Предрудная стадия в Тишинской рудоносной зоне
Метасоматиты предрудной стадии сформировались на месторождении под воздействием процессов гипогенного кислотного выщелачивания и сопряженного с ним осаждения. Комплекс измененных пород в целом слагает крутопадающее плитообразное тело, достигающее в обрамлении Основной рудной залежи мощности 350—400 м.
Гипогенное выщелачивание претерпевают как вулканиты ильинской свиты (лежачий бок рудоносной зоны), так и осадочные породы сокольной свиты (висячий бок), причем в первом случае ореол изменения в 2—3 раза шире. В размещении разнотипных метасоматитов устанавливается отчетливая зональность, ориентированная в направлении мощности рудоносной структуры. Характер зональности меняется с глубиной, в результате чего удается выделить три типа метасоматических колонок: а )приповерхностную, б) средних глубин, в) прикорневую.
Колонка первого типа (рис. 1, 2, 3а) фиксируется в интервале от эрозионного среза до глубины 200—250 м (табл. 2). Для этого типа характерно последовательное замещение альбита и углистого вещества, хлорита и карбоната исходных пород кварцем и серицитом, вплоть до образования центральной зоны пиритсодержащих кварц-серицитовых метасоматитов. От периферии к центру изменяется состав карбоната в направлении кальцит — анкерит — брейнерит или кальцит — брейнерит, железомагнезиальный хлорит переходит в существенно магнезиальный, а серицит обогащается калием, что связано с более поздними процессами перекристаллизации светлых слюд под воздействием сульфидного метасоматоза.
В пределах центральных зон выщелачивания нередко фиксируются линзовидные и неправильные по форме тела кварцитов. На рассматриваемом уровне рудоносной структуры они выступают как образования, наложенные на метасоматиты выщелачивания. Документация уступов карьера Тишинского месторождения и микроскопические исследования выявляют все последовательные ступени нарастающего окварцевания. Начало процесса характеризуется появлением в породах вкрапленности и прожилков новообразованного кварца, количество которых постепенно сгущается вплоть до возникновения сплошной мелко-среднезернистой кварцевой массы. Одновременно происходит «залечивание» сланцеватости исходных пород, и конечные продукты замещения либо вообще не несут следов динамометаморфизма, либо характеризуются относительно слабыми хрупкими деформациями. Пространственно тяготея к зоне рудолокализации, кварциты нередко составляют основу вкрапленных полиметаллических руд.
Поперечно-зональная метасоматическая колонка второго типа (средних уровней) представлена в интервале глубин приблизительно 250—1000 м (см. рис. 2, 3,б). Характер смены парагенезисов выщелоченных осадочных пород сокольной свиты здесь полно-стью сохраняется. Что касается преобразования порфиритов, то в них изменяется порядок последовательного разложения хлорита и карбоната на обратный, и ряд выщелачивания минералов исходной породы выглядит так: альбит-карбонат-хлорит. Соответственно от периферии к центру структуры друг друга сменяют зоны карбонат-хлорит-кварц-серицитовых, хлорит-кварц-серицитовых и, наконец, кварц-серицитовых метасоматитов (табл. 3).
Как показывают количественные минералогические подсчеты, парагенезис порфиритов сохраняет устойчивость при наличии не более 20% наложенных скоплений кварца и серицита. В зоне устойчивости хлорита и карбоната (1) эта цифра возрастает до 45%, а в зоне хлорита (2) — до 60%. Эти данные подкрепляют наблюдения над закономерным сокращением числа минералов исходных сред по мере развития метасоматического процесса.
В пределах рассматриваемого интервала глубин повсеместно развиты кварциты, которые, как и в предыдущем случае, замещают метасоматиты центральной зоны выщелачивания. Нередки также случаи наложения кварцитов на хлорит-кварц-серицитовые породы в лежачем боку и карбонат-кварц-серицитовые метасоматиты в висячем боку рудоносной структуры.
Колонка третьего (прикорневого) типа вскрывается на максимальных глубинах, достигнутых разведочными скважинами (свыше 1000 м). От предыдущих ее отличает в основном концентрация кварцитов в центральной зоне изменения не в виде наложенных масс, а в качестве закономерных членов колонки, представляющих собой продукты максимального выщелачивания (см. рис. 2, 3,в). Смена парагенезисов минералов со стороны висячего бока остается неизмененной, со стороны лежачего бока она соответствует уровню средних глубин (табл. 4). Наблюдается сокращение общей мощности зоны изменения до 100—150 м с тенденцией к относительному возрастанию размеров зоны кварцитов.
