Образование магматических сегрегационных месторождений

10.07.2018
Магматические сегрегационные месторождения образуются в результате дифференциации магмы. Одни составные части руд соответствуют ранним продуктам дифференциации магмы и под действием силы тяжести обособляются в виде осадка, другие относятся к поздним стадиям кристаллизации расплава. Остаточные магматические расплавы, обогащенные полезными компонентами, мигрируют и затвердевают точно так же, как дайки и небольшие интрузивы обычных изверженных пород. По существу это и есть изверженные породы, обладающие разнообразными физическими и химическими свойствами, но попадающие в категорию руд по своей экономической ценности. Одни типы руд представлены отчетливо выраженными пластовыми залежами, другие — вкрапленностью металла в массивной изверженной породе. Во многих случаях понятия изверженная порода и руда тождественны.

Параллельно-полосчатые изверженные породы, в которых полосы соответствуют отдельным дифференциатам магмы, называют стратифицированными интрузиями. Магматические сегрегационные месторождения характерны для Бушвелдского интрузивного комплекса в Южно-Африканской Республике и для комплекса Стиллуотер в Монтане (США). Стратификация интрузий по составу особенно характерна для мафических интрузивных пород и пород промежуточного состава, содержащих ильменит, магнетит или хромит. Она возникает в результате ряда различных процессов, сопровождающих дифференциацию магмы. Один из широко известных процессов — осаждение кристаллов на расплава; теоретическое объяснение этого явления дано Боуэном. Кристаллы начинают образовываться по мере того, как в расплаве падают температура и давление, причем состав кристаллов, разумеется, зависит от состава расплава, так как твердая и жидкая фазы должны находиться в равновесии. В общем случае первыми кристаллизуются магнезиально-железистые минералы, в том числе и минералы группы шпинели. Поскольку эти ранние минералы имеют большую плотность по сравнению с остаточным расплавом, они оседают и концентрируются вблизи основания магматической камеры. По мере развития процессов кристаллизации начинают кристаллизоваться минералы нового состава, что и приводит к образованию стратифицированных интрузивных пород. Согласно другой гипотезе, происхождение стратифицированных интрузивов объясняется развитием процессов ликвации магмы. Компоненты, которые при одних значениях температуры и давления взаимно растворимы и образуют однородный расплав, при других значениях тех же параметров могут обособиться в виде двух несмешивающихся порций расплава различного состава. Более тяжелая жидкость, стремясь вниз, будет проходить через более легкую, не смешиваясь с нею, а кристаллизация неоднородного расплава приведет к образованию сложного стратифицированного интрузива, принципиально иного генетического типа по сравнению с интрузивами, дифференцированными в результате осаждения кристаллов. Однако определить, к какому генетическому типу относится тот или иной конкретный интрузив, часто бывает затруднительно. Согласно другому предположению, горизонты интрузивных пород различного состава образуются в результате ряда последовательных внедрений во вмещающие породы различных по составу порций магматического расплава. В процессе дифференциации магмы, когда состав осадочного расплава непрерывно изменялся по мере увеличения объема твердой фазы, этот расплав мог время от времени проникать во вмещающие породы. В том случае, когда инъекции расплава контролировались слоистостью или другими элементами структуры вмещающих пород, было возможно последовательное образование параллельных горизонтов интрузивных пород различного состава, обеспечивавшее прогрессивное разрастание интрузива. Сторонники еще одной гипотезы допускают даже, хотя вряд ли с этим можно согласиться, что стратифицированные интрузивы образуются из простых интрузивных тел при одновременном проявлении трех рассмотренных самостоятельных процессов. Согласно этой гипотезе, после осаждения ранних кристаллов в магматической камере возникают несмешивающиеся жидкости, а некоторая часть расплава выжимается во вмещающие породы.

Концентрация рудных минералов в массивной изверженной породе, позволяющая относить эту породу к категории руд, определяется степенью дифференциации расплава. Абсолютные цифры, характеризующие минимальные промышленные концентрации, различны для различных типов сырья. Так, присутствующие в породе акцессорные минералы — монацит, касситерит или ильменит — могут сделать породу рудой, тогда как в относительно богатом, но неудачно расположенном для эксплуатации железорудном месторождении должно содержаться более 65% железа. Например, ильменит титановых руд района Тахавус в штате Нью-Йорк является одним из второстепенных компонентов изверженной породы, тогда как железные руды горы Кируна в Швеции состоят практически из чистого массивного магнетита. Руды района Тахавус первоначально разведывались на железо, которого в породах во много раз больше, чем титана, но именно примесь титана делает разработку руд экономически выгодной. Сейчас, когда значение титана в промышленности возросло, эти руды добываются главным образом из-за ильменита, а железо получают попутно.

Рудные месторождения, представленные массивными рудами собственно магматического происхождения, распространены довольно широко. Они связаны как с фемическими, так и с сиалическими породами и могут содержать монацит, олово, титан, железо и другие ценные компоненты. Напомним, что массивные руды могут быть либо продуктами ранней дифференциации магмы, либо результатом концентрации остаточного расплава. Если рудные минералы осаждаются в процессе дифференциации, остаточный расплав может быть полностью отжат так, что, кроме скопления ранее выделившихся кристаллов, ничего не останется. В этом случае вместо стратифицированного месторождения сформируется относительно гомогенная интрузивная порода, а отжатая жидкая фаза после кристаллизации образует либо пластовое, либо массивное рудное тело, что определяется факторами структурного контроля, действующими в период внедрения расплава в толщу вмещающих пород.

Вообще считают, что массивные сульфидные тела образуются непосредственно из магмы, но некоторые геологи отрицают как существование в расплаве несмешивающейся жидкой сульфидной фазы, так и сульфидной рудной магмы. Сейлс предположил, что меднорудное трубчатое тело Колорада (месторождение Кананеа в Мексике) образовалось в результате кристаллизации рудной магмы, внедрившейся в верхнюю брекчированную часть трубчатого тела порфиров. Сходные гипотезы образования предложены и для других месторождений массивных сульфидных руд.

Итак, механизм рудоотложения, который привел к формированию магматических сегрегационных месторождений, определен достаточно четко: либо происходило осаждение кристаллов, либо все сводилось к простой кристаллизации рудоносной жидкой фазы. Руда либо кристаллизовалась на месте, либо была выжата в окружающие породы в виде магмы особого состава. Тем не менее отличить один тип магматических сегрегационных месторождений от другого далеко не так просто; более того, многие массивные руды, образованные в результате процессов замещения, весьма похожи на магматические сегрегационные залежи. Таким образом, если (теоретически) процессы магматической сегрегации несложны, из этого еще не следует, что столь же несложными были и условия образования того или иного месторождений.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: