Лекция 11. Гидротермально-осадочные месторождения

Гидротермально-осадочные месторождения образованы в геологическом прошлом и образуются в настоящее время на дне морей и океанов из газово-жидких систем, отделяющихся от глубинной базальтоидной магмы и её дифференциатов. Рудовмещающие впадины приурочены к узким сбросовым расщелинам в срединно-океанических хребтов (океанские рифтовые долины), осевым впадинам морей типа Красного моря, впадинам на склонах островных дуг и между ними. Возраст древнейших рифтовых зон с гидротермально-осадочным оруденением, в той или иной степени метаморфизованным – раннепротерозойский, возможно, архейский (зеленокаменные пояса в пределах гнейсовых ядер докембрийских щитов).

К гидротермально-осадочным месторождениям относят прежде всего месторождения колчеданных (т.е. существенно пиритовых) руд состава Cu, Cu-Zn, Cu-Zn-Pb-Ag, а также окисных руд Fe и Mn. Рудоносные разломы в современных гидротермальных системах проявлены как сбросы. Оруденение обычно приурочено к пересечениям продольных рифтовых долин (грабенов) с поперечными трансформными сдвигами. Эти структуры определяют заложение и развитие впадин и одновременно являются каналами для движения флюидных систем. В крутопадающих каналах движения рудоносных флюидов в интервале палеоглубин от поверхности до нескольких километров образуются прожилково-вкрапленные руды состава, строения и облика, обычного для месторождений гидротермально-метасоматического типа. Часть рудного вещества накапливается на малой глубине путем замещения донных илов и (или) покровных вулканитов.

Рудоносными являются различные вулканогенные формации – 1) чисто базальтовые (формация натриевых базальтов), 2) существенно базальтовые с заметным участием кислых разностей (калий-натриевая базальт-риолитовая формация), 3) дифференцированные (базальт-андезит-риолитовая формация), 4) средне-кислого состава (андезит-риолитовая формация). Первые три вулканогенные формации присущи фемическим (эвгеосинклинальным) вулканическим поясам (зоны океанических и островодужных рифтов), в которых полностью или частично отсутствует гранитно-метаморфический слой. К базальтовой формации приурочены чисто медные месторождения кипрского типа (Троодос), к базальт-риолитовой, в меньшей степени базальт-андезит-риолитовой формациям – медно-цинковые месторождения уральского (Гайское, Учалинское и др.) типа. К андезит-риолитовой формации, развитой в подвижных поясах со слабо разрушенным (то есть слабо раздвинутым, деструктированным) гранитно-метаморфическим слоем, приурочены обогащенные цинком и свинцом и относительно бедные медью месторождения Рудного Алтая (Зыряновское и др.) и Японии (Куроко). В перечисленном направлении возрастают концентрации попутных золота и серебра. Помимо месторождений, приуроченных к вулканогенно-осадочным формациям, известны колчеданные месторождения в мощных терригенно-сланцевых толщах (палеозойское Филизчай в Средней Азии и современное Атлантис-2 в илах Красного моря). Главное отличие современных месторождений от месторождений древних эпох выражено отсутствием регионального метаморфизма.

Обычный разрез рудовмещающих вулканогенных толщ на месторождениях кипрского типа – переслаивание (сильно нарушенное тектоникой) базальтов и ультраосновных пород, на месторождениях уральского типа – подрудные базальты и их туфы и надрудные риолиты, риодациты туфовой и (или) экструзивной фации.

На месторождениях Рудного Алтая и Японии оруденение приурочено к границам вулканогенно-осадочного и туфосланцевого ритмов.

Сочетание, гидротермально-метасоматического прожилково-вкрапленного оруденения в крутопадающих, секущих слоистость каналах - «корнях» колчеданных систем, с одной стороны, и полого залегающего сплошного или густо вкрапленного стратиформного оруденения на палеоповерхности морей, с другой стороны, нередко придает разрезу месторождений грибообразную или медузообразную форму. Типичные околорудные изменения во вмещающих породах –серицит-гематит-карбонат-альбит-хлоритовые в базальтах, серицит-кварцевые в риолитах.

В ходе складчатости в режиме тангенциального сжатия сместители бывших сбросов развиваются как сдвиги и надвиги, первичное субгоризонтальное залегание пород и руд сменяется наклонным и даже вертикальным, породы и руды подвергаются складчатым дислокациям, динамометаморфизму (рассланцеванию), на них накладываются пострудные интрузии (обычно дайки диабазов), происходит частичное перераспределение металлов.

