Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




15.09.2020


15.09.2020


15.09.2020


04.09.2020


03.09.2020


03.09.2020


21.08.2020


05.08.2020


05.08.2020


05.08.2020





Яндекс.Метрика
         » » Обобщенная генетическая модель рудно-магматических систем медно-молибденовых рудных узлов

Обобщенная генетическая модель рудно-магматических систем медно-молибденовых рудных узлов

21.10.2017

Медно-молибденовые месторождения концентрируются преимущественно в пределах региональных структур типа наложенных рудных поясов, связанных с развитием внегеосинклинальных тектономагматических процессов и в целом контролирующихся вулканоплутоническими поясами. Структурами, определяющими размещение рудных узлов, являются пересечения региональных тектонических структур, согласных с направлением вулканических поясов, крупными сквозными зонами поперечных дислокаций. Эти зоны глубокого заложения создают возможность для связи с глубинными уровнями Земли и выступают в качестве высокоэффективных дренирующих структур, обеспечивающих концентрирование флюидопотоков до уровня, достаточного для формирования крупнообъемных медно-молибденовых месторождений.
Рудообразование завершает собой сложный цикл транспортировки и изменения вещества в структурах земной коры, характеризующихся повышенной и длительной эндогенной активностью, где формируются комплексы магматических и рудно-метасоматических образований, являющихся производными единой рудно-магматической системы (РМС). В связи с этим обобщенная генетическая модель (рис. 1) должна охватывать области магмо- и рудогенерации, зону транспорта флюида и область концентрированного рудоотложения.

В настоящее время наименее обеспечены данными глубинные уровни магмо- и рудообразования, сведения о которых имеют в основном гипотетический характер. Вместе с тем именно на этих уровнях фактически происходит зарождение PMC и создаются условия для их энергетического и флюидного обеспечения. Особенности развития эндогенных процессов на данных уровнях во многом определяют специфику интегральной геолого-генетической модели медно-молибденовой формации, как и других рудных формаций, имеющих те или иные связи с магматизмом.
Для расшифровки особенностей развития глубинных частей PMC в рудных узлах медно-молибденовых месторождений важное значение имеет анализ генетических соотношений между порфировыми породами, слагающими небольшие штокообразные тела и дайки, с которыми пространственно и во времени тесно ассоциируют рудно-метасоматические образования, и породами вмещающих их и рудную минерализацию плутонов. Порфиры и породы плутонов в целом являются частями одной вулканоплутонической ассоциации, проявляющейся в орогенных структурах или структурах тектономагматической активизации. Комплексный анализ взаимоотношений в ряду порфиры — плутон в пределах многих медно-молибденовых рудных узлов свидетельствует об определенной генетической автономности порфирового магматизма.
Этот вывод обосновывается, в частности, следующим.
1. Порфировые тела относительно плутонов занимают преимущественно дискордантное положение, локализуясь в протяженных тектонических зонах, часто далеко выходящих за пределы отдельных плутонов. Согласно структурным построениям, уровень магмогенерации порфировых интрузий должен находиться значительно ниже подошвы вмещающих их плутонов.
2. В ряде рудных районов между плутонами и порфирами радиологически устанавливается возрастной разрыв в 20—30 млн. лет, вполне достаточный для консолидации плутона перед внедрением порфировых интрузий.
3. При развитии плутонов и малых тел порфировых пород на одних и тех же рудоносных площадях и даже пространственной совмещенности фиксируются признаки, свидетельствующие о различных глубинных уровнях их становления (соответственно гипабиссальной и субвулканической, гипабиссально-субвулканической фаций).
4. Проявляясь после поздних (дополнительных) фаз становления плутонов, порфиры образуют многофазную серию пород, в целом повторяющую общую эволюцию магматитов крупных интрузивов.
5. По минералогическим, петрохимическим и геохимическим характеристикам наиболее распространенные в рудных полях разности порфиров часто соответствуют породам основных (а не дополнительных) фаз плутонов.
6. Отмечаются случаи захвата порфирами ксенолитов глубинных пород, отсутствующих среди толщ, вмещающих плутоны. Обломки таких пород изредка встречаются и в эксплозивных брекчиях, сопровождающих порфировые интрузии.
По результатам изучения расплавных включений и особенностей состава биотитов выявляются температурные различия кристаллизации порфиров и петрохимически им соответствующих вмещающих пород плутонов. Более высокие температуры (на 100—150°С и более) характерны для порфировых образований.
Приведенные данные свидетельствуют об отсутствии тесной генетической связи между порфирами и породами вмещающих их плутонов. Они не могут быть отнесены к образованиям единой эволюционной линии развития магматического очага. Более вероятна связь их с разными магматическими очагами (камерами) или, по крайней мере, с различными самостоятельно развивающимися частями сложно построенного глубинного очага.
Глубинные расплавы первоначально формируют на гипабиссальном уровне мощные преимущественно гранитоидные интрузивы (вмещающие плутоны), а затем после накоторого перерыва — породы субвулканической фации (малые тела порфиров). Становление плутонов происходит по гомодромной схеме, а развитие порфирового магматизма гомодромно-антидромное. При этом отдельные ритмы порфировых образований качественно в определенной степени как бы повторяют многофазную эволюцию магматитов крупных плутонов.
В чем же может проявляться положительная роль ранних плутонов в развитии PMC и формировании концентрированного оруденения в медно-молибденовых рудных узлах?
При формировании медно-молибденовых месторождений происходило вовлечение в эндогенный процесс огромных масс вмещающих пород, претерпевающих интенсивные метасоматические преобразования и выступающих в качестве существенного источника целого ряда рудообразующих веществ. Расчеты показывают, что, в частности, выносимого количества петрогенных элементов вполне достаточно для обеспечения их содержаний в рудно-метасоматических образованиях. Исключение составляет калий, для которого в большинстве случаев необходим глубинный привнос. При изменении пород в значительном количестве высвобождаются и летучие компоненты, в том числе хлор и фтор, которые могут заметно влиять на состав и свойства минералообразующих растворов. По своим вещественным, физико-механическим, теплофизическим и термохимическим особенностям гранитоиды вмещающих плутонов относятся к породам, которые благоприятны для развития метасоматических процессов, характерных для медно-молибденовых месторождений (калишпатизация, серицитизация, окварцевание). В составе гранитоидов постоянно присутствуют минералы (в первую очередь биотит, апатит, роговая обманка), которые в значительных количествах концентрируют такие важные для рудообразующего процесса летучие компоненты, как хлор и фтор.
Гранитоиды плутонов формировались в условиях высокой газонасыщенности. При этом имелись относительно благоприятные условия для накопления и консервации летучих компонентов в крупнообъемных массах гранитоидов на позднемагматической и ранней постмагматической стадиях. Становление плутонов сопровождалось также развитием в них масштабных ореолов рассеяния рудных компонентов, которые часто находятся в легко выщелачиваемой форме (сорбционная, межзерновая и поровая жидкость). В связи с этим создавались предпосылки для экстрагирования и мобилизации рудных компонентов щелочно-хлоридными растворами, циркулирующими в породах плутопов в обстановке высоких температур и давлений, характерных для рудоносного порфирового магматизма и сопровождающих его рудно-метасоматических процессов. Подобные примеры имеются в работах ряда авторов. В частности, Л.В. Таусон и С.Г. Петровская на флангах рудного поля Шахтаминского молибденового месторождения среди гранитоидов одноименного плутона выявили области пониженных содержаний молибдена, возникшие, как предполагают авторы, за счет выщелачивания его в рудообразующий этап с последующим концентрированием в рудных жилах и зонах. Аналогичная ситуация была зафиксирована нами для отдельных частей Давендинского и Сорского молибденовых рудных полей. Возможность реализации процессов экстрагирования и мобилизации вещества в породах вмещающих плутонов медно-молибденовых рудных районов была подтверждена лабораторными и полевыми экспериментами, моделирующими условия природного рудообразования.
Судя по данным хроматографического анализа, подобное перераспределение устанавливается и для газовой составляющей пород плутонов. Происходит как бы «высушивание» вмещающих пород на отдельных участках с вовлечением летучих компонентов в рудно-метасоматический процесс, связанный с развитием наложенного рудоносного (порфирового) магматического комплекса.
Во всех этих процессах заметную роль могли играть термоосмотические явления — пленочный перенос норовых растворов в термоградиентных полях. Как показали эксперименты на гранитоидах вмещающих плутонов, под влиянием температурных напряжений, термохимических, физико-химических и барических воздействий происходит массовое вскрытие или разрушение газово-жидких включений и микропор, что приводит к резкому возрастанию удельной внутренней поверхности пород и, как следствие, к увеличению объема пленочной фазы порового раствора. Вскрытие микропор может значительно повлиять на процессы тепло- и массопереноса. При этом особого внимания заслуживает тот факт, что в конвективно-осмотически-диффузионной рудообразующей системе стадия наибольшего пленочного массопереноса (термоосмоса) приурочена, как правило, к температурному интервалу 200—400°С. Судя по результатам изучения газовожидких включений в позднемагматических (раннепостмагматических) минералах гранитоидов плутонов, этот температурный диапазон характеризует заключительный период становления интрузивов с массовой консервацией рудоносных флюидов. При рассмотрении данного вопроса уместно также вспомнить эксперименты Н.И. Хитарова, показавшего, что в условиях повышенных температур возможны перемещение рудных компонентов и зарождение термальных растворов за счет запаса влаги в самой горной породе при поступлении извне только тепла.
Во время развития порфирового магматизма и сопровождающего рудообразования вмещающие плутоны все еще оставались достаточно прогретой средой, что могло положительно сказываться на энергетической обеспеченности этих эндогенных процессов. В таких условиях в меньшей степени проявлялось охлаждающее влияние окружающих пород. Особое значение это имеет для процессов в верхней части зоны транспорта рудоносных флюидов и непосредственно в области рудоотложения. В частности, в подобной ситуации могла создаваться обстановка, благоприятная для формирования рудных концентраций на значительном вертикальном интервале.
Поступившие в связи с порфировым магматизмом рудоносные флюиды, мигрируя среди пород плутона, фактически находились в среде, которая по своим свойствам была близка к материнской. Это также способствовало сохранению стабильного состояния флюида. Породы плутона по петрофизическим и петрохимическим особенностям благоприятны для развития рудоподводящих и рудовмещающих структур, интенсивного проявления метасоматических процессов и рудоотложения. С другой стороны, консолидируясь, гранитоиды плутонов на определенном этапе закупоривали проницаемую зону, обусловливая эффект термостатирования на нижних уровнях магмо- и рудоконцентрирующей структуры, что благоприятствовало повышению энергетического потенциала системы.
Важной особенностью рассматриваемой PMC является длительный и многофазный характер развития рудоносного порфирового магматизма, находящегося в различных отношениях с оруденением. В системе порфиры — руда можно выделить два типа соотношений: 1) эволюционное развитие рудообразующего процесса, прерывающееся внедрением интрузий, 2) дискретно-направленное развитие рудообразующего процесса, когда отдельные фазы или группы тесно генетически связанных фаз — петрогенетические ритмы порфиров — сопровождаются оруденением по практически полной эволюционной схеме. В первом случае формируются моно-асцендентные месторождения, а во втором — полиасцендентные. Как правило, последние более крупномасштабны.

В случае дискретно-направленного полиасцендентного рудообразующего процесса оруденение связано с развитием порфиров, отдельные ритмы которых имеют определенную генетическую самостоятельность, что, в частности, отчетливо прослеживается по их вещественной и температурной эволюции (рис. 2). Скорее всего, эти порфировые образования являются производными различных камер или разных автономно развивающихся частей глубинных магматических очагов. Особого внимания заслуживает довольно часто повторяющийся факт: более высокие температуры становления начальных членов поздней порфировой ассоциации по сравнению с ранней. Чаще всего именно в этом случае и фиксируется повторное развитие оруденения по полной эволюционной схеме. Подобная ситуация зафиксирована нами, в частности, на медно-молибденовом месторождении Эрдэнэтуин-Обо (МНР) и на существенно молибденовом Жирекенском месторождении в Восточном Забайкалье.
При полиасцендентных процессах рудоотложение происходит на пульсирующих подвижных геохимических барьерах, пространственное сочетание которых обусловливает сложную картину распределения рудных компонентов и минеральных ассоциаций. В случае их совмещенности могут возникать области максимального рудоконцентрирования (типа «рудных столбов»). Пространственная же разобщенность может приводить к прерывистости оруденения и формирования «многоэтажных» рудных залежей.
Порфировые тела на уровне рудоотложения рассматриваются нами как свидетельство «дыхания» расположенного ниже промежуточного магматического очага. Они, очевидно, фиксируют своего рода «отдушины», являющиеся наиболее хорошо магмо- и флюидопроницаемыми зонами. Эти зоны (с учетом локализации в них порфировых тел) определяют структурное положение месторождений, рудопроявлений и пунктов минерализации в пределах рудных узлов. Порфиры преимущественно развиты на участках максимального проявления рудно-метасоматических процессов и значительно реже устанавливаются за пределами рудоносных зон. В последнем случае порфировые образования обычно утрачивают характерную для них в зонах рудообразования специфику (в первую очередь это касается их газонасыщенности, соотношения летучих компонентов в магматогенных флюидах, температурного режима становления, роли метасоматоза при формировании пород порфирового облика и т. д.). Являясь производными РМС, порфиры в своих чертах отражают особенности развития последней.
Определяющая рудогенерирующая роль принадлежит промежуточным магматическим очагам, развитие которых во многом обеспечивает формирование восходящих потоков флюидов и общее повышение температуры в области рудообразования. Кристаллизация магмы и отделение флюидов из промежуточных очагов наиболее свойственны периоду общего затухания магматической деятельности и массового отделения «порфировых» интрузий. Дополнительный флюидный поток в вышележащие горизонты земной коры связан с кристаллизацией глубинного анатектического магматического очага в регрессивный период развития всей магматической мегасистемы рудного узла.
Инициирующим началом развития PMC является взаимодействие подкоровой базитовой магмы и отделяющихся от нее флюидов с магматическим расплавом, формирующимся в земной коре в зонах повышенной и длительной эндогенной активности.
Медно-молибденовая рудная формация имеет ряд особенностей, устойчиво наблюдающихся в различных регионах. Эти особенности определяются некоторыми типовыми ситуациями в земной коре, которые в свою очередь зависят от условий становления и динамики развития крупных магматических систем (мегасистем), дающих начало гидротермальному процессу и рудогенезису медно-молибденового профиля. Авторами на базе фактического материала рудоносных областей была предпринята попытка с помощью моделирования на ЭВМ процесса корового магмообразования оценить общие условия развития магматических систем, их строение на глубине и взаимодействие отдельных частей.
При моделировании были учтены следующие особенности медно-молибденовых рудных узлов: 1) приуроченность к линейным наложенным структурам (поясам, зонам глубинных разломов); 2) широкое развитие среди интрузивных пород гранитоидов повышенной основности, вплоть до диоритов (и габбро-диоритов), наличие предрудных и внутрирудных штокообразных тел и даек порфировых пород пестрого состава; 3) постоянное проявление эксплозивных брекчий в рудно-магматическом процессе; 4) значительная роль калиевого метасоматоза. Использовалась модель анатексиса в расширяющемся книзу глубинном разломе, для которой были сделаны новые расчеты с помощью усовершенствованной программы для ЭВМ, где теплоемкость существенно водного флюида определяется по уравнению Cр = 7,30 + 0,00246 T К кал/(град*моль), а увеличение флюидного потока за счет его концентрации в сужающемся разломе по формуле Qфлi = QфлkLk/Li. Здесь Qфлi — величина потока на рассматриваемой глубине; Qфлk — величина потока на нижней границе системы H; Lk — ширина глубинного разлома на H; Li — ширина глубинного разлома на рассматриваемой глубине. Расчеты на БЭСМ-6 велись для H = 80 км, Qфл на глубине H равно 10в-9 г/см2 с, другие расчетные данные такие же, как в работе В. Н. Шарапова и др.

Результаты численных расчетов приведены на рис. 3, а, где показано распределение температур в поперечном сечении разлома и даны границы областей плавления при указанных условиях. Здесь же для рассчитанных температур нанесены поля минеральных фаз, подвергающихся плавлению, для РН2О = 2 кбар и линии солидуса — ликвидуса для тоналита (андезита). При этом границы минеральных фаз даны только для центральной части разреза, далее они практически идут параллельно соответствующим изотермам.
В зоне глубинного разлома реализуются два очага плавления, которые по мере развития процесса анатексиса сливаются в один сложный очаг с магмами различного состава. Расчеты свидетельствуют о том, что породы, отвечающие по составу лейкократовым гранитам, полностью плавятся ниже 10 км, гранодиориты полностью переходят в расплав на глубинах около 25 км, а андезиты (диориты) — только в самом низу разреза и лишь в центральной части разлома. Однако в реальных геологических условиях при наличии сложного распределения различных по плавкости пород и неравномерного флюидного потока, сильно зависящего от тектонической нарушенности корового субстрата, плавление будет концентрироваться в более локальных зонах и в пределах значительного объема разреза окажется частичным. Так, на глубинах 20—40 км в базальтовом слое коры следует ожидать появления заметного количества выплавок дацитового состава и из более основного субстрата. В случае уменьшения РН2О до 1 кбар поле Пл замещает поле Би и Амф и тогда здесь появляются магмы, в продуктах кристаллизации которых увеличивается количество темноцветных минералов с возрастанием доли амфибола.
На рис. 3, б показано строение магматической системы в коре, отвечающее расчетным данным распределения магматических образований по глубинам. Прогрессивный период формирования подобной системы характеризуется все возрастающей тенденцией магм, особенно кислых, к перемещению в верхние горизонты коры как за счет увеличения объема при плавлении (до 15 % в зависимости от степени плавления и водонасыщенности магм), так и за счет гравитационной неустойчивости. Транспорт расплава в гипабиссальную зону осуществляется, очевидно, по магмоводам — трещинным каналам различного происхождения. Как показали специальные расчеты движения расплава по каналу (с учетом кристаллизации магмы на стенках канала и снижения пропускной способности), при температуре магмы 800°С и мощности канала 50 м достаточны скорости движения расплава 3—5 км/год, чтобы из перемещенного количества магмы могло сформироваться гипабиссальное тело объемом до нескольких сотен кубических километров.
Появление магмоводов, передвижение магм в верхние горизонты коры и неизбежная при этом частичная кристаллизация расплавов в результате охлаждения и потери флюида ведут к развитию дренирующих структур и двум следствиям: а) концентрация флюидного потока в дренирующих структурах определяет прекращение плавления за их пределами и б) в основании гипабиссального интрузива формируется зона подтока глубинного флюида, который входит в виде составной части в магматогенную гидротермальную систему, развивающуюся при кристаллизации малоглубинного очага. По-видимому, это в значительной степени предопределяет место формирования рудного узла и достижение расхода гидротермального потока не менее 10в-7 г/см2с, небходимого для образования промышленных концентраций металлов.
С развитием магмоводов как непременных частей магматических систем рассматриваемого типа связано, очевидно, и решение некоторых вопросов, касающихся эксплозий. Как показали расчеты, давления, возникающие при охлаждении расплавов в апикальных частях интрузивных тел и массовом сбросе летучих, часто бывают недостаточны для взламывания пород и формирования брекчий. В этом случае образование эксплозивных зон может быть связано с напорным перемещением магм по трещинным (трубообразным) каналам с передачей гидростатического давления от более глубоко залегающих частей магматической системы.
Важной проблемой при анализе медно-молибденовых магматических систем является вопрос о природе высокой активности калия в метассматическом процессе. Предполагалось, что интенсивный калиевый метасоматоз мог быть обусловлен либо длительным потоком глубинных флюидов, либо флюидным взаимодействием и перераспределением легкоподвижных компонентов (в частности, калия) в граничной области щелочно-базитового и кислого расплавов. Очевидно, величина отношения K/Na во флюиде, формирующем гидротермальную систему, зависит от ряда факторов, количественно оценить которые пока трудно. Можно только привести общие соображения применительно к рассматриваемым условиям. Экспериментально установлено, что в случае более основных пород с увеличением в системе анортитовой составляющей отношение K/Na в сосуществующем флюиде растет. Одновременно это соотношение увеличивается и с ростом температуры. Следовательно, в сложной магматической системе, подобной рассмотренной в предлагаемой модели, по мере развития нижних более основных очагов и внедрения магм в верхние горизонты коры будет прослеживаться тенденция к возрастанию K/Na, а также содержаний Cl и S.
Таким образом, характерные особенности проявления месторождений медно-молибденовой рудной формации могут быть объяснены в общих чертах, если исходить из строения рудно-магматической системы, обусловленного магмообразованием в зоне глубинного разлома переменного сечения, расширяющегося книзу. При этом важными представляются два обстоятельства: во-первых, прогрессивное развитие нижних очагов магматической системы с магматитами более основного состава (андезиты, дациты); во-вторых, наличие крутопадающих зон тектонических дислокаций, играющих роль магмоводов, а затем дренирующих структур, концентрирующих восходящие флюидные потоки. Сочетание обоих условий определяет принципиальную схему обстановки в коре при медно-молибденовом рудогенезисе. Участие же в рудно-магматическом процессе мантийного и корового вещества является, очевидно, причинно-следственным обоснованием самого существования медно-молибденовой формации.