Магматические сегрегационные месторождения

Pудные месторождения, образованные в результате магматической сегрегации (концентрированные фракции магматической дифференциации), были выделены среди других месторождений еще до того, как Линдгрен разработал свою классификационную систему. Термин магматические сегрегационные месторождения сейчас применяется ко всем рудным месторождениям, которые являются прямыми производными процесса кристаллизации магмы (за исключением пегматитов). Эти месторождения обычно возникают в связи с глубинными интрузивными массивами, но известны также и рудные залежи, образованные в силлах и даже в лавовых покровах. Магматическое сегрегационное месторождение иногда представляет собой интрузивный массив или отдельный его слой, а в иных случаях оно характеризуется наличием ценных акцессорных минералов в интрузивной породе, обычной во всех других отношениях. Кроме того, рудные минералы могут накапливаться в ранних или поздних фракциях, а рудные концентрации — образовываться путем гравитационного осаждения в результате несмесимости расплавов или фильтр-прессинга; руды могут быть остаточными или выжатыми в виде рудной магмы в ранее затвердевшие части плутона или в окружающие горные породы. Возможная роль сепарации в жидком состоянии как действенного процесса при формировании магматических сегрегационных руд была продемонстрирована Фишером. Этому исследователю удалось синтезировать магнетит-апатитовый флюид в виде несмешивающейся фракции в силикатном расплаве.

Некоторые рудные минералы характерны для определенных типов изверженных пород; относительно других минералов такая закономерность не установлена. С мафическими породами обычно связаны хромит, ильменит, апатит и платина; с изверженными породами среднего состава — магнетит, гематит и ильменит; с кислыми породами — магнетит, гематит, а также акцессорные минералы — циркон, монацит и касситерит. Многие ассоциации еще более ограничены. Например, хромит тесно связан с перидотитами и дунитами или же с серпентинитами, развившимися по этим ультраосновным породам. Столь тесные ассоциации руд и вмещающих пород служат наиболее сильным аргументом сторонников представления о магматической сегрегации как о рудообразующем процессе.

Структуры рудных минералов в магматических сегрегационных месторождениях в основном такие же, как и у минералов вмещающей породы. Так, хромит в перидотите обычно обладает теми же структурными особенностями, как и прочие минералы этой породы, а зерна магнетита в мелкозернистом сиените меньше зерен магнетита в крупнозернистом сиените. Многие акцессорные минералы, такие, как циркон и монацит, напротив, образуют идиоморфные кристаллы, что свидетельствует о более ранней их кристаллизации в процессе дифференциации (кстати, подобные соотношения не всегда бывают очевидными и некоторые идиоморфные кристаллы на самом деле могут оказаться поздними).

Минералы, образованные в начале процесса магматической дифференциации, не будут находиться в полном равновесии с расплавом более поздних стадий. Многие из ранее образованных минералов отчасти резорбируются, оплавляются и испытывают иные воздействия позднемагматических и вторичных процессов (фиг. 9.1). Такая коррозия может сильно изменять структурные соотношения минералов магматических сегрегационных месторождений, что затрудняет выделение этих месторождений из ряда месторождений гидротермального происхождения. Отсюда появляются сомнения относительно того, образованы ли некоторые месторождения путем магматической сегрегации или же они образовались под действием гидротермальных процессов. В действительности оба эти процесса, по-видимому, переходят один в другой. Сингевалд, например, пришел к выводу, что многие железные руды, особенно титаноносные, являются позднемагматическими дифференциатами, а их концентрация непосредственно связана с действием минерализаторов. Такое представление еще ранее высказал де Лонэ, который предположил, что по мере завершения кристаллизации кристаллизационное фракционирование и гидротермальная деятельность должны перекрываться, а относительная роль минерализаторов со временем будет возрастать. Следовательно, в данном случае переход от магматической стадии к гидротермальной должен быть постепенным. Если выводы де Лонэ и Сингевалда справедливы, как это теперь и считают, то коррозионные явления, аналогичные показанным на фиг. 4.31, следует непременно ожидать в магматических сегрегационных месторождениях, особенно в тех, которые были образованы на поздних стадиях дифференциации.

Толман и Роджерс провели микроскопическое изучение магматических сульфидных руд и выявили важную роль минерализаторов в образовании магматических сегрегаций. Эти исследователи показали, что ранняя кристаллизация обязательно должна сопровождаться отжиманием или перемещением остаточного флюида, а этот процесс является не просто механическим — он связан с выделением газов.

Постепенный переход процессов магматической сегрегации к гидротермальным с очевидностью устанавливается по степени изменения боковых пород: если последние около рудных тел практически не изменены, перед нами ранние дифференциаты, если же эти изменения четко выражены — позднемагматические образования. Однако следует подчеркнуть, что в общем для магматических сегрегационных месторождений изменения боковых пород не характерны. Даже участие огромных масс минерализаторов, например в случае позднемагматических образований, не обязательно вызывает развитие процессов изменения боковых пород, поскольку в данных условиях различие в температуре между рудой и боковой породой может быть небольшим.

Вопрос о степени перекрытия процессов магматической сегрегации и гидротермальной деятельности становится чрезвычайно острым в отношении генетической интерпретации некоторых сульфидных месторождений. Огромные залежи массивных сульфидов или арсенидов, подобных рудным телам округа Рио-Тинто в Испании и района Садбери в провинции Онтарио, в течение многих лет рассматривались как непосредственные производные процесса магматической сегрегации. В связи с последующим развитием горных работ в этих районах и более детальными исследованиями от такой интерпретации постепенно отказались. Что касается Садбери, то старая гипотеза о магматическом сегрегационном происхождении руд уступила место гидротермальной теории, поскольку было установлено, что эти руды не могут быть простыми фракциями магматической дифференциации. Согласно данным изучения условий локализации оруденения, сульфиды отложились в окружающих изверженных породах так же, как это происходит в случае гидротермальных месторождений, а формирование руд происходило в зависимости от трещин и других структурных элементов. Однако теперь этим месторождениям вновь приписывается магматическое сегрегационное происхождение. По-видимому, эта дискуссия уже не ограничивается вопросом о соотношении между явлениями гидротермального замещения и магматическим рудообразованием, а становится более общей.

Четко выраженные магматические руды характеризуются необычными текстурами, обусловленными несмесимостью силикатно-сульфидных расплавов, например, наличием шариков кварцевого диорита, рассеянных в сплошной сульфидной фазе, и, наоборот,— сульфидных шариков в кварцевом диорите. Секущие залежи образовались в результате внедрения сульфидного расплава (рудной магмы) в трещинные зоны. Образование магматических сегрегационных руд сопровождалось лишь весьма слабо выраженными процессами гидротермального изменения и замещения, но во время метаморфизма и внедрения послерудных гранитов и диабазов происходила более поздняя ремобилизация сульфидов.

Сторонники магматического сегрегационного происхождения крупных сульфидных залежей указывают на то, что зерна сульфидов широко развиты в изверженных породах. Эти зерна обычно считаются первичной акцессорной составляющей данной горной породы. Ассоциация многих никелевых сульфоарсенидных месторождений с норитами и близкими к ним мафическими породами точно так же свидетельствует о тесной генетической связи и, вероятно, означает, что никеленосные флюиды из каких-либо иных удаленных магматических источников не поступали.

Гипотеза магматического сегрегационного происхождения сульфидов в общем не развивалась с 1917 г., когда Сингевалд отнес ее к числу «сомнительных». Он отметил, что сульфиды отлагаются по периферии связанных с ними интрузивных массивов и иногда проникают в боковые породы. Более того, по четко выраженным признакам установлено, что некоторая часть сульфидов выделилась позднее породообразующих силикатов, которые замещаются сульфидами без образования реакционных каемок. Сингевалд считал, что подобные соотношения свидетельствуют о выносе сульфидоносными агентами растворенных силикатов, что в свою очередь служит указанием на участие в процессе рудообразования активных флюидов или минерализаторов. Изменение боковых пород вокруг некоторых залежей массивных сульфидов еще более доказывает присутствие минерализаторов. Представление о том, что крупные массы сульфидов, хотя и связаны с магматическими процессами, но тем не менее способны перемещаться вместе с летучей или флюидной фракцией в сторону от кристаллизующейся магмы, подтверждается относительной подвижностью сульфидных минералов.

Вероятно, самые яркие примеры магматических сегрегационных руд можно встретить среди хромитовых месторождений, хотя в отдельных случаях и их считают гидротермальными. Большой опыт полевых исследований и изучение многочисленных полированных шлифов из хромитовых руд позволили Сампсону сделать вывод, что хромит в основном кристаллизуется на самой ранней магматической стадии, хотя значительная часть хромитовой составляющей может сохраняться в остаточном расплаве или даже переходить в существенно водный раствор, способный к длительной миграции. Фишер и Сампсон выделили три типа хромитов: ранний магматический, позднемагматический и гидротермальный. Такое разделение получило широкое распространение, причем не только в отношении хромитовых руд, но также и в отношении других магматических сегрегационных минералов, таких, как ильменит и магнетит.

Согласно интерпретации Сампсона, характер магмы, из которой кристаллизуется хромит, сохраняется вне зависимости от того, выделяется ли этот минерал в раннюю стадию вследствие кристаллизационной дифференциации или в позднюю стадию из гидротермальных флюидов. Геологические данные подтверждают такое предположение. Например, на месторождении Ламберт около Магалии (Калифорния) небольшие сильно удлиненные линзообразные залежи (pods) хромита связаны с такими же вытянутыми телами почти чистого альбита в серпентинито-перидотитовом массиве. Так как эти минералы сконцентрировались вдоль зоны скалывания, можно предположить, что они образовались в результате гидротермальных процессов, а приуроченность их к ультраосновным породам свидетельствует о генетической связи оруденения и вмещающей породы. По-видимому, рудоносные флюиды перемещались по ультраосновным породам лишь на короткие расстояния.