7. Продуктивные и рудные формации

Как видно из предыдущих разделов 3-6, геологические формации имеют самое разное происхождение и весьма часто содержат месторождения полезных ископаемых. Последние являются аналогами горных пород, но имеют малую распространенность. По этой причине в название геологических формаций полезные ископаемые включаются сравнительно редко.

Термин «рудная (жильная) формация» применялся еще А. Вернером в XVIII в., в России – К.И. Богдановичем в самом начале ХХ в. Анализ месторождений полезных ископаемых является одной из важнейших задач формациологии. Академик В.И. Смирнов подчеркивал, что все многообразие обстановок, обусловивших появление рудных месторождений, может быть сведено к сравнительно ограниченному набору рудных формаций.

Осадочные и вулканогенно-осадочные формации, содержащие сингенетические (пластовые) месторождения полезных ископаемых, традиционно рассматриваются как продуктивные (угленосные, марганценосные, фосфоритоносные и др.). Есть месторождения, залегающие почти согласно или обладающие согласносекущими отношениями с вмещающими осадочными и вулканогенно-осадочными породами. Такие месторождения относятся к стратиформным. Залежи рудных и нерудных полезных ископаемых образуются при становлении интрузивов. Они носят название магматогенных (плутоногенных). Большая группа месторождений связана с метасоматическими формациями. В большинстве случаев метасоматиты содержат те или иные полезные ископаемые, в связи с чем выявление метасоматических формаций и оценка их минерагенического потенциала имеет важное значение.

Под рудной формацией следует понимать группы месторождений с близкими геологическими условиями нахождения и со сходным минеральным составом руд. Данное понятие имеет большое сходство с понятием «промышленный тип месторождений полезных ископаемых». Но рудная формация может заключать лишь точки минерализации или рудопроявления, не имеющие практического значения. Таким образом, она охватывает более широкий диапазон минеральных ассоциаций, включающих в себя парагенезы полезных (в том числе рудных) минералов.

7.1. Продуктивные и рудные формации коры выветривания

Кора выветривания – это продукт гипергенного метасоматоза, как правило, имеющий зональное строение (снизу вверх: дезинтегрированная коренная порода, сапролит, глинистый элювий, в некоторых случаях – латерит и др.). Некоторые литологи (В.П. Казаринов) рассматривают кору выветривания в качестве геологической формации, включая в нее также переотложенные продукты (прежде всего карстовые образования).

Кобальт-железо-никелевая ф. – ассоциация преимущественно рыхлых руд, связанных с корами выветривания серпентинитов (формаций офиолитовой или габбро-гипербазитовой). Руды содержат 1-3 % никеля, 0,05-0,3 % кобальта и до 45 % железа. Часть рудных тел локализована в глинах и суглинках карстовых депрессий и делювиальных образованиях.

Бокситовая ф. – плащеобразные залежи высокосортных и железистых латеритных бокситов, характерных для палеоген-неогеновых кор выветривания тропического пояса. Сюда же относят карстовые бокситы – залежи в суглинках и глинах карстовых депрессий.

Марганцевая ф. – оксидные высокосортные руды, связанные с корами выветривания марганцовистых метаморфических пород раннего докембрия (гондитов, итабиритов), которые образованы в кайнозое в тропическом поясе.

Фосфоритовая ф. – рыхлые, кусковые и каменистые (ноздреватые, брекчиевые) фосфориты, связанные с карстовыми депрессиями кремнисто-известняково-доломитовой фосфоритоносной формации. Элювиальные профили по карбонатным породам не развиваются. Избирательное гипергенное изменение этих толщ сводится к развитию депрессий покрытого карста с глинисто-кремнисто-фосфатным выполнением. Глубина депрессий доходит до 180-240 м, а площадь – до нескольких квадратных километров.

Каолиновая ф. – скопления остаточных и отчасти переотложенных (делювиальных, озерных и др.) каолинов белого, буровато-белого цвета. Благоприятными коренными породами являются граниты, глинистые сланцы, гнейсы. Каолины связаны с корами выветривания субтропического и теплого гумидного климата кайнозоя.

7.2. Формации россыпных месторождений

Золотоносных россыпей ф. – аллювиальные, отчасти элювиально-делювиальные концентрации золота в галечных, песчано-галечных, песчаных, реже суглинистых отложениях речных долин. Золотоносные отложения («пески») обычно перекрыты незолотоносными аллювиальными, ледниковыми, делювиальными образованиями («торфа»). Эта рудная формация в прошлом играла ведущую роль в золотой отрасли России, но до сих пор является одним из основных источников драгметалла. Как правило, сейчас россыпи перерабатываются повторно (порой многократно) при содержаниях золота в доли грамма на 1 м³.

Оловоносных россыпей ф. – аллювиальные и прибрежно-морские россыпи касситерита. Локализованы в районах распространения гранитоидов и кварц-хлорит-турмалиновых метасоматитов, содержащих касситерит.

Алмазных россыпей ф. – скопления зерен алмаза в речных, элювиально-делювиальных, реже озерных и прибрежно-морских отложениях четвертичного и более древнего возраста. Промышленное значение имеют гравийно-галечные, гравийно-песчаные отложения, обогащенные алмазом (от долей карата до 1-2 карат на 1 м³).

Янтарных россыпей ф. – скопления янтаря в мелководных песках Балтийского моря. Являются единственным источником добычи янтаря в Калининградской области РФ, Литве и Германии.

7.3. Формации осадочных месторождений

В эту подгруппу включены продуктивные и рудные формации, связанные с седиментационно-диагенетическим и постдиагенетическим накоплением полезных минералов и их ассоциаций. В виду большого числа известных продуктивных и рудных формаций, рассмотрим только главнейшие.

Лептохлорит-гетит-гидрогетитовая железорудная ф. – скопление оолитовых бурожелезняковых руд в глинисто-алевролит-песчаных отложе-ниях. Образовались путем осаждения из речных вод гидрооксидов железа в прибрежной части моря.

Сидеритовая стратиформная ф. – залежи сидеритов в карбонатных, терригенных угленосных и вулканогенно-осадочных геологических ф. Сидериты образуются при диагенезе и гидротермальном низкотемпературном метасоматозе вмещающих доломитов, алевролитов и песчаников.

Марганцеворудная кремнисто-глинисто-песчаниковая ф. – ассоциация морских мелководных кремнисто-терригенных отложений платформенных областей и срединных массивов – геосинклинальных, содержащая пласты и линзы оксидных и карбонатных руд марганца. С ней связаны крупные месторождения Грузии и Украины.

Марганцеворудная карбонатная ф. – парагенез массивных известняков и доломитов, родохрозитовых и манганокальцитовых руд. Формация образовалась в геосинклинальных условиях на средней стадии развития. Относится к редко встречающемуся типу месторождений марганца (Усинское Кузнецкого Алатау).

Бокситовая терригенно-карбонатная ф. – ассоциация ритмически построенных известняков, аргиллитов, аллитов и бокситов, сформированная в геосинклинальных условиях на средней стадии развития в пределах приморских каровых полей, куда сносился с прилегающих частей суши материал размываемой латеритной коры выветривания. Формация имеет важнейшее значение для России и ряда стран Европы (Венгрия, Греция, Франция, Югославия и др.).

Фосфоритовая аргиллит-песчанико-алевролитовая ф. – сочетание слоистых терригенных пород с глауконитом и горизонтами фосфоритовых конкреций. Она образовалась на плитной стадии платформенного развития в мелководном теплом море, изобиловавшем живыми организмами и водорослями. С этой формацией связан ряд месторождений зернистых и желваковых фосфоритов.

Фосфоритовая кремнисто-известняково-доломитовая ф. – ассоциация пластовых и массивных карбонатных пород, горизонтов фтанитов, пластов и линз фосфоритов. Могут присутствовать аргиллит-алевролитовые ритмы. Формация образовалась в миогеосинклинали на средней стадии развития. К этой формации относится крупнейший в Средней Азии фосфоритоносный бассейн Каратау в Казахстане.

Угленосные терригенные и карбонатно-терригенные ф. – ритмически построенные континентальные песчано-алевролито-аргиллитовые последова-тельности, в отдельных случаях включающие пласты морских известняков. По фациальным условиям образования угли могут быть аллювиально-озерными или паралическими (прибрежноморских болот). Угленосные ассоциации возникали в обстановках гумидного климата преимущественно в краевых, орогенных прогибах и в пределах платформ (на авлакогенной, плитной и эмерсивной стадиях). Угленосной нередко является верхняя континентальная молассовая ф. и нижняя терригенная ф. зарождающихся геосинклинальных систем.

Соленосная гипсо-терригенно-карбонатная ф. – ритмически построен-ная ассоциация известняков, доломитов, аргиллитов, алевролитов (иногда песчаников), мергелей, гипсов (ангидритов) и солей. Она накапливается в аридном климате преимущественно в пределах платформ, краевых и орогенных прогибов. Отложения могут быть полностью континентальными, лагунными, континентально-морскими и чисто морскими. В последнем случае в составе формации резко преобладают карбонатные породы.

7.4. Рудные формации инфильтрационных месторождений

Концентрации химических элементов с переменной валентностью образуются в зоне питания, движения и разгрузки грунтовых вод на геохимических барьерах. Химические элементы избирательно выпадают из весьма разбавленных растворов, образуя рудные скопления (тонкую вкрапленность, пленки, прожилки, линзы и гнезда богатых руд.

Урано-ванадиево-селеновая терригенная рудная ф. – ассоциация конгломератов, песчаников, аргиллитов и алевролитов с наложенным, секущим оруденением, локализованным в приповерхностной части разреза.

Медная терригенная рудная ф. – скопление минералов меди в красноцветных песчаниках. Оруденение большей частью носит рассеянный характер с отдельными гнездами компактных руд.

7.5. Магматические продуктивные и рудные формации

По условиям формирования месторождений в интрузивных породах выделяют раннемагматические, позднемагматические и ликвационные место-рождения. Первые возникают на ранней стадии кристаллизации магм вследствие накопления тугоплавких рудных минералов, вторые – на заключи-тельной стадии за счет обогащения рудными минералами остаточных расплавов и отделяющихся от магм надкритических флюидов. Ликвационные месторождения образуются вследствие отделения от основной магмы несмеши-вающегося с ней тяжелого сульфидного расплава, который обычно кристаллизуется в придонной части слоевых интрузий, но может внедряться по трещинам и разрывным нарушениям в средние и верхние части. Особняком стоят алмазоносные кимберлиты. На основе термодинамических расчетов, скорректированных экспериментальными работами по получению синтетичес-ких алмазов, установлено, что алмаз образуется в мантии на глубинах 150-200 км при температурах 1100-1400^оС и давлениях 45-75 килобар. При образовании щелочно-ультраосновных расплавов кристаллы алмаза механически захваты-ваются и транспортируются в верхние части земной коры, где размещаются кимберлитовые трубки.

Хромитовая дунит-перидотитовая рудная ф. – скопления хромита в массивах дунитов, реже перидотитов. Ультраосновные породы обычно серпентинизированы. Рудные тела линзовидные и неправильной формы, образуются как на ранних, так и на поздних стадиях становления интрузивов геосинклинальных областей.

Титаномагнетитовая габбро-анортозитовая рудная ф. – скопления вкрапленных и частью сплошных руд титаномагнетита и ильменита в габброидах. По генезису они позднемагматические. Рудоносные интрузии внедрялись при развитии геосинклиналей и на стадии тектоно-магматической активизации кристаллических щитов.

Алмазоносных кимберлитов и лампроитов ф. – концентрации кристаллов алмаза разных размеров в трубчатых телах кимберлитов и дайках лампроитов, внедряющихся в стадию тектоно-магматической активизации платформ.

Медно-никелевая габбро-норит-пироксенитовая рудная ф. – залежи сплошных и вкрапленных медно-никелевых с кобальтом и платиноидами руд в дифференцированных интрузиях, образовавшихся в стадию тектоно-магматической активизации платформ.

Нефелиновая и апатит-нефелиновая габбро-сиенитовая ф. – скопления уртита, нефелинового сиенита, нефелин-апатитовой руды в интрузиях центрального типа, сложенных щелочными габброидами и сиенитами и возникающих на стадиях повторного орогенеза геосинклинально-складчатых областей и тектоно-магматической активизации древних платформ.

Редкоземельная сиенитовая рудная ф. – жильно-вкрапленные месторождения церия, лантана и ниобия в сиенитах и нефелиновых сиенитах. Главными рудными минералами являются колумбит, лопарит, эвдиалит. Формация образуется при тектоно-магматической активизации.

Редкоземельная-редкометальная пегматитовая ф. – ассоциация пегматитов, возникшая в связи с анатексисом метаморфитов при термодинамических условиях гранулитовой фации. Преобладают кварц-микроклиновые разности с вкрапленностью и прожилками ортита, фергусонита, монацита, танталониобатов, урановых слюдок. Связана с нуклеарной стадией становления земной коры (архей).

Слюдоносных пегматитов ф. – парагенез кварц-мусковит-микроклиновых пегматитов, возникающих при селективном плавлении метаморфитов в термодинамических условиях амфиболитовой фации. Связана со щитами древних платформ.

Хрусталеносных пегматитов ф. – ассоциация кварц-мусковит-микроклиновых пегматитов, образующихся при становлении гранитных интрузий орогенной стадии. Пегматиты залегают в материнских гранитах, содержат занорыши с горным хрусталем, мусковитом, топазом и бериллом.

Апатит-форстерит-магнетитовых карбонатитов ф. – штоко- и линзовидные тела кальцитовых и анкеритовых карбонатитов с телами руд железа среди щелочно-ультраосновных пород, связанных с эпохой тектоно-магматической активизации платформ.

Редкоземельно-редкометальных карбонатитов ф. – штоки и жилы анкеритовых, доломит-анкеритовых карбонатитов, связанных с интрузиями щелочных сиенитов и габброидов. С формацией связаны месторождения тантала, ниобия и редких земель.

Железорудная вулканическая ф. – месторождения гематита в эффузивах среднего состава (порфиритах). Связаны с вулканизмом орогенной стадии.

Железо-марганцево-полиметаллическая вулканогенно-карбонатная ф. – ассоциация слоистых известняков, кремнисто-глинистых пород, яшм, спилитов и туффитов, содержащая горизонты гематитовых железных, браунит-гаусманитовых и родохрозитовых марганцевых и свинцово-цинковых руд. Формация связана с орогенными прогибами геосинклинально-складчатой области.

Колчеданная медно-полиметаллическая ф. – парагенез сульфидов меди, свинца и цинка в вулканогенно-осадочной формации, представленной эффузивами диабазового и андезит-базальтового составов, их туфами, туффитами, сланцами и известняками. Рудные тела имеют пластовую, линзовидную, столбообразную форму. Есть признаки синхронного отложения рудного, осадочного и пеплового материала. Характерно многоярусное расположение рудных тел. Формация накапливалась в эвгеосинклинальных прогибах.