Риддер-Сокольное месторождение
Риддер-Сокольное месторождение расположено в юго-восточной части Рудного Алтая в пределах грабена, осложняющего центральную часть Синюшинского антиклинория и ограниченного двумя ветвями Северо-Восточной зоны смятия.
Согласно данным Г.Н. Щербы, В.В. Попова, Б.Л. Чепрасова и др., наиболее древними породами на месторождении являются метаморфические сланцы (кварц-альбит-эпидотовыс, кварц-хлорит-карбоиатные и др.) предположительно нижнепалеозойского возраста. На них залегают отложения эйфельского яруса среднего девона, подразделяемые на четыре свиты (снизу вверх): лениногорскую (лавы и туфы кислого состава, агломератовые туффиты), крюковскую (алевропелиты, известковистые алевропелиты, микрокварциты, туфы и туффиты кислого состава), ильинскую (туфы и туффиты среднего, основного и редко кислого состава) и сокольную (известковистые алевропелиты, песчаники, в меньшей мере вулканиты кислого состава). Основная часть промышленного оруденения приурочена к отложениям крюковской свиты (рис. 27).
Интрузивные породы на месторождении представлены альбитизированными липаритовыми порфирами, порфиритами и диабазами. Выделяются также согласные и секущие тела эксплозивных брекчий, детально описанные М. В. Тащининой и Б.Л. Чепрасовым под названием «эруптивные брекчии». По данным упомянутых исследователей, среди обломков в брекчиях фиксируются породы лениногорской и крюковской свит, а также полиметаллические руды. В то же время брекчии претерпевают гидротермальное изменение и содержат наложенную сульфидную вкрапленность, что позволяет относить их к интерминерализационным образованиям.
Девонские отложения на участке месторождения слабо дислоцированы (углы падения 8—20°). Устанавливаются два горст-антиклинальных поднятия, осложненных мелкими куполовидными структурами. Среди дизъюнктивов выделяются системы секущих и согласных с напластованием нарушений. Последние обильно развиты в верхах крюковской свиты на контакте микрокварцитов с алевропелитами, где они локализуют богатые залежи полиметаллических руд. В целом морфология рудных тел определяется комбинацией секущих и согласных структур и по вертикали (сверху вниз) пласто- и линзообразные рудные скопления сменяются штокверковыми зонами и далее системами субпараллельных жил.
Среди гидротермальных изменений вмещающих пород следует выделить площадные и локальные метасоматические проявления. Первые охватывают практически все породы рудовмещающего разреза, характеризуются в общем малой интенсивностью процесса изменения и отчетливой зависимостью состава минеральных новообразований от состава исходных сред. В кислых вулканитах и осадочных породах часто отмечаются пятнистые и прожилково-вкрапленные выделения серицита, карбоната, кварца, кварца с серицитом иногда с хлоритом, пиритом и рутилом. Для основных сред типична ассоциация карбонат—хлорит—пирит—рутил. Полного преобразования пород, как правило, не происходит, и первичные их текстурно-структурные черты различимы вполне отчетливо. В полевошпатсодержащих разностях пород сохраняются в той или иной мере разложенные зерна альбитизированного плагиоклаза.
Площадной тип изменений, очевидно, связан с объемным «пропариванием» пород в период накопления осадочно-вулканогенных толщ при инертном поведении основных породообразующих компонентов. Сколько-нибудь четкой зависимости между интенсивностью площадных изменений и концентрациями руд на месторождении не отмечается. В то же время рудное поле в целом по повышенному уровню гидротермального преобразования пород заметно отличается от безрудных площадей развития девонских вулканогенных толщ.
Ранее ряд исследователей к гидротермально измененным породам относили и микрокварциты, установленные в виде мощных линзовидных тел в верхах крюковской свиты. Развитие маломощных пропластков аналогичных пород по всему разрезу девонских толщ, их однородный состав при отсутствии каких-либо признаков наложенного метасоматизма дает нам основание присоединиться к мнению З.В. Сидоренко и Б.Л. Чепрасова о вулканогенно-осадочной природе микрокварцитов и их связи с поступлением геля кремнезема в морской бассейн при вулканических процессах.
