книги из ГПНТБ / Геология и полезные ископаемые Киргизии [сборник]

ются методом электромагнитной, сепарации и могут найти, широкое применение в металлургии; их с успехом можно ис­ пользовать и в сельском хозяйстве в качестве микроудобрения. Идентичные отложения ордовика имеют место и в других за­ падных районах Тянь-Шаня, где не исключена возможность обнаружения подобного оруденения с промышленными содер­ жаниями полезных компонентов. В Зеравшано-Гиссарской гор­ ной системе Южного Тянь-Шаня в составе отложений ордовикнижнего силура установлена и изучена марганценосная вулка­ ногенно-осадочная карбонатно-терригенная формация.

Данные, имеющиеся по отложениям силура, очень скуд­ ные. Известно лишь, что некоторые осадочные комплексы этого времени, в частности кремнистые формации Южного ТяньШаня, являются марганценосными.

В Срединном Тянь-Шане широко распространено свинцово-цинковое оруденение пластового типа, приуроченное

стратиграфических горизонтов со свинцово-цинковым орудене­ нием: нижнеживетский, верхнеживетский, франский, нижнетурнейский и намюрский. Оруденение отличается выдержан­ ностью рудоносных горизонтов по простиранию в пределах большой площади. Описываемый тип оруденения многими ис­ следователями относился к телетермальной группе месторож­ дений. Однако ряд геологов, изучавших литологический состав и рудоносность карбонатных формаций Срединно-Тянь-Шань- ского региона в последние годы, пришел к выводу о первично­ осадочной природе свинцово-цинкового оруденения пластового типа. Группа научных сотрудников, занимающаяся изучением1 литологии и оруденения отложений девона и нижнего карбона Срединного Тянь-Шаня под руководством В. М. Попова отме­ чает, что «как пластовые, так и секущие свинцово-цинковые залежи формировались на фоне и за счет сингенетического повышенного содержания свинца и цинка в карбонатных (в основном доломитовых) породах в стадии диагенеза и ката­ генеза»..

В ряде районов Южного Тянь-Шаня установлено широкое распространение бокситовых залежей, приуроченных к девонкижнекарбоновым карбонатным формациям. Здесь не исклю­ чена возможность нахождения промышленных месторождений

20

Ф. И. Вольфсон

НЕКОТОРЫЕ НОВЫЕ ИДЕИ В УЧЕНИИ ОБ ЭНДОГЕННЫХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Проведенный в последнее время исключительно большой объем геологоразведочных работ на месторождениях различ­ ных генетических типов, залегающих в разнообразных геоло­ гических условиях, благоприятно сказался на развитии всего учения о рудных месторождениях и особенно его раздела, по­ священного гидротермальным месторождениям. Этому же в значительной степени способствуют новые либо получившие дальнейшее развитие ранее существовавшие методы изуче­ ния рудных месторождений. Среди них особенно выделяются геофизические методы, широко применяемые для решения различных геологических задач, а также ряд других, полу­ чивших широкое развитие в современную эпоху научно-техни­ ческого прогресса и оказавших неоценимую услугу при изу­ чении структур рудных полей и месторождений, минерально­ го вещества, горных пород, определения их абсолютного воз­ раста и выяснения других сложных геологических и генети­ ческих вопросов. В результате комплексного применения раз­ нообразных методов существенно изменились наши представ­ ления по кардинальным вопросам рудообразования. Ориги­ нальные данные получены в результате широко проводимых исследований по выяснению геохимических условий рудообра­ зования. Сочетание же этих исследований со структурными позволило по-новому рассмотреть зональность оруденения, проявленного в рудных телах, месторождениях, рудных по­ лях, рудоносных районах и провинциях и разрешить ряд дру­ гих важных вопросов теории рудообразования.

