Свинцово-цинковые месторождения в карбонатных и других осадочных породах » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Свинцово-цинковые месторождения в карбонатных и других осадочных породах

21.04.2021

Минералогия

Главные минералы: галенит и сфалерит являются металлоносными рудными минералами. Барит и флюорит местами имеют промышленное значение. Пирит и марказит широко распространены, так же как и халькопирит, который иногда может иметь значение как источник меди.

Второстепенные минералы: сульфиды, которые могут встречаться в подчиненных количествах, включают вюртцит, гринокит, миллерит, бравоит, дигенит, борнит, ковеллин, энаргит, люцонит. Различные окислы — гематит, куприт, лимонит; карбонаты — смитсонит, церуссит, малахит; сульфаты— англезит, ярозит [KFe3(SO4)2(OH)6] возникают в основном путем изменения главных сульфидов.

Жильные минералы: преобладают кальцит, доломит, арагонит и кварц. Могут встречаться также сидерит, анкерит и колломорфный кремнезем.

Условия нахождения

Руды почти всегда приурочены к осадочным карбонатным вмещающим породам, особенно к доломитам, а также к известнякам и магнезиальным известнякам. Они могут быть также найдены в ассоциирующихся песчаниках, сланцах или конгломератах. Многие более крупные рудные тела залегают в виде стратиформных масс (т. е. параллельно или почти параллельно слоистости), другие представлены жильными выполнениями (или иногда замещениями) вдоль трещин (обычно разломов или отдельности), которые могут пересекать слоистость. Часто вмещающая карбонатная порода является частью рифа (биогермы), и руды приурочены к определенным рифовым фациям. В других случаях руды могут встречаться в ассоциации с брекчиями обрушения, возникающими в результате растворения, в связи с карстом и с развитием водоносных палеогоризонтов.

Примеры

Наиболее важные примеры приурочены к палеозойским и мезозойским карбонатным осадочным породам, особенно в Северной Америке, Европе, Россия и Северной Африке. Главные области ранних разработок находились в триасовых осадочных породах Восточных Альп (отсюда название «альпийский тип») и в палеозойских осадочных породах верхней и средней частей долины Миссисипи в США (отсюда название «тип долины Миссисипи»). Среди месторождений долины Миссисипи ранее важную роль играло рудное поле «Три-Стейт» (на границе штатов Миссури — Канзас — Оклахома), затем оно уступило свое первенство Старому и Новому свинцовым поясам (Вирбериам-Тренд) юго-восточного Миссури. Другие главные североамериканские месторождения расположены в Южных Аппалачах, особенно в Теннесси, и в области Пайн-Пойнт, Северо-Западные территории, Канада. Месторождения Пеннин в Англии, хотя теперь разрабатываются ограниченно, были предметом многих научных исследований. Другие значительные европейские месторождения известны в центральной Ирландии и Силезии. Подобные свинцово-цинковые руды (например, Лайсвалль) находятся в нижнекембрийских и верхнедокембрийских песчаниках вдоль западной границы Балтийского щита в Норвегии и Швеции.

Минеральный состав, структуры и последовательность образования. Простые минеральные ассоциации, характерные для этих месторождений, сложены несколькими хорошо окристаллизованными минералами простого состава. Для галенита характерно низкое содержание серебра по сравнению с галенитом некоторых других руд; сфалерит обычно светлый с весьма изменчивыми, но, как правило, небольшими содержаниями железа и марганца, замещающими цинк, и относительно высокими содержаниями кадмия (в некоторых случаях акцессорным минералом является гринокит CdS).

Структуры руд, проявляющиеся в полированных шлифах и в более крупном масштабе, хотя и меняются от месторождения к месторождению, все-таки относительно простые. В более крупных рудных телах минералы встречаются в виде крупных неправильной формы поликристаллических агрегатов во вмещающей породе. Когда сульфиды образуют жилы или цемент брекчий, они могут быть сплошными или давать прекрасные примеры крустификации с развитием тонких симметричных или асимметричных полосок, параллельных зальбандам жил. В этих рудах чередующиеся полоски очень тонкозернистых сфалерита и вюртцита получили название скорлуповатой обманки (schalenblende). Колломорфные текстуры также обычны и в жильных, и в брекчиевых рудах, связанных с брекчированием при обрушении в результате растворения. Эти текстуры могут включать слоистое чередование сфалерита и вюртцита, галенита, пирита и марказита, других сульфидов и нерудных минералов. Свободный рост минералов на стенках полостей растворения может привести также к образованию крупных, хорошо образованных кристаллов. Значительная часть руд в этих месторождениях состоит поэтому из кристаллов, отложившихся в свободном пространстве один на другом. Примеры характерных текстур и структур показаны на рис. 10.12.