В составе кварцитов в небольшом количестве присутствуют выделения серицита и пирита, причем относительный объем последнего резко сокращается. Это обстоятельство позволяет выделить (см. табл. 4) гипотетическую зону серицит-кварцевых метасоматитов без пирита, отражающую реально наблюдаемое понижение степени пиритизации пород на наиболее глубинных уровнях рудоносной структуры.
По поводу внутреннего строения Тишинской рудоносной зоны в целом отметим весьма неоднородную степень рассланцевания слагающих ее пород. Повсеместно наблюдается чередование блоков относительно слабо динамометаморфизованных пород с полосами сланцев-тектонитов мощностью от 1—2 см до 20—30 м. В обрамлении каждой из таких полос фиксируется собственный ореол выщелачивания, что обусловливает «многослойный» характер всей зоны изменения в целом. С приближением к центру структуры число и размеры зон рассланцевания возрастают при одновременном повышении степени изменения пород, вплоть до полного господства метасоматитов максимальной степени выщелачивания. В то же время, как показывает сопоставление мощностей отдельных метасоматических зон на всех уровнях рудоносной структуры, внешняя зона оказывается шире промежуточных и внутренних.
Интересной особенностью состава измененных пород на средних и приповерхностных глубинах является преобладание серицита над кварцем среди метасоматических новообразований. Оно намечается уже в периферических зонах, но особенно ярко выражено в пределах внутренних зон, где нередко выделяются тела сплошных серицитолитов.
Сопоставление выделенных типов метасоматических колонок позволило установить характерные черты вертикальной метасоматической зональности. Обращает на себя внимание изменение состава метасоматитов, примыкающих к центральной зоне изменения со стороны лежачего бока. Вблизи поверхности они слагаются кварцем, серицитом и карбонатом, а на более глубоких горизонтах — кварцем, серицитом и хлоритом. Первый из отмеченных парагенезисов свойствен зональным колонкам формации березитов, второй — колонкам формации кварцит-серицитовых метасоматитов. По мнению И.П. Щербаня, впервые выделившего совместно с Д. Г. Ажгиреем березиты нa месторождении, подобная смена парагенезисов в пространстве обусловлена понижением температур минерализующих растворов по мере их приближения к поверхности. Следует отметить, что в пределах рудоносной зоны березиты играют подчиненную роль по сравнению с образованиями формации кварц-серицитовых метасоматитов.
Парагенезисы, близкие по составу к березитам, отмечаются и со стороны висячего бока зоны изменения, где выщелачивание претерпевают осадочные породы, обогащенные известковистым материалом. В данном случае устойчивость карбоната относительно хлорита при разложении первичных минералов пород объясняется изначально высокими содержаниями первого минерала в исходных средах, что находится в соответствии с выдержанностью парагенезиса кварц-серицит-карбонат на всем вскрытом по вертикали интервале рудоносной структуры. Как вндно, признаки формационного подразделения метасоматитов могут быть весьма конвергентными и зависящими как от параметров минерализующих растворов, так и от состава замещаемых пород.
Вертикальная метасоматическая зональность проявляется и в поведении кварцитов. Как отмечалось, на глубоких горизонтах рудоносной структуры кварциты слагают центральную зону выщелачивания, а на более высоких гипсометрических уровнях выступают как образования, наложенные на развитые здесь зональные колонки. Исходя из теоретических представлений о закономерностях развития инфильтрацнонного процесса, такого рода явления могут быть объяснены «наползанием» тыловой (по отношению к потоку растворов) зоны максимального выщелачивания на вышележащие менее измененные породы. Однако в «классическом» случае разрастание колонки должно протекать путем одновременного продвижения всех слагающих ее метасоматических зон и, следовательно, кварциты на всех по вертикали уровнях обязаны быть окружены метасоматитами следующей к периферии зоны, сложенной кварцем и серицитом. В реальных же условиях Тишинского месторождения замещению кварцитами, помимо кварц-серицитовых метасоматитов, подвергаются также хлорит- и карбонатсодержащие их разности.
