто- и шламохранилища. Комбинированные отвалы
Метаморфогенная Метаморфизованный Регионально-метаморфизованный. Контактово-метаморфизованный
Метаморфический Фации зеленых сланцев. Фации амфиболитов. Фации гранулит-эклогитов.
Полигенная Магмо-метаморфогенный Флюидно-метаморфогенный Ультраметаморфический
Экзо-магматогенный Гидротермально-осадочный
Экзо-метаморфогенный Осадочно-метаморфогенный
Таким образом, месторождения каждой из выделенных серий формируются под воздействием одной какой-либо группы геологических процессов или при их сочетании. Первая группа процессов обусловлена энергией недр Земли, кото-рая создает условия для магматической, флю-идно-водной деятельности и образо-вания эндогенной серии месторождений.
Вторая группа процессов происходит на поверхности и связана с энергией Солнца, обусловившей выветривание, осадко-накопление и жизнедеятельность растительных и животных организмов, что приводит к формированию месторождений экзогенной серии.
Третья группа процессов также происходит под воздействием глубинной энергии, но отличается от первой тем, что месторождения полезных ископаемых формируются в результате перераспределения полезных компонентов вмещающих горных пород с образованием месторождений метаморфогенной серии.
Наконец, в результате последовательной смены и сочетания упомянутых процессов в пределах площади развития рудной системы образуются месторождения четвертой полигенной серии.
В целом каждая из трех основных серий представляет собой последовательный ряд или цикл, что можно показать на примере эндогенной серии (табл. 2). Этот ряд построен по принципу уменьшения роли флюидно-магматической составляющей и увеличения роли флюидно-водной (гидротермальной) компоненты от первого к последнему члену.
Однако более наглядно такое разделение месторождений можно показать на классификационной шестигранной диаграмме (рис. 1), где длинными сторонами многогранника отображаются три основные серии месторождений, короткими -переходные серии полигенных месторождений, а также генетические классы, входящие в их состав.
Экзогенные
Рис. 1. Схема генетической классификации месторождений полезных ископаемых
Таблица 2
Процессы образования и геологические особенности эндогенных месторождений
Месторож- Увеличение Процессы ру- Связь с маг- Состав Положение
дения роли флюид- дообразо-вания матическими магмати- рудных тел
(классы) но-водной со- комплексами ческих по-
ставляющей род
Магмати- < » Магматическая С интрузивны- Габбро, В донных и
ческие кристаллизация, ми комплекса- габбро- др. частях
ликвация ми основного нориты, интрузивов
состава долериты
Пегматито- Магматическая С интрузивны- Граниты, В пределах
вые кристаллизация ми комплекса- диориты, пегматито-
остаточного ми кислого, сиениты и вых жил
расплава, пост- щелочного, др.
магматический среднего сос-
метасоматоз тавов
Карбона- Магматическая С центральны- Перидоти- В централь-
титовые кристаллизация, ми интрузива- ты, пирок- ной зоне
постмагматиче- ми ультраос- сениты, си- магматиче-
ские процессы новного, ще- ениты ских тел, в
лочного сос- концентри-
тавов ческих и
радиальных
разломах
Альбитит- Постинтрузив- С интрузивами Граниты, В куполь-
грейзено- ный метасома- кислого и уль- лейкогра- ных высту-
вые тоз тракислого со- ниты, аль- пах и в над-
ставов би-титы, интрузив-
апо- ной зоне
граниты
Скарновые Контактовый С магматичес- Гранодио- В экзо- и
биметасоматоз и кими порода- риты, гра- эндокон-
гидротермаль- ми кислого, ниты, сие- тактовых
ный метасома- сред-него, ще- ниты, анде- зонах маг-
тоз лочно-го со- зиты и др. матических
ставов тел
Гидротер- Выполнение по- С магматичес- Граниты, В разрыв-
мальные лостей и метасо- кими порода- гранодио- ных, склад-
матическое за- ми различного риты, сие- чатых
мещение под состава или ниты, рио- структурах
воздействием без видимой литы, анде- в пределах
1 гидро- связи с магма- зиты и др. магмати-
термальных тизмом ческих тел
растворов или в дру-
гих породах
Таким образом, предлагаемая классификация основана только на одном принципе - генетическом. Для дальнейшего совершенствования этой классификации (а это процесс естественный) необходимо, очевидно, найти в ней место не только контрастно полигенным (по Н.П. Лаверову), но и полигенным месторождениям одной генетической серии, что возможно при получении новых данных о процессах рудообразования и новых типах месторождений полезных ископаемых.
Исследования поддержаны ФАНИ, госконтракт № 02.740.11.0324.
Библиографический список
1. Вольфсон Ф.И., Яковлев П.Д. Структуры рудных полей и месторождений. - М.: Недра, 1975. - 271 с.
2. Иванкин П.Ф. Морфология глу-боковскрытых рудных полей. - М.: Недра, 1970. - 288 с.
3. Крейтер В.М. Структуры рудных полей и месторождений. - М.: Госгеол-техиздат, 1956. - 271 с.
4. Кузнецов В.А. Проблемы рудно-формационного анализа и металлогении. Новосибирск: Наука, 1966. - 244 с.
5. Лаверов Н.П., Сафонов Ю.Г., Ве-личкин В.И. Проблемы полигенно-полихронного рудообразования (и, Аи). //Фундаментальные проблемы геологии месторождений полезных ископаемых и металлогении. - М.: Изд-во МГУ, 2010. -С. 252-253.
6. Основы прогноза урановорудных провинций и районов / под ред. Н.П. Лаве-рова. - М.: Недра, 1986. - 206 с.
7. Семинский Ж.В. Структурные типы и условия формирования рудных полей и месторождений. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 228 с.
8. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. - М.: Недра, 1982. - 669 с.
9. Шнейдерхен Г. Рудные месторождения. - М.: ИИЛ, 1958. -502 с.
10. Яковлев Г.Ф. Геологические структуры рудных полей и месторождений. - М.: Изд. МГУ, 1982. - 271 с.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета Г.Д. Мальцева
