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

вулканическим дугам (Власов, 1969). Вулканические дуги харак­ теризуются наибольшим развитием андезитовых магм, более дру­ гих обогащенных серой и обладающих рядом специфических особенностей, вследствие которых в областях их преобладания создаются благоприятные условия для развития сольфатариого процесса. Особенность газового состава липаритовых магм, обога­ щенных щелочами и галогенами, приводит к образованию значитель­ ных масс алунита при отсутствии крупных концентраций самород­ ной серы. Базальтовые магмы, вследствие пх бедности газами, практически не в состоянии дать начало гидротермальному про­ цессу и создать обстановку для сероотложения (Власов, 1969). Можно согласиться с мнением Г. М. Власова, что внутренние вулканические дуги могут представлять собой сероносные зоны. Существенным элементом таких зон Г. М. Власов считает рудные узлы, приуроченные к специфическим вулкано-плутоническим обра­ зованиям, названным им вулканами над интрузиями.

Положение о размещении вулкана над интрузиями как обяза­ тельном элементе сернорудного узла справедливо только для опре­ деленного типа серных месторождений, которые только простран­ ственно и генетически связаны с вулканами. На месторождениях, генетически связанных с тектоническими нарушениями на удалении от вулканических построек, связь вулканов с интрузиями может быть пространственной (молодым разломом пересекается древняя вулканическая постройка) или отсутствовать (разломом пересека­ ется вулкано-терригенная толща).

Наиболее крупные серные месторождения Курильских островов приурочены к сложным вулканическим постройкам нижне-средне- четвертичного возраста. Более древние вулканические постройки, как правило, в настоящее время оказываются эродированными на­ столько, что серное оруденение в них уничтожено. На более моло­ дых вулканах наблюдаются мелкие залежи околофумарольного по­ верхностного формирования и кратерно-озерные образования, за­ пасы которых обычно невелики.

Ф и з и к о - х и м и ч е с к и е у с л о в и я . Образование серных концентраций возможно на тех вулканах, в составе газовых эмана­ ций которых преобладали сернистые соединения. Общеизвестна генетическая связь вулканогенных серных месторождений с форма­ цией вторичных кварцитов, в пределах которой серная минерализа­ ция приурочивается к определенным минеральным фациям. Основ­ ная часть серных руд сосредоточена в фации опалнтов и кварцитов в подфациях серных, сульфидизпрованных и алуиитовых опалнтов и кварцитов. Гораздо меньшая часть руд локализуется в фации опал (кварц)-гидрослюдистых пород н ничтожная — в пропилнтах. Постоянство приуроченности наиболее богатых серных руд (руд замещения или метасомэтических) к осевым фациям метасоматиче­ ской колонки объясняется их одновременным (или близким к одно­ временному) образованием в процессе сольфатариого кислотного выщелачивания окружающих пород. Процесс сероотложения здесь

124

близок к метасоматическому, так как, во-первых, сероотложение происходит из того же раствора, который обусловливает кислотное выщелачивание вмещающих пород; во-вторых, сероотложение про­ исходит практически одновременно с освобождением свободного пространства в метасоматизируемой породе: объему освободив­ шегося пространства соответствует количество отложившейся серы. Поскольку сера здесь непосредственно не участвует в обменных реакциях раствор—порода, процесс сероотложения существенно от­ личается от установившегося понятия о метасоматозе.

Гораздо меньшая часть серы отлагается на поверхности, а также в различных первичных породах, пустотах и раскрытых трещинах вмещающих пород, образуя вкрапленно-гнездовые и прожилковые серные руды. Сероотложение здесь происходит путем прямого окисления сероводорода кислородом воздуха. Поскольку серообразование не связано с процессом метасоматоза окружающих пород, оно может произойти среди любой минеральной фации, не исклю­ чая и неизмененные породы. Большинство исследователей считают, что основная масса гидротермальных растворов образуется в ре­ зультате смешения инфильтрующих вадозовых вод с восходящими газовыми эманациями. Для вулканогенных серных месторождений, по-видимому, чрезвычайно важно сохранение оптимального соотно­ шения этих двух компонентов: при недостатке вадозовых вод — растворителя — большая часть восходящих газов достигает поверх­ ности и удаляется в атмосферу, отлагая ничтожную часть серы в виде серных корок и серных бугров у устьев фумарол; при избытке вадозных вод успевшая ранее отложиться сера попадает в условия, чрезвычайно благоприятные для разрушения серноруд­ ных залежей; повышенная температура, обилие воды и растворен­ ного в ней кислорода вызывают окисление и гидролиз серы с окон­ чательным удалением ее из руд.

Этим объясняется часто наблюдаемое явление отсутствия серного оруденения в мощных толщах опалнтов и кварцитов, образовав­ шихся бесспорно вследствие сернокислотного выщелачивания. Автор разделяет вывод В. М. Еркина о том, что обилие воды спо­ собствует расходу серной составляющей вулканических газов на образование больших количеств алунита при слабом развитии от­ ложения самородной серы.

Тектоническая обстановка. Важной закономерностью является образование вулканогенных серных месторождений в специфической тектонической обстановке, определяющейся залеганием вмещающих пород и особенно расположением и характером разрывных нару­ шений. Для серных месторождений Курильских островов харак­ терно первичное периклиналы-юе залегание вмещающих пород, обусловленное особенностями строения вулканических конусов. На серных месторождениях, не имеющих связи с вулканическими по­ стройками, зависимости размаха оруденения от характера залега­ ния вмещающих пород не обнаруживается.

Разрывные нарушения в вулканических областях выполняют

125

функции подводящих каналов, с одной стороны, для восходящих вулканических газов, а с другой — для нисходящих вадозных вод, что влечет за собой образование больших масс гидротермальных растворов и, при прочих благоприятных условиях, сероотложение.

На вулканических постройках, прошедших длительный путь развития, к которым приурочено большинство наиболее крупных вулканогенных серных месторождений, широким развитием пользу­ ются вулкано-тектонические (Мархинин, 1967) нарушения. Послед­ ние, не отражая этапы тектогенеза в районе, зависят от истории н особенностей развития данной вулканической постройки, знаменуют переход ее в стадию кальдерообразования. На некоторых из древ­ них, существенно разрушенных вулканических постройках (кальде­ ры Новая, Чирип, Курильская — о-в Итуруп) большое количество таких нарушений изучено прямым картированием с определением характера и амплитуды смещения. На сложных вулканических по­ стройках, сохранивших форму вулканического конуса (вулканы Баранского, Тебенькова, вулкан Менделеева — о-в Кунашнр), такие нарушения трассируются по фумаролам, горячим источни­ кам, гидротермально-измененным породам и иногда наблюда­ ются в обнажениях. На молодых вулканических конусах рассматри­ ваемые нарушения неизвестны.

Изучение вулканогенных серных месторождений приводит к выводу о бесспорно докальдериом возрасте основной массы сер­ ного оруденения. Имеется также большое количество доказа­ тельств, что на наиболее крупных месторождениях и проявлениях, приуроченных к кальдерообразным депрессиям, наблюдаются оста­ тки былого серного оруденения. Большая часть его уничтожена в процессе обрушения постройки, эрозией и гипергенезом, и только весьма значительные первоначальные размеры сернорудных за­ лежей обусловили то, что оставшаяся часть их содержит на некото­ рых месторождениях запасы полезного ископаемого (месторожде­ ние Новое — о-в Итуруп, возможно, Скалистое — о-в Парамушнр).

Наибольшую ценность месторождение представляет до обруше­ ния вулканической постройки, к которой оно приурочено, когда вулканический конус еще сохраняет форму, имея в недрах невскры­ тые сернорудные залежи. Достаточными запасами месторождение стало обладать после образования вулкано-тектонических наруше­ ний пли после вступления вулканической постройки в начальные фазы кальдерообразования. До этого серные концентрации могли отлагаться лишь на устьях фумарол; основная масса серы удаля­ лась в атмосферу.

