книги из ГПНТБ / Лисицын А.Е. Геологические основы поисков эндогенных месторождений бора

Следовательно, условия формирования здесь были неблагопри­ ятными для бороснликатов, в частности для датолита. Наобо­ рот, на втором соседнем месторождении того же рудного поля датолит локализуется в толще слоистых скарноидов, где тонкая перемежаемость карбонатно-силикатных пород обусловила на­ личие наиболее благоприятного для данного боросиликата режима кислотности — щелоч'ности минералообразующих рас­ творов ,и высоких значений химических потенциалов не только кальция, но и кремния. По-видимому, в аналогичных по режи­

юге европейской части СССР, которое привело к образованию здесь, преимущественно датолитовой минерализации.

влиянием химизма материнских интрузий, удобно рассмотреть на примерах месторождений, где борное оруденение локализу­ ется преимущественно в сходных по литологическому составу и идентичных по основности вмещающих породах. К ним отно­ сятся месторождения бороснликатов, приуроченные к пачкам скарноидов (среднеазиатское, уральское, кавказское и сибир­ ское). На всех этих месторождениях борная минерализация локализуется в слоистых скарноидах, представляющих собой перемежающиеся тонкие слои известняков, сланцев, песчани­ ков, эффузивов, туфов, аргиллитов, алевролитов, по которым’ развито ороговикование и скармирование. Борное оруденение: на среднеазиатском месторождении представлено преимуще­

для интенсивного развития здесь стадии возрастающей кислот­ ности, благоприятной для формирования данбурита, и причиной сравнительно слабого проявления стадии понижающейся кис­ лотности, в которую образуется датолит. Образование датоли­ та в более щелочной среде по сравнению со средой, в которой выделяется данбурит, доказано экспериментально (Барсуков, Дерюгина, 1961).

Уральское месторождение генетически связано с интрузией гранитоидов габбро-гранитовой формации, представленных в основном кварцевыми диоритами и габбро-диоритами; сибир­ ское месторождение связано с гранооиенитами, а кавказское — с трахилипар'итами. Таким образом, перечисленные месторож­ дения генетически связываются с интрузивами гранитоидов повышенной основности или субщелочных разностей, которые обусловили в постмагматический этап преимущественное раз­ витие здесь стадии понижающейся кислотности (относительно

стадии возрастающей кислотности) и благоприятствовали об­

разованию датолита, отличающегося от даибурита большей ос­ новностью (Жариков, 1967).

Такой вывод подтверждается соотношениями железистости сосуществующих пироксенов и гранатов скарноидов и скарнов среднеазиатского и уральского месторождений.

Как известно, повышение кислотности скаряового процесса зызывает изменение распределения железа между сосуществу­ ющими фазами, приводя к увеличению железистости пироксена и к уменьшению железистости граната (Жариков, 19662). Соот­ ветственно этому В. А. Жариковым выделены фации повышен­

новые минералы среднеазиатского месторождения представле­

Таблица 15

Железистость и константа равновесия КР сосуществующих пироксенов и гранатов скарноидов и скарнов среднеазиатского месторождения

П р и м е ч а н и я . I. Железистость каждого образца определена по коэффициентам светопреломления, удельным весам н рентгенометрически.

2. Константы равновесия минералов рассчитаны по формуле (Жариков, 1966а).

68

См. примечания к табл. 15.

(та'бл. 16) среди гранатов и пироксенов, находящихся в парагенетических ассоциациях, развиты главным образом желези­

уральского месторождения формировались в условиях, харак­ теризующихся относительно большей кислотностью. Первые приближаются к фации нормальной кислотности, а последние относятся к фации пониженной кислотности. Это четко видно по различным для скарноидов и скарнов обоих месторождений величинам констант равновесия (ом. табл. 15 и 16), а также по отношениям средних значений железистости минералов и кон­ стант из равновесия (табл. 17).

Таблица 17

Соотношение средних величин железистости скарновых минералов и констант их равновесия

63

Следовательно, в сходных по литологическому составу и идентичных по основности вмещающих породах преимуще­ ственное развитие датолита пли данбурита связано с разли­ чием в режиме кислотности — щелочности постмагматических растворов, обусловленном химизмом материнских интрузий. В связи с гранитоидамн кислого состава ярче проявлена стадия возрастающей кислотности, для которой характерен главным образом кислотофильный даибурпт. В связи е гра.ннтоидами среднего и субщелочного состава интенсивнее развивается ста­ дия понижающейся кислотности, для которой свойствен глав­ ным образом относительно более щелочной датолит.

В связи с тождественными по химизму интрузиями, но в разных по основности вмещающих средах также может появ­ ляться либо датолит, либо даибурпт. Примером служит четкое обособление в локализации датолитового и даибуритового ору­ денения на дальневосточном месторождении, генетически свя­ занном предположительно с интрузией граиитоидов (кварцевых диоритов, г.ранит-порфиров, граноднорнтов). Здесь датолит приурочен к скарнам, развитым по известнякам, а даибурпт — к скарнам, заместившим толщу карбонатно-силикатных пород, представленную чередованием известняков, алевролитов и пес­ чаников. Такое распределение свидетельствует о существенной роли химизма вмещающей среды, выражающейся в приурочен­ ности данбурита к породам, в которых мпиералообразующие растворы имели более высокий потенциал кремния по сравне­ нию с участками локализации датолита.

Следует отметить, что кислотно-щелочной режим гидротер­ мальных растворов, их температура, а также высокая подвиж­ ность борных соединений определяют локализацию кальциевых боросиликатов и боратов в экзоскарновых зонах, окарнондах или скарнированных мраморах, разумеется, при наличии соот­ ветствующих рудоподводящих и рудовмещающих структур. Именно эти участки характеризуются сравнительно высокой основностью пород и наименьшей прогретостыо, что способст­ вует хорошей нейтрализации кислых борсодержащих раство­ ров и выделению главной массы борных минералов в условиях средних и даже низких температур. Преимущественное образо­ вание боросиликатного или боратного оруденения, данбурита или датолита также в основном связано с режимом кислотно­ сти— щелочности минералообразующей среды, который опре­ деляется главным образом химизмом материнских интрузий и литологическим I составом вмещающих пород.

іГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ БОРА ИЗВЕСТКОВОСКАРНОВОЙ ФОРМАЦИИ

і Месторождения бора известковоскарновой формации, ха­ рактеризующиеся различными геологической обстановкой, мас­ штабом оруденения и степенью концентрации в них бора, об-

70

наруживают множество сходных черт. Месторождения бора дайной формации генетически связаны с процессом скарнообразования. При этом борная минерализация всегда развивает­ ся по известковым скарнам, скарноидам и нормированным породам.

Вмещающими породами известковоскарновых месторожде­ ний, как правило, являются существенно кальциевые карбонат­ ные.толщи, представленные известняками или известково-сили­ катными породами. Для последних характерна частая переме­ жаемость прослоев известняков, мергелей, песчаников, аргил­ литов, туфогенных и кремнистых пород. Таким образом, разви­ тие борной минерализации в зонах экзоконтактов является характерным. Иногда борная минерализация (боросиликаты) приурочены к эндоконтактам, .но и в этих случаях она локали­ зуется непосредственно в контактах с известняками, а ее мас­ штабы и концентрация здесь невелики.

Скарны и скарноиды, в которых развиваются боросиликаты, имеют преимущественно диффузионно-инфильтрационный ха­ рактер, реже собственно инфильтрационный или диффузион­ ный (биметасоматический). Для бороносных скарнов типична следующая метасоматическая зональность: алюмосиликатные породы | околоскарновые пнроксен-плагиоклазовые породы | пи­ роксен-гранатовые эндоскарны I гранатовые экзоскарны | пироксеиовые экзоскарны | волластонитовые экзоскарны |известняки.

Скарновые минералы обычно представлены гранатом (анд- драдит-гросоулярового ряда), пироксеном (чаще диопсидгеденбергитового ряда, иногда авгитом, нередко мангансалитом, мангангеденбергитом), волластонитом (.иногда отсутству­ ет), везувианом (часто не характерен), бустамитом (редко). Из более поздних минералов, замещающих скарновые, часто присутствует эпидот, хлорит, кальцит, кварц, иногда пектолит, апофиллнт и таумасит. Второстепенными рудными минералами обычно являются пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, маг­

нпфонтовитом, коржинокито'М, сибирскитом, уралборитом, вим- •снтом, пентагидроборитом, норденшельдином. В боросиликат­ ных месторождениях боросиликаты и алюмоборооиликаты встречаются совместно, обычно с преобладанием датолита или данбурита; нередко борная минерализация в них представлена только датолитом. Турмалин для всех месторождений не харак­ терен.

