основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. История накопления гипергенных железных руд (по Н.М. Страхову)

61

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ЛЕКЦИЯ №7

ФАЦИАЛЬНО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ, СТРУКТУРНЫЕ И МАГМАТОГЕННЫЕ ПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

ФАЦИАЛЬНО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ

Основаны на предположении о связи некоторых месторождений с определенными фациями или типами горных пород. Такого рода критерии широко используются при выявлении железорудных и марганцеворудных горизонтов, а также связанных с ними опок, спонголитов, яшм.

Разнообразные формации и фации горных пород характеризуются отложениями определенного литологического состава. Литологические критерии являются мощным орудием при поисках осадочных и магматогенных месторождений, и их роль должна быть вскрыта достаточно отчетливо.

С поисковой точки зрения крайне важно, какими фациальными типами представлены осадочные месторождения полезных ископаемых и среди, каких пород (или на каких породах) они залегают.

Фациальный профиль. Н. М. Страхов называет фациальным профилем кривую, которая показывает характер распределения месторождений (и соответствующих запасов руд) по генетическим (фациальным) типам.

На рис. 1 показан фациальный профиль железных и марганцовых руд, бокситов и кремнекислоты. На таком профиле можно было бы разместить и кривую углей, а также огнеупорных глин и каолинов. Кривая углей занимала бы примерно (соответствующих расчетов не произведено) среднее положение между кривой железа и кривой бокситов, а кривая глин и каолинов очень напоминала бы кривую бокситов.

Эта удачная форма обобщения сразу ориентирует поисковика, позволяя представить условия образования месторождений, а следовательно, осуществить генетический подход к обнаружению возможных полезных ископаемых. Она легко объясняет и своеобразную «зональность», которая обнаруживается, например, на юго-западной, западной и северо-западной окраинах Подмосковной котловины, где подмосковные угли сменяются боровичскими огнеупорными глинами, а последние—тихвиснкими бокситами.

Ископаемые угли. Угленосные отложения состоят преимущественно из терригенного материала. Обычно отрицательным фактором при оценке угленосности являются мощные толщи конгломератов, хотя есть и исключения.

Для каждого отдельного бассейна имеются свои фациально-литологи- ческие критерии, которые вытекают из особенностей геологии этих районов. В общем можно отметить, что однообразное направление сноса терригенного материала указывает на благоприятные условия угленакопления. Разнообразное направление сноса, иногда фиксируемое полимиктовыми и иными песчаниками, свидетельствует о возможности размыва угленосных

62

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

накоплений. В качестве примера можно привести Буреинский бассейн. Здесь выделяются морская и континентальная толщи. Угли обычно приурочены к пластам сланцев среди слоев аркозовых песчаников. В тоже время зеленая «хлоритовая» толща, при формировании которой снос происходил в различных направлениях, практически не содержит промышленных углей; вероятно, они были размыты.

При поисках угленосных отложений большое внимание уделяется явлениям размывов в терригенных осадках, так как они могут существенно усложнять геологические условия нахождения каменноугольных месторождений.

Железные руды. Руды коры выветривания и зоны циркуляции грунтовых вод, образование которых связано с формированием пене-пленов, обычно бывают приурочены к основным и ультраосновным породам. К такому типу принадлежит Елизаветинское месторождение на Урале. Субстратом для этих руд, кроме основных изверженных пород, служат метаморфические сланцы, но образующиеся в них месторождения обычно ничтожны по размерам, хотя и распылены на большом пространстве (например, в древних свитах Урала). Главнейшие месторождения, плащеобразно перекрывающие ультраосновные массивы, характеризуются присутствием легирующих примесей—никеля и хрома. К этому же фациальному типу нужно относить железные шляпы.

Руды озерно-болотной фации крайне разнообразны: это гидрогётитовые, сидеритовые и др. Говоря о применении к их поискам фациально-литологических критериев, можно указать на характерные черты озерно-болотных фаций вообще: небольшую мощность осадков, довольно ясную слоистость, преобладание глин, иногда зональное строение осадков (песок— песчаная глина—чистая глина), определенное положение железных руд в разрезе. Нередко руды тяготеют к массивам ультраосновных пород (Хали-ловский район), и в этом случае последние могут служить хорошим поисковым критерием.

Железорудные пласты из оолитов, органических остатков и цемента (где, кроме гематита, шамозита и сидерита, почти всегда встречаются карбонаты, кремнезем и фосфаты) сами по себе сравнительно легко обнаруживаются при .геологической съемке и тщательных поисках. Сидериты в черных глинах, образующиеся в более глубоких частях шельфа, пока не имеют промышленного значения и не рассматриваются.

