книги из ГПНТБ / Туговик, Г. И. Эксплозии и рудный процесс

формирования поверхности и слабо затронутых эрозией, иногда сохраняются конусовидные купола, построенные из неотсортиро­ ванного пирокластического, лавового или брекчиевого материала. Если же породы эксплозивных сооружений менее прочны, чем вме­ щающие, и особенно при развитых явлениях проседания, за счет эрозии образуются впадины или кратероподобные углубления, иногда заполненные водой. Некоторые «слепые» рудоносные брекчиевые сооружения, несмотря на менее прочный выполняющий материал по сравнению с вмещающими или перекрывающими по­ родами, имеют куполовидный выступ (ряд кимберлитовых трубок Сибирской платформы).

Размеры эксплозивных сооружений в плане, также как и их форма, бывают различны. Подавляющее большинство их обладает относительно небольшой величиной, измеряемой десятками и пер­ выми сотнями метров (до 1—2 км) в диаметре. Лишь изредка

бину зависит от положения магматического очага, за счет кото­ рого произошло их образование. Для многих сооружений, связан­ ных с кислой магмой, характерна относительно небольшая глу­ бина распространения, достигающая нескольких сотен метров. Многие из них были сформированы в приповерхностных условиях, о чем свидетельствуют структурно-петрографические признаки ро­ доначальных интрузий, коломорфные структуры руд и другие черты. Большую глубину имеют брекчиевые сооружения, связан­ ные с основной и ультраосновиой магмой, особенно если они раз­ виваются в платформенных условиях. Так, железорудные экспло­ зивные тела Ангаро-Илима, обусловленные трапповым магматиз­ мом, имеют глубину не менее 1,5—2,5 км, о чем свидетельствуют расчеты глубин залегания возмущающих масс, выполненные М . К- Косыгиным (Росляков, 1960), а также большие поперечные размеры сооружений, их сложное строение, и отсутствие даже па глубине 600—700 м трапповых некков. Примерно такую же глу­ бину (ие менее 2—3 км) кимберлитовых трубок Сибирской плат­ формы предполагают М. Л. Лурье и С. В. Обручев (1955) по на­ личию в брекчии обломков известняков среднего кембрия.

Д а й к о о б р а з н ы е э к с п л о з и в н ы е с о о р у ж е н и я ( р у д н о - э к с п л о з и в н ы е д а й к и)

В некоторых случаях рудоносные брекчиевые эксплозивные сооружения имеют вытянутую дайкообразную форму, обусловлеи-

130

пую наличием определенных трещин в момент проявления экспло­ зивных процессов. Эти эксплозивные сооружения также выполнены полимиктовой брекчией, часто конгломератовидного облика (Тро­ фимов, 1968; Герман, Деколядо, 1971; Howthorne, 1968). Для по­ добных образований автором употребляется термин «рудно-экс­ плозивные дайки». Поскольку выявление эксплозивной природы таких геологических тел сопряжено с определенными трудностями, приведем некоторые примеры, сравнение с которыми позволило бы распознавать их в других районах.

В округе Тинтик (шт. Юта, СШ А) распространены так называ­ емые валунчатые дайки, залегающие в карбонатных осадках (Farmin, 1934; Ловеринг, 1951). Они сложены обломками ниже­ лежащих кварцитов (90%) и другими породами, известными на глубине. Некоторые обломки имеют «луковичную текстуру, обус­ ловленную концентрическими трещинами. По данным Р. Фармина, дайки сложены эксплозивными брекчиями. Происхождение эксплозий связано с внедрением пластовых интрузий монцонитоидных пород.

Эксплозивные дайки широко распространены на серебряном месторождении Такиа в Мексике. Они залегают в рудосодержа­ щих раннетретичных андезитах (наиболее распространенных по­ родах района) и перекрыты миоценовыми риолитами. Наблюдается тесная связь эксплозивных даек с интрарудными дайками диаба­ зов, с которыми они нередко соприкасаются. Мощность тел варь­ ирует от 15 до 30 см, длина достигает 100 м. Дайки состоят из угловатых или слегка округлых обломков кварцитов, алевролитов, глинистых сланцев и, реже, андезитов и риолитов с преобладаю­ щим размером в 3—4 см. Брекчия сцементирована тонкоизмель­ ченной массой того же состава, что и обломки. Включения оса­ дочных пород встречаются также в зальбандах некоторых диаба­ зовых даек.

Дайкообразные тела эксплозивных брекчий широко распрост­ ранены на месторождениях Лениногорской группы (Тащинина, Чепрасов, 1955). Здесь эти своеобразные породы напоминают то агломератовые туфы, то тектонические брекчии и даже осадочные

(рис. 38). Формирование их происходило в интрарудный этап, так

Они находятся в вулканогенной среднедевонской толще и сложены брекчией, состоящей как из вмещающих пород, так и привнесен­ ных с глубины более 500 м (кислые эффузивы риддерской свиты). Размеры обломков 2—5 см, среди них встречаются псаммитовые частицы, а также глыбы размером до 2 м. Следы значительных пе­

тел внедрением обломочного материала по трещинам и ослаблен­ ным зонам под воздействием внутреннего давления. Последнее могло возникнуть от напора газов и паров рудных флюидов, по­ рождающих обломки. Этот процесс был близок к рудному и, ве­

роятно, гидротермальные растворы сопровождали движение обло­ мочных масс.

на 250 350 м по простиранию и до 250 м по падению, иногда сме­ няясь одно другим. Многие дайки переходят из интрузивного мас-

Рнс. 38. Форма рудно-эксплозивных тел Лениногорского месторождения на Алтае. Тащинина, Чепрасов, 1955.

/мнкрокпарциты; 2 — известняковые алевролиты; 3 — красно-зеленые тѵсЬы и тѵіЬ-

сива в осадочную толщу. При этом изменений ни в морфологии ни в составе не происходит. Большинство тел выходит на поверх­ ность, но известны также и «слепые» дайки, •'выклинивающиеся по

восстанию в гранодиорит-порфирах (рис. 39, а). Брекчия, слагаю­ щая рассматриваемые образования, состоит из различной величины обломков магматических и осадочных пород, распространенных в районе, а также туфов и роговиков, не встреченных на поверх­ ности. Закономерности состава обломков от состава вмещающих пород не наблюдается. В морфологическом отношении для всех даек характерны ровные и гладкие поверхности без следов меха­ нического воздействия. Это особенно удивительно, если учесть мяг­ кость и пластичность вмещающих аргиллитов. Часто при непосто­ янной мощности наблюдаются языкоподобные внедрения брекчий и вообще угловатые, коленчатые формы даек, которые часто зале­ гают в зонах милонитизации. Однако во всех случаях в дайках отсутствуют следы катаклаза. Это свидетельствует о том, что

132

гетерогенная брекчия была внедрена в подготовленные зоны милоинтизации и, после образования брекчиевых даек тектонических подвижек не происходило. По заключению Б. В. Мерлич, все пере­ численное заставляет признать эксплозивное происхождение дан­ ных тел.

Довольно часто эксплозивные дайки встречаются совместно с трубчатыми или воронкообразными эксплозивными сооружени­ ями, в этих случаях они располагаются по периферии последних. Такие эксплозивные дайки широко распространены на месторож­ дениях Саяно-Байкальской горной области (Шагайтэ-Гол, Булуктай, Сахюрта), а также в пределах месторождений Сэкэрымб, Ру-

+ + + + ■ + +

++++ ++ ++ _____ о О

<0 -----

Ж і

эксплозивные сооружения представлены исключительно дайками, например иа ряде молибденовых месторождений в Забайкалье (Сотников, Скуридин, 1967). Видимо, к категории эксплозивных даек относятся дайки кимберлитов и карбонатитов. К ним, в част­ ности, могут быть отнесены дайки кальцитовых карбонатитов, обнаруженные А. Г. Жабиным (Жабин, 1967; Жабин, Сурина, 1970) в связи с ультраосновными-щелочными комплексами в по­ лярной части Сибирской платформы. Карбонатиты этого района обладают всеми признаками магматических инъекционных тел и специфическим строением: порфировыми структурами и флюи- дально-вихревыми или сводовыми текстурами. На западном скло­ не Среднего Урала дайкообразные тела эксплозивных брекчий

133

щелочных базальтоидов достигают в длину до 1 км при мощности в 60—70 м (Шурубор, 1967).

