Месторождения в известняках
Высокотемпературные месторождения в известняках относятся к сфалерит-галенит-скарновой формации. Они размещаются преимущественно на контактах алюмосиликатных и карбонатных пород, но нередко залегают и в карбонатах. Сульфиды свинца и цинка часто находятся в тесной ассоциации со скарновыми минералами, причем в большинстве случаев с типичными рудоносными скарнами. Последние сложены андрадитом и мангангеденбергитом. Иногда, кроме того, отмечаются датолит Ca2B2(SiO4)2(OH)2, ильваит CaFe2+Si2O3(OH), эпидот Са2(Al, Fe)3Si3O12(OH) и некоторые другие минералы.
Сульфиды свинца, цинка и других металлов обычно выделяются метасоматически позднее минералов скарнов либо находятся с ними в тесных срастаниях. Часто скарновые минералы проходят стадию промежуточного изменения и замещаются тремолитом, хлоритом, актинолитом и другими минералами, содержащими гидроксильную группу, а также кварцем и карбонатом. Сульфиды выделяются позднее и замещают все эти минералы.
Сульфиды обычно представлены пиритом, пирротином, сфалеритом и галенитом. В небольшом количестве распространены также кубанит CuFe2S3, образующий твердый раствор с-халькопиритом, иногда с арсенопиритом, блеклые руды Cu3(As, Sb)S3 и некоторые другие минералы. Как правило, рассматриваемые месторождения формируются под надрудной толщей эффузивных, реже осадочных образований.
Условия локализации оруденения контролируются благоприятным сочетанием тектонических элементов и литологического состава вмещающих пород. В зависимости от этих факторов находятся форма рудных тел и текстурно-структурные особенности руд. По морфологическим особенностям месторождения скарновой формации подразделяются на трубообразные, минерализованные штокверковые и пластообразные. Типичными трубообразными месторождениями являются Дальнегорское и Кансайское.
Дальнегорское месторождение. Согласно И. Ф. Григорьеву [1936 г.], Е. А. Радкевич [1960 г.] и другим исследователям, в основании разреза района залегают кремнистые сланцы верхнего триаса, которые выше перекрываются псевдомонотовой свитой верхнего триаса, которая подразделяется на базальный, рифовый и песчано-сланцевый горизонты. Рифовый горизонт вмещает оруденение. На псевдомонотовой свите несогласно залегает партизанская свита песчаников мелового возраста (аптальб) мощностью 500 м. Эта свита перекрывается ольгинскими кварцевыми порфирами верхнего мела. Затем следуют нижнетретичные угленосные отложения и фельзолипариты. Все эти породы смяты в складки. Складчатые деформации проявлялись неоднократно: в конце верхнего палеозоя, в древнекиммерийское время и в ларамийскую эпоху, когда породы партизанской свиты были смяты в пологие складки. Из интрузивных пород в районе развиты приморские граниты, диориты и жильные дериваты этих интрузий третичного возраста. Серией разрывных нарушений рудное поле разбито на ряд блоков.
Основное месторождение рудного поля — Верхний рудник, в пределах которого рудные тела, приуроченные к пересечению разрывов, тяготеют к тектоническому контакту кварцевых порфиров и известняков. Залегая в известняках Главное рудное тело на поверхности обнажается в виде четырех труб, которые с глубиной попарно соединяются в одну рудную залежь, падающую под углом 30—45°. Хотя рудное тело и вытянуто вдоль надвига, но оно размещается в месте сопряжения надвига с боковым разрывом. При этом на нижнем горизонте в лежачий бок надвига от рудного тела отходят два ответвления, так называемые «Ноги», существование которых дает возможность предположить, что параллельно надвигу может залегать второе рудное тело.
Для Верхнего рудника характерно развитие пустот, выполненных шарами геденбергита. Руда непосредственно с известняком не контактирует, а отделяется от него полосой кальцита и розового карбоната, в лежачем боку которых развивается геденбергит. Руды месторождения содержат сфалерит, галенит, халькопирит, пирротин, пирит, немного арсенопирита, блеклой руды и кубанита. В незначительном количестве отмечаются сульфосоли серебра и висмута. Нерудные — мангангеденбергит, андрадит, аксинит, ильваит, датолит, местами тремолит, карбонат, кварц и манган-бидерит; в подчиненном количестве развиты флюорит, а также апофиллит и цеолиты. Руды характеризуются лучистой массивной и полосчатой текстурами. Лучистая текстура обусловлена замещением геденбергита сфалеритом. Интересны друзы, выросшие в пустотах и представляющие собой срастания превосходных кристаллов галенита, сфалерита и других минералов.
