Месторождения Корнуэлл - Девоншир (Англия)

10.07.2018
Район развития оловянно-медных руд, расположенный в английских графствах Корнуэлл и Девоншир, издавна приводится как один из классических примеров проявления зональности рудных районов. Эти рудники описаны многими видными геологами, но первым среди них был де ла Беш — автор тщательно составленного подробного отчета. Весьма обширна и литература, посвященная описанию геологического строения района. Несмотря на то что геологи располагают многочисленными и превосходными описаниями месторождений, ни один автор, публикующий результаты своих новейших исследований, не касается причин зональности. Суть жe принятой большинством геологов гипотезы сводится к тому, что зональность есть результат последовательного рудоотложения в направлении от магматического центра и что основными факторами контроля рудоотложения были падение температуры и уменьшение давления.

Считают, что в основании геологического разреза большей части района Корнуэлл — Девоншир залегают интрузивные граниты, представленные на поверхности пятью массивами типа штоков, которые сопровождаются интрузивами-сателлитами (фиг. 6.3). Граниты прорывают смятую в сложные складки и разорванную разломами толщу палеозоя, сложенную аспидными сланцами, песчаниками, крупнозернистыми песчаниками и зеленокаменными породами. В качестве второстепенных проявлений интрузивной деятельности отмечены многочисленные пегматитовые дайки, малые интрузии кварцевых порфиров и «траппы». Интрузивная деятельность характеризовалась пятью главными типами гидротермального изменения вмещающих пород: турмалинизацией, грейзенизацией, хлоритизацией, окварцеванием и каолинизацией. Местами особенно широко распространен черный турмалин, причем некоторые участки гранитов полностью замещены им с образованием шерловой породы. Кварцево-турмалиновые зоны изменения типичны и для нижних горизонтов оловоносных залежей. Аналогичные фации в породах, которые обогащены глиноземом и известью, сложены аксинитом. Проявления грейзенизации ограничены главным образом участками распространения гранитов, которые превращаются в породы, сложенные кварцем и серицитом; во многих образцах в подчиненных количествах отмечаются топаз и турмалин. Зоны интенсивной хлоритизации окаймляют высокотемпературные руды; вмещающие породы, залегающие близ последних, иногда нацело превращены в агрегат хлорита и кварца. Процесс каолинизации захватывает главным образом граниты. В отдельных участках района замещение гранита каолином настолько полное, что образовались самостоятельные месторождения каолина, входящие в число крупнейших в мире и отличающиеся исключительной чистотой сырья. Все перечисленные типы изменения сопровождаются окварцеванием; некоторое количество кварца относится к побочному продукту (результат разрушения породообразующих минералов вмещающих толщ), а часть — к первичному кварцу.

Среди металлов, которые добываются на рудниках Корнуэлла, основную роль играют олово и медь, но в небольших количествах добываются также мышьяк, вольфрам, свинец, цинк, серебро, уран, радий, железо, марганец, висмут, никель и кобальт. Руды образуют залежи, располагающиеся вдоль трещин, которые пересекают как граниты, так и прилежащие к ним аспидные сланцы.

Залежи в аспидных сланцах чаще всего погружаются в стороны от гранитов. Широтные залежи, простирание которых совпадает с простиранием осадочных пород, пересечены залежами и жилами меридионального простирания. Руды генетически связаны с гранитами, причем рудовмещающие трещины в сланцах даже на некотором расстоянии от интрузивных массивов, как правило, содержат небольшие дайки гранитов, внедрившихся одновременно с рудоносными растворами в одни и те же тектонические зоны. О тесной связи руд с интрузивным источником свидетельствуют также присутствующие здесь топаз и черный турмалин, которые чаще и легче всего образуются при высоких температурах и давлениях. Многие исследователи уделяли особое внимание взаимоотношениям между рудами и изверженными породами. Джонс установил, что граниты до некоторой степени оловоносны и что касситерит генетически тесно с ними связан. Касситерит, по-видимому, наряду с другими минералами может быть использован для доказательства общности происхождения различных интрузивных массивов.

Большая часть товарной руды добывается из жил или залежей. Иногда содержание олова и других металлических компонентов в грейзене достигает таких размеров, что становится выгодным вести разработку грейзеновых руд. Оруденение в этих случаях выражено в виде многочисленных тонких секущих прожилков, рассеянных по всей породе; таким образом, перед нами типичный штокверк или прожилковая сетчатая зона.

Согласно данным Мак-Алистера, интрузивные породы и сопровождающие их ореолы минерализации сформировались в три стадии, следовавшие одна за другой: 1) интрузия гранитной магмы и сопровождающий ее термальный метаморфизм прилежащих вмещающих пород; 2) внедрение даек кварцевых порфиров вдоль трещин кливажа во вмещающих метаморфизованных осадочных породах; 3) рудоотложение как в осадочных, так и в изверженных породах.

Изменение минерального состава залежей (т. е. зональность) известно уже в течение многих лет и его используют при детальной разведке месторождений, поскольку эти изменения устанавливаются не только по простиранию залежей, но также и по их падению.

Дэвисон выделил четыре зоны. На самом большом расстоянии от гранитов отлагались железо-марганцевые руды, содержащие в небольшом количестве сурьму. Для следующей по направлению к интрузиву зоны характерны свинцово-цинково-серебряные руды, которые в свою очередь сменяются зоной медно-мышьяково-вольфрамовой минерализации. Наиболее близко к гранитам, а фактически также и среди гранитов залегают руды олова. Эти зоны показаны на фиг. 6.4. Как можно видеть, многие из них перекрывают друг друга; медь и олово на отдельных участках разрабатываются совместно, а на других — они разделены полосами пустых вмещающих пород мощностью несколько сот футов. Когда зональность различных минеральных ассоциаций еще не была хорошо изучена, многие рудники забрасывались, как только выработки достигали мощного горизонта пустых пород. Позднее эти рудники возобновляли работу, но уже по добыче оловянных руд, которые были обнаружены ниже пустой зоны.

Согласно полевым данным Дэвисона, минеральные зоны не параллельны контакту гранитов; однако это обстоятельство, по-видимому, не противоречит схеме названного автора, иллюстрирующей относительную последовательность рудоотложения. При разработке глубоких горизонтов выяснилось, что очертания рудных зон отражают конфигурацию контактов гранитного тела, с той лишь разницей, что последние имеют более крутое падение (фиг. 6.5). Таким образом, оловоносная зона непосредственно приурочена к гранитам только в апикальных частях гранитных штоков, а на флангах она может полностью залегать в пределах метаморфизованных осадков. Вполне возможно, что зоны соответствуют изогеотермическим поверхностям, которые занимают промежуточное положение между горизонтальной дневной поверхностью и наклонным контактом гранитов и сланцев.

Железо-марганцевые руды представлены главным образом продуктами окисления первичных руд — лимонитом, гематитом, окислами марганца, а также гипогенными карбонатами — сидеритом и родохрозитом; установлено также присутствие в небольшом количестве родонита. По данным изучения парагенетических соотношений, из всех руд в последнюю очередь образовались железо-марганцевые. Эта внешняя зона руд располагается вне пределов метаморфического ореола, возникшего в период интрузивной активности. Сама по себе она имеет лишь второстепенное экономическое значение.

Свинцово-серебряные руды сформировались несколько позднее жил и залежей оловянных и медных руд, но несколько раньше руд железа и марганца. Рудные тела со свинцом и серебром не так многочисленны как олово-медные, особенно широко распространенные на глубоких горизонтах. Большинство свинцово-цинковосеребряных месторождений обнаружено за пределами зоны метаморфизма, но иногда они встречаются и среди метаморфизованных пород. Среди рудообразующих минералов следует отметить серебросодержащий галенит, пираргирит, джемсонит, сфалерит, стибнит, бурнонит, тетраэдрит, аргентит, пирит, кварц, доломит, флюорит, халцедон, барит; второстепенную роль играют минералы урана, никеля, висмута и кобальта.

Образование медно-мышьяково-вольфрамовых руд происходило в момент отложения и после окончания отложения минералов олова, слагающих более глубокую зону. В пределах полосы распространения медно-мышьяково-вольфрамовой минерализации в свою очередь могут быть выделены две подзоны, из которых верхняя обогащена халькопиритом, а нижняя — арсенопиритом и вольфрамитом. Большая часть залежей, обогащенных медью, вытянута почти от контактов гранитных массивов к периферии метаморфических ореолов, причем залежи никогда не выходят за пределы термометаморфизованных аспидных сланцев. Жильные минералы в этих залежах представлены кварцем, хлоритом, турмалином, флюоритом, пиритом, мусковитом и яшмовидным кварцем. Хлорит преобладает на верхних горизонтах, а турмалин встречается только на глубине. В наиболее глубоких участках медно-мышьяково-вольфрамовых залежей в небольшом количестве обнаружен касситерит.

Олово характерно для наиболее глубокой из четырех выделенных зон; оно обычно встречается в интервале, нижняя граница которого проходит в гранитах, на глубине около 4000 футов от их контакта, а верхняя — в метаморфизованных сланцах, на небольшом расстоянии от гранитов. Главный рудный минерал — касситерит. В ассоциации с ним встречаются в небольшом количестве и другие рудные минералы, характерные для медно-мышьяково-вольфрамовой зоны. Для всего района и всех рудных залежей характерна отчетливо выраженная тенденция увеличения содержания олова с глубиной. Соответственно с этим меняется и «набор» жильных минералов: столь обычный для промежуточной зоны хлорит на глубине исчезает, а вместо него появляется тонкозернистый, плотный голубой кварц с вростками игольчатых кристаллов черного турмалина. На многих рудниках голубой кварц брекчирован, а роль цемента выполняют грубозернистый касситерит и турмалин.

Хоскинг предложил вместо четырех выделять семь зон (табл. 6.1).

Согласно этой схеме, внешняя зона характеризуется наличием пирита и отсутствием других рудных минералов; глубже Xocкинг выделяет железо-сурьмяно-серебряную зону, зону с минералами свинца, серебра, цинка, урана, кобальта, никеля и висмута, а затем медную зону, вольфрамово-мышьяковую, оловянную и спекуляритовую. Три верхние зоны относятся к мезо-эпитермальному интервалу, а нижние четыре — к гипотермальному. Жильные минералы в этой классификации не отнесены ни к одной из конкретных зон, но для каждого из них указан интервал распространения, охватывающий несколько смежных зон. Вообще говоря, минералы более глубоких зон образовались первыми, причем возраст каждого минерала, находящегося в периферических частях зоны, несколько меньше возраста того же минерала, но приуроченного к участкам зоны, расположенным ближе к интрузиву. Кроме того, более древние гипотермальные жилы выполняют трещины, параллельные простиранию осадков и краям гранитных массивов, а низкотемпературные залежи локализуются в более молодых секущих трещинах.

Несмотря на то что на многих рудниках и в районе зональность в целом выражена четко, известны факты, противоречащие принятой схеме. Так, падающие на север залежи, содержащие сульфиды, арсениды и вольфраматы, местами пересечены более поздними залежами с турмалином и касситеритом, имеющими меридиональное простирание. Чтобы объяснить это явление, надо было предположить увеличение температуры в течение данного периода рудоотложения, поскольку касситерит и турмалин принято считать несколько более высокотемпературными минералами по сравнению с сульфидами, арсенидами и вольфраматами. Наряду с этой гипотезой может быть выдвинуто и множество других, основанных на данных физической химии. Естественно, что каждый случай нарушения нормальной последовательности минералообразования путает наши представления о процессе в целом. Другое обстоятельство, усложняющее общую картину, заключается в том, что в пределах многих залежей произошли повторные тектонические подвижки с брекчированием и последующим выполнением вновь образованных полостей рудными и жильными минералами, отличающимися от рудных и жильных минералов первоначально сформировавшейся залежи. Однако, несмотря на эти осложнения, зональность в пределах Корнуэлла твердо установлена, и ею с успехом пользуются в ходе детальной разведки и эксплуатации месторождений.