Лекция 7 Эволюция Mo-Sn-W – оруденения В. И. Старостин
Месторождения малых цветных металловмолибдена, вольфрама и олова связаны с гранитоидами разной кремнекислотностью, кроме стратиформных образований. Олово ассоциирует с лейкократовыми гранитами; вольфрам - с лейкогранитами и нормальными гранитами; молибден - с гранитоидами более основного состава и при этом часто находится в парагенезисе с медью.
Молибденовое оруденение В формировании месторождений участвовало два процесса – седиментогенез и магматизм. Молибден в осадочном процессе сорбируется органическим веществом и сульфидами железа в породах черносланцевых формаций, а также в метаморфических толщах докембрия и в битуминозных сланцах фанерозоя. Время накопления молибдена коррелируется с глобальными эпохами развития жизни на Земле, периодами формирования черносланцевых формаций.
Figure 1 b
Концентрация Mo в водах океана выше, чем в речных водах. Обогащение океанических вод Mo происходит вследствие гальмиролиза океанической коры и привноса его водами рек с континента. Молибден концентрируется в осадках глубоководных зон в средах, обедненных кислородом. Металлоносные венд-кембрийские черносланцевые формации формировались у подножия склонов пассивных окраин континентов и образуют планетарные зоны протяженностью тысячи километров.
Главная эпоха накопления молибдена в осадочных породах – венд-кембрийская (байкальский цикл), когда в обстановках океанических бассейнов (на пассивных окраинах и в задуговых бассейнах) формировались Ni – V – Мо, U – V – Мо и Мо – W формации. В герцинский цикл осадочный рудогенез переместился из океанов в морские бассейны на платформах, где молибден концентрировался в горючих сланцах. В киммерийский и альпийский циклы осадочное рудообразование уменьшается, но проявляются инфильтрационные процессы, обусловившие развитие в межгорных впадинах руд урана с селеном и молибденом.
Молибден в эндогенных процессах Масштабы Mo оруденения увеличиваются с ростом мощности континентальной коры и перемещения очагов гранитообразования из нижней в верхнюю её часть и с увеличением кремнекислотности магм. Увеличивается содержания Mo: ультраосновные – средние – кислые породы, а в ряду гранитоидов: габбродиориты-плагиограниты-гранодиоритыграниты. Содержание Mo в минералах возрастает в направлении от породообразующих (лейкократовые меланократовые) к акцессорным. Основная масса Mo находится в
Сокращению накопления молибдена в осадочном процессе противостоит резкое возрастание в эндогенных месторождениях от докембрия к более молодым формациям ( максимум в кайнозое). Эндогенные месторождения каледонского и герцинского циклов (формации Мо – Си и Au – Си – Мо скарновые, Мо-порфировая, W – Мо жильная и грейзеновая, Мо-жильная) формировались в зонах орогенных складчатых поясов на средней стадии их развития. Мо – W скарновая и Мо – Си порфировая формации проявились в пределах окраинноконтинентальных вулканических поясов и на островных дугах, а W – Мо-жильная, Мо-штокверковая и Au – Можильная и штокверковая в областях активизации. Все тектонические циклы заканчиваются образованием низкотемпературных Мо – U руд на заключительной стадии развития складчатых поясов и областей платформенного орогенеза.
Во времени изменение значимости генетических типов месторождений: PCm - жильный, Mz -, штокверковый и Kz порфировый. Для каждой эпохи характерен генетический тип : в PCm – вкрапленные зоны в амфиболитах, пегматитовые жилы с Мо и W, редкие штокверки; В фанерозое – Мо – Си и Au – Си – Мо скарны, Мо – Си порфировые, W – Мо гидротермальные жилы и грейзены, Ni – V – Мо стратиформные и Мо – Se – U инфильтрационные (гидрогенные).
Основные промышленные типы месторождений генетически связаны с гранитоидами различных типов: Mo –Cu - с М-типом (островные дуги), Cu –Mo, Mo-W - V- с I - S – типами {окраинноконтинентальные вулканич. складч. пояса), Mo-U и Cu-Mo - с Н-типом (обл. тектоно-магматич. активизации) В процессе эволюции Земли происходит изменение состояния молибдена от рассеянного в осадочных и магматических породах к образованию эндогенных концентраций, суммарные запасы которых достигают максимума в кайнозое.