Процесс минерализации на месторождении был длительным. Ранняя дорудная стадия проявилась в образовании зон волластонит-гранатового скарна. В течение главной рудной стадии сформировались геденбергит-сульфидные метасоматические рудные тела, характеризующиеся сближенной кристаллизацией минералов. В позднюю послерудную стадию шло формирование кальцит-цеолитовых жил.
В начальный период изучения Дальнегорского месторождения предполагалось, что оно является типичным контактово-метасоматическим образованием, генетически связанным с эффузивными ольгинскими кварцевыми порфирами. Однако еще И. Ф. Григорьевым [1936 г.] было установлено, что скарны и ассоциирующие с ними руды моложе кварцевых порфиров и даек кислых и основных пород, залегающих в висячем боку рудного тела. Месторождение является типичным высокотемпературным гидротермальным, связанным общностью магматического очага с поздними магматическими образованиями. Верхняя часть рудного тела сформировалась на глубине около 1,5 км под надрудной толщей ольгинских кварцевых порфиров, на контакте которых с известняками залегают и другие скрытые рудные тела. Среди них особое значение имеет вновь выявленное Николаевское месторождение. Оно находится на северном фланге Дальнегорского рудного поля и приурочено к погребенному под вулканогенными образованиями северо-западному крылу антиклинали. Согласно Г. М. Фремду и др. [1971 г.], основное рудное тело — залежь Восток, вытягивается по контакту известняков с туфами липаритов сенонского возраста и его верхняя часть вскрывается на глубине 700—1000 м. Оруденение локализуется в зоне разрыва меридионального простирания, который контролирует также размещение рудных тел Верхнего рудника.
Кансайское и Южно-Дарбазинское месторождения находятся в Таджикской ССР. В пределах рудного поля широко развиты известняки верхнего девона — нижнего карбона и верхнекаменноугольные эффузивы, приближающиеся по составу к кварцевым дацитам. Известняки интенсивно смяты и слагают тектонический блок, отделенный от эффузивов с севера и юга субширотными разрывными нарушениями, а с запада Бирюзовым разломом северо-восточного простирания. Вдоль последнего возникла мощная кварцевая жила с баритом. Известняки прорваны гранитоидами, на востоке представленными крупным массивом гранодиоритов среднего карбона, а также штоками сиенит-порфиров и дайками диоритовых и диабазовых порфиритов пермского возраста. В восточной части рудного поля, в зоне контакта известняков и гранитоидов, в ассоциации со скарнами развиты магнетитовые и частично халькопиритовые рудные, тела, а также вкрапленные свинцово-цинковые руды. Главные промышленные трубообразные рудные тела свинцово-цинковых руд собственно Кансая и Южной Дарбазы залегают в центральной части известняковой гряды.
Исследованиями установлено, что движения по северо-восточным сколам, вдоль которых размещаются рудные тела Кансая и Южной Дарбазы, в момент рудообразования были обратными по отношению к движениям по этим же нарушениям в дорудное время. Эта особенность объясняется специфическим характером деформации известняковой гряды в процессе ее перемещения вдоль Бирюзового разлома, обусловленным большей пластичностью карбонатных пород по сравнению с окружающими их верхнепалеозойскими эффузивными образованиями. Структура трубообразных рудных тел определяется приуроченностью оруденения к местам сочленения северо-восточных и северо-западных разрывных нарушений (Т-образные тела). Апофизы этих рудных труб распространяются вдоль трещин отрыва и на разных горизонтах причленяются к основным трубообразным рудным телам. Главные же рудные тела на глубине примыкают к поверхности Южно-Дарбазинского надвига.
Структура Южно-Дарбазинского месторождения несколько иная. Рудные тела здесь простираются параллельно основной поверхности Южно-Дарбазинского надвига, локализуясь преимущественно в участках его искривления по простиранию и круто падая к его поверхности, причленяются к ней на различных уровнях.
