Наложенные, или вторичные, элементы структуры

10.07.2018
В большинстве эпигенетических рудных месторождений пути циркуляции рудоносных растворов в значительной мере определялись наложенными структурами. Среди последних наиболее распространенными, по-видимому, следует считать разломы и складки, но в отдельных случаях большое значение могли иметь зоны брекчий и брекчиевые трубы, а также некоторые другие типы структур.

Как известно, типов разломов очень много и распространены они очень широко, многие же рудные месторождения непосредственно связаны либо с самими разломами, либо со структурами, возникшими в процессе формирования последних. Поскольку плоскости разломов никогда не бывают совершенно ровными, постольку в процессе подвижек по ним неизбежно образование брекчий и глинки трения. Тонкозернистая глинка трения, как правило, препятствует циркуляции растворов как вдоль, так и вкрест простирания разлома, а образование грубообломочных брекчий, почти лишенных перетертого пылевидного материала, напротив, способствует увеличению пористости и проницаемости пород. Последнее особенно касается хрупких пород, дробящихся уже при небольших нагрузках. В связи с этим разломы, характеризующиеся небольшим перемещением крыльев, по-видимому, представляют собой структуры, более благоприятные для миграции рудоносных растворов по сравнению с разломами с большой амплитудой смещения крыльев, поскольку в этих последних образуется обильная глинка трения. Отдельные закрытые трещины, выполненные глинкой трения, как правило, менее благоприятны для рудоотложения, чем открытые. Конечно, из этого правила есть исключения. Например, на руднике «Санта-Роза», в районе Уантайя на севере Чили богатая серебряная руда локализуется в глинке трения, сопровождающей на первый взгляд более проницаемую кварцевую жилу.

Жилы представляют собой геологические тела таблитчатой формы, длинные в двух измерениях и короткие — в третьем. Они чаще всего приурочены к трещинам и трещинным зонам земной коры, а наиболее благоприятными для их локализации являются плоскости разломов. Жилы могут быть либо результатом простого выполнения открытых трещин, либо возникать в процессе частичного замещения вмещающих пород вдоль тонких проницаемых каналов. Жилы бывают простые (фиг. 4.1), комплексные (фиг. 4.2), неправильные и сетчатые (фиг. 4.3). Морфологический тип жил зависит от однократной или неоднократной инъекции раствора в полости одной и той же трещины. Для неправильных и сетчатых жил характерны резкие колебания мощности, так как отдельные минерализованные трещины сильно разветвляются и пересекаются. Среди разнообразных жильных рудных тел различаются сопряженные жилы, т. е. такие две группы жил, которые имеют одинаковое простирание, но падают в противоположных направлениях, и координированные жилы, простирания которых пересекаются под углом 90°. Если говорить о жильных рудных телах в целом, то надо отметить, что лишь в редких случаях все жильное выполнение является рудой; обычно ценные компоненты сосредоточены в локальных участках, называемых рудными столбами. В тех случаях, когда многочисленные мелкие жилки сконцентрированы в пределах зоны таблитчатой формы, рудное тело может называться жилой, залежью или минерализованной трещинной зоной.


Небольшие подвижки вдоль искривленных разломов вызывают образование раздувов и пережимов, которые позволяют в каждом конкретном случае определять, какое крыло разлома опущено, а какое приподнято (фиг. 4.4). Рудоносные растворы мигрируют вдоль более открытых частей трещин (раздувы) и не проникают в их закрытые участки (пережимы). Иначе говоря, существенное изменение элементов залегания жилы обычно отмечает начало или конец рудного столба. Давно всеми признано, что такие аномалии в строении жил имеют большое значение и что их необходимо знать и учитывать при разведочных работах.

Анализ планов опробования и диаграмм с изолиниями мощности жил представляет большой интерес и дает исчерпывающую информацию относительно того, пригодна ли та или иная часть жилы для эксплуатации. Изолинии содержания полезного компонента строятся путем нанесения данных опробования на продольную проекцию жилы. Опробование обычно производится по всей мощности рудного тела, но в отдельных случаях бывает целесообразно охарактеризовать его отдельные наиболее обогащенные части, например лежачий или висячий бок жилы. Затем проводят изолинии через точки с равными содержаниями, не принимая во внимание мощность жилы. Диаграммы изолиний такого типа, рассматриваемые в отрыве от общего содержания всех полезных компонентов, имеют, конечно, ограниченную ценность. Поэтому в ряде случаев составляются принципиально такие же диаграммы, но уже с учетом суммарного содержания в жиле всех металлов.


Когда геолог располагает достаточным количеством данных, что, к сожалению, бывает редко, он может приступать к построению диаграммы с изолиниями мощности жилы. Эти диаграммы имеют большое значение как при разведке рудных тел, так и при изучении генезиса оруденения. Для построения такой диаграммы выбирается условная плоскость, расположенная ниже лежачего бока жилы и приблизительно параллельная ему. Расстояния от этой плоскости до лежачего бока замеряются, и проводятся изолинии через точки равных расстояний. Точно так же строится диаграмма замеров, характеризующая расстояния от условной плоскости до висячего бока жилы. На обеих диаграммах выявляются «холмы» и «долины», что позволяет составить представление об аномалиях в строении лежачего и висячего боков жилы. Если залежь представляет собой простую жилу выполнения трещины, рисунки изолиний на обеих диаграммах могут быть очень сходными. Такие диаграммы позволяют установить амплитуду и направление перемещения по трещине. Собственно диаграмма изолиний мощности — это диаграмма, характеризующая расстояние между стенками трещины; его можно узнать, наложив диаграмму, характеризующую строение лежачего бока, на диаграмму висячего бока рудного тела. Если амплитуда и направление смещения по трещине, а также расстояние между ее стенками известны, можно определить местонахождение еще не вскрытых участков жилы наибольшей мощности и с наиболее богатыми рудами. Подобное интересное исследование, экономически себя оправдавшее, выполнил Роско на руднике «Рамблер» в районе Слокан Британской Колумбии.

Под рудными трубами (pipes), или трубками (chimneys), подразумеваются, как показывает само название, рудные трубовидные тела, вытянутые в каком-то одном направлении. Эти два термина — трубы и трубки — обычно употребляются как равноценные, хотя многие геологи пытались конкретизировать значение каждого из них применительно к рудным телам, имеющим одинаковую форму, но различный угол наклона. Термин труба часто применяется к крутопадающим, вытянутым в одном направлении телам, а для аналогичных тел, залегающих полого, пользуются словом «манто» (manto; сравните с испанским mantle и cloak). По-видимому, правильнее оставить слово «манто» для описания пластов, пологих пластовых жил и стратифицированных залежей. Поскольку известны рудные трубы с резким изменением ориентировки от почти вертикальной до почти горизонтальной, постольку представляется целесообразным характеризовать морфологию подобных рудных тел вне зависимости от размера угла их падения или ныряния. Во многих рудных трубах обнаружены раздробленные обломки вмещающих пород, в связи с чем их называют брекчиевыми трубами.

Крупные и богатые рудные тела, имеющие форму труб, широко распространены во всем мире. Они часто возникают на месте зон брекчирования вмещающих пород, причем брекчирование может быть либо дорудным, либо одновременным с процессами минерализации.


Происхождение рудных труб — одна из интереснейших проблем геологии рудных месторождений, и, может быть, она наиболее перспективна. Трубы встречаются в различной геологической обстановке и представляют собой результат разных процессов. Несмотря на то что генезис многих трубчатых тел неясен, историю развития некоторых из них легко реконструировать. Трубы обычно образуются на пересечении каких-либо двух плоских структурных элементов: разломов, трещин, даек, слоев, потоков лавы, трещин отдельности. Там, где мы имеем дело с разломами, наиболее интенсивное брекчирование развивается в местах пересечения разломов и трещин под острым углом (фиг. 4.6). Трубы также образуются в замковых частях складок, особенно если породы пронизаны трещинами, а их проницаемость увеличена в результате сдвига одного слоя относительно другого. В этих случаях в сводовой части антиклинали возникает область пониженного давления. Рудные трубы могут формироваться на контактах изверженных пород с осадочными при циркуляции растворов вдоль каких-то неровностей контакта или в зонах брекчирования, образованных при подвижках вдоль неровных контактовых плоскостей. Трубчатые рудные тела локализуются в жерлах древних вулканов, в трубках взрыва, в полостях выщелачивания среди карбонатных пород, в линзовидных скоплениях песка, вдоль изгибов жил по падению и простиранию, в пределах небольших куполовидных или иных интрузивных тел. Джемиль изучал рудоносные трубы рудника «Бристоль» в восточной Неваде и пришел к выводу, что некоторые из них возникли в результате повторных подвижек по более ранней из двух пересекающихся трещин (фиг. 4.7). Другие рудные тела, также трубчатые, на этом месторождении вытянуты вдоль единичных разломов и таким способом образоваться не могли. На фиг. 4.8 показаны два таких трубчатых тела, которые, как считают, сформировались в зонах приоткрывают невыдержанного разлома. Согласно Локу, при образовании рудных труб активную роль играли процессы минерализационного обрушения. Суть этих процессов состоит в том, что восходящие рудоносные растворы вызывали обрушение пород из верхних частей каналов, по которым они циркулировали. Размытые и частично растворенные блоки пород свободно падали с кровли и скапливались в полостях растворения, образуя трубчатые брекчии обрушения, среди которых позднее отлагались рудные и жильные минералы. Процессы минерализационного обрушения могут, вероятно, быть наиболее активными при особых условиях, поскольку во многих случаях вблизи верхних частей рудных труб около рудных изменений либо нет, либо они слабо проявлены, а ведь только они могли бы служить указанием тех участков, на которых породы подвергались частичному растворению.