Смятие рудных тел в складки совместно с вулканогенными и осадочными породами доказывает доскладчатый возраст оруденения. По-видимому, процесс колчеданного рудообразования длителен, известны месторождения с многоярусным расположением рудных тел в геологическом разрезе.

Растворы, обогащенные H₂S и рядом металлов, выходящие на поверхность из трубообразных каналов, выбрасываются над поверхностью морского дна на высоту в десятки метров со скоростью 1-3 м/сек в виде «черных» курильщиков с температурой на выходе 80-300°, иногда до 350-450°. Черные курильщики насыщены частицами сульфидов, почти мгновенно кристаллизующихся из раствора при взаимодействия с морской водой и оседающих на дно с накоплением сульфидных столбов (иногда целые рудные «колоннады»), при дальнейшем разрастании образующих сульфидные холмы. При разрушении последних образуются горизонты рудокластов – обломков сульфидных руд, перемешанных с донными вулканогенными и осадочными отложениями. Процесс перераспределения металлов в сульфидных залежах стимулируется активностью особых штаммов бактерий, живущих при высоких температурах, специализированных на поглощение серы, железа и других металлов, а также процессами гальмиролиза - подводного выветривания пород (выраженного прежде всего в альбитизации базальтов) и руд.

Гальмиролитическое преобразование руд выражено в подводном окислении и переотложении первичных сульфидов, с образованием подзоны сульфидного обогащения с высокомедистыми минералами - борнитом, ковеллином, халькозином, а также тетраэдритом, гесситом, германитом, с максимальным содержанием золота до 80 г/т (частицы диаметром до 4 мм) и серебра до 400-600 г/т в виде гессита, штромейерита, ялпаита. Подзона сульфидного обогащения иногда перекрыта пиритовыми песчаниками.

Вполне допустимо участие в перераспределении металлов и индуцированных электрических полей разного масштаба. В результате происходит накопление залежей сплошных сульфидных руд с четкой поперечной минералогической зональностью – нижние горизонты почти чисто пиритовые, выше последовательно сменяются горизонты с существенной халькопиритовой, сфалеритовой, галенитовой и баритовой минерализацией. Другие характерные минералы – блеклые руды, борнит, сульфосоли серебра, реже самородное золото и серебро и их теллуриды. Текстуры типичных колчеданных руд – массивные, полосчатые, в том числе ритмично-полосчатые, часто обломочные, в смеси с породами вмещающей матрицы («перебойные»).

При наложенном метаморфизме колчеданных месторождений часть пирита замещается пирротином.

Протяженность и ширина сульфидных (колчеданных) залежей достигает первых километров, мощность – 100 м и более. В разрезе они имеют пластообразную, линзообразную форму. Типичные колчеданные руды содержат в среднем 40-48 % серы, 40-50 % железа, 1-3 % меди, 1-5 % цинка, местами до 3-5 % свинца, 10-50 г/т серебра, 1-3 г/т золота, а также повышенные содержания теллура, селена, галлия, кадмия и других металлов.

Поскольку в рудоносных системах сочетается отложение металлов гидротермально-осадочным путем на дне моря и обычным гидротермально-метасоматическим путем под покровом донных вулканогенных и осадочных отложений, колчеданные месторождения нередко имеют черты и тех и других. Длительность метасоматической активности, сохраняемой после отложения слоистых руд на дне моря и их перекрытия надрудными отложениями (на Урале это обычно туфы и экструзивы риолитов), доказывается мощными зонами серицит-кварцевых, каолин-алунит-кварцевых метасоматитов в риолитах. Надрудные метасоматиты содержат вкрапленность тех же сульфидов, что и подстилающие их колчеданные залежи, хотя и в меньшей концентрации. В этих послерудных по отношению к колчеданным залежам измененных риолитах нередко обнаруживается эпитермальная золото-серебряная минерализация, сходная с таковой в обычных эпитермальных месторождениях.