На примере собственно Кансайского и Южно-Дарбазинского месторождений отчетливо выявляется сочетание главных трубообразных рудных тел, локализующихся в узлах сочленения и частично искривления разрывных нарушений (Южная Дарбаза), с оперяющими их апофизами. Все рудные тела на глубине, сочленяются с основным Южно-Дарбазинским надвигом. Рудные тела Кансая, напоминающие своеобразные «рудные деревья», на глубине 500—600 м (как и предполагалось на основании предварительных построений) соединились с южно-дарбазинскими рудными телами и с основным надвигом. В результате дорудных движений вдоль Южно-Дарбазинского надвига в лежачем боку образовалась мощная зона брекчий, где обломки известняков сцементированы хлоритизированной тектонической глинкой. В процессе оруденения часть обломков, прилегающих к рудным трубам, оказались минерализованными (замещенными галенитом и сфалеритом).
Разведка глубоких горизонтов выявила ряд новых важных закономерностей. Установлено, что по Южно-Дарбазинскому надвигу на глубине проходит контакт появившихся на нижних горизонтах гранодибритов и. известняков. Еще глубже Южно-Дарбазинский надвиг, возможно, причленяется к Окур-Даванскому разлому и в месте их сочленения могут располагаться новые рудные тела. В гранодиоритах, залегающих в лежачем боку Южно-Дарбазинского надвига, встречены относительно небольшие галенит-сфалеритовые жилы, сопровождающиеся березитизацией вмещающих пород. Интересно также отметить, что альпийский надвиг, по которому породы палеозоя надвинуты на мезо-кайнозойские отложения, на глубине-слился с Южно-Дарбазинским.
Некоторые рудные тела достигают Южно-Дарбазинского надвига. Хорошо прослеживаются на глубину трубообразные рудные тела, именуемые четками. На дневную поверхность выходило одно из них (четка 4). На средних горизонтах было выявлено еще три слепых четки (1, 2 и 3). Все они на большой глубине соединились в относительно мощное трубообразное тело, которое присоединилось к Южно-Дарбазинскому надвигу и далее на большую глубину прослеживается в непосредственной близости к этому нарушению.
В рудах Кансайского месторождения развиты разнообразные силикаты, окислы, сульфосоли, сульфиды и самородные элементы, которые сформировались в четыре стадии. В пределах Кансайского рудного поля, а также отдельных месторождений и рудных тел наблюдается отчетливая зональность оруденения, вызванная прерывистым поступлением растворов разного состава на фоне вспышек трещинообразования. Горизонтальная зональность оруденения выражается в том, что в восточной части рудного поля, где на ранних стадиях минералообразования происходили интенсивные деформации в зоне контакта известняков с гранитоидами, кристаллизовались минеральные ассоциации первой стадии минерализации. В западной части разрывные нарушения проявлялись позднее и соответственно выполнены более поздними минеральными ассоциациями. На самом западном фланге рудного поля распространено свинцово-цинковое оруденение, не сопровождающееся скарнами, возникшее в третью стадию.
Вертикальная зональность минерализации наблюдается в пределах отдельных рудных тел. Иногда в верхних частях скрытых трубообразных залежей развивается существенное количество сульфосолей свинца. В некоторых основных трубообразных телах резко увеличивается содержание пирита на более глубоких горизонтах вплоть до появления сплошных колчеданных скоплений в центральной части рудных труб. Во всех рудных телах с глубиной увеличивается содержание граната с одновременным уменьшением количества мангангеденбергита.
В Кансайском рудном поле своеобразно проявлена зона окисления. На некоторых ненарушенных крутопадающих трубообразных рудных телах, сложенных галенитом и сфалеритом, ассоциирующих со скарнами, зона окисления отсутствует и на поверхности обнажаются сульфидные руды. В пологопадающих телах, локализующихся вдоль Южно-Дарбазинского надвига, содержащих в составе первичных руд повышенное количество пирита, зона окисления распространена до глубины 100 м и более. Она характеризуется развитием значительных скоплений церуссита и частично вульфенита, которые разрабатывались в начале промышленного освоения месторождения.
