Особенности проявления формации карбонат-хлоритовых метасоматитов

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности проявления формации карбонат-хлоритовых метасоматитов

02.08.2020

Геологическая обстановка и условия локализации метасоматитов. Типичные (неметаморфизованные) образования формации карбонат-хлоритовых метасоматитов развиты в областях полого-складчато-глыбового строения девонских толщ, вне региональных зон смятия. В вулканогенно-осадочном разрезе вмещающих пород здесь заметно повышена роль тонкозернистых терригенных осадков, в большинстве случаев непосредственно вмещающих руды и собственно околорудно измененные породы. Отчетливо выявляется важная роль разрывных структур (зон трещиноватости, дробления) в качестве флюидопроводников и концентраторов гидротермальных продуктов. В последнем случае разрывы сложно сочетаются с пликативными структурами.

Как отмечалось, для рассматриваемой формации характерно сочетание рудоносных зон осаждения с безрудными (раствороподводящими) зонами выщелачивания. И те, и другие обнаруживают тесную пространственную и временную связь с интрузиями альбитизированных липаритовых и липарит-дацитовых порфиров субвулканической фации. Намечается три основных вида морфогенетических взаимоотношений порфиров с метасоматитами (рис. 41). В соответствии с имеющейся терминологией это ореольный, ореольно-корневой и корневой типы.
Особенности проявления формации карбонат-хлоритовых метасоматитов

Ореольному типу свойственно развитие зон выщелачивания лишь в апикальных частях порфировых массивов, причем в непосредственном экзоконтакте последних накапливаются рудоносные метасоматиты осаждения (мелкие рудные объекты Титовско-Гериховского участка и др.). Ореольно-корневой тип характеризуется наличием протяженных струй выщелачивания, идущих в теле порфировой интрузии от глубин к апикальной ее части. Как и в первом из рассмотренных случаев, метасоматиты осаждения и колчеданно-полиметаллические руды локализуются в экзоконтакте выщелоченных порфиров, однако рудоносные зоны осаждения могут распространяться во вмещающие породы на значительное расстояние (Ново-Золотушинское, Рубцовское месторождения). Корневой тип отличается развитием основной массы метасоматитов (как рудоносных, так и безрудных) во вмещающих породах, причем вытянутые струи измененных пород закономерно погружаются в направлении корневых частей порфировых интрузий (Орловское месторождение). Следует отметить, что масштаб накопления продуктов осаждения нарастает от первого типа метасоматитов к третьему, это связано с соответствующим возрастанием объемов выщелоченных сред. Последние два типа наиболее продуктивны и в отношении промышленных концентраций сульфидов меди, свинца и цинка.

Объемные параметры рудосопровождающих зон изменения относительно невелики. Мощность зон выщелачивания обычно составляет несколько десятков метров, и лишь в приповерхностных частях порфировых массивов достигает 100—120 м.

Морфология и размеры залежей метасоматитов осаждения невыдержаны. Если в низах рудоносных структур нередки протяженные (до 100—150 м) и мощные (до 30—40 м) тела сплошных гидротермалитов, то в направлении восстания зон изменения они нередко распадаются на серии маломощных линз, пятен и прожилков, в разной мере насыщающих вмещающие породы. Соответственно здесь все более частыми становятся случаи залегания рудных тел в относительно малоизмененных средах.

Зонам изменения формации карбонат-хлоритовых метасоматитов постоянно сопутствуют специфического состава образования, связанные с вулканической деятельностью. Представлены они кремнистыми породами (силицитами) и кремнистыми туффитами, образующими многочисленные прослои в подрудных, рудовмещающих и реже надрудных частях разреза. В составе туффитов (а также туфов) нередко устанавливаются обломки метасоматитов, идентичных по составу и структурно-текстурным особенностям околорудно измененным породам. Такого рода факты, наряду с приведенными данными о связях гидротермальных продуктов с субвулканическими порфирами, свидетельствуют о временной и генетической близости метасоматитов рассматриваемой формации с девонским вулканизмом. Данные изучения районов современных вулканических проявлений указывают на значительно более длительный характер гидротермальной деятельности, чем пароксизмальные извержения, в результате чего могут происходить многократные излияния геля кремнезема в бассейны осадконакопления, эпизодически совмещающиеся с выбросами пирокластического материала, ранее метасоматически переработанного в пределах вулканических аппаратов.

