Лекция 7 Гидротермальные месторождения Генетические модели меднопорфировых

Лекция 7 Гидротермальные месторождения

Генетические модели меднопорфировых месторождений 1. Гранитоидная (тип Кляймакс) – молибденовые месторождения. Ассоциируют с богатыми щелочами риолитами и гранит-порфирами в пределах областей тектоно-магматической активизации платформ. 2. Монцонитовая – медно-молибденовые месторождения. Ассоциируют с малыми интрузиями (штоками) монцонитов в пределах вулкано-плутонических дуг зон субдукции. 3. Диоритовая – медно-золотые месторождения. Ассоциируют с малоглубинными (2 -3 км) интрузиями диоритов в островодужных комплексах. Медно-порфировые системы: На ранней стадии формирование эндогрейзенов, скарнов. На средней – меднопорфировые месторождения. На поздней – среднетемпературных (эпитермальных) гидротермальных месторождений.

Применение геофизических методов при поисках меднопорфировых месторождений Основные методы: - Аэрогаммаспектрометрия – рекогносцировочный метод – выделение перспективных площадей значительных масштабов. - Магнитометрическая съемка – выделение экзоконтактовых зон интрузивов (ороговикование и скарнирование); зоны развития магнетита внутри интрузивных систем. Рудные тела, которые могут совпадать с зонами серицитизации, окварцевания и аргиллизации, могут фиксироваться магнитными минимумами, которые часто трудно интерпретировать. - ВП – выделение всех сульфидсодержащих зон. Максимальные значения отвечают ореолам, рудные зоны отвечают средним и малым аномалиям. - Гаммаспектрометрия – оконтуривание участков серицитизации и калишпатизации. • Обязательно совмещение с геохимическими методами и последующая заверка горными работами.

Пример поисков меднопорфирового оруденения с применением комплекса геологических, геохимических и геофизических методов Магнитное поле Метасоматическая зональность

Металлометрические ореолы Au – до 0, 5 г/т Cu – до 0, 15 %

1. 2. Среднетемпературные плутоногенные месторождения • Главным образом жильные; • основные минералы – кварц, сульфиды и сульфосоли; • температуры образования – 350 -200 о. С. 4 группы рудных формаций: 1) Полиметаллическая (Pb, Zn, Cu): – Садон, Згид (Северный Кавказ); Кадая (Забайкалье); Салаир. . . 2) Сурьмяно-мышьяковая – Бу-Аззер (Марокко, + Ni-Co-Fe ); Забайкалье; Ноцара (Грузия, + W) 3) Редкометальная (Sn) – Хапчеранга (Забайкалье, + Pb, Zn); Омсукчан (Магаданская область); 4) Ураноносная А) сульфидно-настурановая (урановая смолка + Pb, Zn, Mo)– Шинколобве (ДР Конго); Центральный массив (Франция); Б) «пятиэлементная» формация (Co, Ni, Bi, Ag, U – Фрайберг, Пшибрам, Вост. Европа)

Cульфидно-урановые. Более 5% мировой добычи урана. • Классические жильные образования, контролируются главным образом разрывными структурами. Вертикальный диапазон оруденения - 300 -1500 м. • генетически связаны с гипабиссальными интрузиями или пегматитовыми телами складчатых поясов. • Располагаются в трещинных зонах в интрузии и вмещающих породах. • Серии жил, простых (с настураном) или сложных полистадийных (с уранинитом). • Т образования – 440 -80 о, щелочная среда, во флюидах 28%экв. Na. Cl. • Типичное содержание U 3 O 8 – 0, 1 -1, 0%. • Запасы окиси урана месторождений – 0, 1 -23 тыс. т. , рудных районов – до 45 тыс. т.

Французский Центральный массив. • Жилы связаны с герцинскими орогенными гранитоидами. 4 стадии формирования: 1) 350 млн. лет – внедрение гранитоидных расплавов, обогащенных заимствованными U, F, Li, W, Be; 2) 285 млн. лет – после застывания массива. Грейзенизация и альбитизация, вторичные мусковит, альбит, акцессорный уранинит, вынос кремния. Граниты становятся более пористыми и проницаемыми. 3) 275 млн. лет – деятельность смешанных карбонатных метеорных и мегматогенных гидротермальных систем. Выщелачивание акцессорного уранинита и отложение в открытых трещинных структурах при температурах 350 – 100. 4) 30 млн. лет – гипергенная мобилизация урана, создание обогащенных зон.

1. 3. Низкотемпературные (амагматические) плутоногенные месторождения • Температуры образования 200 -50 о. С. • Генезис спорный. • Характерные особенности: - располагаются в осадочных бассейнах и районах, где не проявлен магматизм; - преобладает плитообразная и линзовидная форма рудных тел, четкий литологический контроль оруденения; - ведущая роль в рудолокализации принадлежит принадвиговым зонам и физико-механическим свойствам вмещающих пород; - низкотемпературные околорудные изменения – доломитизация, окварцевание, цеолитизация, хлоритизация, гидрослюдизация, перераспределение и метаморфизм органики; - простой минеральный состав, друзовые, колломорфные, метазернистые текстуры и структуры руд; - значительная роль в рудолокализации принадлежит органическому веществу (углистые остатки, битумы, дисперсное вещество).

Основные типы формаций: - ртутная – Альмаден (Испания); Хайдаркан (Узбекистан); Идрия (Югославия); - сурьмяно-флюоритово-ртутная – Сигуаньшань (Китай); Кадамжай (Киргизия); - золоторудная (стратиформная) – Карлин (США); Восточный Казахстан; - битумно-урановая – рудный район Грантс (США) - многими исследователями к этой группе относятся сидеритовые, родонит-родохрозитовые, магнезитовые, баритовые формации.

Схема строения Кадамжайского сурьмяного месторождения (Киргизия, по А. К. Полякову) Sb – 105 тыс. т. , содержание 3, 4%

Схема строения Кадамжайского сурьмяного месторождения (Киргизия, по А. К. Полякову)

II. Вулканогенные андезитоидные месторождения Приурочены к кулисным вулкано-плутоническим поясам андезитового и риолитового состава. Пояса располагаются между внутренними консолидированными блоками континентов и окраинными магматическими дугами, связанными с зонами субдукции; имеют изогнутую в сторону континента форму. Наиболее крупные – вулканические пояса Тихоокеанского кольца (Чукотско-Катазиатский, пояса Анд и Кордильер). Для поясов характерно широкое развитие андезидацитового вулканизма, на завершающих стадиях – щелочного гранитоидного магматизма Образование широкого спектра рудных месторождений.

Остров Уайт, Новая Зеландия По Noel White, 2008

Характерные особенности Оруденение, как правило, приурочено к жерловым и периферическим частям палеовулканов. Концентрируется в конических, кольцевых, радиальных и трубчатых разрывных структурах. Формы рудных тел - жилы, трубы и изометричные штокверки, обычно небольших размеров. Выделяются участки богатых руд – «бонанцы» . Околорудные изменения происходят под воздействием хлоридно-сульфатнобикарбонатных растворов - образование зон адуляризации, алунитизации, хлоритизации, каолинизации и окварцевания, во внешних ореолах – низкотемпературная пропилитизация. Вертикальный размах оруденения – десятки – сотни метров. Температуры рудообразования – от 500 -600 до 200 -100 о. С. Высокая скорость отложения минералов, разнообразие минеральных ассоциаций.

Основные группы формаций: • Золото-серебряная; • Олово-вольфрамовая. Золото-серебряные формации: - полиметаллическая золото-серебряная Агатовское (Северо-Восток), Карпаты (Украина); Криппл-Крик (США); - золото-серебряная с телуридами и селенидами Агинское (Камчатка); Сеигоши (Япония); - серебро-акантитовая Дукат (Северо-Восток); - золото-сульфоантимонитовая Карамкен (Северо-Восток); - золото-медная. Лепанто (Филиппины) В западной литературе принято подразделение на два типа: - High sulfidation ( «высокосульфидизированные» , алунит-кварцевые) - Low sulfidation ( «низкосульфидизированные» , адуляр-кварцевые)

Образование меднопорфировых систем

Медно-порфировая система

Рудоносные флюиды МАГМАТИЧЕСКИЕ СМЕШАННЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫЕ 1 1 2 2 3 3 4 4 km km 4 km Алунит-кварцевые (HIGH SULFIDATION) Au-Ag-Cu Алунит - KAl 3(SO 4)2(OH)6 Промежуточные (INTERMEDIATE SULFIDATION) Адуляр-кварцевые (LOW SULFIDATION) Au-Ag Адуляр - K[Al. Si 3 O 8] По Noel White, 2008

кв Алу ар ни це твы е Чинкваши Акиши Рудные тела Ла Койпа Сульфидная жила, Эль Индио По Noel White, 2008

кв Аду ар ля ц е рвы е Штокверк, Голден Кросс Жила, Ла Гитарра Рудные тела Жила, Хишикари Vein, Golden Cross По Noel White, 2008

кв Алу ар ни це твы е Пористый кварц ТЕКСТУРЫ По Noel White, 2008

кв Аду ар ля це рвы е ТЕКСТУРЫ Ля Гитарра Голден Кросс Мак Лауглин По Noel White, 2008

Минеральный состав жильных и гидротермально измененных пород High-Sulfidation (алунит Low-Sulfidation (адуляр -кварцевые) Кварц Повсеместно (преобладает) Халцедон Редок Обычен Кальцит Отсутствует Обычен Адуляр Отсутствует Обычен Иллит Редок Обычен Каолинит Обычен Редок Пирофиллит-диаспор Обычен Отсутствует Алунит Обычен Отсутствует Барит Обычен По White and Hedenquist, 1995

Гидротермальные изменения High-Sulfidation (алунит Low-Sulfidation (адуляр -кварцевые) Минерализованные флюиды Кислые (p. H <1 to >3) Почти нейтральные (p. H около 7) Минеральные ассоциации Алунит, каолинит, пирофиллит, диаспор (кислый нейтральный p. H) Иллит (серицит), слоистые глины (иллит-смектит) White and Hedenquist, 1995

Ассоциации рудных элементов High-Sulfidation (алунит-кварцевые) Low-Sulfidation (адуляр-кварцевые) Основные Au, Ag, As, Sb, Bi, Cu, Pb, Hg, Te, Sn, Mo, Se Au, Ag, As, Sb, Zn, Pb, Hg, Se, K, Ag/Au Сопутствующие K, Zn Cu, Te/Se (кроме щелочных условий) White and Hedenquist, 1995

Алунит-кварцевые , Чили

Алунит-кварцевые Лепанто, Филиппины

Алунит-кварцевые Сплошные энаргитовые руды Ковеллин и энаргит Лепанто, Филиппины Масштабная линейка в см По Noel White, 2008

Алунит-кварцевые Пористый кварц (интенсивно кислотно-выщелоченная вулканическая порода) Окварцованные вулканические породы Лепанто, Филиппины Масштабная линейка в см По Noel White, 2008

Алунит-кварцевые Светлое, Хабаровский край (по А. Г. Колесникову)

Адуляр-кварцевые Хишикари, Япония v v N v v v D D Хонко v v D v v Саниин D v D D D v D Ямада L v D К D D QIII D D 500 m (Izawa et al. , 1990)

Адуляр-кварцевые Хишикари, Япония По Noel White, 2008

III. Вулканогенные базальтоидные субмаринные (колчеданные) - Месторождения сульфидных руд, связанные с подводноморскими базальтоидными формациями. - До 10 -15% добычи Cu, Pb, Zn, а также Ag, Au, Cd, Se, Sn, Bi, Ba и др. - От архейских до современных. - Формирование всегда в обстановках растяжения 1) 2) 3) 4) Типы геодинамических обстановок: срединно-океанические хребты (Урал, Скандинавия, Канада, Кипр и др. ); островные дуги (США, Япония, Австралия); тыловодужные бассейны (Пиритовый пояс Португалии и Испании). ; зоны разломов на границах палеоконтинентов (Прииртышский район, Казахстан).

По В. И. Старостину

2. Обобщенная модель рудообразования. - Колчеданные месторождения – продукт деятельности конвективной гидротермальной системы. Главную роль играет морская вода. Источник энергии – аномальный тепловой поток или тепло остывающих интрузий. Восходящие потоки реагируют с вмещающими породами и морскими водами – интенсивный магниевый метасоматоз. Резкое падение давления – вскипание растворов, отложение кремнезема, сульфидов (пирит, марказит, пирротин, халькопирит и др. ). Новые порции раствора реагируют с ранними сульфидами, формируется рудная зональность. Отношение Cu/Zn+Pb уменьшается по направлению каналов фильтрации и перпендикулярно к ним. Барит концентрируется там, где меди меньше всего. Достигнув дна, рудный раствор стекает в локальные депрессии. Разбавление и охлаждение растворов – осаждение зональных минеральных парагенезисов: сульфиды – кремнезем – оксиды железа и марганца. Металлоносные илы оползают по склонам, перемещаются турбулентными и грязевыми потоками. Образуются проксимальные и дистальные руды.

2. Обобщенная модель рудообразования. Cu поступает из мантийных уровней, Pb, Zn – из континентальной коры. Две части гидротермальной системы (рециклинговая модель Н. С. Скрипченко). Нижняя – 300 -350 о. С – гидролиз – H 2 S, H 2 SO 4 Выщелачивание из кислых пород Ca. O, Mg. O, Fe. O, и др. , осаждение Ca. SO 4. Верхняя – до 40 о – смешивание горячих флюидов с морской водой, отложение сульфидных руд. Нижняя граница рудоотложения постепенно опускается. Формирование многоярусных месторождений связывается с повторными циклами рудоотложения над единым рудоподводящим каналом.

3. Подклассы колчеданных месторождений: 1). Кипрский 2). Уральский 3). Куроко (алтайский) 4). Бесси (филизчайский)

1). Кипрский подкласс - Серно-, медно-цинково-колчеданные месторождения, связанные с недифференцированной базальтовой субформацией. Характерны для коры океанического типа. - Австралия (Брокен-Хилл), Финляндия (Оутокумпо), Ньюфаунленд (Канада), Кипр, Турция. - Обычно небольшие и средние месторождения в офиолитовых комплексах. Современные проявления – в срединно-океанических хребтах, областях заостроводужного спрединга и внутриплитного магматизма ( «горячие точки» ). Рудные постройки до 70 м высотой и диаметром основания до нескольких сотен метров. Каждая постройка – несколько млн. т. рудного вещества, всего в пределах рудного поля несколько десятков построек , сверху трубы «черных курильщиков» - 30 -50 млн. т. руды.

По В. И. Старостину

Кипрский подкласс По В. И. Старостину

• 2). Уральский подкласс Ассоциируют с контрастно-дифференцированной базальт-риолитовой формацией, производной подкоровой мантийной магмы. • Cu, Zn - Блява, Гай (Урал); Уруп (Кавказ) и др. • Контролируются вулканическими структурами. • Образовались на ранних стадиях эволюции магматических дуг, в пределах вулканических трогов. • Рудные пласты, линзы и ленты локализуются на границе нижней риолитовой и верхней базальтовой толщ, обычно венчают очередной вулканический цикл. • Обычно сложная грибообразная форма рудных тел. • Зональность, снизу вверх: аномалии Cu, Mo, Co, Bi – Cu зона – Cu-Zn – Pb-Zn-Ag – аномалии Hg, Ba, Ag, Pb, Zn. • В нижней секущей залежи – кварц-пирит-халькопиритовый штокверк, линзы и блоки кварцитов. • Метасоматическая зональность: пирит-кварц-серицит-хлоритовая зона – пропилитовая зона (хлорит-альбит-кварц-эпидот-пирит).

По В. И. Старостину

По В. И. Старостину

3). Подкласс Куроко • Самый распространенный и важный подкласс. • Связаны с полнодифференцированной базальт-андезит-дацитриолитовой формацией. • Pb-Zn-Cu руды. • Приурочены к зрелым внутренним островным дугам, формируются в зонах субдукции в пределах подвижных поясов на гранито-гнейсовой коре. • Алтай, Куроко (Япония), Скандинавия, Португалия, Испания и др. • Грибообразные залежи – секущий штокверк внизу и субпластовая стратиформная залежь вверху. • • Рудная и метасоматическая зональность.

По В. И. Старостину

4). Подкласс Бесси (филизчайский) • В терригенных флишоидных толщах складчатых поясов. Формируются в зонах субдукции на удалении от центров спредингового вулканизма. • Ассоциирует с внешней островной дугой, по отношению к вулканизму относится к дистальному типу. • Руды медно-цинково-колчеданные. Крупных месторождений нет. • Филизчайское, Кац-Дагское (Кавказ), Бесси (Япония). • В разрезе часто пласты лав, дайки, субвулканические тела базальтов (недифференцированная формация). • Пластовые лентообразные рудные тела в пачках базальтовых вулканитов, перекрыты кремнистыми сланцами с горизонтами яшм.

По В. И. Старостину

4. Основные черты колчеданных месторождений. 1) Наиболее активное рудоотложение при резком сокращении вулканизма и смене глубоководных условий мелководными. 2) Накопление основной массы руд в конце вулканического цикла. 3) Источник меди – мантийные базальтоидные комплексы, свинца и цинка – коровые или смешанные комплексы. 4) Современные аналоги - «черные» и «белые» курильщики срединно-океанических хребтов.

Реферат: Вопросы • Характерные особенности данной группы (класса) месторождений. • Общая характеристика месторождений данного вида сырья (применение, виды месторождений). • Месторождения данного сырья данной группы (класса), примеры. • Применение геофизических методов поисков. Не менее 3 литературных источников. Объем – 5 -10 страниц. Срок – 2 недели (до 9 апреля) Основная литература 1. Смирнов В. И. Геология полезных ископаемых. - М. : Недра, 1982 г. , 1989 г. 2. Авдонин В. В. , Старостин В. И. Геология полезных ископаемых. – М. : Издательский центр «Академия» , 2010 3. Старостин В. И. , Игнатов П. А. Геология полезных ископаемых. – М. : Академический Проспект, 2004. 4. Еремин Н. И. Неметаллические полезные ископаемые. М. : МГУ; ИКЦ «Академкнига» , 2007 5. Смирнов В. И. , Гинзбург А. И. , Григорьев В. М. , Яковлев Г. Ф. Курс рудных месторождений. М. : , Недра, 1986 6. Авдонин В. В. , Бойцов В. Е. , Григорьев В. М. и др. Месторождения металлических полезных ископаемых. М. : ЗАО «Геоинформмарк» , 1998