Температурный интервал формирования аргиллизированных пород

04.01.2017

Широко распространенное мнение об образовании гидротермальных глинистых минералов при исключительно низких температурах неправильно. При оценке температур процесса аргиллизации могут быть использованы следующие источники: 1) термометрические измерения в областях современной гидротермальной деятельности, на поверхности и, что особенно важно, в скважинах; 2) эксперименты по гидротермальному синтезу минералов; 3) определения температур образования минералов жил, залегающих в аргиллизированных породах.
Сведения о температурах разведанных на глубину систем термальных источников, деятельность которых сопровождается гидротермальным глинистым изменением пород, приводятся в сводных работах Д.Е. Уайта, П.Ф. Керра и С.И. Набоко. Измеренная К.Н. Феннером температура на глубине 80 и 122 м в бассейнах Норрис и Верхнего Гейзера (Йеллоустонский национальный парк, США, шт. Вайоминг) оказалась равной соответственно 180 и 205° С. В бассейне Норрис главными продуктами изменения пород являются каолинит, монтмориллонит, тридимит, кристобалит. В источнике Стимбот-Спрингс (США, шт. Невада) на глубине 47 м температура 138° С, а на глубине 122 м — 172° С. В измененных породах близ этого источника обнаружены минералы группы каолинита, гидрослюда, монтмориллонит и хлорит.
В районе горячих источников Салфер-Бэнк (США, шт. Калифорния), деятельность которых вызывает глинистое изменение пород, на глубине 19 м зарегистрирована температура 80° С. В Уаираки (Новая Зеландия) в скважине была отмечена температура 213° С. Изменения пород в этом районе выражаются в каолинизации и монтмориллонитизации и адуляризации в ассоциации с гидрослюдой на глубине. Температура горячих вод и газовых струй на фумарольно-сольфатарных полях Камчатки и Курильских островов, по данным С.И. Набоко, близка к 100° С.
Данные по гидротермальному синтезу глинистых минералов показывают, что каолинит образуется при температуре 400° С, а монтмориллонит — при 300° С. По данным Р. Роя и О. Татла, в системе Na2O—Al2O3—SiO2—H2O каолинит устойчив при температуре 400° С, а монтмориллонит даже до 420° С. Дж. В. Грюнер подтверждает образование каолинита при 300—350° С при значительном избытке калия в растворах; Р.Г. Эвелл и Г. Инслей получили нонтронит при 350° С. Д.М. Рой и Р. Рой показали, что в гидротермальной системе с магнием монтмориллонит появляется при температуре ниже 480° С. Л.Б. Сэнд, Р. Рой и Е.Ф. Осборн установили, что максимальная температура распада натриевого монтмориллонита равна 450° С. Многочисленные более поздние эксперименты подтверждают эти наблюдения. Такие минералы, как галлуазит и аллофан, образуются, вероятно, при низких температурах и давлениях в системе Al2O3—SiO2—H2O.
Результаты, близкие к вышеприведенным значениям температур синтеза глинистых минералов, получены для температур образования кварца и рудных минералов жил, залегающих в аргиллизированных породах. Для полиметаллического месторождения Бнели-Хеви определены температуры гомогенизации структур распада твердых растворов, термического выцветания кварца и гомогенизации газово-жидких включений в кварце. Все эти методы термометрии показали значения температур, близкие к 400° С. Медные руды месторождения Мосабхони (Индия) по данным изучения содержания элементов-примесей в рудных минералах образовались при температуре 325—490° С. Вероятно, аргиллизация вмещающих эти руды пород происходила при температуре 350° С. В районе Хелен Кляйм температура аргиллизации по данным изотопного анализа «...была выше 200° С, возможно выше 300° С».
