Рудно-метасоматическая система стратиформных месторождений меди и закономерности их размещения

А. В.  Потеха

РУДНО-МЕТАСОМАТИЧЕСКАЯ  СИСТЕМА СТРАТИФОРМНЫХ    МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕДИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАЗМЕЩЕНИЯ 

     В результате проведенного в  Джезказганском районе и в  Тенизской впадине изучения минерального  состава  цемента относительно более проницаемых терригенных пород:  конгломератов,   песчаников,   алевролитов,   в осадочных формациях среднего и  верхнего палеозоя выявлен региональный  зональный комплекс вторичных преобразований; установлены околорудные метасоматиты, вмещающие рудопроявления и месторождения железа, марганца (Джезды), медистых песчаников (Джезказган, Итауз, Сарыоба – в Джезказганском районе, Кенен, Копказган и др. – в Тенизской впадине),  полиметаллов, а также родуситовую минерализацию.

    Зональное расположение оруденения различного состава, околорудных пород и окаймляющих их зон региональных изменений позволяют относить эти элементы к единой рудно-метасоматической системе (РМС).

    Так, в Джезказганском районе наблюдается  последовательная смена в латеральном  направлении железомарганцевого оруденения медным и медно-полиметаллическим, с изменением сопутствующего локального и регионального преобразования пород. В Тенизской впадине, где преобладает медное оруденение, вмещающие метасоматиты имеют в основном тот же состав, что и на Джезказгане, и окаймляются однотипными минеральными зонами; различие заключается лишь в масштабах оруденения и метасоматического преобразования, а также в появлении новых, более низкотемпературных региональных зон.

    Анализ  карт метаморфизма [1], представляющих собой срезы различных частей РМС в плоскости, параллельной дневной поверхности, позволяет создать ее обобщенную модель: оруденение и метаморфиэованные породы Джезказганского района, вследствие характерных особенностей минералогического и геохимического облика, которые будут рассмотрены ниже, выделяются как наиболее вскрытая область РМС или ее ядерная часть, а аналогичные образования Тенизской впадины составляют ее внешнюю оболочку. Основной связывающей характеристикой модели является вертикальная и горизонтальная зональность. Вертикальная – устанавливается в осевой,  наиболее проницаемой части, совпадающей с глубинными разломами или участками их пересечения; составные части ее – околорудные метасоматиты и сопутствующее оруденение, в объёме системы снизу вверх закономерно изменяются. Горизонтальная зональность выражается в последовательном появлении, от осевой части к периферии, ряда минеральных зон, выявленных по изменению состава цемента в терригенных породах. Ниже следует краткое описание обобщенной модели РМС в порядке естественно выделяющихся зон: внутренней, средней и внешней, отличающихся по химизму ведущего процесса метасоматоза или степени преобразования пород.

    Внутренняя  часть РМС – область интенсивного калиевого метасоматоза, представлёна региональной калишпат-кварцевой минеральной зоной, где наиболее характерным минералом в цементе терригенных пород является новообразованный калиевый полевой шпат. Количество его колеблемся от 10 до 40%, в среднем 20-25%, остальную часть цемента составляет кварц. Преобладающее развитие калишпата и кварца определяет название минеральной зоны. Часто присутствуют серицит – до 2%, карбонаты – 5-10%, альбит до 2%, редко сфен, эпидот не обнаружен. Валовое содержание^* окиси калия в породах составляет 5-6%. С внешней стороны описываемая зона постепенно переходит в альбит-кварцевую и откартирована главным образом в Джезказганском рудном районе,, в отложениях красноцветной терригенной формации верхнего девона.

    В осевой части калишпат-кварцевой  зоны, как правило, на контакте более  проницаемых терригенных пород с экранирующими карбонатными толщами фамена и турне, где в результате подпруживания возрастает концентрация рудно-метаморфизующих растворов и увеличивается интенсивность метасоматоза, возникают серицит (мусковит) – калишпат-кварцевые метасоматиты. Породы здесь осветляются, теряя присущую им бурую окраску, заметно возрастает количество калишпата, серицита – до  15-20%, появляется крупночешуйчатый мусковит; содержание окиси калия возрастает до 7%. Перекрывающие карбонатные породы испытывают перекристаллизацию, доломитизацию, содержат флюорит [2]. Метасоматиты вмещают главным образом железо-марганцевые месторождения, рудопроявления меди и свинца: на поверхности трассируются гривками бурых железняков и омарганцованных пород.

    Средняя часть РМС, постепенно сменяющая в описанную, выделяется, как регионально развитая область натрового метасоматоза, в которой непременной составной частью целого ряда минеральных зон является новообразованный альбит.

    В изученной части Джезказганского  района охватывает отложения осадочного чехла от нижнего карбона до верхней перми: в Сарысу-Тенизском поднятии и Тенизской впадине опускается по «разрезу и обычна в терригенных отложениях девона, что подчеркивает меньшую степень вторичного преобразования названных площадей. 

    В составе средней части от внутренней области к внешней последовательно выделяются следующие минеральные зоны: околорудные метасоматиты, альбит-кварцевая, кварц-альбитовая, кварц-альбит-карбонатная, гипс-ангидритовая, ломонтитовая.

    В зависимости от литологического и фациального облика осадков минеральный состав зон может изменяться: например, в цементе песчаников сероцветной карбонатно-терригенной формации визе-серпухова, сформировавшийся в восстановительной обстановке, присутствует значительное количество хлорита, который преобладает в цементирующей массе, но принадлежность к той или иной минеральной зоне легко определяется присутствием новообразованных минералов-индикаторов: кварца, альбита, ангидрита, ломонтита и др.

    Околорудные метасоматиты, как ив предыдущем случае, располагаются в осевой части системы, где они обычно развиваются по восстанию проницаемых слоев и пачек пород, прилегающих к глубинным разломам, и вмещают стратиформные месторождения и рудопроявления меди. Имеют серицит-хлорит-альбит-кварцевый состав, где серицита 10-15%, хлорита – 15-30%, альбита – 5-15%, кварца – 40-70%. В метасоматитах,  непосредственно вмещающих руду, количество серицита может возрастать до 30% и более, вплоть до образования серицителитов [4],и в то же время встречается альбит-кварцевый цемент без серицита, в котором количество кварца достигает 90%. Может присутствовать средний плагиоклаз и калиевый полевой шпат, в основном,  в подрудной зоне, в единичных случаях обнаружен турмалину в верхней части рудной зоня наблюдаются карбонаты до 10-15% распространен барит. В зоне максимального изменения минеральные новообразования, особенно кварц, развиваются по обломкам и цементу и, вследствие интенсивной метасоматической «кристаллизации, равномерно насыщают породу, превращая в однородный серицит-хлорит-альбит-кварцевый агрегат. Пo простиранию, во внешней зоне околорудных метасоматитов преобладает хлорит-альбит-кварцевый цемент.

    В красноцветной формации контуры  околорудно-измененных пород совпадают с ареалом развития серых песчаников, доказывает рудогенную природу их окраски. Околорудные метасоматиты, вмещающие месторождение Джезказган, обогащены окисью калия до 2,5%,  при фоновом содержании 1,2%, и в то же время обеднены окисью натрия до 2,5%, при среднем содержании в окружающих породах 4% (1200 ан). На более мелких рудных объектах привнос калия значительно меньше, что согласуется с уменьшением масштаба и интенсивности околорудных изменений.

    Альбит-кварцевая  и кварц-альбитовая минеральные  зоны последовательно прилегают к околорудным метасоматитам и наиболее широко распространены в пределах рудных полей стратиформных месторождений меди, слагая вокруг них широкие зоны,  протягивающиеся в плане на десятки километров. Первая из них наиболее широко представлена в Джедказганском районе, вторая – в Тенизской впадине, что находится в полном соответствии с масштабом сопутствующего оруденения. Кроме типоморфных кварца и альбита, в цементе песчаников встречаются хорошо образованные кристаллы сфена, а также эпидот, редко хлорит, барит. Количество окиси натрия в кварц-альбитовой зоне достигает максимума – 6-7%, при фоне 4-5%.

    Кварц-альбит-карбонатная зона выделяется на основании преобладающего развития карбонатов (кальцита)  в цементе песчаников и алевролитов: количество его колеблется от 2О до 30% непосредственно над месторождением,  постепенно снижаясь к его флангам. Кальцит выполняет поры, корродируя и замещая обломки пород и минералов, отличается высокой степенью раскристаллизации. Из сопутствующих минералов присутангидрит, гипс, гематит, лейкоксен, реже сфен, родусит, барит, доломит. Пространственное обособление кварц-альбит-карбонатной зоны в надрудной, фланговой и, частично, подрудной зонах месторождений, в литологически и фацнально однородных отложениях может быть объяснено только выносом и переотложением кальция из внутренних относительно безкальциевых зон: околорудных метасоматитов, алвбит-кварцевой и кварц-альбитовой. Наличие зоны обогащения кальцием рассматривается в числе наиболее важных поисковых признаков, но при выделении ее нужно учитывать, что карбонаты здесь активно корродируют и замещают все обломки, что необходимо отличать от другого типа цементации, когда карбонаты пассивно выполняют поры, что характерно для удаленных безрудных зон.

    Ангидрит-гипсовая зона на изученной территории распространена от карбонатных отложений фамена, по всему вышележащему разрезу, вплоть до нижней перми. В общей структуре РМС образует самостоятельную минеральную оболочку, которая частично перекрывает внешнюю часть кварц-альбитовой зоны и совмещается с кварц-альбит-карбонатной. В надрудной, части месторождений медистых песчаников. Ангидрит и гипс располагаются в пространстве закономерно: во внутренней части зоны развивается ангидрит, во внешней гипс, что представляет собой фрагмент общей температурной зональности.

    Наибольшее количество сульфатов кальция обнаруживается непосредственно над месторождением, где они замещают обломки полевых шпатов и вулканитов; по мере удаления от месторождения их содержание снижается до 10-20%. Во внутренней части РМС, включающей околорудные породы и альбит-кварцевую зону, сульфаты отсутствуют; по обрамлению они являются составной частью зоны обогащения кальцием.

    В надрудной части изученных стратиформных месторождений в кварц-альбит-карбонатной и сульфатной зонах формируется зона гематитизации за счет обогащения пород новообразованным чешуйчатым гематитом.

    Ломонтитовая  минеральная зона, являющаяся самой  внешней частью области натрового метасоматоза, характеризуется присутствием цеолита-ломонтита, впервые установленным в Тенизской впадине Ю.В. Дмитровским [3]; его количество колеблется от первых процентов, до почти полностью цеолитизированных пород, где большинство обломков замещается цеолитом. Помимо ломонтита, присутствуют кварц, альбит, хлорит, кальцит, ангидрит, гипс; в качестве акцессорных – лейкоксен, реже сфен и эпидот.

    Внешняя часть системы, развитая в Тенизской впадине, представлена слабометаморфизованными отложениями, в которых сохраняется в качестве обязательного компонента первичный цементирующий пелитоморфный материал. Состав цемента, как правило, многокомпонентный: в красноцветных осадках – глинисто-хлорит-альбит-кальцитовый, в сероцветных – глинисто-кальцит-хлоритовый, реже встречается первичный глинисто-опаловый и глинисто-карбонатный типы цемента. Содержание окиси калия составляет в среднем 0,9%, окиси натрия – 2,90%, что обусловлено главным образом обломочной частью породы. В пределах внешней части системы наблюдается постепенный переход от метаморфизованных пород к диагенезированным осадкам.

    В центральной же ее части формируется  кальцит-доломит-альбитовая минеральная зона.

    Для вмещающих пород здесь типичен  гранобластовый карбонатно-альбитовый цемент, с большим количеством новообразованных кристаллов доломита, присутствуют лейкоксен, гематит, турмалин. Рассматриваемую зону следует относить к околорудным метасоматитам, так как она сопутствует родуситовой минерализации. Количество окиси натрия здесь достигает 6-7%.

    Таким образом, РМС состоит из серии последовательно и строго закономерно сменяющих друг друга в пространстве минеральных зон, возникших вследствие изменения химического состава и падения температуры просачивающихся рудно-метаморфизующих растворов, в направлении от внутреннего ядра к периферии (центробежная зональность). Внутренняя часть системы выделяется как область калиевого метасоматоза, средняя – натрового и внешняя – слабометаморфизованных и диагенезированных пород. Центральная часть системы формируется вблизи глубинных разломов и, в зависимости от эрозионого среза и интенсивности процесса, имеет определенные минеральный состав, геохимический облик и ору деление. Наиболее высокотемпературные околорудные метасоматиты характеризуются интенсивным развитием серицита и калишпата, что указывает на ведущую роль в их образовании калиевого метасоматоза; среднетемпературные отличаются присутствием серицита, хлорита и особенно альбита, что определяет их принадлежность к калий-натровому типу; низкотемпературные, кальцит-доломит-альбитовые метасоматиты являются существенно, натровыми образованиями.

    Рассмотренные типы околорудных пород образуют в осевой части системы вертикальный ряд или колонну, в которой  снизу вверх активность калия  постепенно убывает, но возрастает значение натрия. Соответственно с этим изменяется состав сопутствующего оруденения: с областью калиевого метасоматоза (нижней частью колонны)  связано железо-марганцевое, с калинатровым медное и медно-полиметаллическое, с натровым – родуситовая минерализация.