В. В. Масленников

Институт минералогии УрО РАН

 

 

Начало двадцатого века явилось ареной борьбы магматических и гидротермально-метасоматических моделей рудообразования. По сути, это был век расцвета концепций плутонизма и скромного, порой незаметного, существования экзогенных теорий рудообразования. Основное внимание уделялось магме как основному источнику гидротермального рудного вещества. Составлялись частные и общие модели эндогенных рудных месторождений. На этом фоне передовыми оказались взгляды о генетической и парагенетической связи вулканизма и рудообразования. С вулканизмом стали связывать процессы накопления цветных, черных и благородных металлов.

Грандиозность современных процессов вулканизма и высокотемпературной гидротермальной деятельности заворожила многих исследователей. Именно они явились основателями вулканогенно-гидротермальных и вулканогенно-осадочных (гидротермально-осадочных, эксгаляционно-осадочных) теорий рудообразования, которые пришли на смену эндогенным гидротермально-метасоматическим или чисто осадочным парадигмам. Хотя первые идеи о вулканогенно-осадочном формировании некоторых видов рудных месторождений появились еще в XVI веке, основная масса трудов с обоснованием вулканогенно-осадочного происхождения месторождений различных металлов постепенно возрастала и во всем многообразии появилась лишь в последние 30–40 лет двадцатого столетия. Краткий обзор этих работ освещен в монографии В. Е. Попова [6]. Большинством исследователей к гидротермально-осадочным отложениям отнесены многие виды стратиформных сульфидных (Cu, Zn, Pb, Sb, Hg и др), железорудных, марганцеворудных, золото-серебряных месторождений.

Гипотезы гидротермально-осадочного колчеданообразования блестяще подтвердились открытием металлоносных рассолов в Красноморском рифте и придонных сульфидных построек – черных курильщиков – в современных океанических рифтах и задуговых бассейнах, отлагающих миллионы тонн колчеданных руд с цветными и благородными металлами. Эти открытия, казалось бы, должны были окончательно решить проблему генезиса древних колчеданных месторождений. Однако, на рубеже веков обозначилось противостояние модели “красноморских рассолов” [7] и модели “черных курильщиков” [1, 4, 5 и др.]. Подобное противостояние в рамках гидротермально-осадочной парадигмы на первый взгляд представляется непринципиальным. Однако, решение этой генетической проблемы во-многом указало бы пути объяснения текстурного и минералого-геохимического разнообразия сульфидных залежей и определило бы масштабы применимости литолого-статиграфических и литолого-фациальных критериев прогнозирования стратиформных сульфидных месторождений.

С общих позиций гидротермально-осадочной теории и эволюции состава и физико-химических параметров гидротермальных растворов рассматривается единый эволюционный ряд, включающий серноколчеданные, медно-колчеданные, медно-цинково-колчеданные, колчеданно-полиметаллические и стратиформные медно-цинковые месторождения. Самой примечательной особенностью эволюционного ряда является то, что в пределах почти каждого конкретного месторождения присутствуют руды разного состава, также образующие свои ряды, соответствующие одной из частей общего эволюционного ряда. Это можно рассмативать как проявление принципа онтогенеза и филогенеза: эволюция процесса рудообразования, реализующаяся на каждом конкретном месторождении в виде последовательности формирующихся типов руд, отражает в микромасштабе общую эволюцию процесса колчеданообразования [1].

К концу 20-го века особенно отчетливо наметились перспективы понимания весомости экзогенных факторов в вулканогенных теориях рудообразования. И это, безусловно, связано с пониманием грандиозности еще одного глобального явления природы, – взаимодействия литосферы и океана. Стало ясно, что большинство палеовулканических комплексов, ассоциирующих с рудными месторождениями, сформировалось в субмаринных или океанических условиях открытых бассейнов. Очевидно, что гидротермальные руды и вулканокластические осадки активно взаимодействовали с океанической водой. Роль процесса подводного “выветривания” или гальмиролиза в преобразовании гидротермальных руд и образовании новых рудных скоплений еще предстоит выяснить [5]. Однако, уже сейчас становится ясным, что разнообразие стратиформных сульфидных, железорудных и марганцеворудных месторождений может быть объяснено не только физико-химическими свойствами гидротермальных рудоносных растворов, но и характером и степенью придонного преобразования рудокластических и вулканокластических отложений.

Рудно-фациальный анализ ряда колчеданных месторождений Урала показал, что форма рудных залежей и соотношения придонных гидротермальных и рудокластических фаций взаимосвязаны [5]. Чем больше рудокластических мелкообломочных фаций присутствует в залежи, тем более пластообразной оказывается ее форма. Наиболее простой величиной для оценки степени разрушения холмообразных сульфидных построек может служить отношение средней длины залежи (L) к ее максимальной мощности (М). На основании соотношения рудных фаций и формы залежей построен следующий непрерывный ряд, включающий пять морфогенетических типов (морфотипов) стратиформных сульфидных месторождений (на примере Урала):

1. Слабо разрушенные гидротермальные сульфидные холмы с крутыми склонами, с преобладанием гидротермальных массивных руд и элювиальных рудных брекчий над мелкообломочными рудокластическими фациями (Ново-Сибайское, Озерное, Яман-Касинское, Комсомольское, Ново-Шемурское), L/M=2–4.

2. Умеренно разрушенные гидротермальные сульфидные холмы с пологими склонами, переходящие в чашеобразные линзы с преобладанием грубообломочного рудокластического материала над мелкообломочным (Блявинское, Узельгинское, Чебачье, Учалинское, Молодежное, Жарлы-Аша, Приорское ), L= 4–7.

3. Сильно разрушенные реликтовые гидротермальные сульфидные холмы, переходящие в протяженные пластообразные залежи с преобладанием мелкообломочного рудокластического материала (Александринское, Таш-Тау, Октябрьское, Талганское, ХIХ Партсъезда, им. III Интерационала, Сафьяновское ), L/M=8–14.

4. Переотложенные пластообразные залежи с преобладанием мелкообломочных рудокластитов и полосчатых продуктов их придонного преобразования (Джуса, Балта-Тау, Барсучий Лог, Летнее, Зимнее, Акжарская группа, Маукское, Восточно-Семеновское, Восточно-Молодежное), L/M=15–50.

5. Лентовидные тонкослоистые залежи свинцово-цинковых месторождений, состоящие из диагенетически преобразованных ритмитов (стратитформные, главным образом, свинцово-цинковые месторождения в осадочных толщах) L/M > 50.

В этом ряду увеличивается относительный объем гальмиролитических сульфидных рудных фаций, несущих признаки повторного моносульфидного обогащения с замещением пирита халькопиритом, халькопирита борнитом, теннантитом, сфалеритом и галенитом. В этом ряду постепенно исчезают колломорфные руды, ухудшается степень сохранности фрагментов труб черных курильщиков и сульфидизированной фауны, увеличивается степень диагенетической дифференциации и раскристаллизации сульфидов. В ряде случаев (за исключением месторождений типа Бесси) увеличивается относительное количество полиметаллической минерализации. В пределах выявленного морфогенетического ряда залежей установлена закономерная смена теллуридов Bi, Hg, Pb, Ag, Au сульфидами и сульфосолями этих металлов и самородными золотом и серебром. Особенно характерно нарастание содержаний сфалерита и галенита и общего количества серебра. Такое явление легко объяснимо с позиции гальмиролитической концепции преобразования рудокластических отложений и повторного формирования полиметаллических диагенитов [5].

Менее определенными и генетически развитыми выглядит концепция вулканогенно-осадочного происхождения железорудных месторождений. На ряде месторождений отчетливо выявляются признаки замещения вулканокластического материала, которые некоторыми исследователями успешно используются для обоснования гидротермально-метасоматической модели формирования железных руд. Вместе с тем, остается очевидным, что формирование многих железорудных месторождений связано с вулканическими процессами. Большинство железорудных месторождений ассоциирует с базальтовыми, андезито-базальтовыми и риолитовыми формациями, ассоциирующими, в свою очередь, с кремнисто-карбонатными отложениями, несущими слоистые гематитовые, гематит-кварцевые и магнетитовые руды.

Слоистость руд и данные по современному гидротермальному железонакоплению в субмаринных и субаэральных условиях нередко используются для обоснования гидротермально-осадочного происхождения большинства железорудных месторождений. Безусловно, значительное поступление железа на дно океанов из рек островных дуг связано с кислыми гидротермальными источниками. Однако, во всех случаях такие гидротермальные системы сопровождаются безжелезистыми кислотными метасоматитами (например, галлуазитовыми), свидетельствующими о выносе железа из подрудных вмещающих пород. Очевидно, железорудные месторождения с запасами десятки, сотни и первые миллиарды тонн должны сопровождаться огромными объемами таких метасоматитов. Но на большинстве месторождений таких метасоматитов обнаружить не удается. Вместе с тем, многие железорудные месторождения ассоциируют не только с вулканокластическими, но и с карбонатными отложениями. Такая ассоциация автору представляется не случайной. Предполагается, что примесь карбонатного материала является катализатором интенсивности гальмиролиза гиалокластических отложений [5]. Очевидно, субщелочные условия гальмиролиза гиалокластитов, обеспечиваемые примесью карбонатного материала, являются благоприятными для выноса алюминия и кремнезема и фиксации железа. Возможность выноса элементов-гидролизатов при гальмиролизе известковистых гиалокластитов доказывается минералогическими и микрогеохимическими данными [2].

Не менее проблематичным является источник марганца при формировании марганцеворудных стратиформных месторождений. Представление о субаэральном выветривании как основном факторе накопления марганца сменилось представлениями о низкотемпературном гидротермальном процессе формирования марганцевых руд. Было замечено, что периоды накопления марганцевых отложений совпадают с периодами активного вулканизма. Однако, во многих случаях гидротермальной модели стала противопоставляться гальмиролитическая модель накопления марганца. Можно предполагать, что разлагающийся в морской воде пепловый материал мог быть основным источником марганца. На Урале залежи марганца формируются в кровле апогиалокластитовых гематит-кварцевых пластов. Предполагается, что такая позиция может быть обусловлена не только гидротермальным разделением железа и марганца, но и возникать за счет гальмиролитической (диагенетической) дифференциации в разрезе осадка в связи с вертикальной сменой Eh [2] подобно тому, как это происходит в современных океанических осадках [3].

В целом, оценка вклада гидротермальных и гальмиролитических процессов в формирование стратиформных сульфидных, железорудных и марганцеворудных месторождений становится в настоящее время одним из главных направлений исследований, определяющих развитие теории придонного рудообразования.

Исследования выполнялись при поддержке РФФИ (№ проектов 02-05-64821 и 04-05-96018-р2004Урал-а), Университеты России (ур.09.01.048) и ФЦП Интеграция (проект П-0035).