Стадийность гидротермального процесса. Если исключить контактово-метаморфические явления, связанные с поздними гранитоидными интрузиями, то на большинстве объектов можно выделить две основные стадии гидротермальной деятельности. Ранняя стадия выражается в площадном «пропаривании» пород под воздействием син- и поствулканических гидротерм, вызывающих частичное разложение вулканического стекла и первичных минералов пород. Характер преобразования определяется составом замещаемых сред: в терригенных осадках и вулканитах кислого состава господствуют выделения кварца и серицита (иногда с примесью карбоната), в лавах и туфах среднего и основного состава преимущественно развиты карбонат-хлоритовые скопления. Количество новообразований обычно не превышает 20—25% от объема пород, причем максимальный уровень изменения устанавливается в обрамлении колчеданно-полиметаллических объектов. В пределах безрудных территорий степень площадного преобразования пород заметно понижена.

С метасоматическими явлениями площадного характера тесно смыкаются процессы объемного гидротермального изменения порфировых массивов. Верхние части последних на глубину 150—200 м и более нередко значительно преобразованы с полным разложением первичных полевых шпатов и темноцветных минералов. Возникающие при этом новообразования кварца, серицита, хлорита, карбоната и пирита равномерно насыщают исходный субстрат, либо сегрегируются в моно- и двуминеральные скопления. Зональность в их пространственном распределении не выражена. Прожилково-вкрапленные ореолы нередко распространяются и в экзоконтактовые зоны порфировых тел.

Сопоставления химических составов исходных продуктов и продуктов изменения выявляют постоянный вынос из пород натрия, привнос серы и взаимно компенсируемое перемещение прочих породообразующих компонентов. Соответственно весь процесс изменения можно классифицировать как гидролитическое разложение пород, протекающее при подвижности щелочей и серы и инертном поведении остальных компонентов. Приуроченность гидротермальных продуктов к приповерхностным частям порфировых тел, относительно равномерный характер распределения минеральных новообразований, сохранение текстурно-структурных черт исходных пород — все это свидетельствует об автометасоматическон природе гидротермальных изменений, обусловленных дистилляцией флюидов из остывающей порфировой магмы. Необходимо отметить, что подобно площадным преобразованиям вулканогенно-осадочных толщ, гидролитическое разложение порфиров наиболее интенсивно проявлено в массивах, сопряженных с рудными объектами. Насыщенные водододержащими минералами порфиры некоторыми исследователями относятся к комплексу «флюид-порфиров».

Собственно околорудные метасоматиты и колчеданно-полиметаллические руды пересекают и замещают рассмотренные гидротермальные продукты и на всех объектах выступают как отчетливо более поздние образования. Пространственные и возрастные соотношения петрогенных и сульфидных гидротермалитов указывают на их тесные парагенетические связи при последовательном выделении из одной порции минерализующих гидротерм. Важное отражение этих связей — практическое отсутствие на Рудном Алтае безрудных зон изменений данного типа. Соответственно целесообразно выделить период формирования околорудно измененных пород и руд в самостоятельную стадию, которая может быть названа «рудно-метасоматической». Нижеследующее изложение посвящено характеристике связанных с этой стадией преобразований вмещающих пород.

Минеральный состав, текстурно-структурные особенности, метасоматическая зональность околорудно измененных пород. Минеральная ассоциация метасоматитов представлена кварцем, серицитом, хлоритом, карбонатами, рутилом и пиритом. На месторождениях северо-западной части Рудного Алтая в заметном количестве появляются гидрослюды с незначительной примесью каолинита, монтмориллонита и галлуазита. В составе серицитов выделяются фенгиты (в разной степени гидратированные) и мусковиты. Среди хлоритов устанавливаются железисто-магнезиальные, магнезиальные и редко глиноземистые (дитриоктаэдрические) разности. Карбонаты представлены кальцитом, доломитом, железистым доломитом и анкеритом. Содержание основных компонентов в минералах переменного состава варьирует на разных объектах, а также в зависимости от положения соответствующих метасоматитов в метасоматической колонке.

Текстурно-структурный облик измененных пород изменяется по мере движения от глубин к поверхности. Метасоматиты зоны выщелачивания и низов зоны осаждения имеют, как правило, массивное сложение и полнокристаллическое строение. С приближением к верхним частям рудоносных структур залежи концентрированных метасоматитов распадаются на серии мелких линз, пятен, гнезд и систем прожилков. При этом все большую роль приобретают текстурно-структурные формы отложения вещества из коллоидных растворов в виде овоидных, фестончатых и глобулярных агрегатов. Обычными становятся также сетчатые системы прожилков выполнения, сложенные карбонатами с примесью других минералов.

В пространственном размещении разнотипных метасоматитов устанавливается отчетливая зональность. Ее ведущая черта — существование четко ограниченных уровней выщелачивания и осаждения, сменяющих друг друга по вертикали или в направлении восстания растворопроводящих структур. Каждому из названных уровней свойствен свой тип метасоматических колонок.

Метасоматиты выщелачивания характеризуются преимущественным развитием поперечно-зональной (инфильтрационно-диффузионной) колонки. Наиболее обычный случаи замещения порфиров представлен в табл. 39. Данная колонка отражает последовательное замещение плагиоклаза, хлорита и карбоната кварцем и серицитом (гидрослюдой). При выщелачивании гидролитически разложенного порфира зона замещения плагиоклаза отсутствует и колонка имеет трехчленное строение. Исчезновение хлорита в промежуточной зоне при устойчивости здесь карбоната сближает процесс выщелачивания порфиров с аналогичными явлениями формации березитов. Известны случаи и обратных соотношении хлорита и карбоната в колонке.

Мощности отдельных зон широко варьируют, достигая нескольких десятков метров. При этом центральные зоны нередко в 3—4 раза шире промежуточных и внешних. Последние на отдельных объектах (Ново-Золотушинское, Орловское месторождения) настолько сжаты, что в некоторых сечениях порфировых тел создается впечатление отсутствия зональности. Маломощные апофизы порфиров часто нацело превращены в серицит-кварцевые метасоматиты, в то время как вмещающие породы не претерпевают сколько-нибудь существенного изменения.

Аналогичные явления свойственны зонам выщелачивания, выходящим из порфиров в их экзоконтакты. Струи серицит-кварцевого замещения обрамляются в этих случаях маломощными оторочками слабо выщелоченных пород, в составе которых новообразованные минералы распределяются в массе реликтов исходных сред с весьма слабо проявленными признаками зональности. В целом можно констатировать, что поперечная зональность выщелачивания характерна для зон изменения, развивающихся в пределах относительно крупных порфировых массивов (0,5 км и более в поперечнике) и значительно менее выражена в мелких интрузивных телах и во вмещающих порфиры вулканогенно-терригенных толщах.

На интервале выщелачивания наблюдаются и элементы продольной зональности. Отражением их является смена состава метасоматитов центральной зоны изменения от карбонатсодержащих (соответствующих образованиям промежуточной зоны) до бескарбонатных в направлении от глубин к поверхности (рис. 42), Подобные явления обнаруживаются при достаточно глубоком подсечении зон выщелачивания (Рубцовское месторождение).

На уровне осаждения наиболее отчетливо проявлена продольная (инфильтрационная) зональность. В пестром чередовании метасоматических тел, сложенных как мономинеральными массами (хлоритовыми, серицитовыми, карбонатными), так и смешанными агрегатами, зональность выявляется по преобладающему типу минеральных замещений на том или ином гипсометрическом интервале (см. рис. 42). Наиболее индивидуализированной и выдержанной в пространстве обычно бывает нижняя зона, сложенная на большинстве объектов существенно хлоритовыми метасоматитами.

В табл. 40 показаны примеры продольных колонок осаждения. Общее для них — накопление серицита в верхних метасоматических зонах и хлорита в нижних. Промежуточные зоны характеризуют интервал совместного отложения всех основных породообразующих минералов метасоматитов при определенных тенденциях к их дифференциации в направлении восстания рудоносных структур. Близкая по типу зональность устанавливается в некоторых сечениях и по мощности метасоматических залежей. В данном направлении ширина ореолов изменения в лежачем боку рудных тел заметно большая, чем в висячем. Следует отметить, что на некоторых объектах метасоматическая зональность не фиксируется, и весь уровень осаждения представлен смешанного типа залежами измененных пород (Рубцовское месторождение).

Помимо различий в структуре зональности объекты формации карбонат-хлоритовых метасоматитов нередко отличаются и по размерам отдельных зон осаждения, что в конечном счете отражает степень накопления тех или иных минералов в ореолах изменения. Выделяются случаи преимущественного развития нижней зоны (Орловское месторождение), двух верхних зон (Риддер-Сокольное месторождение) или нижней и промежуточных зон (Ново-Золотушинское месторождение). Соответственно господствующим составным компонентом ореолов изменения оказывается хлорит (иногда с карбонатом) или серицит с карбонатом, либо заметно представлены все три минерала.