Для открытия крупных сернорудных концентраций перспек­ тивны не все вулканические постройки, а только те, которые всту­ пили хотя бы в начальные фазы кальдерообразования, характери­ зующиеся заложением вулкано-тектонических нарушений при со­ хранении формы вулканического конуса. Примером первых могут служить конусы вулканов Баранского, Берутарубе (о-в Итуруп) и Менделеева (о-в Кунашнр), где имеются выходы гндротермально-

126

измененных пород, обнажающихся в эрозионных окнах из-под не­ измененных лав. Выходы приурочены к вулкано-тектоническим нарушениям, возможно, они принадлежат одному пли нескольким полям гидротермального изменения, среди которых можно ожидать крупные сернорудные залежи. Примером могут служить кальдеры Новая, Курильская, Чирип.

На примерах месторождения Нового, а также проявлений Кальдерного (вулкан Чирип), Океанского (вулкан Баранского), Высокого (вулкан Тебенькова) и других установлено, что вулканотектонические нарушения по пространственному положению относи­ тельно вулканической постройки и характеру смещения подразде­ ляются на следующие важнейшие системы: 1) радиальных (диа­ метральных) нарушений, имеющих сбросо-сдвиговую природу; 2) концентрических (относительно центра вулкана) нарушений, имеющих природу трещин отрыва с последующим развитием как сбросы; 3) концентрических нарушений, имеющих сбросовый ха­ рактер смещения; 4) пологопадающих, почти горизонтальных на­ рушений, имеющих природу трещин пологого отрыва; 5) наруше­ ний различных направлений, имеющих природу зон смятия

(рис. 24).

Наиболее благоприятными для минерализующих растворов являются нарушения систем крутопадающих сбросо-сдвигов. Наи­ более мощные зоны гидротермально-измененных пород, содержа­ щих серные руды, тяготеют к этой системе нарушений. Сбросы и отрывы 2 и 3 систем становятся открытыми после отставания в процессе кальдерообразовательного опускания периферии вул­ канической постройки от ее центральной части. Для локализации оруденения наиболее благоприятны трещины отрыва, оперяющие системы 1, 2 и 3, а также система 4. Система 5, развитая в цен­ тральных частях вулканов, является закрытой и оруденения не со­ держит.

Вулкано-тектонические нарушения способствуют возникновению на вулканической тюстройке благоприятной для рудоотложения гидрогеологической обстановки: их широкое развитие ускоряет раз­ рушение вершинной части вулкана, которая играет роль водосбор­ ной воронки, откуда скапливающиеся вадозные воды начинают движение по разрывным нарушениям и проницаемым пластам внутрь и к подошве вулканического конуса. Встречая на своем пути восходящие газовые струи, они участвуют в образовании основной массы рудоотлагающих гидротермальных растворов. С этой пози­ ции понятна бесперспективность молодых вулканических конусов и сформировавшихся кальдер: в первом случае вулканические газы, не встречая больших масс вод, удаляются в атмосферу, а во вто­

явлениях Курильских островов отмечено, что наиболее крупные сернорудные залежи формируются при наличии определенного

127

литологического разреза; решающую роль здесь играет не столько минеральный состав пород, сколько их проницаемость.

Наиболее благоприятным оказывается трехчленный комплекс, в котором средняя часть представлена разрезом с преобладанием агломератовых пород, а верхняя и нижняя — существенно лаво­ выми разрезами. Средняя часть комплекса выполняет роль прони­ цаемого пласта, верхняя выступает в качестве экрана, а нижняя —

Рис. 24. Схема структуры месторождения Новое

5 —дацитовые лавы центрального купола6 —;опалиты и кварцпты, вмещаю­

щие сернорудные залежи; 7 —прочие гидротермально-измененные породы; 8 —вулкано-тектонические нарушения9 — сбросы; —сдвиги10; — сбросы;11 —

отрывы;12 —зоны смятия.

водоупора. Наиболее богатые серные руды развиваются в пластах агломератовых пород под экранами плотных лав. Подобное явле­ ние наблюдается и в других районах мира (Ивао, 1965; Т. Судзуки, 1962 г.; Т. Ямагути, 1937 г.). Располагающиеся среди агломерато­ вых пород маломощные лавовые потоки оказываются также нацело осерненными. Часто осернение здесь более интенсивное, чем в агло­ мератовых породах. Причину этого мы склонны видеть в том, что если в последнем случае метасоматоз имеет характер фильтрацион­ ного, то в первом он приближается к диффузионному (в силу зна­ чительно меньшей проницаемости лав), что способствует более

128

основательной гидротермальной проработке н осернению замещае­ мых пород. При значительной мощности лавовых потоков измене­ нию подвергаются поверхностные части. Роль проницаемых агло­ мератовых пород часто выполняют шлаковые корки лавовых по­ токов, развитые в кровельных, подошвенных и краевых частях. Трехчленный литологический разрез характерен для промежуточ­ ных и удаленных зон авто- и аллохтонных фаций вулканических

склонов.

Наиболее благоприятно для локализации серного оруденения сочетание легкопроницаемых пластов и пачек с вулкано-тектони­ ческими нарушениями, особенно систем 1, 2, 3 и 4. В местах пере­ сечения последними первых часто образуются этажные пластовые, а также комбинированные (согласно с секущими) сернорудные залежи. При отсутствии благоприятного литологического разреза в монотонных эффузивных толщах формируются обычно секущие сернорудиые тела. В мощных толщах обломочных пород форми­ руются сернорудные залежи весьма сложной конфигурации и обычно с довольно бедным оруденением. Такие залежи, не будучи защищены экранами, наиболее подвержены поверхностному разру­ шению.

Рассматривая приведенные выше некоторые основные законо­ мерности размещения и формирования вулканогенных серных месторождений, нельзя не заметить эмпирическое сходство их

сэкзогенными эпигенетическими месторождениями.

1.Пространственно-вулканогенные месторождения, как и эпи­

генетические экзогенные, приурочены к пограничным областям между зонами поднятий и прогибов (Власов, 1969; Соколов, 1959).

2. Приуроченности вулканогенных сернорудных залежей к вул­ канам как к положительным структурным формам, создающим благоприятные геолого-гидрогеологические условия для рудообразования, отвечает приуроченность эпигенетических экзогенных месторождений к брахиантиклиналям, выполняющим те же струк­ турные функции, что и вулканические конусы.

3.Как и для крупных залежей экзогенного эпигенетического происхождения, так и для вулканогенных, характерна приурочен­ ность к структурам с разрушенным сводом: в первом случае это брахиантиклинали, разрушенные в замковой части, во втором — вулканические постройки с расширенным эрозией взрывом или кальдерообразованием кратером.

4.Некоторое сходство имеется и в механизме сероотложения: на эпигенетических экзогенных месторождениях самородная сера постепенно высаживается на месте растворяющегося бикарбоната кальция, в который переводится карбонат кальция под действием углекислоты (Соколов, 1959); на вулканогенных метасоматических серных месторождениях сера высаживается на месте выносимых породообразующих минералов, переводимых в раствор серной кислотой. В том и другом случаях сера непосредственного участия

вреакциях раствор—порода не принимает.

200—450 м — для вулканогенных месторождений.

ОРУДЕНЕНИЕ В ОСАДОЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ

IV. Разломная тектоника и изменения вмещающих толщ Гаурдакского месторождения самородной серы

Геологическое строение, особенности тектоники Гаурдакского поднятия, его взаимоотношение с другими сопредельными струк­ турами мегантиклинали Юго-Западного Гиссара в связи с воспросами сероносности, нефтеносности и соленосности, привлекали вни­ мание многих исследователей (А. Д. Архангельский, 1917 г.; Данов, 1936; Мирошниченко, 1933, 1945, 1957; А. С. Уклонский, 1933 г.; 1940; П. И. Калугин, 1934 г.; А. В. Пейве, 1934 г.; Петров, 1955;

В. Д. Коган, 1961 г.; В. И. Седлецкий, 1964 г. и др.). Изучение гео­ логического строения и разрывной тектоники Гаурдакского подня­ тия при оценке сероносности перспективных площадей юго-западных отрогов Гиссара привело к. выводу о том, что разрывная тектоника явилась одним из основных факторов формирования месторожде­ ний серы (Лазарев, 1963, 1970; Горбачев, 1968; Парникель, 1969;

Панин, 1969).