Значительно метасоматически преобразованными площадными процессами считались также оригинальные брекчиевидного облика породы, развитые в разрезе крюковской свиты («серицит-кварцевые породы» — по Г.Н. Щербе пли «серицит-хлорит-кварцевые породы»— по Б.Л. Чепрасову). В типичном виде они характеризуются наличием пирокластических обломков разнообразных метасоматнтов (серицит-кварцевых, серицит-карбонат-кварцевых, серицит-карбонатных, существенно серицитовых, хлоритовых и кварц-хлоритовых), скрепленных тонкозернистым кварцевым цементом, аналогичным по микроструктурным особенностям упомянутым выше микрокварцитам. В центральной части месторождения брекчиевидные породы слагают три горизонта мощностью до 40—50 м и ряд мелких пропластков среди микрокварцитов и алевропелитов.
Представляют интерес возможные условия формирования рассматриваемых образований. Поскольку в пределах рудного поля в разрезе девона нет сколько-нибудь значительных по мощности и протяженности горизонтов нацело метасоматически преобразованных пород, способных при эксплозивных явлениях обеспечить появление крупных масс переотложенных гидротермалитов, следует полагать, что изменения пород происходили непосредственно в пределах вулканических аппаратов. Эти аппараты, очевидно, характеризовались тем, что периоды эксплозий в них чередовались с этапами длительного воздействия на вмещающие породы гидротермальных растворов. В течение этих этапов на путях подъема магматических продуктов могли сформироваться разнообразные метасоматиты, которые при взрывных явлениях поступали в среду осадконакопления. Последняя, как и в случае формирования микрокварцитов, характеризовалась значительной насыщенностью кремнеземом. Таким образом, описываемые брекчиевидиые породы можно рассматривать как туфогенно-осадочные образования, своим специфическим составом подчеркивающие интенсивность постмагматических процессов в период накопления вулканитов на участке месторождения.
Необходимо отметить, что метасоматиты в обломках вполне идентичны по составу и микроструктурным особенностям околорудно измененным породам, сопровождающим на месторождении наложенные цинково-медные и полиметаллические руды. Отдельные обломки метасоматитов встречаются также и среди туфов лениногорской и ильинской свит. Следовательно, налицо выступает определенная преемственность состава минерализующих гидротерм от периода вулканических процессов к стадиям оруденения.
Собственно околорудные изменения характеризуются отчетливо локальным распространением. Они контролируются межслоевыми и секущими разрывными структурами, пересекают ореолы площадных гидротермальных проявлений и нередко представлены жилообразными телами нацело преобразованных пород — метасоматитов. Последние пространственно и по времени формирования тесно связаны с рудными залежами.
Основываясь на материалах ранее проведенных работ и собственных наблюдениях, мы выделяем три основные группы около-рудных метасоматитов: 1) кварциты, содержащие в разных соотношениях хлорит, карбонат и серицит; 2) серицитолиты—доломитолиты—хлоритолиты; 3) кварц-барнтовые породы.
Кварциты с хлоритом, карбонатом и серицитом в типичном виде развиваются по микрокварцитам, с которыми они ранее объединялись в одну группу измененных пород. Морфологически новообразования представлены пятнами, линзами и прожилками, в той или иной мере насыщающими крупные блоки пород и иногда сливающимися в протяженные зоны мощностью в 3—5 м. Как показывает микроскопическое изучение, вначале происходила перекристаллизация тонкозернистого кварца микрокварцитов в средне- и крупнокристаллический его агрегат, на который последовательно накладывались хлорит, карбонат (доломит) и серицит. Количественные соотношения этих минералов широко варьируют, вследствие чего устанавливаются хлоритовые, сернцитовые, хлорит-карбонатные, серицит-карбонатные, хлорит-серицит-карбонатные и другие разности кварцитов. В парагенезисе с главными породообразующими минералами фиксируются апатит, рутил и пирит. В единичных случаях на верхних горизонтах месторождения (карьер, уступ 750) отмечены альбитсодержащие кварциты.
Представление о химизме процесса замещения микрокварцитов дает табл. 26, в которой сопоставлены анализы исходной породы и кварцита с хлоритом и серицитом. Расчет баланса миграции вещества свидетельствует о значительном выносе кремнекислоты и привносе глинозема, железа, магния и калия. В случае формирования карбонатсодержащих разностей кварцитов, очевидно, в породы должен привноситься также и кальций.
Помимо упомянутых исходных пород, замещению кварцитами подвергаются туфогенно-осадочные брекчии, агломератовые туффиты с кремнистым цементом и некоторые другие обогащенные кремнеземом породы. В средах иного состава, нередко в непосредственном контакте с кварцитами, формируются породы нижеследующей группы.
Группа сер и цитолитов — долом и тол и тов — хлоритолитов объединяет пеструю гамму метасоматнческнх пород, как мономинеральных (существенно серицитовых, доломитовых, хлоритовых), так и смешанных разностей (серицитовых доломитолитов, доломитовых хлоритолитов, кварцевых серицитолитов, доломитовых серицитолитов и т. д.), нередко связанных взаимопереходами. He углубляясь в их детальную характеристику, достаточно полно представленную в работах Н.Н. Курека, М.В. Тащининой и Г.Н. Щербы, отметим лишь, что породы рассматриваемой группы слагают секущие и согласные жило- и линзообразные тела мощностью от 1—2 см до нескольких десятков метров и протяженностью до 100—150 м. Развиты они в основном в разрезе крюковской свиты, но встречаются также среди ниже- и вышележащих отложений.
Серициты в составе метасоматических пород представлены магнийсодержащими фенгитами, в той или иной степени гидратированными, хлориты — в основном магнезиальными и железо-магнезиальными разностями (см. табл. 33, 34). Среди карбонатов помимо доломита изредка отмечаются кальцит и анкерит. В парагенезисе с основными минералами постоянно фиксируется вкрапленность рутила и пирита. Количество последнего минерала местами сгущается (обычно в хлоритолитах) вплоть до образования систем разноориентированных серноколчеданных прожилков.
Работы В.И. Карпенко, Б.И. Вейц, М.В. Тащининой, Г.Н. Щербы, подтвержденные и нашими наблюдениями, показывают, что породы рассматриваемой группы формировались в основном метасоматическим путем. Исходной средой для развития новообразований послужили алевропелиты и в меньшей мере туфы, эффузивы и субвулканические породы кислого состава. Иногда в серицитолитах и доломитолитах отмечаются реликты колломорфных структур, что позволяет с учетом условий их залегания в отдельных случаях допускать возможность формирования этих пород и путем выполнения открытых полостей.
Для понимания химизма процесса формирования пород группы серицитолитов большой интерес представляет вопрос об изменениях минерального состава метасоматитов с глубиной. Изучение Центральной, Первой и Второй Юго-Западных залежей показало, что эти изменения носят закономерный характер и заключаются в следующем. В надрудных горизонтах среди отложений сокольной, ильинской и верхов крюковской свит постоянно отмечаются небольшие зоны серицитизации, накладывающиеся на существенно глинистые среды (аргиллиты, алевропелиты). В составе новообразований фиксируется только серицит без сколько-нибудь существенной примеси других минералов, причем степень замещения обычно невелика и первичный облик пород различим вполне отчетливо. Ниже, на уровне пластообразных рудных залежей представлены уже мощные тела серицитолитов, доломитовых серицитолитов и серицитовых доломитолитов, содержащих в целом серицит и доломит приблизительно в равных количествах.
Глубже по разрезу породы группы серицитолитов гипсометрически совмещаются с кварцитами (содержащими, как указывалось, хлорит, доломит и серицит) и обнаруживают тенденцию к относительному обогащению доломитом и хлоритом. С глубиной эта тенденция усиливается, и в низах крюковской и верхах лениногорской свит обогащенные серицитом метасоматиты устанавливаются исключительно редко, а господствующее положение приобретают хлоритовые, доломитовые и доломит-хлоритовые разности пород. Последние, как показывают данные глубокого бурения (скв. 901, 908 и др.), в виде маломощных линз распространены по всему разрезу лениногорской свиты и отмечаются даже в отложениях нижнего палеозоя.
В табл. 27 представлены подсчеты баланса миграции компонентов при метасоматических реакциях. Первые две пары анализов (обр. 1 и 2; обр. 3 и 4) характеризуют процессы на глубоких горизонтах месторождения. При формировании хлоритизированных пород и доломитолитов отчетливо выявляется привнос в породы магния, кальция, железа и углекислоты и вынос кремнекислоты, глинозема и калия. Последние два компонента вместе с кальцием и магнием являются характерными привнесенными составляющими пород при образовании доломитовых серицитолитов (обр. 5 и 6).
Развитие существенно серицитовых метасоматитов (обр. 5 и 7) характеризует обстановку поступления в породы глинозема и калия на фоне вытеснения кремнекислоты. Что касается мелких зонок малоинтенсивного серицитового замещения в надрудных пространствах, то они, вероятно, формировались под воздействием растворов, привносящих в породы лишь калий.
Группа кварц-баритовых пород в полном объеме представлена в пределах небольших куполовидных структур, осложняющих сводовые части рудолокализующих горст-антиклинальных поднятий. На примере купола, вскрытого Андреевским карьером, можно видеть, что зоны изменения в верхней части сложены сплошным крупнокристаллическим баритом и кварцем. Ниже развиты гематитсодержащие карбонат-кварц-баритовые породы с участками обогащения одним из составляющих их минералов. Здесь обильно представлены обломки микрокварцитов, в той или иной мере претерпевшие метасоматическое преобразование. Наконец, в основании куполов наблюдаются скопления глыб микрокварцитов с крустификационными оторочками кварца, барита, карбоната и гематита без явлений сколько-нибудь существенного замещения. В целом в пределах куполов явно господствуют процессы выполнения открытых полостей (в межслоевых срывах и зонах многократного брекчирования).
В составе рассматриваемых пород устанавливается ряд генераций кварца. Наиболее поздние из них ассоциируют с баритом и сульфидами, что свидетельствует об окончательном становлении всего минерального комплекса куполов в процессе рудоотложения.
Закономерности пространственного размещения предрудных метасоматитов позволяют составить схему инфильтрационной метасоматической зональности, характеризующую весь процесс гидротермального изменения на интервале глубин, доступных исследованию (табл. 28). Для упрощения на схеме представлены лишь наиболее типичные парагенезисы, развивающиеся по терригенным средам.
На уровне поступления а породы растворов, соответствующем нижней (хлорит-доломитовой) метасоматической зоне, происходит вытеснение железом и щелочноземельными элементами кремнекислоты, глинозема и щелочей из состава исходных пород. Глинозем и калий вместе с первичными компонентами раствора поднимаются на более высокие гипсометрические уровни и производят совместное изменение развитых здесь пород (хлорит-серицит-доломитовая метасоматическая зона). При этом в условиях обогащенных кремнеземом сред возникают кварциты с хлоритом, доломитом и серицитом, а по терригенным и в меньшей степени туфогенно-осадочным и пирокластическим образованиями формируются серицитовые доломитолиты, нередко хлоритсодержащие. В дальнейшем, по мере инфильтрации гидротерм прекращается поступление железа, падает активность магния и кальция, а компоненты, вытесненные на глубоких горизонтах месторождения (глинозем и калий), становятся ведущими реакционноспособными составляющими раствора (доломит-серицитовая метасоматическая зона). Переотложение в куполовидных структурах кремнекислоты, вытесняемой в раствор на всех нижележащих уровнях, обусловливает появление кварцевой зоны.
Верхний горизонт алевропелитов крюковской свиты, ограничивающий рудные залежи месторождения, видимо, оказал достаточно большое экранирующее влияние и на метасоматизирующие растворы. Выше этого горизонта интенсивность воздействия гидротерм резко уменьшается, и фактически единственным элементом, прошедшим экран, оказывается калий (серицитовая метасоматическая зона). Это явление вполне объясняют общеизвестные данные по фильтрационному эффекту щелочных металлов.
В рудовмещающем разрезе месторождения нижняя метасоматическая зона охватывает интервал от раннепалеозойских отложений до низов крюковской свиты. Следующая зона характеризует процессы изменения пород в пределах остальной части разреза крюковской свиты вплоть до кровли микрокварцитоных линз. Доломит-серицитовая зона отражает состав метасоматитов в основании кварц-баритовых куполов под экранирующим рудные залежи горизонтом алевропелитов и в основании его. Сами купола вмещают проявления кварцевой зоны. Выше господствуют проявления серицитовой метасоматической зоны, затухающие на уровне нижних горизонтов сокольной свиты.