Надрудная толща на Кансайском месторождении представлена верхнекаменноугольными эффузивными образованиями. Глубина формирования верхней части рудных тел достигла 1500—1700 м. Вертикальный размах оруденения, подтвержденный горными выработками, приближается к 1 км. Месторождение связано общностью магматического очага с верхнепалеозойскими малыми интрузиями, развитыми в районе и в рудном поле.
Месторождения в туфах и сланцах
В туфах и сланцах образуются высокотемпературные месторождения галенит-сфалерит-турмалиновой формации. К ним относится месторождение Сулливан в Канаде. Рудное поле сложено двумя осадочно-метаморфическими докембрийскими формациями — Олдридж и перекрывающей ее Грестон, представленными аргиллитами, конгломератами и кварцитами. Обе формации имеют меридиональное простирание и моноклинально падают на восток под углом 30°. По контакту формаций проходит широтный сброс Кемберли, прослеживающийся более чем на 10 км и наклоненный к северу под углом 45—55°. Месторождение залегает в южном блоке по отношению к сбросу Кемберли. Оруденение сформировалось среди пород нижней части формации Олдридж, прорванных силлами и дайками габбро позднекембрийского возраста. Моноклинальное залегание пород, согласно Свансону [1953 г.], осложняется куполообразной складкой Сулливан. Рудная залежь, приуроченная к части купола и к восточному крылу этой складки, в плане имеет форму перевернутой буквы S, а с глубиной приобретает выдержанное северо-западное простирание. На верхних горизонтах рудная залежь падает полого, а глубже углы падения более крутые. Локализуется залежь в зоне контакта перекрывающих кварцитов и подстилающих тонкослойных пород и конгломератов. Оруденение в основном развилось по тонкослоистым породам — аргиллитам и алевролитам. Рудное тело сложено сплошными сульфидами и вытянуто на 1800 м, при мощности 80 м. Большая часть руд характеризуется слоистыми текстурами, обусловленными избирательным замещением тонкослоистых вмещающих пород. Развиты руды и вдоль крутопадающих зон дробления.
В состав руд входят галенит и сфалерит с пиритом, преимущественно развитым на верхнем горизонте. Глубже по падению преобладает пирротин. Меньше распространены халькопирит и арсенопирит, местами отмечается буланжерит. В промышленных концентрациях развит касситерит. Из жильных минералов отмечены серицит, кварц, хлорит, мусковит, тремолит, клиноцоизит, турмалин, гранат, биотит, альбит и кальцит.
Наиболее интенсивное гидротермальное изменение выражено в турмалиннзации, распространяющейся ниже рудного тела на 460 м, и альбитизации, проявленной в висячем боку рудного тела. Свансон отмечает, что дайки габбро были неблагоприятными для рудоотложения. В некоторых случаях они играли роль барьера при отложении сульфидных руд. Месторождение является высокотемпературным гидротермальным метасоматическим образованием, генетически связанным с глубинным магматическим очагом. Штоки диоритов и дайки габбро дорудные и указывают на значительный отрыв во времени между становлением докембрийских гранитоидов и рудообразованием.
Согласно представлениям В. Л. Барсукова и др. [1973 г.], месторождение имеет сложный генезис. Оно возникло в протерозое в связи с осадочно-гидротермальными процессами; после значительного перерыва в мезозое продолжалось образование руд из гидротермальных растворов.
Месторождения в гранитоидах и других алюмосиликатных породах
Месторождение Брокен-Хилл относится к галенит-сфалерит-гранат-полевошпатовой формации. Оно находится в штате Новый Южный Уэльс в Австралии. С момента открытия месторождения в 1883 г. на нем добыто металлов на общую сумму около 1 млрд. долл. В настоящее время ежегодная добыча составляет примерно 220 тыс. т свинца и 150 тыс. т цинка.
Месторождение расположено в пределах приподнятого блока раннепротерозойских (или архейских) пород серии Вильямса. Породы интенсивно метаморфизованы и превращены в серию силлиманит-биотит-гранатовых, серицитовых, андалузитовых и ставролитовых кристаллических Сланцев, образованных по однообразно чередующимся глинистым сланцам, глинистым песчаникам и родственным породам. Все породы подверглись интенсивным пластическим деформациям. Они смяты в широкие синклинали и пережатые узкие антиклинали.
В метаморфической серии отмечаются разнообразные изверженные образования — гранито-гнейсы, гранулиты, аплиты, амфиболиты, серпентиниты, горнблендиты, дайки долеритов и штоки гранитов. Широко развиты пегматитовые тела разных возрастов от крупных до небольших жил и прожилков, нередко образованных путем замещения вмещающих пород. Пластовая форма большинства изверженных образований свидетельствует об унаследованности разрывами складчатых структур. Согласно Эндрьюсу, главной осью «очага» метаморфизма является основная рудоносная зона, в сторону от которой интенсивность метаморфизма пород заметно падает. В пределах полосы интенсивного метаморфизма развиты разрывные нарушения, сопровождаемые рассланцеванием и дроблением пород. Все эти нарушения отчетливо разделяются на древние доинтрузивные, дорудные и послерудные. Древние нарушения не только вмещают интрузивные тела, но часто влияют и на ориентировку осей складок.
Оруденение Брокен-Хилл приурочено к мощной глубинной тектонической зоне, длительно развивавшейся в условиях больших давлений и температур. Широкому распространению пластовых разрывных нарушений, вмещающих как интрузивные, так и рудные тела, несомненно, способствовал изгиб по простиранию пород складчатой и метаморфизованной серии.
Рудные залежи Брокен-Хилл размещаются в пределах антиклинальной части складчатой зоны между двумя широкими синклинальными складками. Главное рудное тело представлено сложной ветвящейся жилой. Оно протягивается в северо-восточном направлении на 5 км среди силлиманит-гранатовых гнейсов и приурочено к сложному разрыву, согласному с напластованием вмещающих пород, а на отдельных интервалах косо секущему слоистость. Рудное тело прослеживается до глубины 900 м, а мощность его в раздувах достигает 90 м. На глубине строение рудного тела усложняется. Это вызвано тем, что рудовмещающий разрыв совпадает с крылом узкой несколько опрокинутой складки, осложненной складками более высокого порядка. В замковой части этой складки залегают сложные по форме одно либо двухъярусные седлообразные метасоматические тела, развитые по зонам расслоения и рассланцевания. В замковых частях и крыльях седлообразные залежи соединяются между собой, образуя единое тело сложной формы, которое сформировалось по породам различного состава и характеризуется в различных частях меняющимся составом жильной массы.
Характерной особенностью рудного тела является локализация оруденения на тех интервалах рудоносных нарушений, где они пересекаются секущими крутопадающими разрывами [Амирасланов А. А., Иванова Н. С., 1960 г.]. Руды высокосортны и не несут признаков метаморфизма, следов течения, растворения или переотложения. Одна треть их представлена массивными рудами с содержанием Pb 10—15%, Zn 8—12% и Ag 200 г/т. Главными рудными минералами являются сфалерит (марматит) и галенит. Кроме того, отмечаются вюртцит, пирротин, халькопирит, марказит, тетраэдрит, кубанит, дискразит, пираргирит и золото. Под микроскопом выявлено еще более 15 минералов, в том числе никелин, станнин, касситерит и др. Из жильных минералов в основном развиты калиевый полевой шпат, кварц, родонит, гранат, бустамит, геденбергит и флюорит. В подчиненных количествах присутствуют волластонит, родохрозит и др.
Месторождения в известняках
Разведанные запасы богатых руд месторождения составляют 30 млн. т. В связи с пластообразной формой залегания рудных тел некоторые исследователи [King Н., Thomson В. 1953; Попов В. М., 1962 г.] относят месторождение Брокен-Хилл к первичноосадочным, подвергнутым метаморфизму. Однако этому противоречит ряд установленных фактов. К ним, в частности, относятся: отсутствие признаков перекристаллизации в рудах; дорудные дайки долеритов, которые рассекают всю толщу пород, слагающих рудное поле; приуроченность оруденения к разлому, а также отчетливо проявленные околорудные изменения вмещающих пород, выраженные в их гранатизации и пегматитизации. Все эти данные в совокупности позволяют более обоснованно относить рассматриваемое месторождение к высокотемпературным гидротермальным метасоматическим образованиям.