Вольфрамовое оруденение В образовании вольфрамовых месторождений решающую роль имеет сочетание эндогенных и экзогенных процессов. Для поведения вольфрама в осадочном процессе характерно его многократное переотложение. При разрушении пород источника W переносится на глинистых частицах в сорбированном виде и входит в состав акцессорных минералов, а также мигрирует в форме коллоидных и истинных растворов.
Оловянное оруденение
Figure 1 a
Выводы • 1. Наиболее высокие концентрации Sn, W, Mo характерны для верхней части континентальной коры. , а максимальные содержания установлены в лейкогранитах, рапакивиподобных кислых метааляскитах. При парасланцах и возникновении кремнекислых расплавов за счет плавления метаморфических пород они обедняются данными элементами. Наибольшее число месторождений относится к жильному, скарновому и штокверковому типам. Месторождения молибдена относятся к порфировому и штокверковому типам. Среди месторождений олова и вольфрама преобладает (почти 50%) жильный тип. Частота встречаемости месторождений вольфрама скарнового и штокверкового типов меньше (20%). Месторождения олова, по сравнению с месторождениями других металлов, чаще связаны с интракратонными гранитами.
2. Образование гранитоидных расплавов и связанных с ними месторождений определяется соотношением мощностей верхняя/нижняя кора. В областях, где это соотношение >1, преимущественно развиты лейкократовые граниты и месторождения олова. В областях, где это отношение близко к 1, в основном развиты граниты нормального ряда и месторождения вольфрама. В тех областях, где соотношение <1, преобладают гранитоиды повышенной основности и приуроченные к ним месторождения молибдена. В пределах одного месторождения чаще преобладает один металл, а другие металлы являются сопутствующими. Наиболее металлогенические парагенезисы Sn-W и W-Мо. • обычны
• По мнению А. А. Ковалева (1985, 1999), крупные и очень крупные месторождения W, Mo и Sn относятся к двум промышленно-генетическим типам: скарноидному эксгаляционно-осадочному и грейзеноидному эксгаляционно-метасоматическому. • • Месторождения обоих типов формируются рудообразующими системами одновременно в геодинамической обстановке спрединговых окраинных морей над астеносферными магматическими камерами в связи с трансформными разломами
Благородные металлы. Pt-Au-Ag Триада платина-золото-серебро представляют переходный ряд от сидерофильных к халькофильным элементам. Все они геохимически связаны с железом (Ag, Au) и калием (Au, Ag, Pt). Серебро накапливается в заключительные стадии гидротермального процесса и типично для верхних структурных этажей рудоносных комплексов. Золото концентрируется на главных стадиях гранитизации рудоносных вулканогенно-осадочных формаций средних этажей развития вулканических поясов. Платиноиды формируются на начальных стадиях эволюции основного и ультраосновного магматизма.
Платиноиды • Металлы платиновой группы (МПГ) – платина (Pt), иридий (Ir), осмий (Os), палладий (Pd), родий (Rh) и рутений (Ru) относятся к сидерофильным элементам. • В земной коре они образуют ряд: Pd>Pt>>Ir>>Os>>Rh=Ru. Выделяют легкие МПГ (Pd, Ru, Rh), типичные для Pt-Cu-Ni сульфидных м-ний, и тяжелые (Pt, Os, Ir), развитые в Pt-Cr оксидно-силиктных рудах. Все они генетически связаны с основным- ультра-ультрамафитовым магматизмом.
• При образовании архейской коры происходило селективное плавление мантийного вещества, и действовал механизм дифференциации рудных элементов, в том числе и МПГ. • С появлением гидросферы и атмосефры, возникли флюидные системы и экзогенные процессы. Включились механизмы вторичного рециклинга рудного вещества (магматогенного, метаморфогенного и экзогенного). Аномальные концентрации в формациях: Prt 1 Pt, Pd, U, V; Prt 3–Pz 1 Pt, Pd, V и Pz 3 – Pd, Pt, Cu, Zn, Pb.
Смена сидерофильной металлогении на халькофильную. • Эволюционный ряд : 1) архейские кратоны (зеленокам. пояса с коматиитами); • 2) протерозойские подвижные пояса; • 3) тектоно-магматические и тектоновулканические области протоактивизации PCm; 4) зоны Prt 3 -Cm мафитов; • 5) фанерозойские обл. тектоно-магматической активизации; • 6) зоны коллизионных фанерозойских офиолитов.
• 1. В архейских зеленокаменных поясах МПГ в коматиитовых и в хромитовых мафитультрамафитовых комплексах. • 2. В протерозойских подвижных поясах и интракратонных впадинах. Попутно с Au и U добывают осмистый иридий и платину из м-ния Витватерсранд (3 -28 г/т, добыча 150 -250 кг/год). • В будущем перспективны черносланцевые толщи Prt поясов. К особому типу относятся Mo-Au-Ni-Pt м-ния в Prt 3 терригенно-карбонатных формациях. К этому типу относятся м-ния Южного Китая.
3. Тектоно-магматический тип областей протоактивизации докембрия. • Крупные и уникальные с платиноидами сульфидные медно-никелевые и хромитовые м-ния, связанные с основными и ультраосновными формациями. • Из м-ний этого типа в мире добывают 6575% МПГ в рудных провинциях: Бушвельд (ЮАР), Великая дайка (Зимбабве), Садбери (Канада) и Стиллутер (США).
Бушвельдский комплекс. • 80% запасов МПГ мира. Оруденение в критической зоне (нориты, пироксениты, анортозиты, перидотиты) - верхняя часть комплекса. Две зоны ( «рифы» ) сульфидного оруденения, с горизонтом между ними хромитовых руд (риф Меренского). Мощность с МПГ - 20 м. • Аномалии платиноидов имеются во всех типах пород комплекса (в пегматитовых и кварцевых жилах, в трубках гортонолитового дунита, в диопсид-гроссуляровых скарнах и др. ).
Тектоно-вулканические области протоактивизации докембрия Перспективны на Pt оруденение. Печенга. Имандра-Варзугская шовная зона на Кольском п-ве, включающая Печенгское рудное поле где залежах Cu-Ni в интрузиях габбро-верлитов содержания Pt и Pd = 0, 1 – 0, 6 г/т.
4. Позднепротерозойские рифтогенные структуры и палеобассейны Зоны Prt 3 -Cm мафитов; На Канадском щите к данному типу принадлежат сульфидные Cu-Ni с МПГ м-ния района Дулут (Хартли, Баббит, Блу-Лейк и др. ), приуроченные к габбро-перидотитовым и габбротроктолитовым силлам (Pt и Pd = 1, 5 – 10 г/т) , а в магнетит-ильменит-хромитовых мния Берг-Лейк- 5 г/т.
• 5. Области фанерозойской тектономагматической активизации • Уникальные м-ния Норильского рудного района. Приурочены к палеорифту и локализованы в силлообразных телах габбро-долеритовых интрузий, расслоенных на пласты оливинитов, пикритовых долеритов и габбро-диоритов. Руды м-ний (Норильское I, II, Талнахское, Октябрьское) медно-никелево-платиноидные ( 0, 25 - 4, 0% Ni, 0, 2 – 7, 5% Cu, 40 – 60 г/т платиноидов). Данный район обеспечивает 98% запасов и до 90% добычи платиноидов России.
Петролого-геодинамическую модель Длительная история Таймыро. Норильской трапповой рудномагматической системы. Шесть этапов (PR – P 2). Добавление к мантийнокоровому веществу ремобилизованных перегретыми расплавами дополнительной массы Cu, Ag и МПГ, извлеченной из медистых песчаников игарского типа, возможных древних Cu-Mo и Cu-Ni мний, черносланцевых толщ или пород зеленокаменного пояса.
• 6. Фанерозойские коллизионные офиолитовые формации • С дунит-гарцбургитовыми комплексами, развитыми в офиолитовых поясах, связаны м-ния хромитов с МПГ Кемпирсайское (Казахстан), Булькиза (Албания), Лека (Норвегия)). • Иной тип зональные дунит-клинопироксенитгаббровые массивы Урала (Нижнетагильский, и др. ), с которыми связаны платиноносные россыпи. Эндогенная минерализация в обогащенных хромитом зонах в шлировоструйчатых телах. Платиноносные хромититы альпинотипных офиолитов содержат в целом невысокие концентрации МПГ.
Мировые запасы МПГ составляют 50 тыс. т. 1. 1. 15% - архейские зеленокаменные пояса, 2. 5% - протерозойские подвижные пояса и интракратонные впадины, 3. 50% - области тектоно-магматической и тектоно-вулканической протоактивизации докембрия, 4. 5% - зоны позднепротерозойскокембрийского ультраосновного магматизма, 5. 15% - фанерозойские области тектономагматической активизации, 6. 10% - зоны фанерозойских альпинотипных офиолитов.
На раннем этапе (Ar -Prt) платиноиды поступали в результате ранних фаз плавления и дифференциации первичных мафит-ультрамафитовых пород Земли, обогащенных тяжелыми металлами. • На позднем фанерозойском этапе происходил рециклинг МПГ из PCm м-ний и обогащенных платиноидами пород, а также мобилизация этих элементов из глубинных подкоровых резервуаров остаточной недеплетированной мантии, обогащенной тяжелыми металлами и флюидами. • В каледонско-герцинский период - новый тип м-ний в углеродистых формациях. Эти молодые аналоги покровно-шарьяжных PCm черносланцевых зон. Их относят в группу офиолитовых комплексов (Юкон, Сибирь, Казахстан, Ср. Азия, Китай, США, Канада). •
Золото • Запасы золота: юг Африки (42, 9%), Азия (17, 4), С. Америка (16, 5) и Ю. Америка (13, 6), Австралия и Океания (7, 2) и Европ (2, 4). • • • Главные геолого-промышленные типы (80%): 1. Пирит-кварцевые руды в зеленокаменных Ar поясах (6, 8%), 2. Тонкое Au в железистых кварцитах PCm 1 (>5, 0%), 3. Уран-золоторудные кварциты Prt 1 (~36, 5%), 4. Пирит-арсенопирит-кварцевые руды в песчано-сланцевых формациях рифея –(10, 8%), 5. Эпитермальные Au-Ag и Au-Tl руды в фанерозойских вулканогенных комплексах (12, 2%), 6. Руды зоны окисления в породах терригенно-карбонатных и карбонатных формаций – тип Карлин (5, 6%), 7. Россыпные м-ния (~4, 0%). 8. Комплексные медные и полиметаллические руды ( 10%).
Конец архея начало протерозоя и Kz. • Первый период - незрелая континентальная кора - интенсивный мафит-ультрамафитовый магматизм (от 3, 87 до 3, 80 млрд. л. ) Золото здесь совместно с медью и палладием, в ходе фракционной кристаллизации в коматиитах и супракрустальных комплексах по краям сводовых поднятий. • Становление Ar зеленокаменных поясов внедрение интрузий тоналит-трондьемитов • Наиболее ранние концентрации Au в базальных частях разреза древних щитов Ю. Африки – пояс Барбертон (3, 6 млрд. лет) и З. Австралии – блок Пилбара (3, 5 – 3, 3 млрд. лет).
• Второй период. В Ar 2 заложение зеленокаменных поясов, концентрации Au в вулканогенно-осадочных, в том числе железорудных, формациях. В Ar 3 проявились процессы метаморфизма, гранитоидного магматизма Na и K-Na типов и рудной реювинации, плейт-тектоника и плюм-тектоника и Au сульфидные, медно-никелевые (с Pt и Au), колчеданные (с Au) и железистые кварциты (с Au). В конце архея в структурных зонах крупные Cu-Zn-Au м-ния в ассоциации с кислым и средним вулканизмом.
• Позднеархейские зеленокаменные пояса (преимущественно Канадские), несмотря на общую схожесть с более древними имеют еще и отличительные особенности. Более кислые вулканиты, залегающие стратиграфически выше в разрезах, здесь обнаруживают сходство с фанерозойскими островодужными образованиями, возникшими в условиях субдукции. Кроме бимодальных, появляются пояса с гомодромным вулканизмом: известково -щелочная ассоциация из основных, средних и кислых вулканитов с незначительным количеством ультрамафитовых лав, что свидетельствует о коровом происхождении вещества (пояс Абитиби).
• Позднеархейские зеленокаменные провинции Сьюпириор и блока Йилгарн содержат уникальные м-ния золота. Структура провинции образована вулкано-плутоническими комплексами островных дуг, метаосадочными поясами акреционных призм, плутоническими комплексами континентальных окраин и многочисленными фрагментами более древней коры с возрастом до 3 млрд. лет. • Спрединг и субдукция предопределили развитие окраинных морей, островных дуг, активных континентальных окраин, что сопровождалось появлением новых генетических типов золоторудных месторождений золото-сульфиднокварцевой и золото-железисто-кварцитовой ассоциаций, широкое развитие получают образование колчеданного семейства. .