На соотношение объемов сиалических и фемических компонентов в зонах осаждения определенное влияние оказывает состав пород, претерпевших выщелачивание на более глубоких горизонтах. Так, в пределах Орловского месторождения на уровне выщелачивания развиты покровы андезито-базальтовых порфиритов, в то время как на Ново-Золотушинском и Риддер-Сокольном месторождениях в аналогичной позиции представлены вулканиты кислого состава и терригенные породы (в разных соотношениях). Как будет далее показано, ведущий тип метасоматических преобразований коррелируется с главенствующим на том или ином объекте типом колчеданно-полиметаллического оруденения.

Соотношения метасоматитов осаждения и руд свидетельствуют об их генетической и временной близости. Сульфидные выделения не сопровождаются какими-либо специфическими петрогенными и жильными образованиями — их роль выполняют породообразующие минералы метасоматитов. Известны факты накопления метасоматитов и руд в виде обломков в эксплозивных брекчиях, претерпевающих в свою очередь наложение процессов метасоматического изменения и оруденения, аналогичных наблюдаемым в обломках (Ново-Золотушинское месторождение). Руды и метасоматиты постоянно ассоциируют друг с другом в самых разнообразных геолого-структурных обстановках и на различных уровнях разреза девонских толщ. Как отмечалось, все известные зоны изменения данного типа являются рудоносными.

Как показывают микроскопические наблюдения, в каждом конкретном участке рудные минеральные ассоциации выделяются позднее нерудных, завершая процесс гидротермального минералообразования. Наиболее обычная последовательность метасоматической кристаллизации минералов может быть представлена в виде ряда хлорит—карбонат—серицит—пирит—сульфиды цинка, меди и свинца. Кварц, многократно перекрнсталлизуясь, сопровождает выделение всех перечисленных минералов;

Особенности химизма и механизма метасоматических процессов. Анализ метасоматических реакций и подсчеты баланса привноса — выноса вещества, представленные при характеристике отдельных объектов, позволяют составить схему миграции основных породообразующих компонентов в направлении течения минерализующих гидротерм (табл. 41).

На уровне выщелачивания происходит вынос из пород натрия, кальция, магния, железа, а на ряде объектов и алюминия, на фоне поступления с растворами калия и кремнезема. Первые три компонента приобретают подвижность как в зонах инфильтрации гидротерм, так и в обрамляющих эти зоны ореолах изменения, причем порядок перехода оснований в раствор обусловливает поперечную зональность выщелачивания.

Переотложение вынесенных компонентов осуществляется в зонах осаждения. Нижняя зона характеризуется накоплением алюминия, магния и железа в виде хлоритовых и серноколчеданных масс. В составе промежуточных зон осаждаются преимущественно щелочноземельные элементы, а глинозем заимствуется из вмещающих пород. В верхней зоне устанавливается накопление калия и иногда алюминия. Возрастание активности первого компонента во фронтальных частях гидротермального потока, вероятно, связано с его вытеснением в раствор при хлоритовом и хлорит-карбонатном замещении вулканогенно-осадочных пород. «Сквозной» компонент на всех уровнях колонки — сера.

Большинство метасоматических преобразований протекает с выносом натрия, В то же время зона осаждения этого компонента в реальных условиях не наблюдается. Последнее обстоятельство, видимо, связано с ничтожными содержаниями натрия в исходных средах, претерпевших к тому же в раннюю стадию процесс гидролитического разложения с выносом и рассеянием указанного компонента.

К числу вытесняемых на уровне осаждения составляющих пород относится и кремнезем. Следы его частичного переотложения устанавливаются в виде новообразований кварца в парагенезисе с другими минералами метасоматитов. Известны случаи и концентрированного накопления кремнезема в ореоле изменения (кварц-баритовые куполы Риддер-Сокольного месторождения). В целом же этот компонент рассеивается в массе метасоматитов осаждения, залечивая трещины и пустоты в виде кварцевых гнезд и прожилков.

Таким образом, в геохимическом отношении процесс метасоматического преобразования сводится к серии последовательных замещений, идущих в зоне выщелачивания при главенствующей роли компонентов раствора, а в зонах осаждения — благодаря дифференцированному по вертикали переотложению компонентов, выщелоченных из пород, а также перераспределенных при метасоматических реакциях непосредственно па уровне осаждения. В этих условиях в значительной мере теряются грани различий между инертными и вполне подвижными компонентами. В качестве последних достоверно выступают лишь сера и натрий. Прочие компоненты, неоднократно переотлагаясь, могут влиять на ход реакций и своими массами и активностями в растворе, причем однозначно определить это влияние в каждом конкретном случае весьма затруднительно.

Закономерности миграции химических элементов тесно связаны с механизмом развития метасоматических явлений. Формирование продольно- и поперечно-зональных колонок свидетельствует о сложном инфильтрационно-диффузионном взаимодействии компонентов раствора и замещаемых пород при ведущей роли инфильтрационного способа переноса вещества.

Встречная диффузия компонентов раствора и вмещающих пород определяет появление боковых зон выщелачивания. В то же время ограниченный масштаб их развития (а иногда и практическое отсутствие зональности) указывает на относительную кратковременность взаимодействия в системе поровый раствор — движущийся раствор, а следовательно, ка ограниченный временной период инфильтрации гидротерм. Сочетание этого фактора с относительно небольшим по вертикали интервалом путей движения растворов обусловливает слабое проявление инфильтрационной зональности на уровне выщелачивания. На некоторых объектах устанавливается лишь смена карбонатсодержащих серицит-кварцевых метасоматитов бескарбонатными разностями с приближением к эндоконтакту порфиров, что находит объяснение в возрастании кислотной агрессивности гидротерм с понижением их температуры.

Подобного рода явления нарастания кислотности растворов по мере их движения от внутренних к краевым частям магматических тел подробно рассмотрены Д.С. Коржинским применительно к условиям формирования вторичных кварцитов. Попутно заметим, что данные соотношения свидетельствуют о генетической связи флюидных потоков с кристаллизующейся магмой конкретного интрузивного тела.

Обращаясь к механизму формирования зон осаждения, необходимо отметить его принципиальное сходство с аналогичным процессом, рассмотренным ранее при характеристике формации кварц-серицитовых метасоматитов. Развитие продольных метасоматических колонок свидетельствует о преимущественном инфильтрационном способе переноса вещества, при котором важную роль приобретают экранирующие свойства вмещающих пород и разномасштабные для различных компонентов явления фильтрационного эффекта.

Для формации карбонат-хлоритовых метасоматитов характерно выпадение главной массы компонентов на выклиниваниях зон выщелачивания при отсутствии сколько-нибудь значительных наложенных скоплений «фемического» типа метасоматитов внутри этих зон. Данная особенность, свидетельствующая об отсутствии дифференциации гидротермального потока в отношении волн «кислотности» и «основности», находится в связи с ограниченной протяженностью путей и относительной кратковременностью инфильтрации минерализующих растворов.

Различия в проницаемости экранирующих терригенных пород сказываются и на характере зональности осаждения — сжатой (вплоть до совмещения границ отдельных зон) или в разной степени растянутой. В зонах брекчирования и зияющих трещинах устанавливаются признаки дегазации гидротерм, выраженные в накоплении сплошных масс метасоматитов и руд колломорфного облика, а также сетчатых систем жил и гнезд карбонатов, сопряженных с телами эксплозивных брекчий.

Основной причиной быстрой смены условий выщелачивания условиями осаждения, по-видимому, является резкое понижение кислотности растворов в связи с падением их температуры при выходе (или удалении) от материнских порфировых интрузий. Это положение иллюстрируют ранее рассмотренные закономерности распределения палеотемператур в пределах месторождений. Имеющиеся определения температур гомогенизации газово-жидких включений в минералах метасоматитов и руд показывают интервал значений (от ранних к поздним ассоциациям) от 420 до 120°С. По данному признаку отдельные объекты отличаются друг от друга несущественно.

Геологические наблюдения свидетельствуют об относительно небольших глубинах формирования объектов формации карбонат-хлоритовых метасоматитов. На это указывает связь гидротермальных продуктов с порфирами субвулканической, а местами и экструзивной фаций, широкое развитие в ореолах изменения зон грубого брекчирования, дробления и систем зияющих трещин, обилие колломорфных агрегатов выполнения, признаки явлений дегазации растворов, значительный температурный градиент в пределах рудных зон, достигающий 40° С на 100 м и другие данные. Термобарометрическими исследованиями на Рубцовском месторождении определено общее давление в 50 кгс/см2, хотя этот объект, исходя из геологических данных, следует отнести к наименее глубинным. Оптимальный интервал глубин формирования месторождений рассматриваемой группы, вероятно, распространяется от поверхности до 1000—1500 м.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: