5.3. Карбонатитовые месторождения

Карбонатитовыми месторождениями называются эндогенные скопления кальцита, доломита и других карбонатов, пространственно и генетически тесно ассоциированные со сложными интрузивами ультраосновного-щелочного состава. В них выявлены значительные резервы руд ниобия, редких земель, апатита, циркония, стронция, флогопита, вермикулита.

В настоящее время известно более 200 массивов карбонатитов, из которых 20 разрабатываются. Они известны на территориях России, США, анады, Бразилии, Боливии и т.д.

Залежи карбонатитов образуют 1) штоки, 2) конические дайки, 3) кольцевые дайки, 4) радиальные дайки. Минеральный состав определен на 80-90% карбонатитами. Текстура карбонатитов массивная, иногда полосчатая или узловатая. Структура зернистая.

По составу полезных ископаемых, сконцентрированных в карбонатитах, их можно разделить на семь групп: 1) танталовых и ниобиевых руд; 2) редкоземельных руд; 3) железо-титановых руд; 4) фосфорных и железных руд; 5) флогопитовых руд; 6) флюоритовых руд; 7) сульфидных руд меди и свинца.

5.4. Скарновые месторождения

Скарнами называются породы известково-силикатного состава, образовавшиеся метасоматическим путем в приконтактовой области алюмосиликатных интрузивов (обычно интрузий умеренно кислых гранитоидов – гранодиоритов, граносиенитов, монцонитов, кварцевых диоритов, реже чистых гранитов) среди карбонатных и в меньшей степени среди силикатных пород. В тех случаях, когда в них накапливается ценное минеральное сырье, формируются скарновые месторождения полезных ископаемых.

Формы залежей скарновых месторождений разнообразны и среди них выделяются следующие: пластовые, пластообразные, линзовидные, штоки, трубы, жилы, гнезда, сложные ветвящиеся тела.

По составу исходных пород, на базе которых сформировались скарны, выделяют три разновидности: 1) известковые, 2) магнезиальные, 3) силикатные.

Известковые скарны наиболее распространены и образованы при замещении известняков. Магнезиальные скарны возникли при замещении доломитов или доломитизированных известняков. Силикатные скарны сформированы по породам силикатного состава.

Типичные известковые (по мраморам, известнякам, известковым сланцам и туфам) скарны состоят из железистых, кальциевых, реже марганцовистых гранатов, моноклинных (диопсид) и ромбических (генденбергит) пироксенов, реже везувиана, эпидота, амфибола, волластонита, хлорита, графита, боратов - аксинита, датолита, людвигита и др. В доломитах характерен высокомагнезиальный состав скарновых минералов (флогопит, форстерит, шпинель, периклаз, брусит, серпентин).

Они образуются в результате метасоматического взаимодействия интрузии (иногда субвулканическими телами) с температурой 600-1000° и более холодных вмещающих пород. При этом происходит встречное движение – из интрузии мигрируют кремнезем, щелочи, глинозем, а в гранитоиды из боковых пород поступают кальций, магний, железо, СО₂ и другие компоненты. Миграция элементов, в частности, металлов, облегчается наличием и во вмещающих породах, и в интрузивах водяного пара, серы, хлора, придающим среде свойства электролита. Если учесть, что при перепаде температур на границе интрузия - боковые породы неизбежно возникает термоЭДС, то становится очевидной роль природных электрических полей в перераспределении элементов в скарнах.

И во вмещающих породах, превращенных в экзоскарны, и в краевой части гранитоидов, превращенных в эндоскарны, возникают новые минеральные ассоциации, часто с полным замещением исходных минералов.

Температура образования известково-магнезиальных силикатных ассоциаций в скарнах 550-800°, температура отложения оксидов олова и железа – 500-350°, шеелита, боратов, сульфидов молибдена, меди, мышьяка – 300-200°, флюорита – около 100°.

На интенсивность скарнирования влияют состав и водонасыщенность боковых пород и интрузии, форма и глубина залегания интрузии, причем наибольшее значении отводится вмещающим породам. Если интрузия внедрена в малоактивные химически песчаники и сланцы, скарны не характерны. На контакте гранитоидов с глинистыми сланцами могут возникнуть высокоглиноземистые породы – андалузитовые, кордиеритовые, силлиманитовые, корундовые роговики и скарны. Если гранитоиды прорывают карбонаты, туфы базальтов и другие породы, резко отличные по составу от интрузивов, то преобразования весьма контрастны.

Характерная особенность скарновых месторождений – их несимметричность по отношению к интрузии. Обычно скарны сосредоточены только с одного бока массива, причем нередко они отрываются от контакта, проникая во вмещающие породы по плоскостям межпластовых срывов, приобретая пластовую форму. Помимо пластовой морфологии рудных тел в типичных скарнах характерны трубы, линзы, гнезда, системы прожилков.

Из вышесказанного следует, что особенности тектоники вмещающих пород - наличие ослабленных межпластовых зон – играют очень важную роль в локализации скарнов. Положительную роль в локализации скарнов играет также широкое развитие во вмещающих породах даек и апофиз массива. Наиболее благоприятно пологое падение куполообразного интрузива в сторону вмещающих, насыщенность гранитоидов ксенолитами.

По мере остывания палеотемпературной системы (интрузия – вмещающие породы) на ранние высокотемпературные ассоциации (пироксен-гранатовые, форстерит-флогопитовые) накладываются более низкотемпературные амфибол-эпидот-хлоритовые, затем кварц-карбонатные ассоциации, с которыми ассоциируют сульфиды, фторсодержащие минералы.

В скарнах (обычно с отрывом во времени) накапливаются магнетит, гематит, шеелит, молибденит, силикаты бериллия (гельвин, бертрандит) и цинка (виллемит), касситерит, сульфиды меди, свинца, цинка, кобальта, висмута, мышьяка, реже золото и платина. Из нерудных минералов отмечаются флюорит, хлор-скаполит, тальк, асбест, бораты. Оруденение развито как в экзоскарнах, так и эндоскарнах.

Иногда типичная скарновая ассоциация с оруденением развита внутри гранитоидного массива, в то время как вблизи интрузии нет никаких карбонатных пород, например на шеелитовом месторождении Чорух-Дайрон в Средней Азии.

Примеры крупных скарновых месторождений железа – горы Магнитная, Высокая и Благодать на Урале, Соколовско-Сарбайское (Казахстан), Таежное (Южная Якутия), месторождения вольфрама – Чорух-Дайрон в Средней Азии, вольфрама и молибдена – Тырны – Ауз, вольфрама и олова – Майхура в Средней Азии, олова – Питкяранта в Карелии, меди – Турьинское, Гумешевское на Урале, Бисби в штате Аризона, бериллия – Айрон-Маунтин в США, золота – Чибижек, Ольховское, Осиновский рудник в России, Сарымат в Средней Азии, Коби в штате Монтана, свинцово-цинковые –Дальнегорское в Приморье. Большое значение имеют концентрации боратов в скарнах.

Практически все скарновые месторождения являются комплексными. Магнетит-гематитовые месторождения содержат медь, золото, платину, золоторудные – медь, висмут и мышьяк, свинцово-цинковые – серебро, оловянные – вольфрам, серебро, цветные металлы.

В последние 20-25 лет выявлены необычные стратиформные скарновые или скарноподобные месторождения вольфрама (Сонг-Донг в Южной Корее, Пти-Теберда на Кавказе и др.), а также бериллия и меди, приуроченные к пачкам переслаивания метаморфизованных известково-терригенных и вулканогенно-терригенных пород, не связанные напрямую с какими-либо интрузиями. Для них характерно метасоматическое замещение литологически благоприятных пластов с сохранением всех складчатых и иных деформаций этих пластов. Минеральный состав их отличается от обычных скарнов. Для них характерны везувиан, эпидот, амфиболы, хлорит, андалузит, кордиерит, карбонат, халцедоновидный кварц с подчиненной ролью пироксенов и гранатов. Помимо вольфрама в форме шеелита, бериллия в форме гельвина, бертрандита и бериллиеносного везувиана, они содержат арсенопирит, пирротин, халькопирит, пирит, реже самородное золото.

Наконец, на восточном склоне Урала известны недостаточно изученные метасоматические образования, сходные по составу со скарнами, но отличающиеся от них по составу контактирующих пород, которые часто именуют скарноидами. Они развиваются на контакте габбро и серпентинитов, габбро, диоритов с лавами и туфами базальтов, пропластками мраморов. Рудные тела имеют жильную, линзообразную, пластообразную форму и сложены диопсидом, хлоритом, гроссуляром, авгитом, серпентином с подчиненной ролью амфиболов, карбонатов, опала, эпидота, асбеста, магнетита, пирита, пирротина, сульфидов никеля, меди и кобальта. Рудные минералы образуют рассеянную вкрапленность, линзы и гнезда сплошных руд. Нередко такие породы описаны под названием родингитов или хлограпитов. Интерес к ним обусловлен открытием в них месторождений железа (Круглая Гора), золота (Золотая Гора, Новогоднее Манто).

В золоторудных месторождениях силикаты (диопсид и роговая обманка по нему, хлорит, серпентин и др.) являются концентраторами самородного золота, в том числе крупного, россыпеобразующего, вплоть до образования самородков. Дореволюционные старатели называли такие рудные тела «змеевичными жилами». Рудоносные метасоматиты имеют брекчиевидную, пятнистую, иногда полосчатую текстуру, порфиробластовую структуру. Будучи близкими по составу к вмещающим породам, они не имеют явных визуальных отличий и четких геологических границ от безрудных пород. Их диагностика требует значительных практических навыков, а практическое значение выявляется только непрерывным опробованием.

В магнетитовых залежах мощностью до 60-70 м также содержится золото в ассоциации с сульфидами, в концентрации до 3-4 г/т. Содержание попутных меди, никеля и кобальта также достигает промышленных значений. Есть основания полагать значительную распространенность подобного оруденения в Учалинском районе РБ.

Скарновые месторождения достаточно разнообразны по составу добываемых полезных ископаемых. В них известны почти все месторождения металлов, за исключением хрома, сурьмы и ртути. Наиболее значительны известково-скарновые месторождения железа, кобальта, меди, платины, вольфрама, молибдена, свинца, цинка, золота, олова, бериллия, скандия, ниобия, редких земель, тория и урана.

Скарновые железорудные месторождения известны как в известковых, так и в магнезиальных скарнах. Встречаются они в основном в виде изолированных провинций. В России самыми крупными провинциями являются Урал. Западная Сибирь, Восточная Сибирь, Центральный Казахстан. Также встречены железорудные скарновые месторождения в США, Норвегии, Швеции, Польше и многие др.

По минеральным ассоциациям среди скарновых месторождений железных руд выделяют: магнетитовые известково-скарновые, магнетитовые магнезиально-скарновые, магнетитовые скаполит-альбитовые, магнетитовые и гематитовые вводно-силикатные.

Скарновые железо-кобальтовые месторождения очень редки и встречены в Азербайджане (Дашкесан), Киргизии (Акджилга), Канаде (Никель).

Скарновые медные месторождения встречены на Урале (Турьинские рудники), США (Клифтон, Бишоп) и др. Расположены эти месторождения в приконтактовой зоне гранодиоритов, плагиогранитов и плагиосиенитов обычно среди известняков.

Скарновые платиновые месторождения чрезвычайно редки и к ним принадлежат скарны северной части Бушвельдского комплекса ЮАР.

Скарновые вольфрамовые месторождения образуют провинции шеелитовых руд в скарнах. К ним относятся: Среднеазиатская, Хакасская, Якутская, Миллс Сити в Неваде, Бишоп в Калифорнии (США) и мн. др. Шеелитовые скарны обычно приурочены к контактам гранитоидных пород повышенной основности, обусловленной ассимиляцией прорываемых ими карбонатных пород.

Скарновые молибденовые месторождения встречаются редко. Среди них выделяются молибденитовые месторождения типа Азегур в Марокко, Янзы-Чканзы в Китае, Кайманес в Чили и комплексные шеелит-молибденитовые месторождения типа Тырныауза на Кавказе, Тахталы Даг в Турции.

Скарновые месторождения свинцово-цинковых руд встречаются довольно часто. Среди них следует отметить наиболее известные: Верхнее (Дальний Восток), Аксоран (Казахстан), Лоуренс, Бингем, Косо (США) и мн. др. Свинцово-цинковые руды пространственно связаны с гипабиссальными изверженными породами: гранодиорит-порфирами, гранит-порфирами и кварцевыми порфирами. Вмещающие породы сложены известняками. Главные рудные минералы галенит и сфалерит.

Скарновые золоторудные месторождения редки и ассоциируют с нормальными известковыми скарнами и магнезиальными, например: Ольховское и Осиновское м-я в Красноярском крае. Лебединское в Горной Шории и др.

Скарновые оловянные месторождения относятся к категории редких образований и встречены в Карелии, Средней Азии, Якутии, Кавказе. Оловянное оруденение концентрируется на некоторых участках скарнов вблизи крупных разломов. Касситерит образует скопления в зонах дробления в диопсидовых скарнах, проникая в линзы магнетита.

Бериллиевая минерализация в скарнах известна в МаунтУайлер, Айрон Маунтин (США) и в Гортеколлена (Норвегия).

Скарновые месторождения ниобиевой руды известны в Шеллингене (Германия).

Скарновые урановые и ториевые месторождения редки, однако известны в Канаде (Банкрофт), Марокко (Азегур), Польше (Ковары), Швеции (Вильгельм).

Скарновые борные месторождения приурочены исключительно к магнезиальным разновидностям. К ним принадлежат некоторые скарновые месторождения России, Болгарии, Чехословакии, Румынии, США, Франции, Перу.

Из нерудных полезных ископаемых в скарнах известны месторождения флогопита, графита, хризотил-асбеста и талька. Месторождения флогопита в магнезиальных скарнах известны в докембрийских толщах Алдана, Прибайкалья, Памира (Россия), Канады. Скопления графита в скарнах обычно представляют продукты термического преобразования органического и битуминозного веществ. Месторождения хризотил-асбеста и талька развиваются в контактовых ореолах гранитоидных интрузий среди доломитов в Западной Сибири (Россия), Аризоне (США), Трансваале (Африка). Известны скарновые месторождения бария в виде скоплений витерита (Эль Порталь, Калифорния) и пьезокварца на Дальнем Востоке. В контактовых роговиках, образованных за счет богатых глиноземом глинистых сланцев и кислых эффузивов, возникают скопления андалузита, силлиманита, кианита, корунда.

Скарновые месторождения формируются в результате комбинированного действия тепла интрузий и горячих минерализованных газоводных растворов.

Скарновые месторождения формировались на всем протяжении развития земной коры. Они известны для протерозойских, рифейского, каледонского, герцинского, киммерийского и альпийского циклов развития.