МОРФОЛОГИЯ ТЕЛ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Сингенетические тела полезных ископаемых образуются в процессе формирования стратифицированных осадочных и вулканогенно-осадочных толщ (пласты, линзы, чечевицы, сложные пласты), а также в ходе кристаллизации ультраосновных, основных и щелочных интрузивных массивов (гнезда, штоки и пластовые рудные тела хромитов, титаномагнетитов, сульфидных и редкометалльных руд (рис. 3). Поперечные размеры гнездообразных тел обычно не превышают нескольких метров, параметры штокообразных тел измеряются десятками и сотнями метров.

Эпигенетические рудные тела образуются после вмещающих их пород в различной геологической обстановке. В связи с этим форма их весьма разнообразная. Основными структурными элементами, определяющими морфологию рудных тел, являются складки, разрывные нарушения, контакты интрузивных массивов, вулкани­ческие аппараты, трубки прорыва газа. Разрывные нарушении по отношению к рудным телам бывают рудоконтролирующими, рудоподводящими и рудовмещающими, а также дорудными и послерудными. Существенное влияние на морфологию эпигенетических рудных тел оказывают физико-механические свойства и химический состав вмещающих пород (например, благоприятные горизонты для локализации оруденения).

Группа магматических месторождений

Магматические месторождения формируются в процессе дифференциации металлоносной магмы непосредственно из расплава ультраосновного, основного или щелочного состава. В зависимости от способа дифференциации рудоносной магмы и времени выделения рудных минералов выделяются ликвационный, раннемагматический и позднемагматический классы. Наиболее значительные месторождения магматической группы: титаномагнетитовые, апатит-магнетитовые, медно-никелевые, хромитовые, платиноидов, алмазов, РЭЗ, апатита, графита, некоторых редких элементов.

Состав магматических месторождений известным образом связан с составом материнских пород.

Источник рудного вещества — глубинный подкоровый. Глубины формирования варьируют от 150 км (алмаз в кимберлитовых трубках) до 1 км (сульфидные медно-никелевые месторождения). Давление достигает 50 кб (алмазы). Температуры формирования руд варьируют от 300оС (сульфиды) до 1500оС (алмаз).

В магматических горных породах, особенно в ультраосновных, иногда широко проявлено автометасоматическое преобразование (серпентинизация, оталькование) под действием водных растворов — последних конденсатов застывающего расплава. А.Н. Заварицкий подразделил интрузивные магматические месторождения на ликвационные, раннемагматические и позднемагматические.

Ликвационные месторождения (генетический тип)

Ликвационные месторождения образуются при делении (ликвации) магмы на рудный и силикатный расплавы с раздельной их кристаллизацией. Характерные образования ликвационного генезиса – месторождения сульфидных медно-никелевых руд в ультраосновных и основных породах.

Причиной ликвации силикатного и сульфидного расплавов может быть ассимиляция магмой боковых пород, нарушающая химическое равновесие.

В зависимости от длительности остывания и глубины залегания расплава кристаллизация силикатной и сульфидной частей может проходить различными способами:

1. При быстром застывании на небольшой глубине сепарированные капельки сульфидов образуют висячие залежи вкрапленных руд. При этом нижняя часть капель сложена тяжелым пирротином (плотность 4,6–4,7 г/см3), а верхняя – более легким халькопиритом (плотность 4,1–4,3 г/см3).

2. При более медленном остывании сульфидный расплав концентрируется в нижней части интрузива, образуя донные залежи вкрапленных и массивных руд.

3. При обычной раскристаллизации интрузивного массива до отвердения сульфидного расплава часть сульфидов тектонически отжимается из донной и центральной частей массива по трещинам и слоистости вмещающих пород с образованием сульфидных жил и пластовых залежей.

4. Медленное остывание остаточных скоплений сульфидов в теле массива при воздействии постепенно накапливающихся минерализаторов приводит к образованию пегматоидных сульфидно-силикатных штоков.

5. Образование расслоенных залежей происходит в процессе ликвационной дифференциации рудоносных магм на месте становления массивов на значительной глубине с дифференциальным перемещением молекул или выделяющихся минералов в магматической камере.

6. При ликвации рудоносной магмы на значительной глубине силикатный и сульфидный расплавы могут быть почти одновременно или последовательно выжаты в верхние части земной коры с образованием расслоенных залежей.

Главный фактор при ликвации и кристаллизации – гравитационная дифференциация, которая усложняется реакциями обмена между выделившимися фазами, конвекционными токами, неоднородным движением дифференциатов в магматической камере, воздействием тектонических Напряжений, газовой составляющей, процессом ассимиляции вмещающих пород.

По морфологии тела сплошных и вкрапленных сингенетичных и эпигенетичных сульфидных руд подразделяются (рисунок):

1.Пластовые «висячие» залежи вкрапленных руд.

2.Пластовые и линзообразные залежи донных массивных «шлировых» и прожилково-вкрапленных руд, в той или иной степени распространяющиеся в подстилающие породы.

3. Линзы и неправильные тела приконтактовых брекчиевых руд.

4. Жилы.

Схема размещения рудных тел сульфидных медно-никелевых месторождений (по Г.Б.Рогову):

Вмещающие породы: 1 – осадочные, 2 – эффузивные. 3 –интрузивные образования. 4 – руды, среди них: а – вкрапленные «висячие» руды, б – донные залежи, в - приконтактовые брекчии, г – жилы

Наиболее характерные ликвационные магматические образования – сульфидные медно-никелевые (халькопирит-пирротин-пентландитовые) месторождения в ультраосновных и основных породах. Крупные ликвационные месторождения известны в СССР (Норильская группа на севере Красноярского края), Канаде (районы Садбери и Томпсон), в Южной Африке (Бушвельд и Инсизва), Австралии (Камбалда, Эгнью и др.). Небольшие месторождения известны на Кольском полуострове, Воронежском кристаллическом массиве, в Северном Прибайкалье в СССР, а также в Финляндии, Швеции, Норвегии, Японии и на Аляске в США.

Минеральный состав руд: пирротин, пентландит, халькопирит ± магнетит. Второстепенные рудные минералы  не столь выдержаны и просты: золото, платина, палладий, сперилит, куперит, бреггит, борнит, халькозин, ковеллин, кубанит, дигенит, никелин, хлоантит, миллерит, бравоит, полидимит, кобальтсодержащий пентландит и очень редкие арсениды и сульфоарсениды. Изредка встречаются пирит, ильменит, хромшпинелиды и другие. В некоторых месторождениях минеральный состав различных рудных тел неодинаков.

Содержание никеля в рудах обычно 0,4–3%, меди 0,5–2%, платины и платиноидов до 20 г/т и более. Кобальта на порядок меньше, чем никеля. По содержанию промышленных минералов руды подразделяются на богатые и бедные. Богатые руды направляются на металлургический передел, бедные руды предварительно обогащаются.

ТЕКСТУРЫ И СТРУКТУРЫ РУД

Текстура руды определяется пространственным взаиморасположением минеральных агрегатов, отличающихся друг от друга по составу, форме, размерам и структуре.

Структура руды определяется формой, размером и способом сочетания отдельных минеральных зерен или их обломков в пространственно обособленных минеральных агрегатах

Руды имеют массивную, брекчиевую, порфировую, прожилково-вкрапленную и вкрапленную текстуру, а также средне- и крупнозернистую структуру. Массивные руды в тектонических зонах подвергаются динамометаморфизму, вследствие чего среди них нередко наблюдаются полосчатые текстуры с чередованием полосок пирротина, пентландита и халькопирита.

 

Текстуры магматического образования

Вкрапленная текстура характеризует распределение единичных минеральных обособлений – кристаллов и их сростков – в виде включений во вмещающей интрузивной породе. Размеры вкрапленников в рудах магматического происхождения обычно не более нескольких миллиметров

В зависимости от густоты вкрапленности и ее ориентировки выделяют густо-, рассеянно-, неравномерно- и ориентированно-вкрапленную текстуры.

В зависимости от величины вкрапленников различают крупно- (>3 мм), средне- (1–3 мм), мелко- (0,2–1 мм), тонко- (0,05–0,2 мм) и дисперсновкрапленную (< 0,05 мм) текстуры. Вкрапленные текстуры возникают как при кристаллизационной, так и при ликвационной дифференциации рудоносного расплава.

Нодулярная текстура характеризует распределение рудных обособлений округлой, овальной или уплощенной формы в виде включений в породах основного или ультраосновного состава ; Размеры нодулей колеблются в широких пределах и достигают иногда в поперечнике 15 мм. Известны нодулярные обособления, состоящие из сульфидов меди, железа и никеля, нодули хромитового состава и др. Для сульфидных нодулей характерно расслоенное строение: донная часть обогащена более тяжелым пирротином, верхняя – халькопиритом. Происхождение нодулей объясняется ликвацией рудоносного расплава, то есть разделением его на несмешивающиеся жидкости – сульфидную и силикатную – до начала кристаллизации. Разновидности нодулярных текстур – ориентированно-нодулярная, нодулярно-полосчатая, густонодулярная, переходящая в массивную и др.

 

а – вкрапленная; б – нодулярная

Псевдослоистая текстура образована чередованием зон в интрузивной породе, обогащенных и обедненных рудным веществом. Подобные зоны ориентированы параллельно друг другу и часто имеют выдержанный по мощности и протяженности характер. Возникновение псевдослоистых текстур объясняется кристаллизационной и гравитационной дифференциацией рудоносного расплава.

Массивная текстура характеризует строение руды, почти нацело состоящей из рудных минералов; количество сопутствующих минералов не превышает 10% общего объема. Руды с массивной текстурой слагаются одним, двумя или целой группой рудных минералов. Распределение их может быть равномерным и неравномерным. В связи с этим различают разновидности массивных текстур – однородно-массивную, массивную с элементами полосчатой, массивную с элементами пятнистой и т. д.

д –псевдослоистая; е – массивная

 

Псевдослоистая текстура образована чередованием зон в интрузивной породе, обогащенных и обедненных рудным веществом. Подобные зоны ориентированы параллельно друг другу и часто имеют выдержанный по мощности и протяженности характер. Возникновение псевдослоистых текстур объясняется кристаллизационной и гравитационной дифференциацией рудоносного расплава.

Массивная текстура характеризует строение руды, почти нацело состоящей из рудных минералов; количество сопутствующих минералов не превышает 10% общего объема. Руды с массивной текстурой слагаются одним, двумя или целой группой рудных минералов. Распределение их может быть равномерным и неравномерным. В связи с этим различают разновидности массивных текстур – однородно-массивную, массивную с элементами полосчатой, массивную с элементами пятнистой и т. д.

Брекчиево-цементная текстура образуется в результате тектонического дробления вмещающих интрузивных пород с последующей цементацией угловатых обломков веществом рудоносного расплава.

Брекчиевидно-цементная текстура возникает в том случае, когда тектоническому дроблению подвергаются достаточно хрупкие породы. Одновременно происходящая цементация обломков рудным веществом приводит к их округлению и развальцеванию.