Диатремы и взрывные вулканические жерла образуются там, где из насыщенной газом магмы выделяются пузырьки газа со скоростью, близкой к скорости взрыва, что приводит к стремительному продвижению магмы и газа вверх. Этот процесс, вероятно, имеет сходство с тем, который идет в двухфазовой водно-паровой системе в недрах действующих гейзеров. Он возможен в тех случаях, когда восходящие магмы внезапно приходят в соприкосновение с пористыми, насыщенными водой кластическими осадками. Многочисленные резко выраженные диатремовые брекчиевые трубы описаны в северо-восточной Аризоне. Они имеют форму воронок, диаметр которых колеблется от 4000 футов близ поверхности до 500 футов на глубине. Поскольку диатремы образуются в участках магматической активности и представляют собой в высшей степени пористые каналы для миграции гидротермальных растворов, они являются надежным поисковым признаком трубчатых рудных месторождений.

Однако такой двухступенчатый процесс (формирование диатрем и последующее проявление гидротермальной активности) характерен далеко не для всех вулканических рудных трубок. Взрывная форма миграции газов, обусловленная реакцией магм и перегретых метеорных вод, может вызвать брекчирование вдоль трубчатых каналов миграции и рудоотложение, совпадающее во времени с последней стадией брекчирования. Иначе говоря, как брекчиевые трубки, так и минерализация могут быть обязаны своим происхождением единому процессу. Образование брекчий в этом случае по скорости аналогично вскипанию магмы, в результате которого формируются диатремы. При высоких скоростях движения газа объем осадочных пород увеличивается, породы дробятся, ориентировка обломков меняется и они перемешиваются. Если поступление газа продолжается, образуются своего рода каналы, в которых скорость движения газа относительно повышена и по которым вверх могут переноситься обломки породы. Подобный процесс, известный под названием флюидизации, в больших масштабах используется в промышленности для тщательного перемешивания тонкозернистых агрегатов.

Ярко выраженная брекчиевая трубка Аризоны относится к трубкам, возникшим в результате взрыва перегретого пара. Эта труба, круглая в поперечном сечении и достигающая в диаметре 100 футов, является стержнем конусообразного холма, достигающего местами высоты 300 футов и известного под названием Блэк-Пик. Трубчатое тело протягивается вертикально вниз через песчаники Навайо и подстилающие их осадочные породы; форма и диаметр трубки с глубиной, по-видимому, не меняются. Осевая зона брекчирования сопровождается 10-футовой пористой зоной песчаников высокой твердости и более мощной зоной гидротермального изменения, имеющей неправильную форму. Ореол гидротермального изменения вытянут в меридиональном направлении параллельно меридиональной системе трещин, к которой также приурочены небольшие мончикитовые дайки. Брекчии сложены угловатыми и окатанными обломками песчаников, аргиллитами, глинистыми сланцами и измененными мончикитами, заключенными в рыхлом песчаниковом субстрате. Диаметр обломков колеблется от одного до нескольких дюймов, но изредка встречаются и более крупные блоки-обломки — до 2 футов в поперечнике. Изменение песчаников Навайо близ трубчатого тела заключается в выщелачивании, аргиллизации, цементации и частичной перекристаллизации, а также в образовании иллита из каолинита в краевых слабо измененных зонах. В качестве компонентов трубчатого тела отмечены кварц, карбонаты, алунит и второстепенные минералы железа, марганца, золота, серебра.

Пористая зона и радиально-игольчатые кристаллы кварца (а не криптокристаллический концентрически-зональный кварц), окружающие зерна песчаника, — лучшее доказательство пневматолитического происхождения рудной трубы в условиях повышенного давления. Более того, взаимодействие жидкой и твердой фаз (в противоположность взаимодействию газа и твердого тела) должно было бы привести к сортировке обломочного материала и лишь в незначительной степени — к округлению обломков. Баррингтон и Керр сделали вывод, что трубчатое брекчиевое тело образовалось в результате турбулентного прорыва пара вдоль трещины или пересечения трещин. Они предположили, что брекчирование и перемещение обломков произошло в процессе флюидизации — взаимодействия газовой и твердой фаз. Отсутствие урана и меди они объясняют не отсутствием этих элементов в составе газа, а тем, что соответствующие соединения были растворимыми. Теоретически следовало бы ожидать, что рудная минерализация проявится где-то вне (точнее, выше) того горизонта трубчатого тела, который выходит на поверхность в пределах холма Блэк-Пик. Ранние мончикитовые дайки связаны с залегающим ниже остывшим магматическим очагом; с ним же связаны и более поздние струи паров, сыгравшие важную роль в образовании трубчатых тел.


Если серия слоев смята в складки, отдельные слои иногда проскальзывают один относительно другого, что сопровождается увеличением сжатия на флангах и расширением вдоль замков складок, где создается область пониженного давления. Трещины развиваются параллельно осевым плоскостям складок, и особенно ярко они представлены в компетентных породах сводовых частей антиклиналей. Они также встречаются и в породах, слагающих ядра синклиналей, но здесь их проявление слабее (фиг. 4.9). Полости приоткрывания в местах увеличивания мощности слоев, залегающих в ядре складки, и увеличение проницаемости этих слоев — это результат складчатости и сопряженного с ней трещинообразования. По мере того как растворы продвигаются вдоль проницаемых участков гребня складки, они заполняют полости приоткрывания и замещают благоприятные для замещения породы, залегающие поблизости. В таких случаях рудные тела имеют форму труб, расположенных одна над другой; их принято называть седловидными жилами (фиг. 4.10). Особенно ярким примером подобных рудных тел являются рудные тела широко известного рудного поля Бендиго в штате Виктория (Австралия) (фиг. 4.11), а также серия золотосодержащих пластов Нова-Скотия (фиг. 4.12).

В пределах рудного района Пидмонт, на юго-востоке США, рудные тела многих месторождений железа и золота имеют форму стержня (rod-shaped); ориентировка их длинной оси меняется от почти горизонтальной до почти вертикальной. Многие из них достигают в поперечнике 100 футов и разрабатываются (если следовать по длинной оси рудного тела) на глубину свыше 1000 футов. Вместе с тем многие стержни (трубки) имеют очень небольшие размеры, особенно те, которые располагаются в золоторудных районах. Мощность отдельных рудных тел может не превышать нескольких дюймов, но в Далонеге (штат Джорджия) они настолько сближены, что вся масса вмещающей породы на поверхности может рассматриваться как руда. Эти рудные тела представляют собой седловидные жилы замещения в замках или близ замковых частей небольших сжатых складок в глинистых сланцах (фиг. 4.13). Было затрачено много средств и труда при попытках обнаружить продолжение отдельных стержней на глубину на основании ошибочного предположения, будто эти рудные тела являются жилами.



Трубчатые рудные тела, напоминающие седловидные жилы в антиклиналях, иногда образуются на пересечении трещин с крутопадающим слоем пород. Рудоносные растворы мигрируют вверх по разлому, или по плоскости напластования, или по двум этим каналам одновременно, образуя рудные тела вдоль лежачего бока разлома в проницаемых брекчиях или под непроницаемым горизонтом-экраном. В этом случае форма рудных тел может напоминать складчатую; поэтому такие рудные тела принято называть ложными седловидными жилами (false saddle reefs) (фиг. 4.14).

Иногда образуются лестничные жилы (ladder veins); как показывает название, такие жилы расположены в виде ступенек. Обычно эти жилы заключены в дайках или в других горизонтах компетентных пород, залегающих среди некомпетентных пород, например среди глинистых сланцев. Подвижки в толще глинистых сланцев проявляются в форме Пластического течения или многочисленных мелких смещений вдоль плоскостей отслаивания, тогда как компетентные породы подвергаются растрескиванию (фиг. 4.15). Кроме того, лестничные жилы образуются, как известно, там, где минерализующие растворы циркулируют по трещинам сжатия в дайках, силлах и потоках лавы. По мере остывания изверженных пород в них развиваются контракционные трещины, ориентированные перпендикулярно к ограничивающим интрузивное тело плоскостям. Классическим примером месторождения, представленного лестничными жилами, служит золотой рудник «Монинг-Стар» в Вудс-Пойнте, штат Виктория (Австралия). Золотокварцевые жилы выполняют систему сопряженных взбросов, поперечных по отношению к 250-футовой дайке (фиг. 4.16).


Карбонатные породы, залегающие ниже глинистых сланцев, представляют собой благоприятную для рудоотложения среду, особенно если разлом совпадает с плоскостью контакта. Там, где карбонатно-сланцевая толща смята в складки и разбита разломами, межслоевое скольжение проявляется обычно в более пластичных глинистых сланцах. Подвижки слабев проявляются в известняках и доломитах, и то в основном они приурочены к контакту со сланцами, что повышает проницаемость пород приконтактовой зоны и способствует более легкому проникновению в эту зону рудоносных растворов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: