книги из ГПНТБ / Формационный метод в прогнозе и изучении месторождений горнохимического сырья

очагов, характеризующиеся скоплениями магматических дифференциатов и различных объемов летучих. Летучие должны концентри­ роваться в наиболее приближенных к поверхности участках очагов, проектируемых на плоскости постройками южных оконечностей вулканических хребтов. Этим постройкам свойственны наиболее крупные поля измененных пород и высокие концентрации серных руд, представленных преимущественно кратерно-озерным н нм- прегнационно-метасоматическпм типами.

Здесь известны постройки и двух других морфогенетических ти­ пов вулканов, однако они, как правило, не несут признаков серной минерализации.

Центрально-Курильский (Средне-Курильский) сероносный район отличается от предыдущего развитием земной коры субокеаниче­ ского типа и резко сокращенной (до 10 км) мощностью. Этот тип коры характеризуется отсутствием гранитного слоя п имеет одно­ членное строение. С этим связано, по-видимому, отсутствие здесь сооружений вулканических хребтов, а продуктивные на самород­ ную серу постройки представлены полигенными вулканическими конусами с гнездовым размещением в околожерловых участках выводных каналов. Наиболее широко в них развита малоперспек­ тивная серная минерализация околофумарольного сублимационнореакционного типа при подчиненной роли руд импрегнационнометасоматнческого генезиса.

Южно-Курильский сероносный район включает острова Уруп, Итуруп и Кунашир и характеризуется развитием двучленной коры субконтннентального типа мощностью 10—20 км. Как и в СевероКурильском районе, вулканизм гнездово-линейного типа ярко вы­ ражен наличием вулканических хребтов. Наиболее крупные из них представлены хребтами Криштофовнча (о-в Уруп), Грозного и Бо­ гатырь (о-в Итуруп). Осевые части их имеют субмеридиональную (общекурильскую) ориентировку и составляют с простиранием Ку­ рильской гряды незначительный угол. Однако миграция вулкани­ ческих процессов во времени отмечается в двух направлениях. По главному из них смещение вулканической деятельности происхо­ дило с северо-востока на юго-запад и совпадало с простиранием осевых линий хребтов. В пределах отдельных полигенных конусов, составляющих эти хребты, миграция эруптивных центров наблю­ дается с северо-запада на юго-восток. В этом направлении отме­ чается и затухание во времени интенсивности серообразующпх га­ зо-гидротермальных процессов.

Изучение механизма очагов сильных землетрясений показывает, что в пределах Южно-Курильского сероносного района ориенти­ ровка современных разрывных нарушений совпадает с разломами второго порядка и соответствует субширотному направлению. По­ сле заложения основных структур вулканических хребтов в ранпесреднечетвертичное время в пределах района имела место корен­ ная перестройка тектонического плана, способствовавшая появле­ нию новых систем выводных каналов и локализации в них газо-

110

гидротермальной деятельности. Субширотные разломы, как пра­ вило, трассированы здесь хорошо выраженными в рельефе голоценовыми лавово-шлаковыми конусами.

В Южно-Курильском районе перспективные сероиосные пло­ щади сосредоточены обычно в пределах западных отрогов вулка­ нических хребтов, локализуясь в участках сопряжения указанных выше двух систем глубинных нарушений. Серная минерализация на этих площадях размещена в породах раине-среднечетвертичного возраста, подверженных глубокой переработке гидротермальными растворами. Изверженные породы средне-верхнечетвертичного и голоценового возраста несут слабые следы гидротермального мета­ морфизма и в отношении сероносности являются практически бес­ перспективными образованиями.

Наряду со структурно-тектоническими критериями большую по­ мощь в определении направления поисков скоплений самородной серы на Курильских островах оказывает анализ фациальной при­ уроченности серного оруденения в пределах вулканических пост­ роек. В составе последних рационально выделять комплексы лав и вулканокластического материала, группирующиеся по набору ли­ тологических признаков в вулканические фации: околожерловую, склоновую и периферийных участков вулканических построек. Не­ оспорима тесная связь серного оруденения с толщами гидротер­ мально-измененных пород, которые по вещественному составу под­ разделяются на ряд минеральных фаций.

Из вулканических фаций наиболее благоприятной для сероотложения является околожерловая, характеризующаяся преоблада­ нием слабо сортированного вулканокластического материала (сла­ бо сцементированные разномерные обломки дробленых лав, ту­ фов и вулканических бомб) при ограниченном развитии лавовых потоков. Миграция во времени выводных каналов у вулканов гнез­ дово-линейного типа, последующее заполнение кратерных депрес­ сий поверхностными и подземными водами может приводить к об­ разованию в составе околожерловой фации линзообразных тел кратерно-озерных отложений. Эти отложения являются оригиналь­ ными образованиями, состоящими из слабо сортированного, в раз­ личной мере измененного обломочного материала и хемогенных осадков, преимущественно опала, реже алунита и глинистых мине­ ралов. Цементирующим веществом их нередко является самород­ ная сера, которая образует самостоятельные пласты. Кратерные водоемы с интенсивной донной и прибрежной газо-гидротермаль­ ной деятельностью играют роль хороших уловительных систем для самородной серы из вулканических газов. Поэтому в случае серо­ носности формирующиеся в них отложения могут служить важным источником получения высокосортных руд.

Склоновая фация построек вулканов гнездово-линейного типа характеризуется широким развитием, наряду с вулканокластическпм материалом, плотных лавовых потоков, входящих в состав мощных стратотолщ. Здесь геологические условия благоприятны

111

для проявления межпластового гидротермального метаморфизма с образованием регрессивного ряда высококремнистых метасоматитов. Плотные породы лавовых потоков играют в этих случаях роль экранов и сохраняют обычно свежий вид. В особо благопри­ ятной обстановке в пределах развития склоновых фаций может проявляться интенсивная газо-гидротермальная деятельность, со­ провождающаяся сероотложением. Такие участки имеют обычно линейно вытянутую форму, фиксируя собой зоны разрывных нару­ шений. Серные руды бывают представлены околофумарольным сублимационно-реакционным и импрегнационно-метасоматическим типами, которым резко подчинены скопления серы термальных источников. Наряду с серой в измененных породах склоновой фации отлагаются сульфиды железа, цинка, свинца и ртути.

Фация периферийных участков вулканических построек имеет резко сокращенные мощности лав и рыхлого материала, поступаю­ щего сюда при эксплозиях совместно с лахаровыми потоками. Гидротермальная деятельность на периферии вулканических пост­ роек обычно отсутствует, однако при наличии глубинных разломов проявления ее могут сопровождаться образованием серных .жил пли серно-сульфидных минерализованных зон.

Помимо вулканических, большую роль в локализации серного оруденения играют минеральные фации гидротермально-изменен­ ных пород, среди которых в порядке нарастания глубинности раз­ личают мономинеральные, кварц-алунитовые, кварц-каолинптовые и кварц-гидрослюдистые опалиты, подстилающиеся низкотемпера­ турными пропилитами трансильванского типа (Аверьянов, 1964). Серная минерализация развита во всех перечисленных минераль­ ных фациях; наиболее высокие концентрации ее связаны с поро­ дами моноопалитового состава. Концентрации самородной серы встречаются среди кварц-алунитовых и кварц-каолинитовых разно­ видностей опалитов, образованных по первично пористым туфам.

В составе фации мономинеральных опалитов встречаются круп­ ные тела слоистых кратерно-озерных отложений. В случае сероносности эти отложения характеризуются высокими концентрациями серных руд, образующими выдержанные по простиранию и содер­ жанию полезного компонента пластовые тела. Литификация и ме­ таморфизм этих руд сопровождаются исчезновением характерных первично-осадочных текстур.

Изложенные выше структурно-фациальные критерии позволяют определить перспективные участки для поисков промышленных ме­ сторождений самородной серы на Курильских островах. Так, на о-ве Итуруп значительный интерес в этом отношении представляет вулканический хребет Грозный (рис. 22). Ведущую роль в форми­ ровании этого сооружения определяют две системы глубинных разрывных нарушений, из которых первая способствовала субмери­ диональной ориентировке хребта, вторая — появлению в его цент­ ральной части цепи субширотно размещенных молодых вулкани­ ческих конусов. Последние как бы трассируют зону долгоживущих

112

724 № Заказ 8

Рис. 22. Схема размещения вулканогенных структур хр. Грозного

I —лавово-пирокластические конусы эруптивных центров2 —экструзивные; тела3 ;— лавовые потоки голоценовых извержений4 —;комплексы лап и вулканокластнки средне-верхнечетвертичиого (?) возраста); 5 —ледниковые отложения среднечетвертичного6 — комплексывозраста; лав и вулканокластнки ранне-среднечетвертичного (?) возраста; 7—выходы пород неогенового фундамента8 —вулканические; формы

рельефа (эксплозивные воронки, кратеры9 —);эрозионные формы рельефа (современные эрозионные цирки).

113

глубинных разрывов. На западной оконечности этой зоны вскрыты эрозией средне-верхнечетвертпчные эруптивные центры, фиксиро­ ванные эксплозивными воронками и экструзивными телами. В уча­ стках выхода пород складчатого фундамента (участок Многоозер­ ный) по системам субшнротных нарушений образованы маломощ­ ные жилы, сложенные самородной серой с небольшой прнмесыо сульфидов железа. По этим же нарушениям фиксируются в районе и выходы многочисленных термальных и холодных минеральных источников, отлагающих в руслах сульфурит.

Поисковые работы в хр. Грозного следует ориентировать на вулкан Тебенькова (западные отроги его постройки).

Зональность дочетвертичной алунитовой и серной минерализации

Перспективы Курильских островов на самородную серу вулка­ нических месторождений оцениваются весьма высоко (Власов, Петраченко, 1965; Аверьянов и др., 1970). Учитываются масштабы серной минерализации четвертичного возраста. В последние годы получен материал о наличии на Курильских островах сернокислого сырья и дочетвертпчиого возраста. Это главным образом поздне- мпоцен-плиоценовые алунитовые и серные кварциты. Их проявле­ ния установлены на островах Купашир, Итуруп и Уруп. Если серные руды четвертичного возраста связаны с проявлениями андезито-базальтового вулканизма, то более древние алунитовые и серные кварциты образованы при гидротермальных изменениях продуктов вулканизма липаритового состава.

Наиболее крупный массив плиоценовых вторичных кварцитов выявлен в северной части о-ва Кунашира в районе горы Шульгп (Дуничев, 1966). В геологическом строении массива принимают участие три толщи вулканогенных пород, различающихся соста­ вом лав и обломочного материала. Возраст отложений поздний миоцен—плиоцен. Нижняя толща сложена пропилитизированными андезитами и их туфами. Выше залегают туфы и лавы липарито­ вого состава мощностью до 650 м. Выявлены многочисленные некки. Характер пространственного размещения туфов, лав и некковых образований указывает на то, что в плиоцене здесь был крупный вулкан центрального типа (Дуничев, Жижин, 1970). Ли­ париты потоков, некков и обломков в туфах характеризуются пор­ фировой структурой с микрофельзитовым строением основной массы. Порфировые выделения представлены кислым плагиокла­ зом и овальными до стреловидных зернами водянопрозрачного кварца. Вулканиты кислого состава на большей площади проявле­ ния интенсивно гидротермально изменены и превращены во вто­ ричные кварциты. Венчают разрез пострудные андезито-базальты

•и их агломератовые туфы (рис. 23).

В распределении различных минеральных фаций вторичных кварцитов Шулъгинского массива установлена вертикальная ме­ тасоматическая зональность, обусловленная изменением химиче­ ского состава растворов. Верхние части метасоматической колонки

114

заняты монокварцевыми породами, которые гипсометрически ниже сменяются алунитовыми кварцитами. Еще ниже распространены окварцованные породы с обильной вкрапленностью сульфидов же­ леза, переходящие в породы аргиллитовой фации.