В последние годы в пределах Гаурдакского поднятия выполнен обширный комплекс исследований: детальная геолого-структурная съемка, вертикальное электрическое зондирование и бурение боль­ шого числа поисковых и разведочных скважин. Полученные резуль­ таты существенно уточняют прежние представления и позволяют по-новому осветить тектоническое положение структуры, природу и механизм образования разрывных дислокаций и их роль в генезисе сероносных залежей.

Гаурдакское поднятие в сложной системе мегантиклинали ЮгоЗападного Гиссара является звеном Тюбегатан-Гаурдакской анти­ клинальной зоны, простирающейся субмеридионально в юго-запад­ ном направлении. Это крупная складка куполообразной формы. С юго-востока поднятие ограничено Маликской, с северо-запада — Дехканабад-Мукрыиской синклиналями. Юго-западная периклиналь отделяется от Тагаринского поднятия широкой зоной Узункудукского грабена, усложнившего тектоническое строение этой части структуры. Юго-восточное крыло в юго-западной части осложнено Шурчинской зоной разломов. Вдоль северо-западного крыла, по долине р. Кансай, В. И. Седлецким (1964 г.) предполага­ ется сброс, что в совокупности с зоной разломов дает ему основа­ ние считать структуру двухсторонней горст-антиклиналыо.

В современном рельефе Гаурдакская складка совпадает с одно­ именной горной возвышенностью и имеет брахиаитиклиналы-юе строение с отношением длинной оси к короткой 2 : 1 , амплитуду по

130

замкнутой изолинии 1000 м и размеры 18X9 км. Структура асим­ метричная: юго-востОчное крыло более крутое, чем северо-запад­ ное, осевая поверхность наклонена к юго-востоку под углом 5—10°. Углы падения крыльев: юго-восточного 45—70°, иногда 80—85°; северо-западного, изрезанного глубокими веерообразными оврага­ ми, не превышают 25—30°. К своду поднятия углы падения слоев выполаживаются (до 3—5°). Свод и крылья складки в северо-во­ сточной части сложены карбонатно-сульфатными образованиями

На незначительной площади вдоль юго-восточного крыла и в юго-западной части поднятия на дневную поверхность выведены известняки верхнего Оксфорда. Под этими известняками установ­ лены отложения нижнего Оксфорда, келловея, бата, верхнего байоса и палеозоя (Крымгольц, 1957).

В обрамлении Гаурдакского поднятия последовательно просле­ живается непрерывный разрез нижнего и частично верхнего мела. С трех сторон распространен комплекс четвертичных образований, заполняющих эрозионные врезы шириной от 100 до 2000 м, глуби­ ной до 575 м (рис. 25). Эрозионные врезы образованы в неоген­ четвертичное время в результате размыва хлоридной и частично сульфатной толщ гаурдакской свиты. В северо-восточной периклинальной части эти размывы привели карбонатно-сульфатные породы кимеридж-титона в экзотектонический контакт с красно­ цветными породами нижнего мела. Здесь отсутствует хлоридная толща гаурдакской свиты и намного уменьшена мощность разреза неокома.

Долины размывов образовались в связи с разрывными наруше­ ниями и ориентированы вдоль них. Устанавливаются два типа раз­ рывных нарушений, имеющих различные происхождение и проявле­ ние: экзотектонические и эндотектонические. Последние расчленя­ ются на субмеридиоиальные и субширотные.

Экзотектонические разломы прослеживаются на северо-восточ­ ной глубоко погруженной периклинальной части брахиантиклинали, где выведены на дневную поверхность соляная толща гаурдакской свиты и нижнемеловые красноцветные образования. Эти разломы характеризуются небольшой протяженностью различными ампли­ тудами перемещения крыльев и хаотично ориентированным про­ стиранием. Такие разломы в Гаурдак-Кугитангском районе, как правило, по своему генезису связаны с подземным выщелачива­ нием солей и последующим гравитационным проседанием вышеле­ жащих меловых пород (Попов, Худайкулиев, 1969), в результате которых образован целый ряд сбросов и грабенов с амплитудой не более 100—150 м, равной мощности соляной толщи, уничтожен­ ной карстовыми процессами. Они значительно осложняют выявле­ ние эндогенных структурных элементов и отличаются отсутствием жильных проявлений минералообразования.