» » Стратиграфо-литологический контроль оруденения

Стратиграфо-литологический контроль оруденения

30.07.2016

Различные аспекты стратиграфо-литологического контроля в пространственном размещении и локализации ртутного оруденения освещались в работах Д.И. Щербакова, В.И. Смирнова, А.В. Королева, В.А. Кузнецова, В.Э. Пояркова, В.П. Федорчука, В.А. Невского, Н.А. Никифорова, Ю.А. Розанова, В.Т. Сургая, Г.С. Поршнякова, П.В. Бабкина, С.И. Кирикилицы и др.
Породы, в которых локализуется ртутное оруденение, довольно разнообразны как по составу, так и по возрасту. Они представлены известняками, доломитами, песчаниками, конгломератами, сланцами, интрузивными (ультра-основными, основными, кислыми), эффузивными и туфогенными породами. Перечисленные и другие вмещающие ртутные рудопроявления типы горных пород характеризуют литологические комплексы: карбонатный, терригенно-карбонатный, терригенно-вулканогенный, вулканогенный и интрузивный. Возраст пород колеблется от докембрия до четвертичного. При этом в каждом отдельном районе или рудном поле по верхнему пределу возраста рудовмещающих пород и локализации в них оруденения можно условно определить время формирования месторождений. В Южном Тянь-Шане, например, возраст ртутных месторождений верхнепермский. Следовательно, в этом регионе при соответствующих геолого-структурных и иных благоприятных условиях оруденение может встречаться в породах любого возраста старше верхнепермского.
Под стратиграфо-литологическим контролем обычно понимаются особенности размещения ртутного оруденения, обусловленные различным литологическим составом и физико-механическими свойствами пород, их стратиграфической последовательностью и соотношением мощностей отдельных горизонтов рудовмещающей толщи.
При рассмотрении роли стратиграфо-литологического контроля необходимо соблюдение масштабности изучаемых объектов и явлений. Так, в пределах структурно-формационных зон большое значение имеет выделение литологических комплексов, характеризующих обычно типы разрезов, стратиграфо-литологические особенности которых во многом определяют геолого-структурные условия формирования рудных районов и зон в целом. Геологическая позиция рудных полей нередко обусловливается составом литологических комплексов, особенностями их залегания и сочетания в разрезе.
Размещение ртутного оруденения в зависимости от стратиграфо-литологических особенностей разреза видно на примере Южно-Ферганского рудного пояса в Средней Азии. Намеченные здесь литолого-фациальные разрезы среднего палеозоя отражают тектонический режим данного периода и занимают определенные геологоструктурные позиции в районе. Анализ данных распределения ртутного оруденения в них свидетельствует о том, что около 65% рудопроявлений размещается в породах относительно полного доломито-известнякового разреза (трехчленного: сланцы — известняки, доломиты — сланцы), отложения которого слагают антиклинальные структуры, осложненные складками подчиненных порядков и разрывными нарушениями. Наиболее значительные месторождения тяготеют к верхней части этого разреза, к одному и тому же горизонту известняков среднего карбона, перекрытых среднекарбоновыми сланцами и надвинутыми на последние терригенными отложениями силура — девона.
Повышенная концентрация оруденения на контакте карбонатных пород со сланцами обусловливается прежде всего свойствами перекрывающих сланцев как совершенного экрана. Он способствует образованию здесь достаточно хрупких и пористых окремненных пород (джаспероидов и роговиков) и последующей локализации в них оруденения. Значительное число ртутных рудопроявлений размещается внутри доломито-известнякового разреза без четко выраженного экранирования. Это, как правило, мелкие по размерам трещинные месторождения.
В породах вулканогенного типа разреза ртутное оруденение проявлено значительно слабее. Почти все рудопроявления приурочены к средней части разреза, сложенного спилитами и диабазами, переслаивающимися с различными эффузивно-сланцевыми образованиями. В находящихся выше верхнепалеозойских отложениях отдельные ртутные рудопроявления размещаются среди мощных пачек песчаников и конгломератов, залегающих внутри песчаносланцевой толщи.
В неполных известняковых разрезах, слагающих обычно крупные моноклинали на крыле синклинория, известны единичные мелкие рудопроявления, не обнаруживающие прямой связи со сланцевым экраном, но тяготеющие к тому или иному благоприятному горизонту известняков.
В терригенных отложениях сокращенных разрезов силура — девона, слагающих краевые части среднепалеозойских синклинориев района, ртутное оруденение практически отсутствует или встречается очень редко в виде мелких гнезд.
Анализ размещения ртутных месторождений в Среднеазиатской провинции относительно литологических комплексов показывает, что наибольшая часть их локализуется среди пород доломито-известнякового и известнякового состава. На их долю приходится около двух третей месторождений и рудопроявлений. Почти все значительные концентрации ртути размещаются в верхней части доломито-известнякового разреза — в зоне контакта известняков и сланцев. В терригенных комплексах (главным образом в песчаниках и конгломератах) локализовано около 20% рудопроявлений, а на вулканогенные и терригенно-вулканогенные комплексы приходится 13% общего их количества. Отдельные месторождения среди терригенно-вулканогенных комплексов достигают значительных масштабов. Они локализованы обычно в зоне тектонического контакта с породами ультраосновных интрузий. Наконец, единичные месторождения известны в интрузивных породах среднего и кислого состава.
Переходя к рассмотрению закономерностей распространения ртутных месторождений по ведущим литологическим комплексам, отметим, что, по данным В.И. Смирнова и Л.М. Рыженко, около 75% мировых запасов ртути приурочено к терригенным породам, главным образом к песчаникам. Так, уникальное по масштабам месторождение Альмаден в Испании размещается в терригенных толщах силура. Почти все месторождения ртути в Донецкой провинции бывш. СССР (Никитовское и др.) размещаются в терригенной толще среднего карбона. На Северо-Востоке бывш. СССР, по данным П.В. Бабкина, главная масса ртутных месторождений размещена в терригенных образованиях триаса и верхнего мела. В Кавказской ртутной провинции преобладающее число ртутных проявлений (Ахейское, Перевальное, Сахалинское, Тибское и др.) также приурочено к терригенным отложениям мезозоя.
В карбонатно-терригенных комплексах локализуется большая часть (по запасам около 20%) ртутных месторождений, тяготеющих обычно к зоне контакта значительной по мощности карбонатной толщи с перекрывающими ее сланцами. В этой связи могут быть отмечены многие ртутные месторождения (в первую очередь такие крупные объекты, как Монте-Амиата в Италии), где ртутное оруденение локализовано в тектонических брекчиях вдоль контакта известняков мела и верхнего лейаса с покрывающими их сланцами и эффузивами. На месторождении Идрия в Югославии ртутное оруденение приурочено к сильнодислоцированной пачке перемежающихся доломитов и известняков триаса с терригенными образованиями.
В бывш. СССР характерно в этом отношении месторождение Хайдаркан, где главное ртутное и ртутно-сурьмяное оруденение приурочено к зоне контакта слоистых известняков среднего карбона с перекрывающими их сланцами. В подобной стратиграфо-литологической позиции ртутное оруденение размещается также на месторождениях Хуанкавелика в Перу и Марипоза в США.
В существенно карбонатных формациях ртутное оруденение размещается главным образом в благоприятных по физико-механическим свойствам горизонтах. В качестве примеров можно указать на месторождения Среднеазиатской провинции (Адыракоу, Сымапское, Бирксу и др.), локализующиеся в пачках грубослоистых и массивных доломитов и известняков, залегающих среди тонкослоистых их разностей. Крупнейшие ртутные месторождения Китая (Ваньшань и др.) приурочены к горизонтам тонкослоистых доломитов, выделяющихся в мощной толще кембрийских отложений. Подобные месторождения в карбонатных комплексах известны на Северо-Востоке бывш. СССР, на Украине и в других ртутных провинциях.
В породах вулканогенных комплексов размещается ряд месторождений, в том числе месторождение Бонанца (США), сложенное третичными туфами и туфопесчаниками. На месторождении Пламенное (Северо-Восток бывш. СССР) рудовмещающая толща представлена вулканогенными покровами кислого состава, несогласно перекрывающими осадочные образования триаса и верхнего мела. Ртутные рудные тела размещаются в верхней части разреза покрова в крупнопорфировых дацитах. Месторождение Сарыташ в Средней Азии приурочено к спилит-диабазовым вулканогенным образованиям. Ртутное оруденение размещается здесь главным образом в верхней части девонского вулканогенного разреза и нередко по зонам разлома распространяется в толщу более мощных верхнепалеозойских конгломератов.
Ртутные рудопроявления в взверженных породах преимущественно мелкие и малочисленные. Приуроченное к дайковым образованиям месторождение Ред-Девил разрабатывалось на Аляске. Мелкие ртутные месторождения, связанные с жилами в гранитах, известны в штате Айдахо (США), где отмечены также ртутные рудопроявления в зальбандах даек изверженных пород третичного возраста.
Из приведенного обзора устанавливается определенная приуроченность ртутного оруденения к благоприятным стратиграфо-литологическим горизонтам и типам пород. Оно размещается обычно в относительно хрупких породах — в пачках и прослоях песчаников, конгломератов, эффузивов среди сланцев, грубослоистых и массивных известняков и доломитов внутри слоистых разностей этих пород. В определенных геологических позициях, например среди мощных карбонатных толщ, ртутное оруденение локализуется преимущественно в горизонтах слоистых доломитов (Ванынань). Наиболее благоприятен для размещения ртутных месторождений стратиграфический разрез, в верхней и нижней частях которого развиты сланцы, а в средней достаточно мощные известняки, доломиты, конгломераты или эффузивы. Очень важную роль играет при этом соотношение мощностей основной рудовмещающей толщи с перекрывающей и подстилающей: заниженная мощность одного и особенно двух членов разреза является отрицательным фактором рудоразмещения.
Роль экранирования менее проницаемыми породами при формировании ртутных месторождений подчеркивали многие исследователи. Из приведенной характеристики лито логического контроля ртутных месторождений видно, что экранирующие размещение оруденения породы по составу достаточно разнообразны. Это могут быть глинистые сланцы, слои глинистых песчаников, пачки мергелистых или тонкослоистых известняков, залегающие над слоистыми или массивными их разностями, и т. д. В ряде случаев экранирующую роль играют свиты или покровы эффузивов, пластины серпентинитов, а также слабодеформированные породы, залегающие над горизонтами хрупких пород, подвергшихся дроблению. Следует отметить важное экранирующее значение при формировании ртутных рудных тел (особенно богатых) тектонических глинок трения, обладающих иногда небольшой мощностью (10—20 см), но очень малой проницаемостью.
Многоярусность ртутного оруденения, наблюдаемая в ряде ртутных провинций, обусловливается в значительной мере стратиграфолитологическими особенностями разреза и литологическим составом вмещающих пород. Достаточно характерный пример в этом отношении — Никитовское рудное поле Донецкой ртутной провинции бывш. СССР, где рудовмещающими являются софиевские, чернокурганские, чегарникские и другие пачки песчаников, залегающие в мощной песчано-сланцевой толще среднего карбона. Литологический контроль сводится к приуроченности ртутного оруденения к обособленным пачкам и пластам крупнозернистых песчаников, благоприятность которых обусловлена более высокой относительной их хрупкостью.
Многоярусность ртутного оруденения отчетливо проявляется в терригенно-карбонатных комплексах. Она определяется главным образом наличием относительно более хрупких, грубослоистых пачек пород, перекрытых слоистыми известково-глинистыми и мергелистыми прослоями, оказавшими при рудоотложении экранирующее влияние. Так, в Южно-Ферганском поясе Среднеазиатской провинции ртутное оруденение локализуется в трех и более благоприятных горизонтах стратиграфического разреза.
Физико-механические свойства вмещающих пород играют особо важную роль в размещении ртутного оруденения, что определяется степенью их пластичности или хрупкости и эффективной пористостью. Общим для многих месторождений является тектоническое дробление пород в зонах нарушений, вдоль которых затем происходила их гидротермальная дорудная переработка: окварцевание, лиственитизация, доломитизация, кальцитизация, аргиллизация и др.
Упругие свойства пород, определяющие их хрупкость и пластичность, рассматриваются ниже в аспекте развития возможных деформаций, благоприятствующих рудоотложению. Исследованием упругих свойств пород установлено, что карбонатные разности характеризуются более высокими значениями модуля упругости (Е = 0,29) и коэффициента Пуассона (М = 6,93), чем песчано-глинистые сланцы (Е = 0,22; M = 5,47). Низкое значение коэффициента Пуассона (0,06) и относительно невысокое значение модуля упругости (6,62) джаспероидов характеризуют эту породу как жесткую, наиболее склонную среди пород разреза к хрупким деформациям. Результаты исследования относительной деформируемости показывают, что для получения в сланцах той же величины деформации, что и в известняках, нужны ориентированные напряжения, меньшие на 1000—1200 кгс/см2.
Серпентиниты и основные эффузивы характеризуются относительно высоким значением коэффициента Пуассона (0,33 и 0,35), что свидетельствует о значительной пластичности этих пород. В то же время листвениты, как более хрупкие породы, характеризуются высоким модулем упругости и низким коэффициентом Пуассона (0,16).
Благоприятность для локализации оруденения пластов крупнозернистых песчаников Донецкой ртутной провинции (Никитовское) обусловлена, по данным И.Р. Белоуса, высоким временным сопротивлением сжатию (1280 — 1320 кгс/см2), определяющим их большую относительную хрупкость. Все остальные типы пород терригенного разреза характеризуются здесь большей степенью слоистости и имеют более низкое сопротивление (440—452 кгс/см2).
В то время как в крупнозернистых песчаниках, известняках, лиственитах и особенно джаспероидах напряжения реализовались еще в виде упругих и хрупких деформаций, в сланцах, алевролитах и серпентинитах уже имела место пластическая деформация. Напряжения в песчаниках, известняках, лиственитах, джаспероидах разрешались образованием системы трещин, затухающих при переходе в пластически деформирующиеся серпентиниты, алевролиты и сланцы.
При рассмотрении вопроса об эффективной пористости пород в различных геологических позициях за основу принято положение оруденения в разрезе. У перекрывающих пород, представленных чаще всего сланцами, слоистыми известняками с прослоями мергелей, реже серпентинитами и основными эффузивами, пористость колеблется от 1 до 1,8%. Она несколько выше, чем у подстилающих пород, однако значительно ниже, чем у вмещающих оруденение. Рудовмещающие породы характеризуются наиболее высокими значениями эффективной пористости (от 1,9 до 5,14%). Пористость подстилающих пород обычно низкая (0,54—1,6%). В связи с тем, что последние отличаются меньшей пластичностью, чем перекрывающие толщи, в них возникали системы трещин, игравших роль рудоподводящих структур. Низкая пористость подстилающих пород обусловила фильтрацию раствора снизу вверх в основном только по трещинам, причем без существенного падения температуры и давления. Переход же растворов в среду более пористых и трещиноватых рудовмещающих пород обусловил понижение давления и температуры растворов и массовое выпадение рудных минералов.
Намечаются довольно постоянные значения перепадов эффективной пористости при переходе от рудовмещающих пород к подстилающим (на 1,5 —1,8%) и перекрывающим (на 1%). Такое постоянство скачков в значении пористости характерно для месторождений одного генетического типа (независимо от их принадлежности к той или иной рудной провинции).