Иногда дайкообразные эксплозивные тела на глубине перехо­ дят в цилиндрические трубчатые. Например, эксплозивное соору­ жение Капот в районе Кананеа в Мексике (Перри, 1962) вблизи поверхности представлено сравнительно пологим дайкообразиым теплом, заполненным слабораздроблеиными известняками с це­ ментом из халькопирита, борнита, халькозина, кварца и карбона­

их кварциты и продолжающуюся далее в гранитах. Имеются и об­

Особенностью большинства рудоносных брекчиевых эксплозив­ ных сооружений является их незначительное тектоническое воз­ действие на вмещающие породы. Несмотря на то что эксплозивные сооружения заполнены интенсивно дробленым и хаотически пере­ мешанным материалом, прилегающие к последним породы несут следы нарушений на сравнительно незначительном расстоянии. Обычно лишь в ближайших периферических частях брекчиевых тел залегание вмещающих пород оказывается нарушенным, что может быть связано как с тектоническими условиями в момент фор­ мирования сооружений, так и с последующими тектоническими по­ движками в результате изменения объема породы при более позд­ них явлениях метасоматоза (при окварцевании, скарнировании, серпентинизации и др.).

По направлению к контакту с эксплозивным сооружением в по­ родах наблюдается несколько зон, характеризующихся повыше­ нием тектонической активности: 1 ) зона ненарушенного залегания вмещающих пород; 2 ) зона пликативных дислокаций; 3) зона дизъ­ юнктивных дислокаций и слабого изменения вмещающих пород; 4) зона брекчирования и интенсивного приконтактового изменения вмещающих пород.

134

В первой зоне наблюдается общее для района положение вме­ щающих пород и лишь при приближении к эксплозивному соору­ жению происходит некоторое увеличение интенсивности трещино­ ватости. Несколько изменяется и ориентировка трещин: наряду с трещинами регионального фона начинают появляться разрывы, обязанные формированию эксплозивного тела — радиальные и кон­ центрические.

Зона пликативных дислокаций связана с предыдущей посте­ пенными переходами, но иногда, особенно в осадочных породах, между ними наблюдается четкая граница по трещинам и плос­ костям скольжений. Пласты осадочной породы в этой зоне при­ подняты (задир пластов) или, чаще, наклонены к центру экспло­ зивного сооружения под различными углами, вплоть до вертикаль­ ных. Такое явление особенно хорошо проявляется на некоторых эксплозивных сооружениях Ангаро-Илима, на некоторых южноаф­ риканских кимберлитовых трубках и др. У рудногорских сооруже­ ний, например в Ангаро-Илимском районе, нарушение залегания осадочных пород, связанное с образованием эксплозивных тел, становится заметным на расстоянии около 1 км от них (Росляков, Антипов, 1960). Угол падения пород постепенно увеличивается по направлению к центру сооружений от 1—2 до 15—20° и нередко до 30—40°; почти всегда осадочные породы образуют в пределах месторождения большой мульдообразный прогиб (воронку обру­ шения) .

У некоторых эксплозивных сооружений Южной Африки на­ блюдается обратная картина — куполообразный подъем слоев вблизи кимберлитовых тел (Дю Тойт, 1957). Например, осадочные слои (борфортская свита), в которых развита трубка СалтпериКолп, залегают почти горизонтально. Однако на расстоянии почти в 2,0 км от нее породы приобретают наклон, который увеличива­ ется при приближении к центру, и вблизи трубки слои залегают почти вертикально. Куполовидный подъем слоев — явление не­ обычное и указывает на наличие скрытого интрузивного тела, при­ поднявшего вышележащие слои; формирование эксплозивного со­ оружения произошло за счет этого очага.

В изверженных породах в этой зоне вблизи .эксплозивных со­ оружений наблюдаются аномальная трещиноватость и катаклаз породообразующих минералов. Здесь часто развиваются многочи­ сленные (от субгоризонтальных до субвертикальных) трещины, на стенках которых обычны штрихи скольжения. Такие трещины часто вмещают дайки интрузивных пород и рудные жилы. В этой зоне обычно проявляются постмагматические изменения вмещаю­ щих пород.

Зона брекчирования и интенсивного изменения вмещающих пород прослеживается в непосредственном контакте с эксплозив­ ным сооружением. Здесь бывают развиты многочисленные трещины разнообразных направлений, по которым происходит перемещение крупных блоков. Иногда такое перемещение достигает весьма

135

значительной величины. Например, зафиксированное проседание у Коршуновского (Ангаро-Илим) железорудного месторождения развито на площади 3,5x1,5 км (в плане) при величине экспло­ зивного сооружения 2,4X 0,7 км. Трещины образуют здесь коль­ цевую систему сколов, амплитуда перемещении по которым дости­ гает 50 м (Иващенко, Корабельникова, 1960). Еще большее пере­ мещение фиксируется у Татьяновской железорудной трубки в том же районе. Глубина, на которую произошло обрушение обломков, вблизи трубки достигает 400 м (Пекарни, 1960).

Отличительная черта этой зоны — распространение в ней об­ ломков инородных пород, особенно проседающих сверху. Такие брекчии, которые мы именуем периферическими, часто встреча­ ются в экзоконтактовой зоне многих эксплозивных сооружений (Булуктай, Шагайтэ-Гол, Мир и др.). Вслед за исследователями южноафриканских трубок Е. Гики и Г. Вильямсом П. Е. Оффман (1959) также широко использует термин «детритус» . 1

В приконтактовой зоне эксплозивных сооружений часто прояв­ ляется интенсивное изменение вмещающих пород, обусловленное воздействием постмагматических растворов, что наблюдается, папример, у большинства рудоносных брекчиевых тел Саяно-Бай­ кальской горной области, у кимберлитовых и карбонатитовых трубок.

М о р ф о л о г и ч е с к и е о с о б е н н о с т и м и н е р а л и з а ц и и

э к с п л о з и в н ы х с о о р у ж е н и й

Морфологические особенности минерализации, приуроченной к брекчиевым эксплозивным телам, зависят в первую очередь от особенностей строения эксплозивных сооружений как главных ру­ доконтролирующих и рудовмещающих систем, от литологических особенностей отложения руд во внутренних и периферических ча­ стях сооружений, а также от наличия и ориентировки региональ­ ных тектонических разрывов и развития локальной трещинова­ тости.

Как было показано рядом исследователей (Котляр, 1950; Яков­ лев и др., 1965; Яковлев, 1966, 1967і,2,з) , морфология рудных тел, приуроченных к эксплозивным сооружениям, весьма разнообразна. Приводимая ниже классификация (табл. 3) уточняет данные этих исследователей и отражает разнообразие морфологических типов рудных тел, приуроченных к этим сооружениям.

Морфологические особенности минерализации зависят от тек­ тонических условий развития брекчиевых эксплозивных сооруже­ нии. Последние возникают в земной коре в результате определен­ ных воздействий магматического очага. При их формировании действуют вертикальные силы, направленные к поверхности. Они действуют при эксплозиях магматических газов, паров воды

1 Этим термином обычно называются обрывы растительного происхождения.

136

Т а б л и ц а 3

Морфологические типы минерализации эксплозивных брекчиевых сооружений

137

1по их периферии

идругих постмагматических продуктов, при медленном выдавлива­ нии брекчиевых и магматических масс. Вертикально направленные силы, участвующие в образовании рудоносных брекчиевых соору­ жений, могут быть направлены и в нисходящем направлении, что имеет место при магматическом обрушении и флюидизации. Силы,

действующие в других направлениях, незначительны. Поэтому для формирования эксплозивных сооружений и приуроченной к ним минерализации главное значение имеют те разрывы, кото­ рые возникают за счет вертикально действующих сил. Для даль­ нейших рассуждений неважно, какого направления будут эти силы.

Процесс образования брекчий и их перемещения протекает от­ носительно быстро (в геологическом смысле), напряжения же на­ капливаются постепенно, и сами явления пароксизма (в поверх­ ностных условиях) являются результатом разрядки этих напря­ жений. Естественно предположить, что высокие напряжения могут быть вызваны не только летучими веществами магмы, но и дру­ гими внутренними силами (тектоническое давление и др.) Напря­ жения могут обусловить не только медленное наращивание на­ грузки, но и вызвать и стимулировать явления эксплозий.

При активном механическом воздействии сил, возникающих при формировании рудоносных брекчиевых эксплозивных сооружений, происходит нарушение сплошности земной коры. Эти нарушения характеризуются специфическими особенностями, для понимания, которых могут быть применены положения теории эллипсоида де­ формации, в частности по куполовидному вспучиванию пластооб­ разного тела, детально рассмотренного в работах В. Н. Данило­ вича (1953) и автора (Туговик, 1966і,2,з) -

138

Участок пластообразного тела, подвергающийся воздействию вертикально направленной силы, т. е. при деформации вспучива­ ния (особенно характерной при медленном наращивании напря­ жений), превращается в купол. В общем случае этот купол имеет в плане эллиптическую форму, т. е. контуры, ограничивающие его основания, являются эллипсами. Поверхность купола по перифе­ рии плавно переходит в недеформированную поверхность пласто­ образного тела. При вертикальном, направленном снизу вверх давлении поверхность купола обладает наибольшей крутизной в средней части его склонов. Как следует из геометрического ана­ лиза, при вспучивании тело увеличивается во всех направлениях, параллельных его деформированным основаниям. Для сохранения объема или хотя бы частичной компенсации того увеличения объ­ ема, который при этом происходит, тело будет сокращаться в на­ правлениях, перпендикулярных к основаниям, т. е. уменьшать

вслоистой пластичной толще, испытывающей изгибание под влия­ нием давления, нормального к пластам и приложенного лишь с од­ ной стороны. В подобных условиях в слоистых породах образо­ вывался купол, причем в нижних слоях он всегда оказывался меньшим по диаметру и более крутым и высоким, чем в верхних слоях, которые изгибаются на большей площади и более полого. Иногда верхние слои вообще не дают заметного изгиба, тогда как

внижних купол обрисовывается вполне отчетливо. Уменьшение мощности, происходящее при изгибании слоев, В. В. Белоусов

объясняет выжиманием части пластичного материала с купола в окружающее пространство. Это выжимание фиксируется в ниж­ них и относительно более пластичных слоях. В верхних слоях про­ исходит обычно лишь слабое растяжение. Это явление выжима­ ния со свода купола связано с перераспределением напряжений. Диаметр купола увеличивается с удалением от поверхности прило­ жения давления. Последнее, распределяясь вверх, рассеивается на большой площади и выражается, таким образом, в меньших на­ пряжениях на единицу площади. Поэтому если вверху напряжения

•приводят к сокращению мощности слоя в меру его растяжения при изгибе, то глубже, где растяжение на единицу площади больше, наблюдается раздавливание и выжимание материала в стороны, т. е. в том направлении, где давление меньше или от­ сутствует. Выжиманию способствует то, что верхние слои затяги­ ваются в поднятие на большей площади, чем площадь давления снизу, где возникает зона пониженного давления, мгновенно запол­ няемая летучими компонентами или магмой. Это явление лучше выражено, если под пластичным слоем располагается слой менее пластичный, трудно изгибающийся. В экспериментальной обста­ новке под менее пластичным слоем наблюдается даже образова­

139