'); ?>

Глава III. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ОКОЛОРУДНЫХ МЕТАСОМАТИТОВ

2. Изучение околорудно измененных пород в пределах рудных полей и месторождений

Детальное изучение околорудных метасоматитов имеет целью получение целого ряда выводов о временных и пространственных соотношениях метасоматитов с оруденением, типе процессов, горизонтальной и вертикальной зональности, сопоставимости масштабов метасоматического изменения пород и оруденения, а также прикладное использование этих выводов.

В рудном, поле работа проводится по следующему плану:

а)    производится ознакомление с геологическим строением рудного поля;

б)    изучаются специфические внешние черты околорудных пород, развитых вблизи рудных тел;

в)    составляется карта развития метасоматических пород в рудном поле.

A.    Ознакомление с геологическим строением рудного поля проводится на основе карты масштаба 1 : 5000—1 : 10 ООО. Отбирается представительный каменный материал, характеризующий основные петрографические особенности пород исследуемой площади. Независимо от этого просматриваются шлифы, имеющиеся в распоряжении геологической партии, с целью получить общее представление о распространенности различных горных пород, степени их изменения и т. д. На основе полевых работ и просмотра шлифов делаются предварительные выводы о масштабах развития, условиях локализации различных типов метасоматических образований, их возрастных взаимоотношениях.

Следует особо подчеркнуть, что знание геолого-петрографического строения района, т. е. фона, на котором развиваются процессы околорудных изменений, — необходимое условие успеха. В тех случаях, когда исследователь ограничивается изучением измененных пород только вблизи рудных тел, практически неизбежны ошибки: к рудообразующему гидротермальному процессу могут быть отнесены минеральные преобразования, которые с этим процессом не связаны, и, напротив, явления, неразрывно связанные с рудоносным гидротермальным процессом, могут быть приняты за региональные.

Б. Следующим этапом исследований является выяснение специфических внешних черт околорудно измененных пород, развитых вблизи рудных тел. Как показывает опыт изучения околорудных метасоматитов, в подавляющем большинстве случаев удается установить внешние отличительные признаки, свойственные измененным породам вблизи рудоносных зон. Обычно это либо осветление пород, связанное в первую очередь с замещением цветных минералов карбонатами, либо норозовение (гематитизация), либо какое-другое изменение внешнего вида пород, обусловленное развитием тех или иных ассоциаций минералов.

На данном этапе работ исследователь должен четко установить: 1) специфические внешние черты измененных пород вблизи рудных тел; 2) масштабы развития этих пород и прежде всего насколько широко распространены изменения подобного типа в участках, где оруденение отсутствует, каковы мощности ореолов изменений в безрудных участках и в участках, несущих оруденение;

3) отличие изменений вблизи рудных тел от таковых, не связанных пространственно с оруденением, например, от изменений вблизи крупных тектонических нарушений, в экзо- и эндоконтактах интрузивных массивов, метаморфических преобразований и т. д.

B.    На основании всех данных на геологической карте рудного поля наносятся или уточняются контуры различных типов метасоматитов. В тех случаях, когда мощности ореолов изменений незначительны и на имеющихся картах не могут быть показаны их истинные размеры, следует оконтурить участки развития измененных пород в делом, выделяя в пределах этих участков цветными условными обозначениями вне масштаба наиболее крупные ореолы изменений. По мере проведения в пределах рудпого поля буровых и канавных работ карта должна время от времени уточняться и пополняться новыми данными, чтобы в любой момент она могла служить соответствующей основой для оценки перспектив отдельных участков рудного поля. Таким образом, карта развития метасоматических пород и ее описание являются основным результатом исследований на дапном этапе.

Изучение измененных пород в пределах месторождений проводится на основе карт масштаба 1 : 1000—1 : 2000, погоризонтных планов, геологических разрезов. На данной стадии последовательно решаются следующие задачи:

а)    выясняются условия локализации околорудно измененных пород;

б)    выясняются закономерности строения метасоматических тел;

в)    дается микроскопическая характеристика околорудно измененных пород, их минерального и химического состава;

г)    выясняется влияние различных факторов на форму и размеры метасоматических ореолов;

д)    решается вопрос пространственных, временных и генетических соотношений околорудных метасоматитов и оруденения;

е)    рассматриваются вопросы практического использования измененных пород в прикладном аспекте.

А. Используя внешние признаки околорудно измененных пород, исследователь производит их картирование. В процессе картирования устанавливается пространственная связь околорудно измененных пород с разрывными нарушениями определенных направлений, контактами интрузивов, дайками, породами различного состава и т. д. На основании этих данных можно сделать предварительные выводы о зависимости мощности ореола изменения от состава вмещающих пород. Результатом этой работы должна являться карта поверхности и погоризонтные планы с контурами ореолов околорудно измененных пород. При возможности изготовления шлифов целесообразно проводить их предварительное изучение сразу же по мере поступления, с тем чтобы внести уточнения в документацию, выделить новые разновидности, которые не фиксируются макроскопически, разработать окончательную схему условных обозначений.

Б. При изучении закономерностей строения метасоматических тел необходимо выделять два крайних случая, требующих различного подхода.

1. Участки развития околорудно измененных пород сложены разрозненными метасоматическими телами, разделенными неизмененными или слабо измененными породами. Каждое метасоматическое тело контролируется четкими структурными элементами (трещиной, зоной брекчировавия, дайкой и т. п.). Вдоль питающей трещины располагаются наиболее интенсивно метасоматически преобразованные породы, в стороны от нее интенсивность процесса постепенно затухает.

Участок, выбрапный для детального изучения, по возможности должен отвечать следующим трем условиям: ореол изменения относительно мощный; располагается целиком или почти целиком в однородных породах, с фиксируемыми переходами от неизмененных к максимально измененным породам; ореол локализуется вдоль четкой трещины или зоны брекчирования.

 

5 5

 

7

6

'У <

9 .

 

1 — порфировидные диориты; 2—4 — березитизированяые породы: 2 — слабо, 3 — умеренно, 4 — сильно'» 5 — пиритизированныа породы постберсзитовой стадии; 6 — участки с прожилково-вкрапленным оруденв-нисм; 7 — брекчия, состоящая из обломков березитизировапных и оруденслых пород с кварц-карбонатным цементом; 8 — карбонатные жилы; 9 — участки интенсивной трещиноватости; 10 — границы метасоматических зон

Первым этапом в изучении таких тел является тщательное визуальное выделение различных разновидностей метасоматических пород на детальной документации (масштаб документации зависит от сложности строения участка). Должны быть показаны визуально выделяемые зоны, трещины, жилы и участки трещиноватости. На рис. 4 и 5 приведены примеры документации — строение ореола околорудного изменения. В случаях контрастно проявляющихся изменений в процессе документации удобно пользоваться фотоснимками выработок. В участках с относительно простым строением масштаб обычно 1 : 100—

Рис. 4. Строение ореола березитизации в порфировидных диоритах.

 

1 : 50; в более сложных 1 : 50—1 : 25. Отдельные важные детали могут быть показаны в более крупном масштабе.

Как показывает практика, в большинстве случаев число метасоматических зон составляет 4—8. Следовательно, теоретически минимальное число образцов и проб, которыми может быть охарактеризовано метасоматическоз тело, составляет 4—8. Однако в действительности в связи с неравномерной пористостью и трещиноватостью пород, наличием реликтовых минералов и другими причинами следует отбирать большее количество образцов и материала для проб. Каждая метасоматическая зона, выделенная па документации визуально, должна быть охарактеризована 4—5 шлифами, отобранными вкрест ее простирания. Обычно при хорошей документации 20—30 образцов и шлифов позволяют установить основные особенности строения метасоматического тела. Только после просмотра шлифов можно выделить то минимальное число представительных проб, которое необходимо для химического и других анализов.

Размер пробы должен позволить провести следующие анализы: химиче-

К---. у хЧ.. К ■•••. х'д

11 .....112 U---113 | □ 2 И

Рис. 5. Строение ореола березитизации в диоритовых порфиритах.