Наблюдается определенная зональность в распределении борных минералов, которая зависит от химического состава вмещающих пород и некоторых физико-химических факторов постскарнового процесса. Так, аксинит и турмалин локализуют­

71

ся обычно в богатых глиноземом, железом и магнием песчаносланцевых, эффузивных, интрузивных и околоскариовых поро­ дах, а также в роговиках, скар.ноидах, зонах эндоскарнов и в крайне незначительных количествах в экзоскарнах, что соот­ ветствует условию инертности глинозема в послемагмэтическом процессе. Данбурит и датолит локализуются в породах, бога­ тых кальцием л кремнием, преимущественно в экзоскарнах, скарноидах и в известково-кремнистых сланцах, иногда в вол- ластонит-пироксеновых или полевошпат-пироксеновых рогови­ ках. При этом условия концентрации данбурита отличаются от таковых для датолита повышенным химическим потенциалом кремния вмещающей среды.

На примере одного из месторождений существенно данбурнтовых руд ниже рассмотрен характер метасоматическон зо­ нальности и связанные с ней особенности локализации разно­ типного боросиликатного оруденения.

Скарноворудные тела месторождения сложены главным об­ разом пачками слоистых скарноидов, которым подчинены зоны массивных скарнов. Скарны и скарнонды преимущественно пи- роксен-гранатового состава, реже встречаются пироксеновые, гранатовые и волластонитовые разности. Гранат андрадитгроссулярового ряда, пироксен чаще представлен диопсидом, салитом, реже ферросалитом иногда с незначительной при­ месью глинозема.

Борная минерализация месторождения представлена данбуритом, слагающим подавляющую массу борных руд, менее развитым датолитом, подчиненным им аксинитом и крайне редко встречаемым турмалином. Данбурит и датолит развива­ ются в скарнах, скарноидах и примыкающих к ним карбонат­ но-силикатных породах, замещая как скарновые минералы, так и кальцит, кварц, полевые шпаты осадочных пород. Аксинит встречается в скарнах и скарноидах в ассоциации -с данбуритом и датолитом, но чаще отмечается в скарнированных пес­ чано-сланцевых и эффузивных породах. В алюмосиликатных породах встречается турмалин в ассоциации с аксинитом. Включения борных минералов иногда наблюдаются в скарни-

стняки (или кремнисто-известковые породы). Общая мощностьметасоматической колонки изменяется от 0,2—0,4 до 40—60 м; обычно мощность скарнов не превышает 5— 10 м.

Скарнонды представляют собой пачки с частой перемежае­ мостью тонких слоев ороговик-оваиных и скарнированных из­ вестняков, сланцев, аргиллитов, алевролитов и эффузивных по­ род. Скарнированные прослои преимущественно пироксен-гра­

72

натовые или пироксен-гранат-волластонит-эпидотовые. В отли­ чие от 'Скарнов скарноиды полиіминеральны и лишены зо­ нальности. Мощность отдельных скарнированных прослоев-

почти всегда одинаков, что свидетельствует о преимущественной роли инфильтрации при их образовании. Высокая степень желе­ зистости гранатов во многих зонах (/гр= 89—98%) показывает, что скарны развиваются по существенно известковым породам. Вмесде с тем в отдельных скарновых зонах наблюдается замет­ ное изменение значений железистости минерала. Вероятно, оно объясняется литологической неоднородностью пород, по которым развиты скарны, и диффузионной природой метасоматоза. Дан­ ные рис. 14 дают возмржность проследить изменение железисто­ сти гранатов в скарноидных пачках. Характерно, что железистость минерала как в пределах одного скарнированного прослоя мощностью от 0,5—1 см (см. рис. 14, в ) до 0,2—0,3 м, так и в

73 -

скарнированных прослоях мощностью 1—3 м сохраняется на од­ ном уровне, отличаясь на 1—3%. Такой характер изменения же­ лезистое™ минералов переменного состава свидетельствует о су­ щественной роли инфильтрации растворов, на фоне которой про­ является осложняющий ее диффузионный метасоматоз. Кроме того, данные по железнстости гранатов скарновых зон (см. рис. 14, б) показывают особенность гранатов, затрудняющую рас­ шифровку природы скарнообразования. Состоит она в развитии в скарнах и скарноидах, помимо обычных гранатов, их зональ­ ных разновидностей. При измерении показателей преломления последних получается два или более значений, что зависит от того, каким зонам принадлежит часть измеряемого зерна—внеш­ ним или внутренним (внешние имеют меньшую железистость, чем внутренние). При этом четко вырисовываются два уровня желе­ зистое™ гранатов (для каждого образца). Очевидно, для уста­ новления характера метасоматоза сравнение значений желези­ стое™ гранатов возможно только в пределах каждого уровня от­ дельно. Наиболее благоприятны для этих целей внутренние зо­ ны гранатов, отличающиеся от внешних большей стабильностью железнстости.