Несмотря на имеющиеся крупные достижения в науке о рудных месторождениях, отдельные моменты по-прежнему в должной мере не разработаны, они широко обсуждаются в печати. Дискуссионными все еще являются вопросы об ис­ точниках оруденения, о возможности выделения класса суль­ фидных эксгаляционио-осадочных месторождений, о возмож­

23

ности сингенетического и диагенетического происхождения свинцово-цинковых, медных и других месторождений. В про­ цессе обсуждения этих вопросов выдвигается ряд ценных идей, которые свидетельствуют об общем высоком научном уровне проводимых дискуссий.

Не имея возможности в небольшой статье охарактеризо­ вать всю проблему эндогенного рудообразования, освещая выдвигаемые новые идеи и анализируя основные их дискус­ сионные стороны, мы попытаемся рассмотреть лишь совре­ менное состояние вопроса о связи гидротермального орудене­ ния с магматизмом, проанализируем возможную форму пере­ носа металлов гидротермальными растворами и осветим ос­ новные моменты зональности оруденения.

Эти вопросы всегда интересовали Д. И. Щербакова, кото­ рому и посвящается настоящее издание, и по отдельным из них им высказывались интересные суждения.

Связь гидротермального оруденения с магматизмом

Для того, чтобы проанализировать современное состояние вопроса о связи гидротермального оруденения с магматизмом, необходимо, хотя бы в кратких чертах, охарактеризовать ос­ новные представления, высказывавшиеся на протяжении по­ следних' 40—50 лет. Одной из первых, относительно разрабо­ танных гипотез по данному вопросу, является так называе­ мая батолитовая концепция В. Эммонса (Emmons, 1937). Согласно этому исследователю, золоторудные и другие гидро­ термальные месторождения находятся в тех районах, где об­ нажаются батолиты гранитоидов и купола, и именно с эти­ ми массивами оруденение находится в генетической связи. Гидротермальное оруденение распространяется внутрь их на склонах куполов гранитных батолитов на 1.5—2 км, а в апи­ кальной части до 5 км. Нижняя граница распространения ору­ денения очерчивается так называемой «мертвой» линией. Вы­ ше этой линии гидротермальные месторождения располага­ ются зонально вокруг гранитных массивов, в общей сложно­ сти создавая 16 зон, которые сменяют одна другую как по го­ ризонтали, так и по вертикали. В. Эммонс считает, что руд­ ные жилы приурочены к трещинам, образованным в результа­ те прорыва паров и газов, либо располагаются радиально по отношению к центрам куполов гранитных батолитов, или, на­ конец, вытягиваются параллельно длинной оси этих куполов. Упомянутый ученый пришел к выводу, что гидротермальные месторождения: образуются в начальные моменты формиро-

24-

.вания магматического массива. Он пишет: «На сравнительно ранней стадии процесса остывания батолита отложение ме­ таллов практически прекращается. Кристаллизация продол­ жается по направлению вниз, продолжается образование пег­ матитов, не содержащих металлов кварцевых жил с пиритом и окислами железа, но отложение скоплений ценных метал-

.лов не происходит». Этот вывод В. Эммонса так же, как и вся выдвинутая им ба.толитовая концепция, не соответствует ре­ ально наблюдаемым природным явлениям и были подвергну­ ты критическому рассмотрению рядом исследователей и, прежде всего, советскими геологами. При этом отечественные исследователи пришли к выводу, что, несомненно, генетиче­ ские связи оруденения с изверженными породами существу­ ют, но их формы значительно сложнее и разнообразнее, чем это предполагал В. Эммонс. С. С. Смирнов (1947), подчерки­ вая сложность этой связи, объяснял ее тем, что формирование основных порций рудоносны* растворов происходит, вероят­ но, в глубинных «корневых частях рудоносного магматическо­ го комплекса». С. С. Смирнов указывал также на то, что с крупными батолитовьши интрузивами оруденение вообще не связано. Это положение он подтверждал тем, что такие мас­ сивы в ряде провинций рассекаются дайками асхистовых и диасхистовых пород, сопровождаемых зоной закалки и за­ стывших в холодной среде. Гидротермальное же оруденение возникает после этих даек. К моменту формирования гидро­ термальных месторождений крупные массивы гранитоидов оказывались закристаллизованными на большую глубину и источником гидротермальных месторождений, очевидно, яв­ лялись не эти массивы, а глубинные «магматические бассей­ ны». Эти же бассейны, или магматические очаги по С. С. Смирнову, являлись источником оруденения и для рудонос­ ных провинций, в пределах которых на современном срезе об­ нажаются субвулканические тела, а батолиты гранитоидов от­ сутствуют. Д. И. Щербаков неоднократно отмечал, что обыч­ но оруденение гидротермального типа связано с последними этапами становления магматических тел (Щербаков, 1967). Ю. А. Билибин, который до 1949 г. полностью являлся единохмышленником С. С. Смирнова, выдвинул понятие о парагенетической связи оруденения и малых интрузий. Эти идеи С. С. ■Смирнова, Д. И. Щербакова и Ю. А. Билибина полностью подтверждены новейшими иссследованиями, которые опира­ ется не только на геологические наблюдения, по и на геохро­ нологические исследования. Определение абсолютного возра­ ста батолитов гранитоидов, малых интрузий, ранних и позд­

25

них рудных комплексов (Вольфсон, Сморчков, 1970) показа­ ло, что батолиты гранитоидов внедряются на 60—80 млн. лет раньше ранних рудных комплексов и более чем на 100 млн. лет раньше поздних комплексов. В то же время ранние руд­ ные комплексы по возрасту близки к посторогенным малым интрузиям. Эти данные свидетельствуют о длительности раз­ вития магматического очага, с конечным этапом становления которого связано формирование гидротермального орудене­ ния. Однако часто наблюдаемая пространственная ассоциация гидротермальных рудных месторождений, характеризующих­ ся широким проявлением явлений телескопирования, позво­ ляет некоторым исследователям высказывать мнение, что гид­ ротермальные рудные месторождения следует разделять на 2 группы — связанные с глубинным магматическим очагом, либо с близповерхностным (Смирнов, 1969; Невский, Сморч­ ков, 1970; Котляр, 1970). Однако далеко не все геологи при­ держиваются такого деления.

В свете новых данных, полученных вулканологами и гео­ физиками, уточняются представления о магматических оча­ гах. Выясняется, что магмообразование у современных вулка­ нов происходит вдоль глубинных разломов и связано с вы­ плавлением и инъекцией магматических расплавов в земную кору из верхней мантии. Вместе с тем, согласно представле­ ниям С. И. Набоко (1968), гидротермальные системы, разви­ тые в вулканических областях, не являются непосредственны­ ми продуктами лавоизвержения, а также связаны с мантией. Все эти данные позволяют отказаться от ранее имевшихся представлений о генетической связи оруденения с отдельны­ ми массивами изверженных пород, выходящими на дневную поверхность. Правильнее считать, что все картируемые на ру­ доносных площадях массивы интрузивных, экструзивных и эффузивных пород данного тектоно-магматического цикла и ассоциирующее с ними гидротермальное оруденение являются дериватами единого длительно развивающегося магматиче­ ского очага. Сами же магматические очаги возникают в свя­ зи с процессами, протекающими вдоль глубоко проникающих разломов и приводящими к выплавлению верхней мантии с последующим внедрением возникавших • магматических рас­ плавов в зону земной коры. Длительное развитие таких маг­ матических очагов приводит к формированию различных из­ верженных пород, а на заключительных этапах и к рудообра-

зованию.

Согласно представлению Е. К- Мархинина (1971) и дру­ гих вулканологов, глубина магмаобразования для вулканиче­

20

настоящее время. Во впадине Красного моря, над рифтовой зоной, температура воды достигает 50°. Минерализованные рассолы с повышенной температурой обнаружены и ниже морского дна и илов в уже окаменевших трещиноватых поро­ дах. В самой же рифтовой зоне, над которой возникают упо­ мянутые сульфидные руды, установлен глубинный тепловой поток.