 

ПГ~х1/ 1к к|г 1° .1з Г М <=| 5

 

Ш]7

 

I — диоритовый порфирит; 2—5—'березитизированпые породы: 2 — слабо, я — умеренно, 4 — сильно; 5 — очень сильно; 6 — пиритизированпые породы; 7 — участки с про-килково-вкранленпым оруденением; 8 — карбонатные прожилки; 9 — карбонатные жилы; 10 — участки интенсивной трещиноватости; 11 — брекчии и тектонические швы; 12 — контакты метасоматических зон; 13 — границы ореола пиритизации;

14 — места отбора проб и их помера

ский, спсктральпый, определение эффективной пористости и объемного веса. Проба около 1 кг обычно достаточна.

В тех случаях, когда рудоносными зонами пересекаются породы различного состава, необходимо провести соответствующее изучение в главнейших типах пород.

Если месторождение вскрыто на глубину, сравнительный материал должен быть отобран на различных горизонтах для выяснения смены характера метасоматического процесса по вертикали. Для этого необходимо брать какое-либо одно метасоматическое тело, так как на одном и том же гипсометрическом уровне могут оказаться разные части метасоматических тел. Желательно также по возможности изучить метасоматическое тело на флангах, собрав достаточный материал для его характеристики па всем протяжении.

После изучения измененных пород в горных выработках следует, по нашему мнению, переходить к глубоким скважинам. При наличии качественной документации скважин работа существенно облегчается, так как задача

Таблица 3

Строение метасоматической колонки околорудно измененных пород диоритового состава

Номер

шлифа

Минеральный состав

Реакция замещения

1, 2, 4, 5

Роговая обманка, андезин, кварц, магнетит, апатит (микродиориты)

Нет

3, 6, 7, 8

Роговая обманка, хлорит, альбит, кальцит, серицит, кварц, пирит, апатит

Роговая обманка —хлорит; андезин —► альбит, кальцит, серицит; магнетит—>- пирит

9, 10, 12, 14 И, 13

Хлорит, альбит, серицит, кальцит, анкерит, пирит, апатит

Альбит, серицит, анкерит, кварц, пирит, апатит

Хлорит—v анкерит, кварц; кальцит-*- анкерит Нет

15, 16, 17

Альбит, серицит, анкерит, кварц, пирит, апатит

Альбит—>- серицит, кварц

18

Серицит, анкерит, кварц, пирит, апатит

Апатит-»- анкерит

19, 20, 21, 22, 24, 25

Серицит, анкерит, кварц, пирит

Нет

23, 26, 28

Сершгат, анкерит, кварц, пирит

Анкерит-»- кварц, пирит

29, 30

Серицит, кварц, пирит

Нет

сводится к вынесению измененных пород на колонки и их выделению на геологических разрезах. Естественно, в процессе просмотра кернов могут быть встречены новые типы пород, подвергшихся изменению, что требует дополнительного изучения. Представляется также необходимым дополнительный отбор шлифов и образцов с целью контроля и углубления основных данных, полученных при изучении горных выработок. В тех случаях, когда документация кернов неудовлетворительна, необходима полная передокументация главнейших разрезов, так как без этого может оказаться невозможной увязка измененных пород с определенными геологическими элементами.

Следующий этап — построение частных метасоматических колонок. При построении колонки шлифы по возможности располагаются таким образом, чтобы они характеризовали переход от неизмененных пород к максимально метасоматическим преобразованиям. При просмотре шлифов фиксируются минеральный-состав породы и установленные в шлифе взаимозамещения минералов. Это позволяет в наблюдаемой ассоциации выделить устойчивые и реликтовые минералы. В качестве примера приведем схематизированный случай построения метасоматической колонки в дайке диоритового состава, претерпевшей березитизацию (табл. 3). Проанализировав таблицу, нетрудно составить метасоматическую колонку, отражающую направленность метасоматического процесса (табл. 4). Составление колонки сводится к расположению устойчивых ассоциаций минералов в порядке возрастания интенсивности метасоматического преобразования и последовательного ряда взаимозамещений минералов. Колонка отражает общую закономерность строения ореола околорудного

Таблица 4

Устойчивые минеральные парагенезисы в березитизпровапных микродиоритах

Номер

зоны

Метасоматические зоны

Устойчивые парагенезисы минералов

Реакция замещения

0

Неизмененные микродиориты

Андезин, роговая обманка, кварц, магнетит, апатит

Андезин-*-альбит, кальцит, серицит; роговая обманка —► хлорит; магнетит—>- пирит

1

Слабо березитизированные микродиориты

Альбит, хлорит, кальцит, серицит, кварц, пирит, апатит

Кальцит, хлорит —► анкерит, кварц

?

Березитизированные

Альбит,

кварц,

серицит, анкерит, пирит, апатит

 

 

Альбит-*- серицит, кварц

 

Интенсивно березитизированные

Серицит,

пирит

 

 

3

анкерит, кварц,

Анкерит-»-кварц, пирит

 

 

Серицит,

кварц, пирит

 

изменения; реальное взаиморасположение метасоматических зон отражается детальной документацией.

2. Выше рассмотрен случай, когда метасоматиты локализуются вдоль четкой и сравнительно узкой тектонической зоны. Второй крайний случай относится к условиям, когда метасоматические процессы развиты на достаточно широкой площади. Пути движения растворов контролируются широкими зонами рассланцевания или трещиноватости и катаклаза. В этих случаях изменениями захватываю .ся большие объемы пород, а мощность ореолов изменения составляет десятки и первые сотни метров.

Выяснение закономерностей строения участков метасоматического преобразования начинается с выделения наиболее характерных типов метасоматических пород, отличающихся макроскопически, и их возможного картирования. Если составы (точнее внешний вид) пород варьируют даже на небольшой по размерам площади, следует выделять участки с преобладанием тех или иных разновидностей. Каждая из них должна быть охарактеризована 20—30 образцами и шлифами. Наиболее просто изучение метасоматитов проводить в карьерах, где, откартировав разновидности по визуальным признакам, можно в дальнейшем уточнить их состав, объединить или, напротив, разделить отдельные из выделенных типов. Если изучение проводится в подземных горных выработках, то основное значение приобретает детальная документация квершлажных пересечений рудоносных зон. Так как большая часть подземных выработок нередко не выходит за пределы ореола интенсивного изменения, существенное значение в этом случае приобретает изучение кернов скважин. Методика построения метасоматической колонки остается той же. Однако в связи с многократным повторением отдельных метасоматических зон и неоднородным составом вмещающих пород здесь необходимо вначале шлифы разделить



Рис. 6. Последовательные ступени березитизации микродиоритов. Зарисовки шлифов, а — микродиорит неизмененный; б — хлоритовая зона: роговая обманка замещена хлоритом, андезин-альбитом, серицитом н кальцитом; в — анкеритовая зона: хлорит замещен анкеритом; г — серицитовзя зона1 альбит замещен серицитом, анкерит — частично кварцем и пиритом; д — кварц-серицитовая зона: серицитом замещены порфировые выделения плагиоклаза, кварцем — основная масса и анкерит; контуры псевдоморфоз по роговой обманке подчеркиваются особенностями распределения пирита и лсйкоксена; е — кварц-серицитовая зона с наложенной пиритизацией, пирит в виде мельчайших зерен пропитывает псевдоморфозы серицита по плагиоклазу, образует прожилки в кварцевой массе. На всех ступенях преобразования сохраняется реликтовая порфировая структура пород

в зависимости от состава первичных пород, а затем уже систематизировать их в виде таблиц.

В. При микроскопическом изучении пород необходимо установить: какими вторичными продуктами замещается тот или иной минерал; какова форма выделения новообразованных минералов; в какой мере они наследуют форму первичных минералов; как влияет структура и состав первичных пород на структуру и состав метасоматитов; как влияет интенсивность метасоматического преобразования на внешпий облик (цвет и структуру) пород.

В большинстве случаев даже в интенсивно метасоматически преобразованных породах сохраняются в той или иной мере структурные признаки первичных пород (рис. 6). Едва ли нужно доказывать, что умение восстанавливать по гидротермально измененной породе первичный ее облик имеет значение для решения не только вопросов околорудно го метасоматизма, но и геологического строения месторождения. Поэтому не так важно описать структуру и текстуру метасоматической породы, сколько вскрыть детали преобразования первичной структуры и степень ее сохранности.

После того как на основании просмотра шлифов выбраны необходимые пробы для химического анализа, образцы, предназначенные для дробления, сдаются на онредоление объемного веса пород. Затем образцы дробятся, квартуются, а необходимое количество материала сдается на химическое, спектроскопическое и в ряде случаев на иные виды исследований.

Из образцов, отвечающих этим пробам, делаются дополнительные шлифы (3—4) для проведения количественно-минерало гичееких подсчетов. Данные химических анализов должны быть увязаны с данными количественно-минералогических подсчетов. Это достигается путем пересчета количественноминерального состава на химический состав и сопоставления результатов с данными химического анализа. В результате такой увязки нередко удается установить важные ошибки в химических анализах или количественно-минералогических подсчетах. Один из возможных методов окончательного изображения результатов — составление графиков, где можно одновременно проследить изменение окислов в единице объема породы и изменепие минерального состава пород в процессе их преобразования (рис. 7).

SiOz,Ma/cM3

Рио. 7. Изменение минерального и симического состава диоритовых пор-фиритов при березитизации. Места етпора образцов даны на рис, 5; обр. 1 взят за пределами участка

 

Можно применять другие методы учета баланса вещества при метасоматозе, среди них наиболее интересен атомно-объемный метод В. А. Рудника (1966). Справедливости ради следует отметить, что поведение компонентов, содержания которых при метасоматозе изменяются контрастно, видно при любых методах пересчетов (Наковник, 1958; Боголепов, 1958; Казицын, 1958, и др.). Зная количество привнесенных и вынесенных компонентов в единице объема, нетрудно рассчитать общий баланс вещества во всем метасоматическом теле, что дает представление о масштабах химического преобразования пород. Такого рода расчеты выполнены, в частности, Я. Д. Готманом с соавторами для грейзенов и натровых метасоматитов (Готман, Малахова, 1965; Готман, Голева, 1973).

Глубокий анализ возможных ошибок, влияющих на точность учета баланса вещества, выполнен Ю. В. Казицыным (1966). Из этого анализа вытекает, что незначительные различия в содержании тех или иных компонентов в измененных породах по сравнению с исходными могут быть связаны не только с метасоматическим процессом, но и с первичной неоднородностью пород, ошибками химического анализа и т. д. Следовательно, уверенно говорить о привносе или выносе можно лишь в отношении тех компонентов, изменения в содержании которых проявляются достаточно контрастно.

Важно отметить, что механический отбор проб для химических анализов по разрезам вкрест простирания рудоносных зон, как правило, мало эффективен. Вариации состава метасоматитов связаны с различиями составов исходных пород, степенью метасоматического изменения, соотношением масштабов проявления предрудного, рудосопровождающего и пострудного метасоматоза и т. д. Поэтому понять химизм процесса можно лишь на основе тщательного петрографического изучения пород. Следует подчеркнуть, что изучение химизма представляет собой прсяеде всего практический интерес, так как позволяет решить вопрос о возможности использования для картирования околорудных метасоматитов относительно недорогих массовых методов анализа. В одних случаях показателем интенсивности процесса могут быть натрий-ка-лиевые отношения, в других — содержание углекислоты, серы и т. д.

Методы изучения породообразующих минералов метасоматитов зависят от задач исследования. Во всех случаях важпа правильная диагностика минералов. Как правило, для этой цели используются оптические методы. Что касается определений химического состава минералов, параметров их решетки и других констапт, то они служат для более углубленного их позпания и, как правило, выходят за пределы тех данных, которые необходимы для прикладного использования околорудных метасоматитов и их общей характеристики. Лишь диагностика глинистых минералов не может быть выполнена оптическим методами. Здесь обязательно требуется привлечение методов рентгеноструктурного, электронно-графического и термического анализов. Этот вопрос специально рассмотрен Г. Т. Волостных (1972).

Г. На основе анализа данпых детальной документации, погоризонтных планов, разрезов рассматривается влияние на форму и размеры метасоматических тел состава вмещающих пород, их структурно-текстурных и физикомеханических особенностей и характера строения разрывных нарушений. Полученные выводы имеют большое практическое значение. Так, незначительный по мощности ореол изменения в слабопроницаемых породах может быть вполне сопоставим по поисково-оценочной значимости с большим по размеру ореолом в туфах или туфобрекчиях.

Д. В практическом отношении особо важно решение вопроса о пространственной связи. Сюда относятся соотношение размеров метасоматических и рудных тел, приуроченность оруденепия к определенным метасоматическим зонам, положение орудепения в вертикальном разрезе метасоматических тел. Часто на распределение орудепения в пространстве значительно влияют состав и свойства исходных пород.

Опыт изучения эндогенных месторождений убедительно показывает, что основные по масштабам изменения пород, как правило, предшествуют рудо-отложению. Более поздние стадии минерализации, в том числе и собственно рудная, накладываются преимущественно на внутренние зоны зонально построенного ореола измененных пород, приводя к повторному их метасомати-ческому преобразованию и в существенной мере затушевывая более ранние процессы, которые связаны с предрудной стадией.

;.п1 Очевидно, что ореол околорудных изменепий можно описать только путем раздельного анализа парагенезисов минералов, связанных с различными стадиями. При этом важно учитывать следующие закономерности: изменения пород последующих стадий связаны непосредственно с формированием жил и прожилков; они развиваются локально, захватывают небольшие объемы пород и пространственно тяготеют к тем жилам, с которыми они непосредственно связаны; в пределах рудоносных зон изменения предрудной стадии образуют практически непрерывный сплошной ореол, в то время как более поздние изменения характеризуются пятнистым, неравномерным развитием; с рудосопровождающим и пострудным метасоматозом (околопрожилковым изменением) обычно связано развитие тех минералов, которые в этих участках были неустойчивы в процессе предрудного изменения.

Изучение разрезов вкрест простирания жил различных стадий является одним из основных методов изучения внутрирудных и пострудных изменений пород. Вопросы временных соотношений измененных пород и руд решаются главным образом во время документации, а в процессе камеральной обработки материалов уточняются и более строго обосновываются.

Для наглядности рассмотрим следующий пример. Предположим, что за счет пород типа кварцевого диорита возникает следующая метасоматическая колонка.

0.    Андезин, роговая обманка, кварц.

1.    Альбит, серицит, кальцит, хлорит, кварц»

2.    Альбит, серицит, анкерит, кварц.

3.    Серицит, анкерит, кварц.

4.    Серицит, кварц.

Как видно, во внутренней зоне устойчива кварц-серицитовая ассоциация. Если в этой зоне окажутся прожилки или жилы карбоната или хлорита, то это будет однозначно указывать на их более позднее происхождение, ибо в процессе формирования данной колонки эти минералы были неустойчивы. Если же в парагенезисе с карбонатом или хлоритом будут отмечаться другие минералы (в частности, рудные), то можно утверждать, что и они образовались после приведенной метасоматической колонки. Вот почему в процессе документации выработок важно выделять не только метасоматические зоны, но и жилы и прожилки, указывая их состав, а также участки богатого и бедного оруденения.

Вопрос о гепетических соотношениях измененных пород и руд решается в соответствии с теми критериями, которые рассмотрены в главе I.

Е. На основе анализа полученных данных рассматриваются вопросы практического использования измененных пород в конкретных условиях изученного рудного поля и месторождения. В свете установленных закономерностей анализируются перспективы отдельных участков рудного поля и месторождения, данные об уровне вскрытия рудных тел, перспективы оруденения на глубину и т. д. В основе предлагаемой методики лежит геологическое изучение. Именно на основе детального геологического изучения могут быть установлены главнейшие закономерности, знание которых и позволяет давать обоснованный прогноз. Что касается объяснения этих закономерностей, то здесь требуются уже другие приемы, в частности физико-химический анализ парагенезисов минералов, экспериментальное моделирование, термохимические расчеты и другие методы, которые применяются лишь при специальных тематических исследованиях. В общем же случае для целей геологической практики освещаются следующие вопросы: петрографические особенности вмещающих пород как фона, па котором развиваются процессы изменения; метаморфические и метасоматические изменения пород, предшествующие рудообразующему гидротермальному процессу; изменения пород, связанные с рудообразующим процессом.

При этом также рассматриваются следующие вопросы: внешние признаки околорудно измененных пород; условия их локализации и закономерности пространственного распространения; закономерности строения метасоматических ореолов и положение в них оруденения; петрографическая характеристика метасоматитов предрудной стадии; характеристика рудосопровождающего и пострудного метасоматоза; влияние различных факторов на форму и размеры ореолов околорудного изменения; химизм метасоматического процесса; характеристика породообразующих минералов; критерии отличия околорудных метасоматитов от сходных пород другого генезиса, развитых в районе; оценка возможных вариантов использования измененных пород в поисковооценочных целях; анализ перспектив определенных участков на оруденение.

При изучении конкретных объектов может возникнуть необходимость в рассмотрении ряда вопросов, имеющих принципиальное значение для данного месторождения. Так, например, иногда необходимо сформулировать методические указания по документации измененных пород, принципы их увязки на разрезах и планах, признаки, позволяющие восстановить исходные породы, критерии различия преобразований, связанных с гидротермальным и гиперген-ным процессами и т. д.

В заключение следует подчеркнуть, что автором рассмотрены только главнейшие вопросы методики изучения околорудных метасоматитов с целы» использования их для практических целей.

Глава IV

ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРОЦЕССОВ МЕТАСОМАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОРОД И ОРУДЕНЕНИЯ

В общем случае между процессами изменения пород и рудоотложения возможны следующие виды связи.

а. Тип синхронного оруденения, когда метасоматическое преобразование пород и рудоотложение происходят одновременно. Такие соотношения характерны для высокотемпературных редкометальных месторождений ниобия, тантала, бериллия, редких земель, циркония, тория. Рудные минералы при этом занимают в метасоматической колонке определенное место. Однако, как показывает детальное изучепие, рудные концентрации в метасоматитах распределены неравномерно, максимальное количество рудных минералов приурочено к участкам наиболее высокой пропицаемости. Можно утверждать, что основная масса рудных минералов выделяется не непрерывно в процессе метасоматического преобразования пород, а на определенных временных интервалах этого процесса. В тех участках, где в это время происходило наиболее интенсивное минералообразование (в силу тектонических или других причин), концентрируются и наиболее богатые руды. Однако резко повышенные по сравнению с фоновыми концентрации рудных минералов наблюдаются в пределах всей зоны метасоматитов, а взаимоотношения породообразующих и рудных минералов указывают на одновременность их образования.

Убедительным примером могут служить натровые метасоматиты, образующиеся в приконтактовых частях нефелин-сиепитовых массивов, с которыми связано ториево-пиобиевое и циркониевое оруденение (Омельяненко, 1974). Рудные минералы — торит, пирохлор, циркон — локализуются в определенных зонах метасоматических тел: пирохлор и циркон во внутренних, торит во внешних и промежуточных (табл. 5 и 6). Характерно, что образование торита происходит лишь при метасоматической преобразовании пород, содержащих кварц и кальцит, причем его отложение имеет месю лишь в промежуточных зонах колонки. В процессе разрастания тыловых зон происходит собирательная перекристаллизация торита, а затем и полное его замещение породо-

Таблица 5

Строение метасоматической колонки в альбитизированпмх нефелиновых сиенитах

Номер

зоны

Минеральный состав

Рудные и акцессорные минералы, связанные с альбитизацией

0

Биотитовый нефелиновый сиенит

 

1

Альбит, эгирин, нефелин, микроклин

 

2

Альбит, эгирин, нефелин

 

3

Альбит, эгирин

Пирохлор, циркон

4

Альби*

Пирохлор, циркон

Таблица 6

Строение метасоматической колонки в альбитизированиых алевролитах

Номер

ЗОНЫ]

Минеральный состав

Рудные и акцессорные минералы, связанные с альбитизацией

0

Алевролит неизмененный

Кварц, хлорит, биотит, серицит, кальцит Кварц, актинолит, биотит, альбит, кальцит Кварц, альбит, арфведсонит, микроклин, кальцит

 

1

Апатит

2

Торит, флюорит, сфен, апатит

3

Кварц, альбит, арфведсонит, микроклин

Торит, флюорит, сфен

4

Альбит, арфведсонит, микроклин

Сфен, флюорит, астрофиллит, торит, циркон

5

Альбит, эгирин, мнкроклин

Циркон, пирохлор, астрофиллит, флюорит Циркон, пирохлор, астрофиллит

6

Альбит, эгирин

7

Альбит

Циркон, пирохлор

образующими минералами. Закономерное положение торита в метасоматической колонке, так же как пирохлора и циркона, однозначно свидетельствует об одновременности их формирования с метасоматической колонкой.

Положение в метасоматической зональности дает возможность судить об условиях формирования рудного минерала. Так, тесная ассоциация торита с флюоритом, его образование по кварц- и кальцитсодержащим породам дает основание предполагать следующую реакцию, приводящую к осаждению торита:

Na2(ThFg) -J- SiOj -(- ЗСаСОз = ThSi04 -J- 3CaF j *}- ЭДагСОз -(- COg.

Эта реакция объясняет не только роль кварца • карбоната в разрушении фтористопатриевого комплекса тория, но и неустойчивость торита в условиях недостатка кремнезема. Последний связывается лишь в минералах, отвечающих условиям высокой активности натрия, — в альбите и эгирине. Поэтому альбитизация нефелиновых сиенитов не приводит к образованию торита. Следовательно, различия физико-химических условий в зонах метасоматической колонки обусловили следующее: в одних зонах имели место условия для переноса рудного элемента, в других — для его отложения, в третьих — для собирательной перекристаллизации рудного минерала или его растворения. Убедительные примеры подобных соотношений в апогранитных альбититах, бериллия, ниобия, тантала и других элементов рассмотрены А. А. Беусом (1968).

В ряде случаев синхронность метасоматического преобразования и рудоотложения может быть обусловлена взаимодействием растворов с порол*ми, вызывающими резкое изменение их кислотности или окислительно-восстановительных свойств. Такие породы являются своеобразными геохимическими барьерами. Так, поступление кислых гидротермальных растворов в известняки, скарны, ультраосновные породы может вызвать их нейтрализацию и отложение рудных минералов. Роль геохимических барьеров в отношении элементов с переменной валентностью могут играть также горизонты пород, богатые восстановителями. Приходится, однако, признать, что случаи синхронного образования метасоматитов и руд сравнительно редки.

б. Значительно более распространен тип сопряженного оруденения, при которо.м основные по масштабам изменения пород предшествуют рудоотложе-нию и синхронному с ним рудосопровождающему метасоматозу. При этом оруденение располагается в пределах общего поля измененных пород, как правило, среди зон наиболее интенсивного изменения. Предполагается, что рудоотложение происходит в результате эволюции тех же растворов, которые вызвали изменение вмещающих пород. Частая приуроченность руд (или наиболее богатых руд) к трещинам и зонам дробления метасоматитов отнюдь не свидетельствует о значительном временном разрыве околорудного метасоматоза и орудепения.

Основными факторами, определяющими эволюцию растворов, по-видимому, являются: изменение состава за счет взаимодействия с вмещающими породами; падение температуры в пространстве и времени; дегазация растворов; изменение pH растворов, обусловленное фильтрационным эффектом. Если процессы минералообразования происходят в спокойной тектонической обстановке, то по мере изменения свойств раствора будет происходить последовательная смена более ранних минеральных ассоциаций более поздними. Поздние минеральные ассоциации (в том числе и рудные) создают рассеянные концентрации во всем объеме метасоматически преобразованных пород.

Образование разрывных нарушений на той или иной стадии развития гидротермального процесса способствует оттоку поровых растворов в эти зоны разгрузки и благоприятствует значительной интенсификации процессов минералообразования в локальных участках. Таким образом, приуроченность оруденения к тектоническим зонам, наложенным на метасоматиты, свидетельствует не о временном разрыве процессов околорудного изменепия и рудоотложения, а об интенсификации минералообразования в процессе внутриминера-лизационных тектонических движений.

Рассматривая гидротермальный процесс как непрерывный, эволюционный, важно вместе с тем учитывать резкую неравномерность интенсивности процессов минералообразования на различных временных интервалах его развития. Резкое усиление интенсивности в первую очередь связано с образованием тектонических нарушений. Изложенная концепция снимает противоречия между представлениями о стадийном и эволюционном развитии гидротермальных процессов; полностью объясняет теснейшую пространственную связь измененных пород и руд; приуроченность богатых рудных концентраций к тектоническим зонам, наложенным на метасоматиты предрудной стадии; наличие бедных и рассеянных рудных концентраций в метасоматитах, не затронутых тектоническими движениями, и т. д.

Сравнивая месторождения единого генетического типа, нетрудно заметить, что тектоническая обстановка решительным образом влияет на масштабы проявления различных минеральных ассоциаций и закономерности их пространственного размещения, но она не изменяет коренным образом общую направленность развития гидротермально-метасоматических процессов от ранних стадий к поздним, обусловленную естественной эволюцией состава и свойств растворов во времени и в пространстве. Следовательно, тип сопряженного оруденения предполагает, что предрудное изменение пород и рудоотложение во времени тесно взаимосвязаны, являются звеньями единого гидротермально-метасоматического процесса, происходящего на фоне тектонических подвижек.

в. Тип наложенного оруденения характеризуется отсутствием генетической связи измененных пород и руд. Измененные породы представляют лишь благоприятную для рудоотложения вмещающую среду, на которую наложен более поздний самостоятельный процесс оруденения, нередко сопровождаемый собственными околорудными изменениями. Ярким примером служит семейство наложенных скарновых руд, объединяющее руды, образованные в результате взаимодействия с основной средой скарнов более поздних кислых рудоносных растворов. К этому семейству относятся шеелитовые, молибденитовые, полиметаллические и другие типы скарновых руд.

В ряде случаев совмещение метасоматитов и руд в пространстве связано с наличием общего структурного контроля по отношению к разновозрастным гидротермальным процессам. Особенно часто устанавливается наложение локальных гидротермально-метасоматических процессов на более ранние метасоматиты площадного развития. Очевидно, для типа наложенного оруденения необходимо выделять метасоматиты ранние, не связанные с рудообразующим гидротермальным процессом, коюрые не могут рассматриваться как околорудные, и собственно околорудные метасоматиты, генетически связанные с оруденением. Одним из наиболее убедительных доказательств генетической связи процессов околорудного изменения и оруденения является выдержанность формационного типа метасоматитов и связанных с ними руд в пределах крупных рудоносных провинций.

Г лава V

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РАЗМЕРЫ И ФОРМУ ОРЕОЛОВ ОКОЛОРУДНОГО ИЗМЕНЕНИЯ

Размеры и форма ореолов гидротермального изменения пород зависят от целого ряда факторов. Это в первую очередь особенности строения разрывных нарушений, состав вмещающих пород, физико-механические свойства пород, объем просочившихся растворов, продолжительность гидротермального процесса, температура и давление растворов. Влияние отдельных факторов удается оценить достаточно полно, о роли других можно высказать лишь наиболее вероятные предположения.

а. Структурная обстановка

Детали строения ореолов измененных пород в значительной степени определяются сочетанием и общим направлением тех разрывпых нарушений, по

Рис. 8. Строение ореола околорудного' изменения в"малопроницаемых породах, контролирующегося трещиной.

] — неизмененные поролы; метяспмятичелкие ноны: 2 — внешняя, 8 *— промежуточная, л —. внутренняя;

5 — рудная жила

 

X

1

1

1

1

1

 

•1-'Г 1. 1 ■1

1-

_1

 

|

I

у,

я

 

1

Ц i|/ ;г ;i; г

+ 1 f/'s \г

-—\з 1WMb

Ш* Е=Е|* I

 

Е

 

Рис. 9. Строение ореола околорудного^'изменения, контролирующегося широкой зоной пясслянпевания вполь тектонического' контакта компетентных и массивных пород.

которым просачивались растворы. Многообразие влияния структурной обстановки может быть сведено к трем крайним случаям.

A.    Изменения пород развиваются вдоль изолированной трещины в относительно слаботрещиноватых и малопроницаемых породах. Мощность ореолов изменения в этих случаях колеблется от десятков сантиметров до первых метров. Контуры ореола, как правило, очень четкие, параллельные рудной жиле, которая выполняет раствороподводящую трещину. Форма ореолов может быть сопоставлена с сильно уплощенной линзой. Примерами могут служить многие типично жильные месторождения, приуроченные к крутопадающим трещинам в плотных малопроницаемых породах (рис. 8).

Б. Пути движения растворов контролируются широкими зонами трещиноватости, брекчирования, рассланцевания. В этих случаях изменениями захватываются большие объемы пород, и мощности ореолов метасоматически преобразованных пород составляют десятки и сотни метров, редко до километра. Формы метасоматических тел определяются общими контурами участков просачивания растворов. Это могут быть столбообразные, линзообразные, причудливой формы тела (рис. 9, 10).

B.    Питающий канал представляет собой достаточно четкую тектоническую зону, вместе с примыкающими к ней оперяющими трещинами и участками трещиноватости. Вдоль отдельных оперяющих трещин относительно узкие ореолы изменения распространяются в сторону от главных структурных элементов на десятки и сотни метров. В целом же мощность метасоматических

 

Рис. 10. Строение ореола околорудного изменения, контролирующегося тектоническим блоком неравномерно раздробленных и трещиноватых пород.



1 — андезитовые порфириты слабо измененные; метасоматические зоны: 2 — внешняя, 3 — промежуточная, 4 — внутренняя; тектонические зоны: 5 — первого порядка, 6 — второго порядка, 7 — третьего порядка

Рис. И. Строение ореола околорудного изменения, контролирующегося тектонической зоной

с оперяющими ее трещинами.

1 — диориты; метасоматические зоны: 2 — внешняя, 3 — промежуточная, 4 — внутренняя; 5 — кварц-карбонатные жилы; 6 — тектоническая брекчия

ореолов изменяется от нескольких до первых десятков метров. Форма метасоматических ореолов сложная, древовидная (рис. 11).

Между тремя указанными крайними типами структурной обстановки имеются случаи, характеризующиеся переходными чертами.

б. Состав вмещающих пород

Как показывает изучение околорудных метасоматитов, формирование их связано с двумя группами процессов: кислотного выщелачивания и щелочного метасоматоза. При кислотном выщелачивании реакции растворов с породой направлены в сторону увеличения щелочности растворов, при щелочном метасоматозе реакции имеют противоположную направленность. В связи с этим целесообразно рассмотреть эти типы процессов отдельно.

А. Большая часть измененных околорудных пород формируется под воздействием растворов, производящих кислотное выщелачивание. Степень контрастности растворов и пород пропорциональна основности последних. В то время как под воздействием процесса кислотного выщелачивания все минералы основных и средних пород полностью замещаются вторичными продуктами, в породах кремнекислого состава часть минералов (например, кварц, мусковит, иногда калиевый полевой шпат) сохраняет устойчивость. В связи с этим в породах повышенной основности процессы кислотного выщелачивания проявляются значительно более контрастно, чем в породах кремнекислого состава. Возможно, именно с этим обстоятельством связано распространенное среди геологов мнение, что повышенная основность пород благоприятствует образованию более мощных ореолов околорудного изменения.

Вопрос о влиянии состава пород на мощность ореолов околорудной аргил-лизации кратко рассмотрен Тукером (Тоокег, 1963). Он приводит наглядную схему, на которой показана рудная жила, пересекающая породы различного исходного состава. Согласно этой схеме ореол изменения тем шире, чем больше мощность жилы и чем выше основность пород. На схему Тукера имеются ссылки в зарубежной и в отечественной литературе. Так как результаты наших исследований противоречат выводу Тукера, остановимся на этом вопросе более подробно.

Важно подчеркнуть, что приведенная Тукером схема не представляет собой реально наблюдаемых соотношений, а является абстрагированной иллюстрацией представлений этого исследователя. Как он сам отмечает, детальные вамеры мощностей зон изменения удалось сделать в ограниченном количестве мест (Тоокег, 1963, с. 10). Это связано с тем, что горные выработки, как правило, целиком располагаются в измененных породах. Вывод Тукера опирается на 15 замеров, приведенных в соответствующей таблице. Анализ данпых таблицы (Тоокег, 1963, с. 10) позволяет говорить о заметном разбросе цифр, причем некоторые из замеров противоречат выводу Тукера. Из сказанного следует, что вывод Тукера не однозначеп и носит предположительный характер. Как будет показано ниже, решепие данпого вопроса па основе упрощенного подхода вообще невозможно.

Рассмотрим некоторые модели, раскрывающие суть проблемы.

1. Предположим, что при прочих равных условиях (пропицаемость, пористость, характер разрывных нарушений, объем раствора, просочившегося через единицу объема пород) гидротермальный раствор воздействует на породы амфиболового и кварц-амфиболового состава. В общем случае в процессе кислотного выщелачивания амфибол будет замещаться комплексом вторичных

Рис. 12. Соотношение мощностей ореолов околорудного изменения в породах различного

 

состава:

а — амфиболового; б — кварц-аыфиболового; в — в переслаивающихся породах амфиболового, пироксено-вого, хлоритового, биотитового и т. д. и кварц-амфиболового состава; г — в гранитах и дайке основного состава; д — в амфиболитах и дайне гранит-порфиров, е — в гранитах и амфиболитах

минералов, а кварц сохранит устойчивость. Так как понижение кислотности растворов происходит только за счет метасоматического преобразования роговой обманки, то для нейтрализации одного и того же объема растворов потребуется меньший объем мономинеральных роговообманковых пород, чем кварц-роговообманковых. Отсюда очевидно, что чем больше в породах кварца и меньше амфибола, тем мощнее должен быть ореол околорудного изменения (рис. 12, а, б). Таким образом, данная модель будет характеризовать случай, когда мощность ореола обратно пропорциональна основности пород, что противоречит выводу Тукера.

2.    При прочих равных условиях березитизирующий раствор воздействует на породы амфиболового и кварц-серицитового состава. Так как кварц-сери-цитовая ассоциация равновесна с березитизирующим раствором, то метасоматических преобразований в этой породе не произойдет. Таким образом, в кварц-серицитовых сланцах, филлитах, слюдистых кварцитах метасоматические изменения вообще не проявятся, в то время как в амфиболитах будет образована четкая зона околорудного измепения. Очевидно, данная модель в какой-то мере будет подтверждать вывод Тукера.

3.    Гидротермальный раствор воздействует на переслаивающиеся породы амфиболового и кварц-амфиболового состава. В случае незначительной мощности прослоев между порциями растворов, находящихся в различных средах, будет происходить диффузионный обмен, а это приведет к выравниванию их состава. В результате мощности ореолов в породах амфиболового и кварц-амфиболового состава будут примерпо равны (см. рис. 12, в).

4.    Гидротермальный раствор просачивается по зове, пересекающей контакт гранитов и амфиболитов (см. рис. 12, е). Тогда согласно модели 1 мощность ореола в гранитах на удалении от контакта должна быть выше, чем в амфиболитах, а вблизи контакта она будет уменьшаться — здесь скажется нейтрализующее влияние амфиболитов. В контакте с амфиболитами мощность ореола в гранитах может оказаться даже ниже, чем в амфиболитах, так как биотит, как правило, более устойчив, чем амфибол. В таком случае данные замеров мощностей ореолов вдали от контакта будут противоречить выводу Тукера, а вблизи контакта согласовываться с ним.

5. Гидротермальный раствор просачивается по зоне, пересекающей амфиболиты, с дайкой гранитов (см. рис. 12, д). Как очевидно из вышесказанного, мощность ореола в гранитах будет меньше, чем в амфиболитах, что соответствует выводу Тукера. При обратных соотношениях, когда дайка основных пород находится в кислых, мощность ореола в пей будет выше, чем в гранитах (см. рис. 12, г), что также согласуется с выводом Тукера.

На основе рассмотренных моделей, а также сопоставления и анализа многочисленных данных документации и картирования измененных околорудных пород можно высказать следующие положения.

1.    По отношению к процессам кислотного выщелачивания породообразующие минералы характеризуются различной устойчивостью. Воздействие гидротермальных растворов на породы, сложенные устойчивыми минералами, не вызывает метасоматического преобразования последних. К таким породам относятся кварциты, кварц-мусковитовые и кварц-серицитовые сланцы, кремнистые сланцы, филлиты.

2.    Метасоматическое преобразование пород полностью прекращается, когда в процессе нейтрализации растворов достигается их равновесие с наименее устойчивым минералом. Мощность околорудпого ореола определяется границами устойчивости такого минерала.

3.    Чем выше содержание в горной породе малоустойчивых минералов (таких, как оливин, пироксен, амфибол, основной плагиоклаз), тем контрастнее проявляется метасоматическое преобразование пород, но тем меньший их объем требуется для нейтрализации растворов. Поэтому породы с высоким содержанием малоустойчивых минералов не благоприятны для образования мощных ореолов околорудного изменения (например, основные и ультраоснов-ные породы, скарны, известняки и т. д.).

4.    Таким образом, влияние состава пород на мощность ореола околорудного изменения выражается в двух противоположно направленных тенденциях, а именно: при отсутствии неустойчивых минералов изменения вообще ие проявляются, а высокое содержание малоустойчивых минералов вызывает быструю нейтрализацию растворов, что приводит к образованию маломощных ореолов изменения.

5.    Следовательно, при прочих равных условиях наиболее мощные ореолы изменения должны возникать в породах, содержащих небольшое количество малоустойчивых минералов.

Из изложенных положений следует, что вопрос о влиянии химического состава пород на мощность ореола околорудного изменения не может решаться в отрыве от конкретпого минерального состава.

Если рассматривать ряды пород, содержащих общий слабоустойчивый минерал, то в пределах таких рядов можно установить прямую пропорциональность между кремпекислотностью пород и мощностью ореола. Например, в ряду горнблендит — диорит — кварцевый диорит — граподиорит, в котором общим малоустойчивым минералом является амфибол, при прочих равных условиях наибольшая мощность околорудного ореола должпа быть в грано-диоритах, а наименьшая — в горнблендитах.

го Значительно труднее предсказать соотношение мощностей ореолов в породах с неодинаковым качественным составом минералов. Так, например, раз-

меры ореола изменения в гранитах определяются границей устойчивости биотита, а в гранодиоритах — амфибола.

Так как гранодиориты содержат больше оснований, то их нейтрализующее воздействие на раствор должно быть более значительным. Эта причина определяет тенденцию к образованию в гранодиоритах ореола меньшей мощности, чем в гранитах. С другой стороны, биотит при процессах кислотного выщелачивания более устойчив по сравнению с роговой обманкой. Следовательно, для достижения равновесия с биотитом понижение кислотности растворов должно быть менее значительным. Это обстоятельство обусловливает противоположно направленную тенденцию. Какая из этих тенденций окажется определяющей, будет зависеть от конкретного состава пород и минералов и особенностей гидротермального раствора. Поэтому невозможно заранее предсказать, будет ли более мощным ореол изменения в гранитах или в гранодиоритах.

Данные детальной документации с замерами мощностей ореолов изменения далеко не всегда позволяют однозначно решить вопрос о влиянии состава пород на мощность ореола. Как правило, при переходе рудоносной зоны из одних пород в другие меняются не только состав пород, но также их физикомеханические свойства, степень тектонической проработки пород, особенности строения разрывного нарушения. Объективно учесть относительное влияние каждого из этих факторов на мощность околорудного ореола не представляется возможным.

Опираясь на опыт изучения околорудных изменений в породах различного исходного состава, можно говорить о тенденции, выражающейся в том, что в целом для пород, содержащих Са—Mg-силикаты и алюмосиликаты (биотит, плагиоклаз, амфибол, пироксен и др.), мощность околорудного ореола обратно пропорциональна основности пород. В специфических условиях конкретной геологической обстановки эта тенденция может нарушаться, что не позволяет рассматривать ее в качестве строго установленной закономерности. Такие случаи, связанные со взаимным влиянием тесно перемежающихся пород различного состава, с неодинаковой относительной устойчивостью породообразующих минералов и т. д., рассмотрены выше. Можно, однако, утверждать, что как теоретическое рассмотрение вопроса, так и изучение природных объектов полностью опровергают вывод Тукера о наличии пропорциональности между содержанием в породах оснований и мощностью ореола околорудного изменения.

Вышеизложенные причины достаточно убедительно объясняют влияние состава пород па мощность метасоматического ореола. Однако в породах основного состава, как правило, значительно менее мощной, чем в кремнекислых породах, является также внешняя зона, в которой отмечаются лишь метаморфические преобразования.

Логично полагать, что при достижении равновесия раствора с породой метасоматические реакции должны прекратиться. Однако нейтрализация раствора не может вызвать прекращения чисто метаморфических реакций. Например, низкотемпературный раствор неизбежно должен вызвать деанортизацию основного плагиоклаза, хлоритизацию и серпентинизацию пироксена и другие реакции гидратации. Условия протекания таких реакций — наличие раствора пониженной температуры и присутствие в породе неустойчивого минерала (или минералов). В породах кислого состава это биотит, в породах основного состава — плагиоклаз, роговая обманка, пироксен. Если бы гидротермальные растворы проникали на равные расстояния в стороны от питающего канала в породах основного и кремнекислого состава, то мы бы имели и равной’ширины ореол метаморфизма.

Как убедительно показал детальный анализ данных, имеющихся в распоряжении автора, как правило, в породах повышенной основности ореол метаморфического изменения лишь незначительно превышает по мощности ореол метасоматических преобразований. Это свидетельствует о том, что в породах кремнекислого состава в общем случае растворы проникали на большие расстояния в стороны от питающего канала, чем в породах повышенной основности. Чтобы понять причины данного явления, рассмотрим объемные эффекты некоторых метасоматических реакций. Реакция замещения диопсида доломитом и кварцем

(Са, Mg)Si2Oe + 2С02 = (С.а, Mg)(C03)3 + 2SiOa.

В условиях постоянства объема данная реакция протекать не может, так как объем конечных продуктов реакции на 40% превышает объем начальных продуктов. Поэтому реакции карбонатизации неизбежно сопровождаются выносом кремнезема. Как крайний случай, реакции с полным выносом кремнезема можно написать:

(Са, Mg)Si206 -)- 2COg -j-4Н+-j-2Н20 =(Са, Mg)(C03)2-f-2H,iSi04.

При полном выносе кремнезема объем карбоната окажется на 2,7% меньше, чем объем диопсида. Изучение конкретных случаев показывает, что в природных условиях происходит частичный вынос Si02. Таким образом, карбонати-зация диопсида в природе происходит по способу, занимающему промежуточное положение между приведенными крайними типами реакций. Чем больше в породах трещин и пустот, тем больше будет выделяться кварца, который играет роль так называемого «вполне подвижного минерала» (Коржинский, 19572). Следовательно, данная реакция вызовет закупорку пор и трещин в породах, что не будет благоприятствовать циркуляции растворов.

Нетрудно показать, что замещение основного плагиоклаза карбонатом, серицитом и кварцем также вызовет аналогичный эффект. Таким образом, метасоматические преобразования пород основного состава неизбежно вызывают закупорку путей циркуляции гидротермальных растворов, что не благоприятствует их глубокому проникновению в стороны от питающего канала.

Рассмотрим теперь реакции кислотного выщелачивания в кремнекислых породах типа гранитов. Так как биотит составляет небольшой объем пород, а кварц не участвует в реакции, основное значение здесь будут иметь преобразования полевых шпатов. В случае процессов типа березитизации будем иметь:

3NaAlSi308 + 2Н+ + К+ = KAlSi3O,0(OH)2 + 6Si02 + 3Na+.

альбит    серицит    кварц

Объем продуктов реакции на 9% меньше объема альбита. Следовательно, пористость пород должна существенно возрасти:

3KAlSi3Og + 2Н+ = KAlSi3O10(OH)2 + 6SiO, + 2К+.

калиевый полевой шпат    серицит

Эта реакция приводит к увеличению пористости на 15%.

Метасоматические преобразования пород гранитного состава приводят к увеличению пористости, что благоприятствует проникновению растворов на значительные расстояния в стороны от питающего капала. Таким образом, влияние состава пород па мощность метасоматического ореола определяется,

с одной стороны, содержанием в них малоустойчивых минералов, способных нейтрализовать раствор и, с другой стороны, объемным эффектом метасоматических реакций, ведущих к образованию или, напротив, к закупорке микротрещин и пор.

Как уже отмечалось, точка зрения Тукера разделяется многими геологами. Причины этого, по нашему мнению, заключаются в следующем. Изменения пород, богатых основаниями, выглядят исключительно контрастно. Темного цвета породы под воздействием аргиллизирующих или березитизирующих растворов становятся светло-серыми, а иногда белыми, что в первую очередь связано с замещением темноцветных минералов карбонатом. Чем больше темно-цветных минералов содержится в породе, тем контрастнее выглядят изменения.

Содержание темноцветных минералов в породах кремнекислого состава незначительно. В связи с этим внешние особенности пород (цвет, структурнотекстурные особенности) в основном определяются кварц-полевошпатовой составляющей. Замещение в них темноцветных минералов (например, биотита — карбонатом, серицитом или каолинитом) мало влияет на внешние особенности пород. Вместе с тем, как показывают результаты картирования, изменепия, выражающиеся в замещении биотита, нередко захватывают значительные площади. Одпако из-за слабой контрастности такие изменения либо вообще не учитываются, либо принимаются за фоновые (площадные) и не рассматриваются в качестве околорудных. За околорудные же изменения принимаются лишь преобразования пород, непосредственно примыкающие к рудоносным зонам, в которых отчетливо проявляется замещение вторичными минералами полевых шпатов. Такие зоны, как правило, имеют небольшую мощность, чта и определяет ложный вывод о незначительной мощности околорудного ореола.

Б. Влияние состава вмещающих пород на мощность околорудных ореолов при процессах щелочного метасоматоза сказывается значительно слабее. Изучение щелочных метасоматитов убедительно показывает, что определяющее влияние на мощность ореолов в этих случаях имеет структурный фактор. Независимо от состава пород метасоматические преобразования за пределы участков дробления практически не распространяются.

Вместе с тем даже в условиях интенсивной циркуляции растворов в породах, лишенных глинозема (например, кварцитах, известняках), щелочной метасоматоз может вообще не проявиться. Изучение щелочных метасоматитов показывает, что метасоматические реакции сопровождаются в большинстве случаев уменьшением пористости, а это препятствует проникновению растворов в стороны от зон дробления.

В целом при прочих равных условиях для образования наиболее мощных ореолов щелочного метасоматоза наиболее благоприятны богатые кремнеземом породы типа гранитов, песчаников, липаритов; наименее благоприятны породы основного и ультраосновного состава. Более детальное рассмотрение этого вопроса вряд ли целесообразно, так как в основном мощность ореолов щелочного метасоматоза определяется размерами зон дробления и интенсивной трещиноватости, а состав исходных пород имеет резко подчиненное значение.

в. Филико-механические свойства пород

Метасоматические изменения пород происходят при обязательном участии водных растворов. Следовательно, замещение минерала вторичными продуктами осуществляется лишь в том случае, если минерал соприкасается с гидротермальным раствором. Чем больше площадь соприкосновения и чем

интенсивнее движение растворов, тем

полнее будут проходить метасоматические реакции. Этому в равной мере способствуют высокая пористость и проницаемость пород. Эти же факторы способствуют вовлечению в гидротермальное преобразование больших масс вмещающих пород. В ряде случаев высокопористые, высокопроницаемые породы служат путями движения растворов в той же мере, что и зоны разрывных нарушений, дробления и трещиноватости. Чтобы представить влияние физико-механических свойств пород на форму и размеры ореолов изменений, рассмотрим два крайних случая.

////// ////А/ / / / / / /

 

А. Циркуляция раствора осуществляется по трещине. Вмещающая порода характеризуется ничтожной проницаемостью и пористостью, приближающейся к нулю. В этом случае химическое взаимодействие раствора с породой будет происходить на поверхности стенок трещины. Если в процессе метасоматического преобразования пород пористость будет возрастать (как это часто и происходит), то фронт взаимодействия раствора с породой будет постепенно подвигаться в стороны от трещин. В результате образуется ореол измененных пород, в виде своего рода защитной оболочки, как бы предохраняющей неизмененные породы от активного воздействия растворов. Постепенное увеличение мощности ореола будет способствовать замедлению скорости фронта метасоматического взаимодействия. Можно ожидать, что в этом случае образуется очень узкий ореол измененных пород. В этом ореоле вблизи трещины будут располагаться максимально измененные породы, отвечающие по составу условиям равновесия с гидротермальным раствором. В стороны от трещины должна наблюдаться четкая смена продуктов метасоматического изменения, отражающих последовательное затухание интенсивности процесса вплоть до неизмененных пород.

Рис. 13. Увеличение мощности ореола околорудного изменения в высокопорн-стых породах под экраном слабо проницаемых пород»

1 — гнейсы и кристаллические сланцы; 2 — конгломераты; 3 — песчаники; 4 — алевролиты; s — известняки; в — тектоническая трещина; 7 — измененные породы

 

Б. Вмещающая порода характеризуется очень высокой проницаемостью и пористостью. В этом случае гидротермальный раствор будет глубоко проникать в стороны от трещины, захватывая изменением большие массы пород. Большая площадь взаимодействия пород с раствором обусловит существенное влияние состава исходных пород на состав раствора. Это обстоятельство должно являться причиной относительно быстрой нейтрализации раствора. Для развития метасоматического процесса с образованием продуктов наиболее интенсивного метасоматического преобразования необходимо поступление новых (свежих) порций растворов. Очевидно, степень метасоматической проработки пород будет зависеть от скорости движения растворов и от продолжительности процесса. При достаточно большом объеме просачивающихся растворов должны образоваться значительные по мощности ореолы измененных пород.

В ряде случаев высокопористые легкопроницаемые породы (например, неметаморфи-зованные песчаники и туфы) сами служат путями движения растворов, выполняя роль разрывных нарушений. Особенно часто такие соотношения соблюдаются на пластовых месторождениях, приуроченных к не-метаморфизованным песчаникам и конгломератам. Очевидно, в общем случае повышенная пористость и проницаемость пород будут способствовать вовлечению в метасоматическое преобразование больших объемов пород и более равномерной их проработке. При пересечении разрывным нарушением пород с резко различивши

физико-механическими свойствами становится особенно заметным влияние этих свойств на мощность и форму ореолов околорудного изменения и рудных тел (рис. 13). Следует отметить, что высокопроницаемые породы отнюдь не всегда являются высокопористыми. Так, аргиллиты, алевролиты, филлиты, сланцы благодаря наличию трещин сланцеватости в большей мере способствуют проникновению растворов на значительное расстояние в сторону от питающих каналов.

. ... . <" .' . . . . . . . * . . «'■' ^ ^ г' i . . ^

X х

%>' ' . . . ту ^...

1 ь С ** ** f* г' ' у" s . .

• с» • ° • Z

' \ tyS/ \ х.

.• V: -•> >• ’А , Л >чх / Л/х

^ ^ г* г' ^ ^ Г^\ ••••

г* s' s' S ^ г'/Х * х х/

л'' г' г' s' ^ s' * S' Г* Г* г* **

X 2

И^|* 1^31^    [. ♦ * **J 7

 

Г А1

 

Рис. 14. Изменение особенностей строения тектонической зоны и мощности ореола околорудного изменения при переходе из аргиллитов в дайку кварцевых диоритовых порфиритов.

1 — аргиллиты; 2 — кварцевые диоритовые порфириты; 3 — тектоническая брекчия; 4 — трещины и жилы; 5 — зона интенсивной трещиноватости; 6 — рассланцованпые аргиллиты; 7 — контуры ореола измененных пород

 

Малокомпетентные породы, склонные к хрупким деформациям, могут оказывать на локализацию метасоматитов совершенно различное влияние. В тех случаях, когда они слагают крупные массивы, они выступают в роли жестких блоков (своеобразных «наковален»), вблизи контактов с которыми происходит интенсивное рассланцевание высококомпетентных пород. Такие условия благоприятствуют образованию мощных протяженных метасоматических ореолов в первую очередь благодаря значительной мощности зон расслан-цевания.

Если же кристаллические малокомпетентные породы образуют небольшие по размерам тела среди пород, более склонных к пластичным деформациям, то они оказываются исключительно благоприятными для дробления, катаклаза, трещинообразования. В ряде случаев метасоматиты практически наследуют форму таких тел. Участки пересечения нарушениями даек, залегающих среди алевролитов — аргиллитов, благоприятны для образования широких зон брек-чировапия, а следовательпо, для увеличения мощности метасоматитов и рудных тел (рис. 14).

Таким образом, физико механические особенности пород влияют на форму и размеры метасоматических ореолов как непосредственно, так и косвенпо через структурные элементы, особенности которых в свою очередь целиком определяются физико-механическими свойствами пород.

Следует подчеркнуть, что влияние физико-механических особенностей пород достаточно многообразно: в одних случаях большую роль играет пористость пород, в других — проницаемость, в третьих — прочностные свойства пород. Каждое из этих свойств может приобретать особенно большое значение в конкретной геологической обстановке.

г. Другие факторы

Оруденение обычно приурочено к определенным участкам рудоносных структур; в других участках оно либо полностью отсутствует, либо имеет рассеянный характер. Равным образом, будучи в целом приуроченными к разрывным нарушениям, изменения пород локализуются лишь в определенных их участках. В отдельных случаях имеются благоприятные структурные и литологические условия, а изменения пород и оруденение не получают достаточного развития. Причины этого пока не ясны. Возможно, это связано со спецификой строения нарушений в более глубоких участках, с положением источника растворов в земной коре или какими-то другими факторами.

Очевидно, степень гидротермальной проработки пород зависит от объема просочившихся через них растворов и определяется скоростью движения растворов, размерами фронта движения, продолжительностью процесса. В случае незначительного объема растворов в гидротермальный процесс вовлекаются лишь участки пород, примыкающие к наиболее проницаемым зонам. Большие объемы растворов обусловливают вовлечение в гидротермальный процесс участков, находящихся на сравнительном удалении от основных питающих каналов. Соответственно размеры ореолов околорудного изменения, а также их форма в значительной мере зависят от объема просочившихся растворов. Об относительной роли этого фактора мы можем судить по различной интенсивности проявления гидротермального процесса в различных участках рудного поля, месторождения, рудоносной зоны.

Температура растворов в значительной мере определяет их подвижность: чем она ниже, тем больше вязкость растворов, и, следовательно, тем в большей степени движение растворов контролируется трещинами. При повышенных температурах растворы приобретают способность проникать по межзерновым пространствам и порам, трещинкам спайности и т. д. Поэтому при более высоких температурах изменением захватываются большие объемы пород, а форма ореолов в меньшей степени зависит от узора структурных элементов.

В заключение следует подчеркнуть, что при оценке металлогенического и поисково-оценочного значения того или иного проявления гидротермального изменения пород очень важно учитывать влияние вышеотмеченных факторов. Действительно, при оценке перспективности различных участков в первую очередь заслуживают внимания те из них, в пределах которых гидротермальный процесс проявлен с максимальной интенсивностью. Естественно, об интенсивности процесса в первую очередь свидетельствуют размер ореола и степень метасоматического преобразования пород. Однако при равных размерах ореолов большего внимания заслуживает ореол в породах основного состава по сравпению с породами кислого состава, так как для его образования требуется процесс более высокой интенсивности. То же можно сказать об ореоле в малопористых породах по сравнению с таковыми в породах высокопористых. Конкретный геологический материал может внести существенные коррективы в эти общие положения.