Завершая характеристику метасоматической зональности, необходимо отметить, что весь комплекс околорудных метасоматитов Риддер-Сокольного месторождения, сформированный при поступлении в породы и перераспределении в них щелочноземельных и щелочных элементов, отвечает по составу продуктам «поздней щелочной стадии» или «стадии осаждения». Что же касается зон кислотного выщелачивания, служащих «поставщиками» оснований на верхние гипсометрические уровни, то они непосредственно на участке месторождения в достоверном виде не устанавливаются. На возможное местоположение скрытых зон выщелачивания указывает генетическая схема Лениногорского рудного поля, предложенная А.Л. Малыгиным. Согласно этой схеме, Риддер-Сокольное месторождение локализуется в зоне сочленения двух систем порфировых (и габброидных) интрузий, протягивающихся в виде многоэтажных силлов от восточной и западной границ рудного поля (рис. 28). В области выклинивания порфировые силлы претерпевали интенсивно гидротермальное изменение, переходящее во вмещающие породы, где в ассоциации с эксплозивно-гидротермальными образованиями осаждались полиметаллические руды.
Применительно к интересующему нас вопросу схема А.А. Малыгина дает основание полагать, что зоны выщелачивания должны располагаться не на глубоких горизонтах рудовмещающего разреза, а в районе западной и восточной периферии участка месторождения. Действительно, в подрудных толщах (включая и нижнепалеозойские отложения) следы проявления выщелачивания не обнаруживаются. В то же время они явственно выступают в обрамлении месторождения (особенно с западной стороны) в виде серицит-кварцевых прослоев, развившихся по маломощным инъекциям порфиров. К сожалению, имеющиеся весьма ограниченные материалы глубокого бурения по этой части рудного поля не позволяют оконтурить зоны выщелачивания и дать им сколько-нибудь детальную характеристику. Следует лишь отметить, что факты зонального размещения метасоматитов осаждения (а также руд) по вертикали свидетельствуют об изменении направления движения минерализующих гидротерм на участке месторождения от латерального к вертикальному.
Как указывалось ранее, метасоматиты локального распространения тесно ассоциируют с рудными залежами. Эта связь выражается в том, что измененные породы нередко вмещают промышленные рудные скопления, либо располагаются на удалении от них на расстоянии не более нескольких десятков метров. В последнем случае сульфиды концентрируются в неизмененных (или слабо измененных) осадочных и вулканогенных породах. Следует также отметить, что масштаб развития околорудных метасоматитов весьма ограничен и но объему они лишь в несколько раз превышают объем рудных масс.
Проведенные многочисленные наблюдения над возрастными соотношениями полиметаллических руд и метасоматитов свидетельствуют об их тесной временной близости при отложении основной массы рудного вещества в завершающие периоды петрогенного минералообразования. Случаи обратных взаимоотношений, фиксируемые только в телах серицитолитов, связаны, по нашему мнению, с явлениями будинирования хрупких сульфидных агрегатов на фоне пластического течения скоплений серицита при пострудных тектонических подвижках (рис. 29 и 30).
Полиметаллические руды Риддер-Сокольного месторождения изучались многими исследователями. Среди них следует выделить П.П. Бурова, Н.Н. Курека, Б.И. Вейц, X.X. Куленова, Р.Д. Kyличихину, И. В. Покровскую, И.А. Чекалову, О.А. Ковриго, Б.Л. Чепрасова.
Согласно одной из последних сводок, касающихся состава, строения и генезиса руд, на месторождении устанавливается проявление трех этапов рудообразования: седиментационно-гидротермального, гидротермального и метаморфогенно-гидротермального. Первый из них характеризует период формирования слоистых полиметаллических руд, слагающих 2-ю Риддерскую залежь. Отсутствие околорудных изменений, ритмичность в распределении сульфидов, колломорфный облик минеральных агрегатов и другие признаки свидетельствуют, по мнению этих исследователей, о вулканогенно-осадочном происхождении слоистых руд. Это мнение оспаривается В.В. Поповым, а также П.И. Хохловым и В.С. Аксеновым, приводящими аргументы в пользу гидротермально-метасоматического происхождения рассматриваемого типа руд. В целом данный вопрос остается дискуссионным.
