А.Н. Кондаков Прогноз минеральных ресурсов региона

10

Приложение

ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Учение о месторождениях полезных ископаемых (далее МПИ) включает изучение условий образования и закономерностей распределения МПИ в земной коре.

Полезное ископаемое - минеральное образование, которое используется промышленностью полностью, или из него извлекаются элементы, их соединения или минералы. Полезные ископаемые находятся в твердом, жидком или газообразном состояниях.

Месторождение полезного ископаемого - природное скопление полезного ископаемого, которое в количественном и качественном отношении может быть предметом промышленной разработки при данном состоянии техники и данных экономических условиях.

Руда - минеральный агрегат, из которого технологически возможно и экономически выгодно извлекать элементы или их соединения (не обязательно металлы).

В состав полезных ископаемых входят:

1) металлические полезные ископаемые – руды;

2)неметаллические (используются либо в естественном виде, либо представляют собой руды);

3)горючие полезные ископаемые;

4)вода.

По времени образования месторождения подразделяют на сингенетические месторождения, которые возникают одновременно с породами, вмещающими залежи полезного ископаемого (ликвационные руды, россыпи, угли…) и эпигенетические, образующиеся после образования вмещающих пород (гидротермальные месторождения, инфильтрационные месторождения…).

При выделении промышленных типов месторождений металлических полезных ископаемых используется следующая систематика металлов:

1) черные металлы: железо (Fe), марганец (Mn), хром (Cr);

11

2)цветные металлы: алюминий (Al), магний (Mg), медь (Cu), свинец (Pb), цинк (Zn), олово (Sn), ртуть (Hg), сурьма (Sb), висмут

(Bi);

3)легирующие металлы: титан (Ti), ванадий (V), никель (Ni), кобальт (Co), молибден (Mo), вольфрам (W);

4)благородные металлы: золото (Au), серебро (Ag), группа платины: иридий (Ir), осмий (Os), платина (Pt) и др.;

5)радиоактивные металлы: уран (U), торий (Th);

6)редкие металлы: литий (Li), рубидий (Rb), цезий (Cs), бериллий (Be), стронций (Sr), цирконий (Zr), тантал (Ta), ниобий (Nb), иттрий (Y), редкие земли - лантаноиды (T.R.);

7)редкие элементы - спутники (не образуют самостоятельных промышленно значимых скоплений): кадмий (Cd), скандий (Sc), галлий (Ga), индий (In), таллий (Tl), германий (Ge), гаф-

ний (Hf), селен (Se), теллур (Te), рений (Re).

Далее в тексте в основном используется символьное обозначение элементов.

2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ МПИ

Условия формирования и размещения месторождений полезных ископаемых определяют следующие факторы.

2.1. Геотектонический режим формирования региона или выделяемых во временной последовательности структурно-тектонических этажей (геосинклинальный, платформенный, переходный).

2.2.Активизация территорий: тектоническая (повторный геосинклинальный режим, формирование краевых и межгорных прогибов, глыбовые древние и современные движения); магматическая (интрузивный магматизм, вулканизм в областях завершенного тектонического развития), тектоно-магматическая активизация (магматизм на различных стадиях развития краевых и межгорных прогибов).

2.3.Связь элементов с определенными горными породами. Некоторые примеры:

ультраосновные магматические породы - Cr, Pt, Ir, Os; основные магматические породы - Ti, Fe, Ni, Cu, Pt, Co, Se;

кислые интрузивные магматические породы - Au, Sn, W, Mo, Be, Li, U, Ta;

кислые и средние эффузивы - Cu, Pb, Zn, Ag, Au, Cd;

12

щелочные магматические породы - P, T.R., Ti, Nb, Th, Zr, Hf; глинисто-углистые породы, угли - U, Ge;

древние конгломераты - Au, U, Th, T.R. и т.д.

2.4.Изменение термодинамических и физико-химических условий (рН-Eh) среды.

Примеры: сброс вещества гидротермальными растворами по мере

понижения температуры; инфильтрационное отложение восстановленного урана (U+4) на рубеже перехода окислительных условий в восстановительные.

2.5.Влияние вмещающих пород, взаимодействующих с растворами, или из которых заимствуются элементы в рудных телах.

2.6.Концентрирующее воздействие биологических посредников, накапливающих элементы при жизни или создающих благоприятные условия для накопления в продуктах разложения.

Примеры: накопление Fe и Mn в составе организмов железомарганцевых бактерий, фосфора в планктоне, урана и сульфидов в углистых и битуминозных породах вследствие сорбционновосстановительных процессов.

2.7.Палеотектонические и палеогеографические условия. Примеры.

Особый тектонический режим пульсирующего погружения крае-

вых и межгорных прогибов, благоприятный для формирования угольных пластов.

Накопление в условиях аридного климата в прибрежных красноцветных песчаниках и алевролитах "медистых песчаников", в удаленных от побережья известняках месторождений Pb и Zn.

Накопление соленосных залежей в изолированных бассейнах и лагунах в условиях аридного климата и т.д.

2.8. Структурно-тектонические факторы. Примеры.

Тектонические разломы - зоны повышенной проницаемости для растворов. Пересечения разломов, сопровождающие их зоны трещиноватости - благоприятные структуры для рудоотложения.

Купольные структуры - ловушки для накопления нефти и газа и

т.д.

13

3. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Класс 1. Магматогенные месторождения Серии: 1.1 - магматические

1.2 - пегматитовые

1.3 - постмагматические (плутоногенные и вулканогенные, гидротермальные и газотермальные)

Класс 2. Экзогенные месторождения Серии: 2.1 - выветривания

2.2 - осадочные Класс 3. Метаморфогенные месторождения

Серии: 3.1 - метаморфизованные 3.2 - метаморфические

Серии подразделяются на генетические группы, подгруппы, рудные формации и генетические типы.

Классификации внутри серий приводятся ниже при рассмотрении серий месторождений.

Далее по тексту нумерация разделов соответствует нумерации таксонов генетической классификации.

4. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Класс 1. МАГМАТОГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ Серия 1.1. Магматические месторождения

1.1.1.Плутоно-магматические месторождения

1. Интрузивные горные породы любого состава, используемые в строительстве, петрургии (каменное литье), а также как кислотостойкое, или огнеупорное сырье и т.п.

2. Металлические и неметаллические рудные месторождения, образующиеся вследствие дифференциации вещества магм под действием силы тяжести и некоторых других второстепенных факторов.

На стадии жидкого состояния магм формируются ликвационные месторождения. Ликвации подвергаются магмы основного или ульт- раосновного-основного составов как в абиссальных, так и в гипабиссальных условиях, при этом обособляется тяжелая сульфидная Cu-Ni

14

жидкость. В рудах в качестве примеси присутствуют Co, Se, Te, а также Pt и элементы из группы Pt (палладий (Pd), рутений (Ru) и родий (Rh)). Форма материнских интрузивов изменяется от крупных расслоенных лополитов до небольших силлов. Интрузии приурочены к древним щитам, платформам (трапповая формация), реже к геосинкли- нально-складчатым зонам.

На стадии кристаллизации формируются раннемагматические и позднемагматические месторождения.

1. Раннемагматические (сегрегационные) месторождения

К раннемагматическим месторождениям относятся месторождения хромитов в составе ультраосновных пород. Кристаллизация рудного вещества предшествует кристаллизации силикатов. Рудоносные интрузии выявляются как в геосинклинально-складчатых зонах, так и в магматических образованиях платформенных областей от крупных интрузивов до залежей типа силлов и даек. Примеси - элементы группы платины.

2. Позднемагматические месторождения

Остаточный рудный расплав кристаллизуется после силикатов, образуя как вкрапленные руды, так и инъецированные пластовые залежи.

Позднемагматическими являются:

-месторождения хромитов и платины, связанные с докембрийскими комплексами стратифицированных интрузий пород основного и ультраосновного состава, с ультраосновными породами геосинклинальных формаций;

-титан-магнетитовые руды, обнаруживающие связь с габброидами древних щитов и геосинклинальных формаций. Элементы спутники:

Sc, V;

-нефелиновые, апатитовые и редкометалльные руды в щелочных нефелиновых породах активизированных платформ. Элементы спут-

ники: Ga, T.R., Nb, Ta, U, Th.

1.1.2. Вулкано-интрузивные магматические месторождения

Алмазы в кимберлитовых трубках взрыва, обнаруживающих связь

страпповой формацией платформ. Они относятся к месторождениям раннемагматической стадии.

1.1.3. Вулкано-магматические месторождения

Эффузивные лавовые и пирокластические породы, используемые в строительстве, петрургии, как абразивное сырье, в стекольном производстве и др.

15

Серия 1.2. Пегматитовые месторождения

Пегматиты – крупно-, гигантозернистые лейкократовые горные породы, образующиеся на заключительном этапе работы магматических очагов.

Гипотезы образования пегматитов

1. По А.Е. Ферсману. Зона пегматитизации – закрытая система. Кристаллизуется остаточный расплав, обогащенный летучими компонентами, способствующими росту крупных кристаллов, понижению общей температуры затвердевания. С летучими компонентами в систему в виде возгонов поступают W, Mo, Be, Zr, Li, U и др.

2.По Д.С. Коржинскому. Система полузакрытая. На начальном этапе из пегматитовой жидкости образуются "простые" кварцполевошпатового состава пегматиты. Затем следует метасоматическая переработка растворами с отложением мусковита, топаза, минералов

Be, U, T.R. и др.

3.По А.Н. Заварицкому. Система открытая. Пегматитовый процесс осуществляется при непрерывном участии сквозьмагматических растворов. На начальном этапе под действием растворов имеет место собирательная перекристаллизация с образованием гигантозернистых структур, за которой следуют метасоматическая переработка и выпадение растворенных рудных веществ.

Промышленный интерес представляют гранитные и нефелинсиенитовые пегматиты.

1.2.1. Пегматитовые месторождения гранитных формаций:

1.Редкоземельные пегматиты: Nb, T.R., U.

2.Мусковитовые пегматиты.

3.Редкометалльные пегматиты: Be, Ta, Nb, W, Sn, Li, Cs, Rb.

4.Хрусталеносные пегматиты.

1.2.2. Пегматитовые месторождения нефелин-сиенитовой формации

1. Ниобиево-редкоземельные пегматиты.

2. Циркониевые пегматиты.

Горнорудное сырье пегматитовых месторождений: мусковит, полевые шпаты, кварц, турмалин, корунд, флюорит, драгоценные камни(изумруд, сапфир, аквамарин, хризоберилл, топаз, циркон).

Пегматиты располагаются как в эндо- и экзоконтактовых зонах интрузивных массивов, так и вне непосредственной связи с ними (метасоматические пегматиты).

16

Образуя пегматитовые поля и целые пояса, пегматиты наиболее широко распространены в древних докембрийских кристаллических массивах, менее – в районах палеозойских и мезозойских интрузий, и совсем незначительно развиты в молодых кайнозойских интрузиях.

Серия 1.3. Постмагматические месторождения

Месторождения постмагматической серии образуются под воздействием газовых, газово-конденсатных (надкритических) или гидротермальных растворов при преобладающей роли последних. Отложение рудных веществ происходит путем заполнения продуктами гидротермальных растворов открытых трещин и полостей и путем замещения минералов породы рудными веществами (метасоматоз). Первый способ рудоотложения характерен верхним структурным этажам и близповерхностным условиям, второй – глубинным обстановкам.

С метасоматическими формациями, обусловленными химическим родством исходных пород, однотипностью состава преобразующих растворов, одинаковым термодинамическим фоном, генетически связаны определенные группы месторождений. Принятые в классифицировании метасоматитов процессы (альбитизация, грейзенизация, березитизация, окварцевание, аргиллизация и др.) соответственно используются и в классифицировании постмагматических месторождений.

Классификация постмагматических месторождений (по В.Н. Котляру и др.)

1 гр. Месторождения плутоногенные

1.1. Скарновые

1.2. Альбититовые

1.3. Грейзеновые

1.4. Березитовые и лиственитовые

1.5. Телетермальные и стратиформные

2 гр. Месторождения вулканогенные

2.1. Глубинно-вулканические:

2.1.1. Карбонатитовые 2.1.2. Месторождения во вторичных кварцитах и турмали-

нитах 2.2. Субвулканические:

2.2.1. Серицитолит-пропилитовые

2.2.2.Серицитолит-аргиллизитовые

2.3.Вулканические метасоматические и эксгаляционные 3 гр. Месторождения вулканогенно-осадочные

17

Примечание: В классификации В.И. Смирнова (1986 г.):

а) беризитовые, телетермальные, глубинно-вулканические и частично субвулканические объединены в группу гидротермальных месторождений;

б) субвулканические и вулканогенно-осадочные колчеданного состава месторождения отнесены к группе колчеданных месторождений.

1 гр. Плутоногенные постмагматические месторождения

1.1. Скарновые месторождения

В составе скарновых месторождений выделяют известковые и магнезиальные скарны.

1.1.1. Известковые скарны

Известковые скарны образуются в зоне контакта известняков и мраморов с интрузиями гранитов, диоритов, сиенитов. В зонах дробления под воздействием растворов, поступающих с больших глубин, скарнированию могут подвергаться известняки, контактирующие с эффузивами кислого и среднего состава вулканогенно-осадочных толщ.

Состав известковых скарнов: кальций-железистые гранаты, диопсид, эпидот и др.

Вдревних докембрийских щитах с известковыми скарнами связаны месторождения U, Th, T.R..

С абиссальными, гипабиссальными и эффузивными фациями краевых частей ранних прогибов обнаруживают связь месторождения железных и медных руд.

С интрузиями гранодиоритов внутренних антиклинальных поднятий связаны месторождения Mo-W руд и руды Pb-Zn месторождений.

Вскарнах с сульфидной, как правило, наложенной минерализацией иногда отмечается повышенная золотоносность.