Джеспилитовые железные руды, или железистые кварциты, вместе с включенными в них богатыми гематитовыми рудами представляют собой важнейший промышленный тип. Такие месторождения широко распространены в докембрии, главным образом в альгонке.

Марганцовые руды. К марганцовым рудам коры выветривания относится, возможно, половина мировых запасов. Крупные запасы подобных руд известны в Индии и в Африке; не исключена возможность обнаружения

63

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

их и в СНГ. Это тип своеобразных «марганцовых шляп» над толщами докембрийских метаморфических сланцев, обогащенных Мn.

Фация оолитовых марганцовых руд, имеющая исключительную промышленную ценность (Чиатуры, Никополь), проявляет себя подобно железным рудам морской фации. Исследования А. Г. Бетехтина (1946) обогатили учение о поисках дополнительными критериями. Очень характерно, что кремнистые осадки обычно залегают в почве оолитовых марганцовых фаций, а последние часто находятся в различных стадиях метаморфизма. Этим объясняется разнородный литологический состав самих марганцоворудных пластов и рудных минералов.

Развитие марганцовых руд в средней части шельфа, т. е. дальше от берега по сравнению с оолитовыми железными рудами, хорошо объясняет различные переходы руд, в частности окисных в карбонатные, и дает обоснование для направления поисковых работ в сторону бывшей береговой линии, или, наоборот, в сторону открытого моря.

Фациально - литологический критерий с успехом используется при поисках марганцоворудных горизонтов, а также связанных с ними кремнистых химических осадков (опоки, опоковидные глины, спонголиты, яшмы с радиоляриями, нередко в сопровождении туфов и туффитов). При детальных работах хорошим критерием для расчленения фациальных разностей руд является содержание фосфора.

Марганцовые месторождения, связанные с развитием яшм, необходимо искать среди эффузивно-осадочных толщ.

Бокситы. Если марганцовые месторождения, по Н. М. Страхову, имеют тенденцию образовываться дальше от континента в сторону открытого моря, то бокситы, наоборот, тяготеют к континентальным условиям. Главная масса эксплуатируемых в настоящее время руд, за исключением месторождений Европы и Азии, относится к коре выветривания и, возможно, связана с латеритными условиями. С точки зрения использования фациальнолитологических критериев важно, что элювиальные руды залегают плащеобразно на гранитах и сиенитах, особенно нефелиновых, а также в латеритной коре базальтов и диабазов в виде изолированных линз (вторичное перераспределение полуторных окислов). Таким образом, породы субстрата также служат целям поисков. Кроме того, элювиальные бокситы развиваются на метаморфических сланцах, богатых полевыми шпатами, и неизвестны на осадочных породах.

Ввиду широкого диапазона возможных материнских пород при поисках бокситов необходимо использовать также другие поисковые критерии.

Так, тригидратные (озерно-болотные) руды непосредственно связаны с близлежащими полевошпатовыми породами, особенно если они пиритизированы. Многие авторы склонны считать присутствие пирита в разрушенных породах обязательной предпосылкой для накопления осадочных бокситов.

64

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Необходимо добавить, что в бокситах этого типа (как и в морских) наблюдаются все виды переходов к аналогичным железным рудам, что также иногда может служить поисковым критерием. Обычно эти руды ассоциируют с песчано-глинистыми отложениями. Нередко бокситоносные толщи по простиранию сменяются огнеупорными глинами. Известно нахождение в этих отложениях растительных остатков и даже углей.

Моногидратные, в частности уральские диаспоро-шамозитовые руды, с точки зрения фациальных признаков относятся к мелководной лагунной фации. Самым существенным для применения изучаемого критерия обстоятельством надо считать залегание этих руд среди карбонатных пород (почва и кровля) и их оолитовый характер. Нередко бокситы залегают на рифогенных известняках, окруженных околорифовыми брекчиями, и перекрываются тонкослоистыми битуминозными известняками. Переходы к железным рудам бывают весьма разнообразные; некоторая взаимосвязь с марганцовыми рудами намечается только на Украине.

Этот тип месторождений является одним из наиболее надежных, и обоснование генезиса данных руд, как и озерно-болотных, является большой заслугой А. Д. Архангельского и его школы.

Фосфориты. С точки зрения применения фациально-литологи-ческих критериев важно различать две разновидности фосфоритов.

Первая из них, платформенная, менее перспективная, обычно выражена глауконито-песчанистой фацией, где фосфориты имеют желваковый, галечный облик и реже представляют собой текстурно-неоднородный плитняк.

Вторая, геосинклинальная разновидность фосфоритовых фаций характеризуется значительной мощностью осадков, но меньшей выдержанностью в пространстве отдельных залежей, хотя весь фосфоритоносный горизонт обычно хорошо выдерживается на больших площадях. Это пластовые тонкослоистые, однороднойлитняковые оолитовые и пизолитовые фосфориты. Отсутствие глауконита, малое количество терригенных компонентов и органического вещества, а также темный цвет пород могут служить дополнительной характеристикой описываемой фации.

Никель. Никелевые руды коры выветривания развиваются в виде плащеобразных тел на ультраосновных породах, что и служит отчетливым фациально-литологическим поисковым критерием. Картина, однако, несколько усложняется тем, что никель обладает подвижностью и образует месторождения вблизи контактов серпентинитов с известняками. Такие месторождения скорее уже нужно относить к типу месторождений, образованных циркуляцией подземных вод. В Айдырлинском райбне на Урале встречено месторождение озерно-болотного типа с осадочными никелевыми сульфидами.

Таким образом, фациально-литологические критерии указывают, что при поисках гипергенных месторождений необходимо внимательно обсле-

65

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

довать серпентиниты, контакты их с известняками, а также ближайшие окрестности этих ультраосновных пород.

Область применения изучаемого поискового критерия не ограничивается гипергенными рудами, но распространяется и на гипогенные; в последнем случае этот критерий может быть назван просто литологическим.

Прежде всего нужно назвать карбонатные породы, в которых особенно интенсивно развиваются многие метасоматические гипогенные руды. Так, подавляющее большинство скарнов локализуется в известняках, а вместе со скарнами отлагаются железные, медные, вольфрамовые, молибденовые, оловянные и свинцово-цинковые, мышьяковые и золотые руды. Особенно благоприятны карбонатные породы для локализации свинцово-цинковых руд. Многочисленные (в том числе крупнейшие) разрабатываемые месторождения мира приурочены к этим породам. В некоторых районах СНГ, в частности в Восточном Забайкалье и Карамазаре, подавляющее большинство промышленных месторождений залегает в карбонатных толщах. Нередко среди этих пород встречаются медные, оловянные, ртутные, сурьмяные месторождения.

С карбонатными толщами связаны крупнейшие месторождения магнезитов. Они влияют также на образование и локализацию некоторых графитовых, флогопитовых, флюоритовых и баритовых, хризотил-асбестовых и тальковых месторождений.

Наоборот, в некоторых районах известняки служат отрицательным показателем для отдельных полезных ископаемых. Так, например, оловоносные пегматиты и вообще рудоносные пегматиты практически не встречаются в известняках. Есть районы, где полиметаллические медные и оловянные руды как бы «избегают» карбонатные толщи.

Песчано-сланцевые толщи во многих местах вмещают оловяные и оло- вянно-врльфрамовые руды: почти все оловянно-вольфрамовые месторождения внешней зоны Тихоокеанского рудного пояса залегают в песчаносланцевых породах (или гранитоидах).

Почти все месторождения мусковита и флогопита, а также графита залегают в древних метаморфических сланцах. В кварцитах концентрируются многие месторождения оптического кварца и пьезокварца. Эффузивно-осадочные породы иногда являются «излюбленным» вместилищем полиметаллических месторождений алтайского типа, а также полезных минералов, связанных с «вторичными кварцитами», образовавшимися за счет эффузивных пород (андалузит, силлиманит, корунд).

Некоторые изверженные породы вмещают эпигенетические месторождения. Так, в ультраосновных породах залегают месторождения платины, хромшпинелидов, хризотил-асбеста, корундовых плагиоклазитов, вермикулита.

66

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Перечисленные факты, генетический смысл которых освещается в учении о полезных ископаемых, имеют очень большое значение при поисковых работах.

Здесь не освещено применение литологического (как и стратиграфического) критерия для поисков месторождений, которые сами являются основными представителями определенных фаций (известняки, глины и т. д.). Все такие породы должны фиксироваться на геологической карте, поэтому в обычном смысле поисков этих пород не бывает и геологоразведочные работы начинаются с геолого-экономического обследования сырья. Судьба подобных месторождений в основном решается не геологическими, а технико-экономическими факторами.

СТРУКТУРНЫЕ КРИТЕРИИ Структурные критерии основаны на особенностях тектонического

строения земной коры, определяющих условия локализации месторождений. Необходимо различать по крайней мере три группы структурных критериев: 1) группу структур, определяющих положения рудных полей и бассейнов в пределах складчатых зон и платформ; 2) группу структур, определяющих положения отдельных месторождений в пределах рудных полей или бассейнов, и 3) группу структур, определяющих положения рудных тел в месторождениях.

Структурные критерии первой группы определяют самые общих закономерности размещения полезных ископаемых. Так, главные структурные элементы земной коры — щиты, платформы и геосинклинальные зоны — характеризуются вполне определенным металлогеническим обликом. Щиты наиболее богаты месторождениями слюды, редких и радиоактивных элементов, апатита; на платформах отмечаются месторождения фосфоритов, нефти, газа, угля; в геосинклинальных областях сосредоточена основная масса металлических полезных ископаемых. Следовательно, основная цель изучения структур первой группы заключается в установлении закономерностей размещения рудных полей.

Структуры рудных полей в пределах щитов, платформ и геосинклинальных областей, как правило, определяются складчатыми и разрывными нарушениями более высоких порядков. В равной степени это относится и к месторождениям. Наиболее благоприятными структурными условиями для локализации рудных полей и месторождений являются замковые части складок, особенно осложненные разрывными нарушениями, и зоны пересечения разрывных нарушений различных направлений.

Структура осадочных месторождений более проста и чаще всего подчинена складчатости. Так, рудные тела месторождений железа платформенного типа залегают горизонтально или слабонаклонно, ( имеют пластовую и пластообразную форму и отличаются устойчивой мощностью. Рудные тела железистых кварцитов типа Кривого Рога падают круто,

67

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

согласно с элементами-залегания вмещающих толщ. Складчатые структуры

— антиклинали или купола — наиболее благоприятны для локализации нефтяных и газовых месторождений.

Структуры, определяющие положение тел полезного ископаемого в пределах месторождения, исключительно многообразны. Они рассматриваются ниже в разделах о поисково-разведочных работах и в связи с вопросами разведки месторождений.

МАГМАТОГЕННЫЕ КРИТЕРИИ

Под магматогенными критериями подразумеваются все прямые и косвенные геологические факты, указывающие на взаимосвязь интрузивных пород и гипогенных месторождений.

В основе всех этих представлений лежит «магматическая гипотеза» о непосредственной связи между изверженными породами и рудными месторождениями, получившая почти всеобщее признание в XX веке.

Огромный фактический материал, позволяет выделить четыре случая, отличающихся степенью достоверности взаимосвязи между магмами и рудными месторождениями:

1.Непосредственная взаимосвязь совершенно очевидна. Это относится

кместорождениям, которые по минералогическому составу руд качественно не отличаются от вмещающих материнских пород, и разница между ними заключается только в количественном соотношении минералов. Такие месторождения известны в ультраосновных и основных породах в виде вкрапленных руд и шлиров. К ним принадлежат, например, скопления хромшпинелидов, платины, осмистого иридия (сегрегационные месторождения), а также вкрапленные сульфидные медно-никелевые (ликвационные) руды. Все эти месторождения относятся к раннемагматической стадии дифференциации. К тому же типу взаимосвязи можно отнести часть вкрапленных месторождений с сидеронитовой структурой (фузивные по А. .Н. Заварицкому) и некоторые руды хрома в ультраосновных породах (гистеромагматические по А. Г. Бетехтину).

2.Взаимосвязь между магмой и оруденением весьма вероятна. Здесь идет речь о весьма распространенных линзах и жилах пентландит-халько- пирит-пирротиновых руд и о некоторых жилах титаномагнетитов. Материнская связь с вмещающими породами вызывает мало сомнений, так как подтверждается в подобных месторождениях всего мира. Но поскольку эти руды приходят из более глубинного очага, доказать их связь с магмой непосредственными наблюдениями взаимопереходов часто невозможно. Сюда же нужно относить месторождения титана, ниобиеносных карбонатитов и др. в ультраосновных щелочных породах.

К тому же типу относятся оловоносные, бериллоносные и некоторые другие пегматиты. Подобные соотношения наблюдаются в щелочных интрузиях (Кольский полуостров) и даже в кислых интрузиях (Северная Киргизия). Обычно эти руды олова, молибдена, полиметаллов являются вкрапленными.

68

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Интересные соотношения можно наблюдать в Восточном Забайкалье, где в интрузиве, пегматитах и жилах иногда заключены одни и те же характерные минералы (амазонит в месторождении Этыка).

Таким образом, речь идет о довольно отчетливой материнской связи, когда рудные месторождения являются «детьми» определенной магмы, создавшей массивы, которые выходят на поверхность. При этом подразумевается, что рудный материал поступил из очага, залегающего непосредственно ниже окончания рудных тел.

3.Взаимосвязь магматизма и оруденения предполагается. Это относится к большинству месторождений, связанных с.гранитоидной магмой. Огромное количество наблюдений по всему земному шару, накопившееся за последние 100 лет, говорит о том, что многие рудные месторождения совпадают в пространстве и во времени с интрузивными телами, по составу колеблющимися от кислых гранитов до диоритов, по структуре—от гипидиоморфнозернистых до порфиров и фельзитов и по форме—от батолитов до труб.

Практически в принятии этой взаимосвязи и заключается признание магматической гипотезы.

4.Данные об источнике растворов отсутствуют. Это относится к так называемым эпитермальным и телетермальным рудам, конкретнее, к теллуридам золота и серебра, ртутным и сурьмяным рудам, а также к некоторым знаменитым свинцово-цинковым и медным рудам. К этой же категории относятся многие баритовые и флюоритовые тела, магнезитовые, сидеритовые и другие месторождения.

Анализ всего вопроса приводит к следующему практическому выводу: на первых этапах поисков нет возможности в полевых условиях производить детальное расчленение пород, поэтому здесь достаточно рассмотреть месторождения, связанные с производными: а) габбровой магмы, б) гранитной магмы и в) щелочной магмы. В поисковом отношении интересно расположение рудных месторождений: а) внутри массивов изверженных пород, б) вблизи от массивов и в) вдали от массивов. Кроме того, важно отмечать влияние всевозможных отщеплений от основного магматического очага и роль всех других факторов, которые могут иметь направляющее и оценочное значение в поисковой работе.

Связь месторождений с ультраосновными и основными магмами

С основными и ультраосновными породами связаны месторождения металлов группы платины и осмистого иридия, хромшпинелидов, месторождения медно-никелево-платиновые, медно-железо-ванадиевые, титановые различного типа, месторождения алмазов, асбеста, корунда, вермикулита, тальковых пород. В результате сложного химического выветривания ультраосновных пород образуются никелевые, железные, магнезитовые и другие месторождения.

Наиболее характерной чертой большинства из этих месторождений является их приуроченность к самим массивам, поэтому поиски приходится

69

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

вести внутри массивов изверженных пород. Только отдельные месторождения встречаются в ближайших участках вмещающих пород, что расширяет сферу поисков.

Таким образом, вся работа по обнаружению этих месторождений сводится к детальной геологической съемке самих массивов. Но детальные работы ставятся только после обнаружения полезного ископаемого. Поэтому уже в процессе рекогносцировочных и предварительных поисков нужно применять некоторые поисковые критерии и признаки для нахождения тех или иных из перечисленных металлов.

Платина находится в дунитовых массивах в тесной ассоциации с хромшпинелидами и отчасти с хромсодержащими хлоритами и уваровитом. Хромшпинелиды образуют небольшие гнезда размером от 1—2 см до десятков метров, распределенные в массивах без видимой закономерности. При изучении гнезд можно найти все переходы от шлировых выделений до типичных эпимагматических тел, но образование их все же выходит за пределы собственно магматического периода. Поэтому поиски могут производиться только внутри массивов дунитов и серпентинитов.

А. Г. Бетехтин выдвинул и доказал на отдельных частных примерах пространственную и генетическую связь хромшпинелидовых месторождений с дунитами в перидотитовых массивах. Таким образом, при поисках нужно в первую очередь обнаружить среди выходов перидотитов дунито-вые участки, которые распределены в массиве спорадически. Залегание участков дунита в перидотитовых массивах в основном согласное.

Коренные месторождения алмазов связаны почти исключительно с кимберлитовыми трубами, заполненными щелочными и ультраосновными породами. Кроме конкретного обнаружения алмазов, поисковыми критериями для них являются присутствие вмещающих оливиновых пород и их трубчатая форма. Широко известны кимберлиты Южной Африки и отчасти Арканзаса (США).

На Сибирской платформе в крупнейшем Вилюйском алмазоносном районе встречены типичные кимберлиты, что подтверждается их минералогическим составом, структурой и текстурой. Эти породы образуют трубки взрыва, заполненные сильно измененным брек-чиевидным материалом, состоящим из ультраосновной породы эффузивного облика и ксенолитов разнообразных пород. Среди последних встречаются обломки не только прорванных осадочных пород, но также эклогитов и порфировидных перидотитов с пиропами. Кроме того, пироп и пикроильменит присутствуют в качестве ксеногенных минералов. Можно считать установленным, что кимберлиты трубок Вилюйского района алмазоносны. В некоторых трубках попутно с добычей алмазов, возможно, будет добываться и ильменит.

Поисковая задача заключается в том, чтобы найти (кроме алмазных россыпей) кимберлитовые трубки и опробовать эти породы. Сами кимберлиты являются в данном случае и магматогенными критериями и признаками.

70

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»