В последнее время тепловые потоки выявлены не только вдоль рифтовых зон, но и вдоль других структурных элемен­ тов. В частности, намечается повышенный тепловой поток в Западной провинции США (Симмонс, Рой, 1972). Имеются указания, что большая половина этого теплового потока воз­ никает в мантии. Это подтверждается пониженными значе­ ниями скорости распространения волн Рп, которые хорошо коррелируются с высоким региональным тепловым потоком. Исследования земной коры подтвердили, что большая часть Западной провинции характеризуется низкой скоростью про­ дольных колебаний в верхней мантии (Рл7,8 км/с). Данные исследований показывают, что в Западной провинции, где проявлен третичный вулканизм и существуют высокоминера­ лизованные горячие воды, источник избыточного тепла лежит в верхней мантии, а не в земной коре.

Изучение тепловых потоков в океанических областях (фон Герцен, У. X. К. Ли, 1972) позволяет заключить, что самые высокие значения теплового потока наблюдаются в основном вблизи гребней океанических хребтов. При этом Среднеатлан­ тический хребет характеризуется высокими значениями теп­ лового потока, проявленными в пределах полосы шириной около 200 км. Некоторые участки Восточно-Тихоокеанского поднятия связаны с более широкой полосой повышенных зна­ чений теплового потока. Относительно узкие зоны тепловых потоков развиты в Срединноиндийских хребтах.

Полученные в последнее время новейшие данные не толь­ ко подтверждают мнение, высказанное в свое время С. С. Смирновым о связи оруденения с магматическими очагами, но и дают возможность предполагать о еще более глубинном происхождении рудоносных флюидов и о вероятной связи, по крайней мере их значительной части, с верхней мантией.

Возможные формы переноса металлов гидротермальными растворами

Вопрос о возможных формах переноса металлов горячими водными растворами длительно дискутируется 25—30 лет

28

тому назад предполагали, что металлы в гидротермальных растворах находятся в форме растворенных сульфидов. Одна­ ко термодинамические расчеты некоторых исследователей по­ казали, что в слабокислых и слабощелочных растворах, при­ мерно соответствующих природным условиям, растворимость сульфидов настолько ничтожна, что для образования одной тонны медной руды требуется пропустить через зону рудоотложения количество растворов, по объему равных Средизем­ ному морю (Garrels, 1944).

После этого была высказана гипотеза, что металлы пере­ носятся не в истинных растворах, а в высококонцентрирован­ ных коллоидных. Однако и эта гипотеза не нашла подтвер­ ждения, так как коллоиды при высокой температуре вообще являются неустойчивыми и тем более не могут отделяться от магматического расплава. А. Г. Бетехтиным (1955) была вы­ двинута гипотеза, согласно которой металлы переносятся в гидротермальных растворах не в виде растворенных сульфи­ дов, а в форме других соединений, в частности хлоридов, ко­ торые могут оказаться устойчивыми даже и в сероводородной

менного присутствия хлоридов металлов и сероводорода обо­ сновываются с учетом того, что в химических реакциях с об­ разованием сульфидов гидротермального происхождения при­ нимает участие не H2S, а продукты его электролитической диссоциации в водных растворах, в частности анионы S2- и [S2]2—. В свете этого представления осаждение сульфидов из гидротермальных растворов должно происходить не сразу, а по определенной концентрации в них анионов серы.

Приведенные данные позволяют заключить, что раствори­ мость сульфидов в гидротермальных растворах является не­ сколько большей, чем в расчетах Гаррельса. Однако, учиты­ вая, что электролитическая диссоциация H2S крайне незначи­ тельна, а концентрация S2- в растворах небольшая, то и ги­ потеза А. Г. Бетехтина не устраняет основную трудность в объяснении возможности переноса металлов в виде хлоридов в присутствии H2S.

Экспериментальные исследования, проведенные в США и

СССР, показали, что основной формой переноса металлов гидротермальными растворами являются комплексные их сое­ динения. В этом отношении особый интерес представляют ис­ следования Я. И. Ольшанского и др. (1958), впервые приме­ нивших при экспериментальных исследованиях меченые ато­ мы. Для этого был синтезирован аргентит (Ag2S), в состав

29.