В наиболее глубоких эрозионных врезах видно, что метасоматиты аргиллитовой фации подстилаются пропнлитами,которые воз­ никли за счет переработки гидротермальными растворами андези­ тов и туфов нижней толщи.

Рис. 23. Схема геологического строения Шульгинского массива вторичных кварцитов

1 —аллювиальные отложения2 ;— верхнеплиоценовые андезпто-базальты; средний плиоцен:3 —пепловые туфы4,—псефитовые туфы5 —,некковые образования6 —, ли­ париты, 7 —лнпарнты субвулканической фации8 —;позднемиоцен-нижнеплноцено- вые андезиты и их туфы9;—граннтонды;10 — тектонические разломы11;—зона монокварцитов12; —зона алуннтизацнн; /3 —зона пиритизации14 —;зона аргиллн-

тизацнн;15 —зона пропилнтизации16 ;—серные кварциты.

Степень гидротермального изменения пород возрастает от по­ род зоны пропилнтизации до монокварцитов. Изменения пород зон аргнллитизацни, пиритизации и алунитизации занимают промежу­ точное положение. Серные руды приурочены к подзоне серных кварцитов на границе зон алунитизации и монокварцитов. Алунитовые руды связаны с метасоматитами одноименной зоны.

Зона пропилнтизации. Основная масса в пропилитизированных андезитах замещена агрегатом мелкозернистого кварца и хлори­ том с участками карбонатных минералов. Плагиоклаз вкрапленни­ ков сильно альбитизирован. В целом реликтовая порфировая структура пород сохраняется хорошо.

Зона аргиллитизации. Наиболее интенсивное замещение глини­ стыми минералами претерпели мелкообломочные разности туфов и туффитов, утратившие в большинстве случаев свои первоначаль­ ные структурные и текстурные признаки. Превращены они в бес­ структурную глинистую массу светло-серого цвета, содержащую редкую вкрапленность пирита. К зонам дробления иногда приуро­ чена цинковая минерализация.

Зона пиритизации. Постепенно вверх по разрезу каолин-гидро- слюднстые разновидности пород все больше обогащаются вкраплен­ ностью пирита и кварцем, переходя в окварцованные пиритизированные породы. На общем фоне рассеянной тонкой вкрапленности пирита встречаются единичные сравнительно крупные кристаллы (до 0,5 см) кубического габитуса. Степень окварцевания растет от подошвы к кровле. В верхней части зоны появляется алунит; содержание сульфидов железа резко уменьшается.

Зона алунитизации. К ней отнесены метасоматиты кварц-алу- ннтового состава. Площадь развития их имеет овальную форму со средним радиусом около 1,5 км. Видимая мощность 150 м. Со­ держание алунита 20—50%; иногда наблюдаются мономинераль­ ные скопления алунита размером до нескольких сантиметров:

Алунит развит как по вкрапленникам плагиоклазов, так и по основной массе гидротермально-измененных липаритов. В первом случае он образует крупные (до 2 —3 мм) удлиненные кристаллы с неровными зазубренными очертаниями. Окраска их бледно-жел­ тая млн светло-розовая. Образовавшийся на основной массе алунит слагает войлокообразный агрегат тонкоигольчатых зерен, тесно срастающихся с мелкозернистым кварцем.

Из табл. 8 видно, что алуниты Шульгинского массива относятся к калиево-натровой разновидности, а в образце № 4 — к натриево­ калиевой разновидности.

Т а б л и ц а 8

Результаты неполных силикатных анализов алунитовых кварцитов Шульгинского массива (в %)

Местами в верхних частях рассматриваемой зоны с алунитом встречается самородная сера как в форме тонкодисперсных агре­ гатов, более или менее равномерно распределенных по всей массе метасоматита, так и в виде обособленных крупных (до 2—5 мм) образований. В породах с тонкодисперсной серой обычно много алунита. Крупные зерна самородной серы ассоциируют только

116

с кварцем, такие образования можно назвать серными кварци­

тами.