Последовательность образования минералов для этих месторождений может быть проиллюстрирована рядом примеров. На рис. 10.13 приведена диаграмма последовательности для месторождений Три-Стейт, основанная на исследованиях Хагни и Граве. Хотя последовательность является обобщенной и некоторые положения противоречивы, она иллюстрирует повторяющийся характер этого типа минерализации (несколько периодов отложения сфалерита, в частности). Другой пример — Магмонт-Майн в юго-восточном Миссури, где Хагни и Трансингер выделили три стадии минерализации: раннюю рассеянную минерализацию, стадию колломорфных сульфидов и стадию кристаллических сульфидов, кварца и кальцита в трещинах и пустотах. Перекрывание и повторное отложение сульфидов происходят в течение всего минералообразования с отложением галенита и халькопирита в течение шести интервалов, марказита и пирита — в течение четырех, доломита и кварца — в течение трех интервалов. В Южно-Пеннинском рудном поле, Англия, первичная сульфидная минералогия удивительно однообразна, и в ней проявляется устойчивая последовательность бравоит — богатый и бедный никелем пирит и марказит — халькопирит — галенит — сфалерит, сходная с последовательностью, обсуждавшейся и детально иллюстрированной ранее; в то же время в Северо-Пеннинском рудном поле выявляются большие различия. Исследователи придают также большое значение никелю как второстепенному элементу минерализации «типа долины Миссисипи». Хотя главные минеральные ассоциации в этих рудных месторождениях простые и однообразные, обычно имеются доказательства зонального распределения второстепенных элементов.

Вдоль западной границы Балтийского шита в Норвегии и Швеции свинцово-цинковая минерализация приурочена к песчаникам, что наиболее отчетливо проявлено в Лайсвалле в Швеции. Ассоциация включает пирит, кальцит, барит, флюорит, галенит и сфалерит, выполняющие промежутки между зернами песка (рис. 10.14). Хотя вмещающие породы различны, эти руды, по-видимому, тесно связаны со свинцово-цинковыми рудами в карбонатных породах.

Рудообразование. Литература, описывающая свинцово-цинковые рудные месторождения в карбонатных породах и обсуждающая их генезис, весьма обширна. К наиболее важным работам в современной литературе следует отнести монографию Брауна и исследования Билса и Джексона, Хейла, Брауна, Андерсона и Сангстера. Несмотря на достаточно широкое изучение этих руд, в вопросе об их происхождении остается много противоречий.
Свинцово-цинковые месторождения в карбонатных и других осадочных породах

Характерная простая минералогия и локализация руд в карбонатной вмещающей породе (иногда в особых фациях, иногда в специфических тектонических или карстовых структурах) уже подчеркивались. Ясно, что руды жильного типа во многих случаях образовались в результате последовательного отложения из привносимых (преимущественно водных) растворов. Изучение газово-жидких включений показало, что это были соленые растворы, которые отлагали минералы при температурах ниже — 200°C, часто ниже -100°C, но происхождение этих флюидов остается неясным. Что касается происхождения «стратиформных» рудных тел, то были предложены гипотезы от сингенетических до полностью эпигенетических. В 1970 г. Браун утверждал, что, по мнению североамериканских ученых, в генезисе руд «превалирующее значение имеет погребенный морской, но эпигенетический рудный флюид, вероятно, с небольшим привносом из более глубоких источников» и что европейские геологи «почти поровну делятся на сторонников сингенетически-диагенетического и сторонников магматического эпигенетического происхождения».

С 1970 г. особое значение придавалось проблемам переноса и отложения сульфидов металлов. Многие считали, что погребенные рассолы могли переносить металлы (в виде хлоридных комплексов) и что смешение с богатым H2S флюидом в среде известняков вызвало отложение сульфидов. Углеводороды в известняках и сульфатредуцирующие бактерии упоминались как важные факторы превращения растворенных сульфатов в сульфиды, подчеркивалась также пространственная связь месторождений долины Миссисипи с источниками нефтеносных рассолов. Конфликт между европейскими сторонниками сингенетически-диагенетического происхождения (в основном исследователи, изучающие Восточные Альпы) и сторонниками эпигенетического происхождения был в какой-то мере разъяснен Сангстером. Он предложил разделение свинцово-цинковых месторождений в карбонатных породах на два главных типа:

1. Месторождения миссисипского типа, относятся к «стратифицированным» месторождениям (stratabound), сформировавшимся после литификации вмещающих пород (т. е. эпигенетически) в открытом пространстве, обусловленном различными структурами (например, месторождения долины Миссисипи, Пайн-Пойнт, Пеннины).

2. Месторождения альпийского типа относятся к «стратиформным», а также в значительной части к синседиментационным. Здесь первоначальный источник руд рассматривается как одновременный с вмещающими породами и связанный с субмаринным вулканизмом. Ремобилизация могла привести к концентрации этих руд и появлению эпигенетических признаков (например, Восточные Альпы, центральная Ирландия).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: