Глава 5. Магматические месторождения

К ним относятся месторождения, образовавшиеся в процес­се дифференциации металлоносной магмы ультраосновного или щелочного состава. Это может происходить тремя путями.

L Рудносиликатная магма при охлаждении разделяется на две несмешивающиеся жидкости — силикатную и рудную, раз­дельная кристаллизация которых приводит к образованию ликва-ционных месторождений.

2, В первичной магме не происходит ликвации, а металлы
при ее затвердевании входят в состав минералов ранних стадий
кристаллизации, формируя раннемагматическис месторождения.

3. Для магм, обогащенных летучими соединениями, харак­
терен третий путь. Минералы, содержащие полезные элементы,
кристаллизуются после затвердевания породообразующих сили­
катов, образуя таким образом позднемагматические месторожде­
ния,

В изложенном выше виде в природных условиях формиро­вание конкретных месторождений не происходят. На каждом рудном объекте одновременно реализуются все три пути магма­тической дифференциации вещества. Часто нарушается также временная последовательность событий. Процессы ликвации мо­гут протекать и на заключительных фазах становления интрузив­ных массивов. Сложность проблемы связана также с неравно­мерностью, стадийностью и импульсивностью поступления раз­личающихся по составу новых порций магматического расплава в геологические структуры, где происходит рудообразованис. Од­нако условно по преобладающему типу сформировавшихся руд в дальнейшем будем придерживаться данной схемы, выделяя лик-вационные, ранне- и позднемагматические месторождения.

ЛИКВА1ДИОННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Рассматриваемый тип рудных образований ассоциирует с расслоенными интрузиями и включает месторождения: 1) медно-никелевые сульфидные; 2) хромитовые, титаномагнетитовые и платиноидные и 3) редких, редкоземельных и рассеянных эле­ментов.

1. Медно-никелевые сульфидные месторождения связаны с двумя основными гсотеетоничесюши обстановками: областями

тектономагматической активизации и зеленокаменными пояса­ми докембрия. Основными рудными минералами являются: пир­ротин, пентландит и халькопирит.

В областях тектономагматической активизации месторожде­ния встречаются в трех тектонических позициях: 1) в зонах глу­бинных докембрийских расколов (тип Садбери), 2) в континен­тальных докембрийских рифтовых зонах (Дулутский тип), 3) в мезозойских континентальных рифтовых зонах (Норильско-Тал-нахский тип). Два последних типа связаны с габбро-долеритовы-ми интрузиями, ассоциирующими с платформенными платоба-зальтами.

Тип Садбери представлен уникальным рудным объектом, О происхождении которого уже более 50 лет ведутся жаркие споры. Доминируют две гипотезы. Согласно одной месторождение при­урочено к докембрийской кальдере, расположенной на глубин­ном расколе, по другой — рудоносная магма внедрилась также в древний раскол, но образованный экзотическим способом — упавшим огромным метеоритом. В любом случае на Канадском щите среди метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород гуронской серии на площади 60x20 км располагается лополито-образный никеленосный габбро-норитовый плутон. Он отлича­ется от других рудоносных массивов отсутствием циклических образований и минеральной расслоенности и высоким содержа­нием кварца (рис. 8).

Вероятно, магма основного состава была контаминирована кварцевым минералом при неизменном соотношении Fe/Mg; она стала вязкой и не способной к расслоению. Термодинамиче­ский анализ системы FeO — SiO₂ — FeS₂ показал, что добавление в нес кварца способствовало сегрегации растворенных сульфидов без одновременного осаждения силикатов, что и привело к нако­плению богатых руд- Последние представлены тремя текстурно-структурными типами: 1) на южном фланге плутона в лежачем боку вьщеляются залежи, представленные в нижней части сплош­ными рудами, а в верхней — вкрапленными; 2) на северном фланге в подстилающих нориты ударных брекчиях имеются про-жилково-вкрапленные тела, 3) за пределами плутона в дайках норитов и габбро установлена промышленная вкрапленная ми­нерализация.

Дулутский тип характерен для интрузивных комплексов, ас­социирующих с протерозойскими платобазальтами и приурочен­ными ко внутриконтинентальным рифтовым структурам (рис, 9). На типичном Дулуте ком месторождении комплексные интрузи­вы залегают в платобазальтах оз. Верхнего. Оруденение наиболее тесно связано с норитами, в меньшей степени с трокголитами и

 

 

OJ ГО vl-

* *

ю

ОНТАРИО

Виргиния t^v Дйнт -Ро^ ■

•^+^1^

SOhM

 

Рис, 9- Геологическое положение комплекса Дулут (по АЛ.Надаретту).

1—3 — поздний локембрий: 1 — нижний и средний кивино, вулканиты Норт-Шор, 2 — компяекс Дулут, троктолитовые серии (Т>, 3 — комплекс Дулут, анортоэитовые серии (А); 4—5 — средний докембрий: 4 — формация Биргания, 5 — железистая формация Бивабик; 6 — ранний докембрий, нерасчленнъш породы (граниты, зелено каменные породы)

редко с дунитами и перидотитами. Судя по изотопным данным серы сульфидов (s³⁴S ~ 18°/_№) более 75% ее было получено путем контаминации осадочных пород. Предполагают, что магма* обо­гащенная оливином и сульфидами, образовала сульфкдоносную зону в дунитах. В результате последовавшей дифференциации возникли циклические триады: перидотит-троктолит-анортозит. Сульфидные залежи накапливались в основании перидотитовых членов.

Рис. 8. Геологическая карта бассейна Садбери (по А.Д-Налдретту).

I — оливиновые диабазоше лайки, 2—4 — никеленосный плутон: 2 — мккропегматиты, 3 — габбро, 4 — коряты и субрасслоенкые породы; 5 — песчаники Ч&шсфорД* 6 — сланцы Онватин, 7 — туфы Онапинг, S — гранить» и гнейсы, 9 — кварциты, 10 — грауваккм, кислые и основные вулканические породы, И — сбросы tf надвиги, 12 — озера

10-3177

Комсомольское

f;\ Сбросовая

- Норильск — Хараелах

^1 Ручей Норильскi Норипьск И ГораЧерная

 

Заполярное

F

♦ E^

Ш*

Рис. 10. Геологическое строение района Норилъск-Талнзд (по АД.Налдрту).

1 — обросы, 2— шахты* J— рудоносные итрузии, обнажающисси на дневной поверхности, 4 — другие интрузивные породы, 5 — пермские — триасовые породы, 6 — каменноугольные — пермские континентальные осадки, включая угольные толщи, 7 — девонские — каменноугольные эвалориты и известняки

Норилъско-Толнохский тип связан с мезозойскими траппами (рис, 10, II). Уникальный Норильско-Талнахский рудно-магма-тический центр расположен на северо-западе Сибирской плат­формы и тесно связан с минерализованными триасовыми гипа-биссалышми силлами. Интрузии контролировались крупным разломом, имеют зональное строение и сложены в основании пикритами и пикритовьши долеритами, а в кровле фельзитовы-ми разностями, В лежачем боку силлов выделяются горизонты сплошных руд, с которыми ассоциирует наиболее богатая медно-никель-платиновая минерализация.

В кровле интрузивов развиты вкрапленные руды, а в подош­ве во вмещающих породах — прожил ко во-вкрапленные. Соглас­но существующей генетической модели базальтовые магмы, пе­ресекая осадочный чехол, ассимилировали серу и СаО из эвапо-

 

 

ff\ * *V/f*^^&

 

Рис* И. Продольный геологический разрез Талнахского интрузива Норильского района (по Налдретгу с упрощениями ААМаракушева), иллюстрирующий его позицию относительно вулканических серий и разделение на две ветви: Верхнеталнахский интрузив (рудоносный) и Нижнеталнахский (практически безрудный).

1 — четвертичные отложения, 2 — осадочные породы чехла платформы, 3—7 — вулканические серии: 3 — Моронговскал недифференцированная, 4 — Надежаинская, обедненная никелем, ко1гграстно дифференцированная (с хромитоносными горизонтами), 5 — Гудчихинская с пикритовыми горизонтам^ обогащенными никелем, б — Си вер минская, обедненная никелем, 7 — Ивакинская субщелочная, бедная хромом и никелем, S — Нижнетаянадский недифференцированный снлл_л 9 — Ннжнеталнахский расслоенный интрузив, 10—12 — Верхнеталнахский рудоносный контрастно расслоенный интрузив; 10 — габбро-долериты, 11 — пикриты и такситовые габбро-дол ер иты с в краплен ным сульфидным оруденением, 12 — массивные сульфидные руды, 13 — трахидолериты

ритов. Сера из сульфатной восстанавливалась до сульфидной. Сульфиды в форме капелек собирали, рассеянные в расплаве никель, медь и элементы платиновой группы. Этому процессу способствовал содержащийся в расплаве углерод, захваченный магмой из карболовых угленосных горизонтов.

В докембрийских зеленокаменных поясах развито два руд-номагматических типа месторождений — толеитовый и коматии-товый-

Толеитовый тип локализуется в раннспротерозойских вулка-ногенно-осадочных мобильных прогибах. К наиболее известным месторождениям этого типа относятся Печенга на Кольском по­луострове и Линк-Лейк в Канаде. Печенгский рудный район при­урочен к мощной многофазовой вулканогенной серии. После проявления четвертой заключительной фазы основного вулка­низма протекали процессы складкообразования и происходило внедрение базитов и гипербазитов в осадочные горизонты, раз­деляющие третью и четвертую вулканические толщи. Возникшие силлы имеют три слоя: базальный первдотит-пироксенит-габбро-Сульфидные залежи связаны с перидотитами и серпентинитами и развиты преимущественно в синклинальных прогибах. Помимо магматических встречаются тектонически ремобилизованные прожилко во-вкрапленные руды, В рудном районе известно три типа рудных тел: 1) сплошные в подошве интрузий в перидоти­тах, сменяющиеся в направлении кровли вкрапленными, 2) брек-чиевые в тектонических зонах, 3) прожилки во вмещающих тек­тонических сланцах. Первые два типа обогащены никелем Си/ (Си+№}=0,28> а третий им обеднен Cu/(Cu+ N0=0,51,

Коматиитовый тип связан с архейскими зеленокаменными поясами. По глубинам формирования и фациальному составу ру-довмещающих магматических пород выделяют три группы ме­сторождений: вулканогенные, субвулканические и плутоноген-ные (рис. 12).

Наиболее известными примерами вулканогенной группы служат месторождения района Камболда в Западной Австралии. Здесь рудовмещающий разрез слагают породы двух циклов вул­канизма, каждый из которых сложен вулканитами, последова­тельно меняющими состав от основного до кислого. Венчает цикл пачка осадочных пород и горизонт железистых кварцитов. Рудные тела располагаются в пределах нижней коматиитовой части нижнего цикла, фациально переходящей в базальты. Кома-тииты представляют собой эффузивные ультраосновные породы со структурой спинифекс — пластинчатых и древовидных скелет-ных выделений оливина. Особенностью коматиитов является высокое содержание MgO (превышающее 18%).

■ ■■■■■■. \ ■. i ■ ■ ■

Шк-Мазон

os. Лефрой

Паннон

 

 

		V v\ \Щ
1 v v 1 ^v |		V >t V v
1 + * ■, - +	V
		V V
1—	1 —\-	v v I, -------------- 1

Рис. 12. Упрощенная карта купола Камбодда. Федьзичесйие интрузивы для простоты не показаны. Контуры рудных тел спроецированы на дневную поверхность (по А.Наддретгу).

1 — рудные тела, 2 — ультрамафические потоки, 3 — базальты, 4 — осадки, 5 — сбросы

Для вулканогенных месторождений характерны невысокие общие запасы руд (около 5 млн т), но повышенные концентра­ции никеля (1,5—3,5%). Предполагают, что ликвация магмы на сульфидный и силикатный расплавы произошла еще в мантии. В дальнейшем оба расплава в форме механической смеси совмест­но перемещались вплоть до излияния лав и кристаллизации руд в понижениях подошвы потоков.

Субвулканическая группа широко распространена в зелено-каменных протерозойских поясах в районе Манитоба (Канада), в никеленосных провинциях Западной Австралии и Южной Афри-

кн. Повсеместно руды располагаются в основании линз перидо­титов. До 80% запасов, а они составляют 40—50 млн т, приходит­ся на рудные штокверки. Содержание никеля колеблется в пре­делах 1,5—2,5%,

Плутоногенная группа так же как и субвулканическая харак­терна для протерозойских поясов. Наиболее известно месторож­дение Сикс-Майл в Западной Австралии. В этой группе орудене-вие имеет вкрапленный характер и обычно концентрируется в дунитовом ядре ультраосновных массивов, имеющих леридоти-товуто оболочку. Запасы руд составляют сотни миллионов тонн при низком (0,6%) содержании никеля.

Анализ рудной минерализации ликвационных медно-нике-левых месторождений показал, что оруденение в основных поро­дах более обогащено медью, а в ультраосновных — никелем. В вертикальном разрезе рудных залежей наблюдается увеличение к подошве содержания Си, Pt, Pd, Аи и понижение Со, Ir и Os,

Существует пять гипотез генезиса данных месторождений: 1) ликвационное расслоение магмы на глубине и затем послой­ные инъекции; 2) ликвация или кристаллизационная дифферен­циация магмы на глубине и последующее одноактное внедрение таких гетерогенных расплавов; 3) ликвация или дифференциация магмы на месте становления массивов; 4) постмагматическос ме-тасоматическое происхождение полосчатых рудоносных масси­вов; 5) магматическое замещение слоистых эффузивно-осадоч-ных толщ. Наиболее распространенными являются первые три гипотезы, остальные, вероятно, могут проявляться в особых гео­логических ситуациях.

Современная концепция, разработанная А,П,Лихачевым и А.Налдреттом, предполагает, что рудоносные магмы зарождают­ся на глубинах более 100 км в условиях фракционного плавления первичного сульфидсодержащего материала мантии. Подъем этих магм осуществляется в виде сульфидной жидкости, диспергиро­ванной в окисно-силикатном расплаве. Рудное вещество транс­портировалось в форме сульфидных капель. Кристаллизация рас­плава происходила с последовательным выделением пирротина, затем лентландита и в заключение халькопирита. В предкристал-лизационный период сульфидный расплав распадается на три несмешиваюшиеся жидкости, обогащенные: железом, никелем и медью, различающиеся по температурам кристаллизации. Халь-копиритовая жидкость может мигрировать на значительные рас­стояния.

В заключительную стадию эволюции расплавная сульфид­ная система переходит в гидротермальное окончание с образова­нием вторичных фаз — миллерита, пирита, халькопирита, пирро-

■

тина, борнита, халькозина, ковеллина. Таким образом, на Но­рильском месторождении возникли уникальные миллеритовые руды.

2* Хромитовые, титаномягнетитовые и платниоидные месторо­ждения развиты в расслоенных массивах, относящихся к текто-ноплутоническому типу областей протоактивизации докембрия, К наиболее известным рудоносным массивам относятся: Буш-вельд и Великая Дайка Зимбабве в Южной Африке, Чинейский в Забайкалье, Стилуотер в США и др.

Бушвелъдский комплекс сформировался в раннем протеро­зое в пять стадий: 1) андезитового вулканизма, 2) фельзитового вулканизма, 3) ультраосновного магматизма и образование рас­слоенной серии (норитовый комплекс), 4) внедрение гранитной магмы и 5) образование щелочных даек. Норитовый комплекс представляет собой гигантский лополит мощностью более 7 км, в котором снизу вверх выделяются следующие слои: 1) нориты (350 м), 2) переслаивание норитов с перидотитами (1500 м), 3) рудо­носная, так называемая критическая, зона норитов с прослоями дунитов и пироксенитов (100 м), 4) габбро-нориты (3500 м), 5) габбро-диориты (2000.м)-

В критической зоне вьщеляются три рудных горизонта; 1) дунитовый с хромшпинелидами и платиноидами, 2) анортозито-вый с титаномагнетитами и 3) норитовый с платиноносньши сульфидами. В его пределах расположен риф Меренского — го­ризонт диаллаговых норитов, содержащих линзы хромитов и ско­пления сульфидов, обогащенных платиной и палладием.

Великая Дайка рассекает ьесь архейский кратон Зимбабве (ее длина 550 км, ширина 4—12 км) и представляет собой единое интрузивное тело в зоне глубинного раскола. Весь комплекс воз­ник в течение 50 тыс.лет. Верхняя часть дайки до глубины 2—4 км имеет горизонтальное, а ниже вертикальное шштообразное залегание. В верхней части отмечается расслоение пород (сверху вниз): 1) габбро, 2) тонкий (0,3 м) горизонт переслаивающихся дунитов, пироксен иго б и перидотитов, обогащенный медно-ни-келевыми сульфидами с платиной, 3) пачка слоистых ультраос­новных пород с горизонтами хромитовых рул. Ниже следует без­рудная нерасслоенная вертикальная часть интрузива, сложенная ультраосновными породами.