Установление существенно инфильтрационного характера постмагматнческого процесса, приведшего к образованию скар­ нов и скарноидов месторождения, имеет важное значение для поисков и особенно для оценки боросиликатных месторожде­ ний. Оно подтверждает справедливость ранее сформулирован­ ного тезиса об образовании крупных- и богатых промышленных известковоскарновых месторождений бора при условии интен­ сивно проявленного инфильтрационного метасоматоза (Лиси­ цын, 1965).

Спецификой рассматриваемого месторождения является особенность локализации в нем борного оруденения. Датолптовые и данбуритовые руды часто встречаются на одних и тех же участках, а нередко их сопровождает аксинит. Наряду с этим здесь наблюдается и раздельная локализация существенно данбуритового или датолитового оруденения.

Совместное нахождение данбурита, датолита, а нередко и

и аксинит, и его выделение связано с повышением щелочности растворов в ходе минералообразования. Значительные концен­ трации датолита или слабое проявление его минерализации оп­ ределяется в основном различным уровнем в растворах хими­ ческих потенциалов кремния и кальция. Для образования да­ толита потенциал кремния в растворах должен быть ниже, а кальция выше, чем для возникновения данбурита и тем более аксинита. С этой точки зрения и следует рассмотреть характер­ ные литологические черты пород, влияющие на локализацию

74

преимущественно того или другого минерального типа боросиликатного оруденения на месторождении.

Значительные скопления датолита встречаются главным об­ разом в тек участках, где скарнирование развивается по суще­ ственно известковым (кремнисто-карбонатным) породам или известнякам. Это видно по реликтам пород, сохранившимся от метасоматоза, по наличию частой в таких случаях ассоциации

распространение или отсутствует, а ведущую роль играет данбуритовое оруденение. Степень железистости метасоматитов при этом различна для локальных участков, но в целом менее высокая, чем для пород с датолитом, что показано ниже. Аксиішт обычно концентрируется в околоскарновых или близскарповых алюмосиликатных породах (сланцах, туфах и др.), а в скарнах и скарноидах он отмечен лишь в зонах со сравни­ тельно невысокой железистостыо (frp колеблется от 25—31 до 55—59%).

Эти наблюдения подтверждаются соотношением железисто­ сти гранатов скарнов (скарноидов) с количественным составом в последних боросиликатов, изученным по валовым технологи­ ческим пробам (табл. 18, 19, 20). Сравнивая данные проб 2 иЗ (см. табл. 20). видно что при максимальной железистости гра­ ната в пробе 2, равной 56%, содержание данбурита в ней при­ мерно в 5 раз меньше, чем .датолита, а в пробах 1 и 3 при минимальной железистости граната в 42% содержание даибурита в 2—3 раза больше, чем датолита. При промежуточной железистости граната в пробе 4, составляющей 48%> количе­ ство данбурита и датолита близко.

Приведенный материал ввиду небольшого числа проб не может претендовать на точность, а лишь отражает тенденцию количественного изменения оруденения различных минераль­ ных типов в литологически разнородных породах. Сущность этой тенденции заключается в том, что с увеличением желези­ стости гранатов (соответственно скарнов в целом) количество датолита в породах увеличивается, а данбурита уменьшается. По-видимому, справедливо предположение, что железистость граната порядка 50% следует считать граничным значением. В скарнах и скарноидах месторождения с железистостью гра­ ната 'выше этого значения можно ожидать преимущественное развитие датолитового оруденения, а ниже — данбуритового. В метасоматитах с железистостыо граната около 50% соотно­ шение обоих типов оруденения должно быть примерно одина­ ковым. Количество аксинита, близкое во всех пробах, связано с попавшими в валовые пробы при отладках аксинитсодержащими сланцами, примыкающими к скарноворудным телам.

75

Таблица 19

Состав гранатов в пересчете на миналы (в вес. %)

Известно, что в месторождениях известковоскарновой форма­ ции железистость скарновых минералов, образовавшихся по существенно известковым породам!, обычно больше по сравне­ нию со скарнами, которые развивались по силикатным по­ родам. Результаты исследования минерального состава вало­ вых пород подтверждают визуальные наблюдения особенностей локализации датолитового и данбуритового оруденения на изученном месторождении.

76