Т.Г. Лавринг определил температуру гидротермального изменения и рудоотложения на месторождении Гилмен (шт. Колорадо). В этом районе изменение пород выражается в ранней обширной доломитизации (темный доломит), образовании «зебрового» доломита в окрестностях рудных месторождений и рудосопровождающем глинистом изменении доломита. На основании изучения минеральных ассоциаций и последовательности их отложения, а также структур распада, содержания железа в сфалерите, по пиритовому термометру, температурам гомогенизации двухфазных жидких включений и термолюминисценции доломита Т.Г. Лавринг пришел к выводу, что ранняя доломитизация протекала при температуре около 250° С, первая стадия рудообразования — при температуре 500—600° С, а растворы последующих стадий охлаждались до температуры ниже 150° С.
По данным Е.В. Тукера, в районе Айдахо-Спрингс — Централ-Сити (США, шт. Колорадо) максимальная температура образования сфалерита в центральной рудной зоне равна 620° С, а в периферической понижается до 380° С. Аргиллизированные породы известны в обеих рудных зонах. Температуру образования руд провинции Боулдер (США, шт. Колорадо), содержащих сфалерит, галенит, тетраэдрит, миаргирит, полибазит, отложившихся после ферберита и залегающих в аргиллизированных породах, оценивают в 200—300° С.
Р.Д. Харвей и К. Дж. Виталино путем расчетов установили, что на месторождении Голдфилд температура образования алунит-кварцевых пород, залегающих среди аргиллизированных андезитов и дацитов, равна 300° С. На золоторудном месторождении Бая-Маре (PHP) температура образования жил оценивается интервалом 160—210° С.
А.М. Абдель-Гавард и П.Ф. Керр по сумме признаков определили температуру образования урано-органических руд в районе поднятия Сан-Рафаэл (США, шт. Юта), залегающих в аргиллизированных песчаниках, интервалом 100—350° С. Кальцит свинцово-цинковых месторождений долины Верхней Миссисипи, для которых описано глинистое изменение пород, образовался в интервале 46—121° С.
Во внутренних зонах аргиллизированных пород высоко-среднетемпературных рудных месторождений обнаружены значительные количества гидрослюды 2 М, которая, по данным X.С. Йодера и X.П. Эйгстера, образуется выше 200° С.
Руды Балейского месторождения, содержащие примесь глинистых минералов и залегающие в аргиллизированных породах, образовались в интервале 285—75° С, с градиентом в 3—7° С на 100 м по простиранию и 19—21° С на 100 м по падению.
Е.Ф. Малеев и Е.К. Лазаренко и др. сообщили о температурах образования руд Закарпатья, залегающих в аргиллизированных породах. Ртутные руды образовались в интервале 60—120° С, теллуро-висмутовые — при 60—188° С, свинцово-цинковые в диапазоне 200—300° С, а мышьяково-сурьмяные — при температуре 80—220° С. Н.Г. Головченко определил температуру формирования ртутных руд Закарпатья 110—105° С.
Исходя из принятой сейчас классификации гидротермальных месторождений по температуре образования (высокотемпературные 500—300°, среднетемпературные 300—200°, низкотемпературные 200—50° С), можно заключить, что процесс аргиллизации пород, верхний температурный предел которого равен 450° С, в соответствии с этой классификацией может сопутствовать образованию средне-, низко- и высокотемпературных месторождений.
Необходимо учитывать температурный градиент в системе вмещающая порода — раствор относительно подводящего канала, в силу которого внешние зоны аргиллизированных пород формируются при более низких температурах, чем прилегающие к жилам внутренние зоны. Об этом свидетельствует обнаруженная в аргиллизированных породах многих месторождений смена низкотемпературных полиморфных модификаций гидрослюд более высокотемпературными по мере приближения к жилам. Так в аргиллизированных породах месторождения Голдфилд во внешней части ореола аргиллизированных пород определена гидрослюда 1 Мd. (наиболее низкотемпературная модификация); по мере приближения к жилам она сменяется гидрослюдой 1M, которая в непосредственной близости от жил сменяется гидрослюдой 2М. Обращает на себя внимание и тот факт, что в измененных породах с высоко- и среднетемпературной минерализацией в прирудной зоне широко развит серицит, образующийся при более высоких температурах, чем гидрослюда.