Гидротермальный этап охватывает период становления основной массы промышленных руд. Он тесно связан с девонским вулканизмом и подразделяется на серноколчеданную, цинково-медную и барит-полиметаллическую стадии с соответствующими им минеральными ассоциациями, формирующими линзообразные залежи массивных руд в алевропелитах, штокверковые зоны в микрокварцитах и жильные тела в кремнистых туффитах, агломератовых туффитах и других породах. Завершает процесс рудообразования метаморфогенно-гидротермальный этап, проявленный в развитии «сульфидно-серицитовых» руд (оруденелых метасоматитов группы серицитолитов) и кварц-карбонатных прожилков с сульфидами.
Согласно приведенной схеме рудного процесса, метасоматиты осаждения формируются позднее основной массы полиметаллического оруденения. Это противоречит наблюдаемым фактам, свидетельствующим о тесной временной и пространственной близости пород группы серицитолитов с массивными полиметаллическими рудами, в большинстве своем накладывающимися на околорудные метасоматические образования. На месторождении нередки переходы рудных линз из алевропелитов в серицитолиты, причем в составе последних руды приобретают характерное порфировидное сложение, наследующее текстурный рисунок порфировидных выделений доломита, заключенных в тонкочешуйчатой серицитовой массе (рис. 31). Очевидно, случаи ложных пересечений рудных тел серицитолитами, подобные описанным выше, были приняты некоторыми исследователями как доказательство послерудного характера метасоматитов.
Несколько иную схему последовательности формирования руд предлагает И.З. Исакович. Она выделяет две основные стадии оруденения, охватывающие ряд минеральных ассоциаций (табл. 29). Последние внутри каждой стадии тесно сближены во времени и отражают фациальные различия продуктов рудообразования в зависимости от изменения термодинамических параметров раствора и литологических особенностей вмещающих сред. По вопросу о взаимоотношениях руд и метасоматитов И.З. Исакович приходит к выводу о преимущественном наложении первых на вторые. Размещение основных рудообразующих ассоциаций в центральной части месторождения показано на рис. 27.
По данным Б.Л. Чепрасова и др., руды месторождения формировались в температурном интервале 410 — менее 100°С. Значения, полученные И. 3. Исакович, составляют 345—125° С.
В размещении разнотипного оруденения на месторождении устанавливается отчетливая вертикальная зональность, отмеченная ранее П.П. Буровым и Н.Н. Куреком. Ведущей чертой зональности является существование двух рудных уровней или горизонтов: верхнего — свинцово-цинкового и нижнего — цинково-медного. Отношение средних содержаний меди, свинца и цинка для этих горизонтов равно соответственно 0,2:1:1,9 и 7—10:1:4. Выделение разнотипных горизонтов оруденения определяется последовательной сменой от глубин к поверхности медных и медно-цинковых руд полиметаллическими и далее барит-полиметаллическими (с гематитом), развитыми в пределах куполовидных структур.
Сопоставление рудной и околорудной метасоматической зональности показывает близкое совпадение уровней развития медных и медно-цинковых руд с породами хлорит-доломитовой мета-соматической зоны, полиметаллических руд — с образованиями хлорит-серицит-доломитовой и доломит-серицитовой зон и, наконец, барит-полиметаллических руд — с кварцитами куполовидных структур (см. рис. 27). Параллельно как в рудах, так и в измененных породах возрастает роль метаколлоидных агрегатов выполнения открытых полостей.
Характер смены рудных парагенезисов (понижение содержания пирита, замещение сульфидов меди и цинка галенитом, нарастание концентраций барита и гематита) свидетельствует о повышении потенциала кислорода в растворах по мере их инфильтрации от глубин к поверхности. В этом же направлении возрастает роль сильных оснований в составе парагенезисов околорудно измененных пород, что указывает на повышение щелочности растворов. Близкая одновременность (при последовательном выделении) всего комплекса послемагматических продуктов дает основание видеть причину совмещения зональных колонок метасоматитов и руд в совместном влиянии на минерализующие гидротермы обоих указанных физико-химических параметров.