Очаги рудоносных магм, видимо, представляют собой интрузии с глубокой дифференциацией расплавов на основные и кислые, причем извержение базальтов, как правило, опережает риолитовые извержения. В Японии бурением и геофизическими исследованиями современных геотермальных полей установлены «подвулканические» интрузии гранит-порфиров на глубине 2-3,7 км, сохраняющие высокий тепловой потенциал с температурой до 450°. Возраст их датирован плейстоценом (менее 0,5 млн. лет), что в общем коррелируется с заключительными эпизодами золото-серебряной минерализации в кайнозойских полиметаллических месторождениях, сопряженных с этими геотермальными полями. Состав гранитных «неоплутонов» петрохимически однотипен с кислыми эффузивами, залегающими на поверхности.

Примеры современных месторождений колчеданного типа (кроме упомянутого Атлантис-2 в Красном море) – впадина Логинова в Срединно-Атлантическом хребте, тихоокеанские впадины: Хуан-де –Фука близ калифорнийского побережья, Галапагосская близ одноименных островов и др.

Наряду с «черными курильщиками», накапливающими залежи сплошных сульфидных руд, в подводных геотермальных системах наблюдаются и «белые курильщики». Белые курильщики обогащены кремнеземом в коллоидной форме, марганцем, железом, барием, иногда золотом и серебром. При их кристаллизации на дне моря образуются пластовые тела кремнистых отложений, обогащенные гематитом, оксидами марганца, иногда баритом с вкрапленностью сульфидов.

Подобные металлоносные отложения молодых белых курильщиков описаны в рудоносном бассейне Вудларк в Тихом океане. Здесь выявлены неоген-четвертичные гидротермально-осадочные образования, слагающие стратифицированные барит-кремнистые постройки с незначительной примесью халькопирита, сфалерита, галенита и сульфосолей со средним содержанием золота до 20 г/т, серебра – 500 г/т. Эти малосульфидные руды пространственно сопряжены с типичными сульфидными «холмами» – постройками, отложенными «черными курильщиками», также содержащими повышенные количества золота (3-30 г/т) и серебра (20-230 г/т). Золото и серебро в барит-кремнистых рудах обнаруживают положительную корреляцию с мышьяком и сурьмой, вероятно, в ассоциации с сульфосолями.

Подобные стратифицированные убого сульфидные метасоматиты палеозойского возраста, по облику сходные с полосчатыми кварцитами, содержащие золото на уровне первых граммов на тонну, слагают протяженные многоярусные горизонты в разрезе вулканогенно-сланцевой толщи вокруг экструзии риодацитов с богатым золото-серебряным сульфидно-кварцевым штокверком в уникальном Кочбулакском месторождении в Курамино-Чаткальской рудоносной зоне Узбекистана (см. предыдущую лекцию).

Помимо месторождений цветных и благородных металлов гидротермально-осадочным путем на дне современных океанов образуются скопления железо-марганцевых конкреций, имеющие гигантские площадные размеры. Они тяготеют к зонам трансформных разломов, контролирующих, наряду с рифтами, подводные геотермальные источники.

Видимо, сходным образом накапливались в позднем палеозое крупные месторождения слоистых железных руд типа Лан-Диль (красные гематитовые железняки) в Германии, пространственно связанные с кислыми вулканитами, стратиформные месторождения барит-кремнистых железо-марганцевых руд гематит-родохрозит-псиломелан-браунит-гаусманитового состава в Казахстане (Каражал) и Германии (Граубюнден).

Наконец, наблюдая выше описанную тесную связь гидротермально-осадочных кремнистых образований с послойной минерализацией гематита в палеозойских, мезозойских и кайнозойских вулканогенных поясах, можно предполагать аналогичный механизм накопления в докембрии уникальных по масштабу месторождений ритмично-слоистых железистых кварцитов (джеспилитов), в последствии преобразованных длительными и мощными процессами метаморфизма.

К продуктам континентальной гидротермально-осадочной деятельности, видимо, можно отнести и отложения современных гейзеров и фумарол с ртутью, золотом, флюоритом и другими ценными минералами на западе США, Новой Зеландии (см. предыдущую лекцию), а также месторождения кальциевых и натриевых боратов в бессточных впадинах в палеокальдерах потухших вулканов (Салинас в Перу, Аскотан в Чили, Борат в штате Калифорния, Крамер в штате Невада, Султан-Чайир в Турции). Своеобразным типом редкометального оруденения, связанного с отложениями солей из геотермальных вод в областях молодого континентального вулканизма, являются очень богатые литием салары – осадки из насыщенной соленосной рапы на дне высохших в условиях аридного климата озер в межгорных депрессиях Анд и Кордильер.

Дата добавления: 2014-01-07