По-видимому, в заключительный период инфильтрации кислотных гидротерм происходили значительные по масштабам тектонические подвижки, приведшие к появлению новых путей движения растворов и соответственно новых направлений относительно быстрого разрастания колонки, характеризовавшейся при этом значительной неравновесностью процесса преобразования исходных сред. Результатом этой неравновесности и явилось иногда наблюдаемое развитие кварцитов в контуре метасоматитов промежуточных зон на средних и верхних уровнях ореола выщелачивания.
Механизм формирования вертикальной и горизонтальной мета-соматической зональности удовлетворительно объясняется моделью инфильтрационно-диффузионного взаимодействия восходящего потока растворов с вмещающими породами. В качестве канала инфильтрации гидротерм уместно рассматривать центральную зону выщелачивания, характеризующуюся максимальной степенью динамометаморфизма и гидротермального изменения пород. Встречная диффузия компонентов раствора и компонентов вметающих сред в поперечном к этому каналу направлении обусловливает формирование боковых зон выщелачивания. Изменение параметров растворов при их движении от глубин к поверхности определяет появление зон, ориентированных по вертикали.
Прослеживающееся в боковом (латеральном) направлении последовательное разложение минералов ряда альбит-карбонат-хлорит или ряда альбит-хлорит-карбонат с преобразованием кальцита в анкерит и далее в брейнерит свидетельствует о дифференцированном переводе в подвижное состояние и выносе из пород натрия, кальция и магния. Эти же компоненты выносятся и непосредственно в пределах канала инфильтрации растворов, что выявляется сопоставлением равнообъемных формул исходных пород и продуктов максимального выщелачивания на различных по вертикали уровнях структуры (табл. 5). Глинозем, вытесняемый при образовании кварцитов, переотлагается на более высоких горизонтах в виде существенно серицитовых масс, а железо — в форме пиритовых скоплений. Постоянно привносимыми компонентами раствора на всех уровнях являются калий и сера, а на больших глубинах также и кремнекислота.
Определения температур гомогенизации газово-жидких включений в кварце метасоматитов выщелачивания показали изменение значений от 380 до 330° С на интервале в 450 м по вертикали. Соответственно палеотемпературный градиент в этом направлении около 10° на 100 м.
Рассмотрим метасоматиты сопряженного с выщелачиванием осаждения. Представлены они прожилками, жилами и мелкими линзовидными телами кварц-карбонатных, альбит-карбонат-кварцевых, пирит-хлоритовых и карбонат-хлорит-пиритовых пород, развитых преимущественно в пределах внутренних метасоматических зон. В составе новообразований устанавливаются те компоненты, которые выносились в процессе выщелачивания (натрий, кальций, магний). Очевидно, на фоне общего выноса оснований имело место частичное их переотложение на участках повышенной трещиноватости пород, нередко совместно с перемещенными инертными компонентами (глиноземом и железом).
Среди метасоматитов осаждения наиболее распространены существенно хлоритовые и хлорит-пирнтовые разности, причем последние наряду с частичным обогащением выщелоченных сред нередко слагают концентрированные тела густовкрапленных и массивных серноколчеданных руд мощностью до нескольких метров. Хлорит в них представлен шериданитом и корундофиллитом. В ассоциации с хлоритом обычно присутствуют небольшие количества кварца и карбоната — доломита, паранкерита, магнезита или брейнерита. Устанавливается тенденция к преимущественному размещению пиритовых скоплений в зонах выщелачивания порфиритов, что свидетельствует о заметном влиянии первичной железистости исходных пород и локальном накоплении железа при формировании серноколчеданного оруденения. В целом количество пиритовых и хлоритовых новообразований возрастает от глубин к верхним горизонтам.
По наблюдениям в карьере Тишинского месторождения и по керну скважин устанавливается замещение хлоритовых и хлорит-пиритовых агрегатов метасоматическими кварцитами. При этом видна отчетливая коррозия новообразованным кварцем пирита и хлорита, мелких изъеденных реликтов. Эти данные указывают с одной стороны на разрастание колонки выщелачивания после формирования продуктов осаждения, а с другой — определяют эти продукты, и в том числе серноколчеданные руды, как образования, тесно связанные с гидротермальной деятельностью периода формирования основной массы околорудных метасоматитов.