Зона монокварцитов занимает самое верхнее положение в метасоматической колонке района. Представлена пористыми и сливными кварцитами, содержащими в незначительном количестве лейкоксен и гпдроокислы железа. Образовались они при гидротер­ мальном замещении кислых вулканитов; в них преобладает алунитовая минерализация. При изменениях четвертичных андезитобазальтов, обедненных щелочами, большее развитие получает серная минерализация. В этом заключаются особенности форма­ ционной приуроченности дочетвертичной алунитовой и серной минерализаций на Курильских островах.

Средиемасштабными геологосъемочными работами, проведен­ ными на всех крупных островах Большой Курильской дуги, уста­ новлено широкое развитие позднемиоцен-плиоценовых вулканоген­ ных образований липаритового состава. По данным В. Е. Бевза, Б. Н. Пискунова и др., особенностью этих отложений является на­ личие в их составе значительного количества светлой кислой пемзы. Кроме пемзовых туфов, отмечаются липариты, их туфы и игнимбриты, часто подверженные гидротермальным изменениям. Мощность отложений достигает 1500 м. Все это указывает на воз­ можность площадного проявления на Курильских островах до­ четвертичной алунитовой и серной минерализации.

Возможность открытия серных месторождений в областях тре­ тичного и древнечетвертичного вулканизма на Курильских остро­ вах, по аналогии с Камчаткой, признается и другими исследова­ телями (Власов, 1958). Дочетвертичные алунитовые и серные руды могут служить существенным дополнением к серны'м рудам четвер­ тичного возраста при их разработке, а также, возможно, они приобретут самостоятельное значение как комплексное сырье на глинозем, щелочи и серную кислоту.

Структурные типы сернорудных залежей

Типы серных залежей вулканического происхождения впервые подробно охарактеризованы Т. Ямагути (1937 г.). Этому вопросу уделяли внимание также Т. Като (1940 г.), Г. М. Власов (1958, 1969), Т. Судзуки (1962 г.), X. Мукайяма (1962 г.) и др. В по­ следние годы получен богатый фактический материал при поиско­ вых и разведочных работах на Камчатке и Курильских островах, который позволяет дополнить имеющиеся сведения.

Автор выделяет четыре основных структурных типа серноруд­ ных залежей вулканического генезиса: 1 ) отложенные и залегаю­ щие на поверхности; 2) согласные; 3) секущие; 4) сложные. Внутри

пять подтипов.

117

1. Залежи «серная корка», образованные в результате отложе­ ния серы на выходах и вблизи фумарольных струй. Они имеют уплощенную форму, неправильную в плане конфигурацию и весьма изменчивую мощность. 2. Натечные залежи, образующиеся в ре­ зультате отложения серы из вод термальных и холодных минерали­ зованных источников. Залежи имеют в плане лентообразную и секторовндную форму; мощность их изменяется в зависимости от рельефа русла. 3. Серные потоки, образующие в плане лентообраз­ ные залежи линзовидного пли Ѵ-образного сечения. 4. Серные осыпи, представляющие собой конусы выноса с высоким, благо­ даря обилию обломков серных руд, содержанием серы. Иногда в материале таких сернорудных залежей присутствует примесь пирокластического материала, указывающая, что часть рудных обломков этого рудомиктового делювия была выброшена в про­ цессе эксплозий. Морфология таких сернорудных залежей целиком зависит от морфологии углублений рельефа, заполняемых рудокластическим материалом. 5. Кратерноозерные залежи, образую­ щие уплощенные линзы и нередко хорошо выдержанные по мощ­ ности пласты.

Эти сериорудные залежи приурочены в основном к кратерам вулканов, а также к склонам вулканических конусов близ кратера и тяготеют к выходам вулканических газов, которые контролиру­ ются выводными вулканическими каналами или вулканотектониче­ скими нарушениями. Они обычно имеют незначительные, иногда средние (кратерноозерные) размеры. Поэтому их промышленное значение небольшое.

Эти залежи наиболее распространены, присутствуют, за редким исключением, на всех вулканических постройках, где в составе вулканических газов имеются сернистые соединения. Примером могут служить месторождения и проявления о-ва Итуруп (Медвежье, Берутарубе, Высокое, Океанское). Много таких место­ рождений на Камчатке, а также в Японии, Индонезии, Чили, Тур­ ции, Бразилии и других странах.

В т о р о й тип — с о г л а с н ы е с е р н о р у д н ы е з а л е ж и — представлен двумя подтипами: 1 ) залежами замещения, или пмпрегнационно-метасоматическими; 2 ) погребенными залежами первого структурного типа. Принципиальное различие между этими подтипами состоит в генезисе и глубине формирования.

Залежи первого подтипа формируются на глубинах от первых метров до 400 м и относятся к гидротермально-метасоматпческим, образующимся путем отложения самородной серы из гидротермаль­ ных растворов в порах и пустотах высокопроницаемых, преимуще­ ственно агломератовых пород, а также в результате гидротермаль­ ного метаморфизма их с образованием своеобразных минеральных фаций (серных опалитов и кварцитов) формации вторичных квар­ цитов. Подстилающие сериорудные залежи плотные породы (обычно эффузивы) играют роль водоупора, а перекрывающие — экрана. Эти породы претерпевают, как правило, лиш.^ незначитель­

на

мое гидротермальное изменение. Маломощные потоки эффузнвов внутри мощных агломератовых толщ часто метасоматизируются наравне с ними,' но нередко остаются в виде блоков менее изменен­ ных пород. Верхний и нижний контакты сернорудных тел этого подтипа четкие; боковые — нерезкие; оруденение постепенно ослабе­ вает, сероносные минеральные фации (серные опалиты и кварциты) сменяются безрудными (опал-гидрослюдистые породы, пропилиты). Залежи описываемого подтипа имеют лннзо- и пластообразную форму и нередко достигают внушительных размеров. Например, известные месторождения групп Хахимантай, Иосин, Цао-Азума (Япония), а также Новое, Малетойваямское (СССР), Эль-Винагре (Колумбия), Памплона (Филиппины) и др.

Второй подтип представлен захороненными кратероозерными залежами и сернорудными телами, первоначально отложенными на поверхности. Первые образуют пласты и уплощенные линзы, располагающиеся в разрезе литифицированных кратерноозерных

ставлен также двумя подтипами: сернорудными телами в простых трещинах, в сложных разломах.

Сернорудные тела в простых трещинах формируются: 1 ) в кор­ невых частях действующих фумарол путем инкрустации сублима­ ционно-реакционной серой полых крупных трещин; 2 ) в корневых частях серных потоков, вследствие заполнения полых трещин расплавленной самородной серой при термической регенерации руд; 3) в верхней части и на флангах зоны гипергенеза, в подзонах вторичного серного обогащения в результате отложения вторичной серы в крупных полых трещинах; 4) в глубинных частях, где само­ родная сера отлагается в крупных раскрытых трещинах из гидро­ термальных растворов. Эти разновидности сернорудных тел имеют незначительные размеры и, несмотря на высокое качество руд, самостоятельного значения не имеют.

Сернорудные тела в сложных разломах формируются в местах пересечения и сопряжения разрывных нарушений и в оперяющих их крупных трещинах. Сероотложение происходит как в пустотах

изонах дробления с образованием брекчий с серным цементом, так

иметасоматическн, с образованием секущих тел серных опалитов

икварцитов.

Разновидностью сернорудных тел этого подтипа являются сероиосные зоны дробления пострудных нарушений. Под влиянием деформации и трения в зонах пострудных нарушений самородная сера выплавляется из ранее сформированных руд и застывает, цементируя обломки в зоне дробления.

Сернорудные тела представлены жилами, рудными дисками, трубами и др. На участках повышенной мелкой трещиноватости образуются штокверки. Сернорудные тела обычно имеют небольшие

119