1.1.2. Магнезиальные скарны

Магнезиальные скарны образуются в контакте гранитоидов и их эффузивных аналогов с доломитами и обычно встречаются в древних докембрийских массивах.

В состав магнезиальных скарнов входят магнезиальный оливин, диопсид, флогопит и др.

С магнезиальными скарнами связаны руды Fe, B, W, Be, Cu, Pb, Zn. Горнорудное сырье представлено магнезиальным оливином, хри- зотил-асбестом, флогопитом, лазуритом.

18

1.2. Альбититовые месторождения

Образование альбититов связано с высокотемпературным щелочным метасоматозом с замещением исходных пород альбитом, кварцем, калиевым полевым шпатом.

1.2.1. В зонах магматической активизации областей с завершенной складчатостью в выступающих частях гранитных интрузий и вмещающих породах кислого состава с альбититами связаны месторожде-

ния Ta, Nb, Be, Li, Rb, Sn, T.R.

1.2.2. В активизированных щитах в зонах разломов в связи с щелочными и нефелиновыми сиенитами формируются месторождения

Nb, Zr, Th.

1.2.3. В активизированных щитах в связи с гранитизацией (граниты, сиениты) с альбититами обнаруживают связь месторождения U, Fe, Zr, P. Вмещающими породами этой группы месторождений являются гнейсы и железистые кварциты.

1.3. Грейзеновые месторождения

Грейзены - метасоматические породы, в состав которых входят: мусковит, кварц, литиевые слюды, калиевый полевой шпат, альбит, флюорит. Они обнаруживают связь с гранитными интрузиями преимущественно калиевого состава. В зависимости от состава вмещающих пород формируются следующие типы месторождений:

1) вмещающие алюмосиликатные породы - месторождения Sn, W, Mo, Li, Bi;

2)вмещающие породы основного состава - месторождения изумруда, хризоберилла;

3)вмещающие карбонатные породы - месторождения берилла. Грейзеновые месторождения свойственны областям активизации,

геоантиклинальных поднятий в складчатых зонах.

1.4. Березитовые и лиственитовые месторождения

Месторождения формируются при средних температурах (200300º С) на глубинах 2-4 км, на удалении от магматических источников вплоть до гипотетической связи. В большинстве случаев интрузивные комплексы, с которыми ассоциируются месторождения, представлены гипабиссальными реже абиссальными гранитоидными породами. Рудоотложение осуществлялось как в открытых полостях и трещинах, так и метасоматическим путем. Вмещающими породами являются магматические, осадочные и метаморфические породы различного состава и дорудного генезиса. Характерными типами изменения вмещающих пород кислого состава в контакте с рудными телами, а иногда

19

массива в целом являются березитизация и окварцевание. В породах основного и ультраосновного составов развиваются лиственитизация, оталькование, серпентинизация.

Контролирующее значение имеют разломы, сопряженные с ними зоны трещиноватости, антиклинальные структуры (от антиклинориев до мелких антиклинальных складок). Месторождения обнаруживаются в складчатых зонах, срединных массивах, наложенных прогибах с признаками магматической активизации. Возраст от докембрия до кайнозоя. Состав рудных формаций зависит от направленности метасоматоза и состава вмещающих пород.

1.4.1. Березитизация

1. Кварц-золото-сульфидная формация (Au, Cu, Pb, Zn) в породах кремний-алюминиевого состава магматического и осадочного происхождения.

2.Уран-карбонатная реже пятиметалльная (U-Ag-Co-Ni-Bi) формация в амфиболитах, диабазах, графитовых сланцах, древних

скарнах, гранитоидах. 1.4.2. Лиственитизация

Листвениты перспективны в отношении обнаружения месторождений золота.

1.4.3. Окварцевание Медно-молибденовые руды в гипабиссальных гранитоидах, реже в

вулканитах и осадочных породах. Попутно извлекают Au, Ag, Se, Te, Re, In.

1.4.4. Серицитизация, окварцевание, нередко карбонатизация, флюоритизация

1. Полиметаллические преимущественно свинцово-цинковые месторождения в известняках, доломитах, сланцах, гранитоидах.

Попутно извлекаются Cu, Ag, Au, As, Sb, Cd, Te, Ge.

2.Месторождения Sb и Hg монометалльные и комплексные в раз-

личных сочетаниях с As, Te, Au, Ag, W, Cu, Pb, Zn, Sn. Харак-

терна связь Te с As и Sb. Вмещающие породы кремнийалюминиевого состава.

1.5. Телетермальные и стратиформные месторождения Телетермальными называются месторождения не имеющие ви-

димой связи с какими бы то ни было магматическими образованиями. Формирование рассматриваемых месторождений происходило при температурах от 50 0 до 200 0С, глубина от нескольких километров до сотен метров. Некоторые из них, например Hg-Sb месторождения