Хромитовые месторождения

В восточной части Кубы, в округе Moa (фиг. 9.2), выявлено несколько хромитовых месторождений, которые представляют собой четко выраженный продукт магматической сегрегации. Эти месторождения огнеупорного хромита детально исследовал Гилд, который описал их как мешковидные (sack-like) тела массивных, почти чистых хромитов в серпентинизированных ультраосновных породах (фиг. 9.3). Эти залежи приурочены к крупному ультраосновному комплексу, образующему слабо выпуклый латеритный склон вдоль северной границы провинции Орьенте. На Кубе в пределах широтного пояса развития массивов серпентинизированных ультраосновных пород выявлено несколько хромитоносных районов, но здесь мы опишем только округ Моа, поскольку он изучен лучше и породы здесь нарушены меньше, чем в других районах.

Быстрая глубинная эрозия, производимая небольшими, но бурными реками, привела к образованию глубоких V-образных долин и размыву части латеритной поверхности. Хорошо сохранившаяся между отдельными речными долинами древняя эрозионная поверхность наклонена к северу, в сторону моря, под углом 3—4°; на юге, близ водораздельного хребта, она находится на уровне около 3000 футов. Климат района гумидный, буйная растительность сильно затрудняет геологическое картирование. Хромитовые тела обнажаются в нескольких местах в стенках каньонов, поставляя многочисленные обломки на дно долин. Хотя эти месторождения были известны с конца XIX в., разведочные работы на них не проводились до первой мировой войны, когда в связи с военными нуждами были организованы небольшие поиски. Промышленное освоение в районе не начиналось вплоть до 1940 г.; но уже в течение последующих семи лет было добыто более 500 000 т огнеупорного хромита, содержащего в среднем 33% Cr2O3.

Хромитовые месторождения округа Moa часто приводятся в качестве примера внедрения массы кристаллов с жидкостью в интерстициях и с отдельными блоками хромита. Первичные текстуры в значительной степени сохранились; многие из этих текстур, вероятно, возникли в процессе консолидации массива после интрузии, однако имеются веские доказательства в пользу того, что дифференциация хромита происходила на глубине.

Серпентинитовый массив первоначально состоял из перидотитов с подчиненной ролью дунитов, хромититов и пироксенитов. Он включал и некоторые более кислые фации — габбро, троктолиты и анортозиты,— отражающие переменные соотношения между оливином, пироксеном, плагиоклазом и хромитом. За исключением пироксена и хромита, в количественных соотношениях между остальными минералами установлены все возможные комбинации и постепенные переходы. Ультраосновные породы комплекса почти нацело серпентинизированы, а полевошпатовые породы изменены до мелоподобных агрегатов водных минералов — антигорита (?), цоизита, эденита, хлорита и цеолитов.

В основании комплекса ультраосновных пород залегают хлоритовые кристаллические сланцы, метаморфизованные вулканические туфы и лавы, маломощные прослои загрязненного мрамора и интрузивные диориты. Эта толща обнажается южнее округа Moa; полагают, что в нее и внедрились ультраосновные породы. В серпентинитах следов интенсивного метаморфизма, который характерен для отмеченной выше более древней толщи, не обнаружено, диориты среди серпентинитов не установлены. В западной части округа ультраосновные породы перекрыты верхнемеловыми конгломератами (содержащими валуны серпентинитов) и третичными отложениями (фиг. 9.4).

Содержание хромита в руде непостоянно. В некоторых залежах хромит находится в подчиненном количестве по отношению к силикатным минералам, однако наиболее богатые рудные тела включают лишь ничтожную долю нерудных минералов, а в средних рудах на силикаты падает примерно 5 вес. %. Самые обычные нерудные минералы — серпентинизированный оливин и продукты изменения полевых шпатов. Бедные руды представлены вкрапленным ксеноморфным хромитом в дунитах, тогда как богатые руды, слагающие большую часть промышленных залежей, имеют по сути дела массивное сложение и содержат лишь ничтожные количества силикатов в интерстициях. Обычно хромиты обладают тонко- или среднезернистой структурой и характеризуются развитием полосчатой текстуры; отдельные зерна хромита измеряются сантиметрами, причем встречаются кристаллы до 6 дюймов в поперечнике.

Выветривание слабо сказывается на хромитовых рудах, но в ряде случаев установлены следы высокотемпературного вторичного изменения. На одном из небольших месторождений идиоморфные зерна хромита замещены светло-зеленым хлоритом до такой степени, что от первичных кристаллов остались лишь скелетные формы. Поскольку замещающий хлорит хрома не содержит, следует предположить, что ионы хрома в определенных условиях становятся подвижными и могут диффундировать в сторону от фронта замещения. На многих месторождениях обнаружен и розовый хромсодержащий хлорит — каммерерит. К более широко распространенным продуктам изменения относится гранат уваро-вит-гроссуляр, который выполняет трещины в руде или образует реакционные каемки между пироксеном и хромитом.

Каждая хромитовая залежь окружена дунитовой оболочкой толщиной от одного фута или менее до нескольких десятков футов. Такие хромито-дунитовые стручкообразные тела залегают в перидотитах; следовательно, для всех рудных тел характерна общая последовательность образования — от хромитов через дуниты к пироксенитам. В каждом отдельном участке контакт между хромитом и дунитом примерно параллелен контакту дунита с перидотитом. Однако более обычны тектонические контакты, а ненарушенные интрузивные контакты встречаются относительно реже. Ассоциация хромита с дунитом установлена настолько твердо, что в тех случаях, когда буровые скважины вскрывают непосредственный контакт перидотита с рудой, на разрезе наносится знак тектонического нарушения.

Залежи хромита имеют плитообразную или ленточную форму. Их размер колеблется от маломощных прослоев длиной в несколько футов до очень крупных массивов, из которых часть вытянута по падению, а часть — по простиранию. Гилд описал одно рудное тело длиной (по падению) 700 футов, шириной (по простиранию) 320 футов и мощностью 90 футов. В большинстве случаев контакты рудных залежей с вмещающей породой резкие, но в местах выклинивания отдельных рудных тел установлен постепенный переход от массивных хромитов к вмещающей породе через серию параллельных прослоев, в которых доля хромита относительно силикатов уменьшается по мере увеличения расстояния от рудного тела. Иные рудные тела сложены лишь полосчатыми рудами без центрального ядра из массивных хромитов.

Внутреннее строение ультраосновного комплекса не затушевано более поздней деформацией, поэтому оно в какой-то мере отражает процессы кристаллизации и интрузии. Полосы пород переменного состава и плоские зерна минералов придают породам плоскостную ориентировку. Наиболее отчетливые слои образуют сами хромитовые тела. Линзы полевого шпата и прослои оливина в хромите параллельны контактам хромитовых тел. Другой вид плоскостной текстуры обусловлен ориентировкой уплощенных зерен пироксена в перидотитах. Полосчатость этого типа обычно, но не повсеместно параллельна слоистости, что особенно хорошо заметно на выветрелых обнажениях.

Комплекс ультраосновных пород нарушен сложной системой трещин и сколовых нарушений. Трещины встречаются через каждые несколько дюймов и имеют самую различную ориентировку. В пределах массивных хромитовых тел закономерную ориентировку трещин установить невозможно, но в перидотитах выявляются две серии трещин, которые, по-видимому, связаны с плоскостными текстурами и с процессами внедрения интрузива. Почти все трещины простираются параллельно полосчатости и падают под острым углом к этой плоскостной текстуре. Полагают, что подобные поперечные трещины определяют собой плоскости, нормальные к направлению течения. Вторая главная серия трещин, называемых продольными, падает почти вертикально и простирается под прямым углом к полосчатости. Многие трещины представлены простыми разрывами в однородных породах, но некоторые поперечные трещины выполнены габбро, а отдельные продольные трещины — хризотилом.

Сколовые нарушения развиты столь широко, что первоначальные размеры и форму отдельных рудных тел реконструировать невозможно. Как правило, сколы ориентированы параллельно главным максимумам мелкой трещиноватости. По направлению подвижек преобладают сбросы, но установлены и надвиги. Повсюду одно из направлений растяжения совпадает с линией падения рудных залежей. Многие сколы выполнены дайками габбро, а на некоторых дайках в свою очередь развиты поверхности скольжения, образованные более поздними подвижками; некоторые дайки смещены секущими нарушениями. В пределах хромитовых тел эти дайки развиты более широко, чем в окружающей породе, и имеют более крупнозернистое сложение.

Как и на большинстве других комплексов ультраосновных пород, детали процессов дифференциации, внедрения интрузии и затвердевания на ультраосновном комплексе Moa также как следует не изучены. Известно, однако, что район Moa не подвергался особенно сильной деформации после образования ультраосновного массива; в результате многие первичные черты его сохранились как свидетельства прошедших процессов. С позиций любой возможной теории образования мы должны объяснить возникновение переслаивания пород переменного состава в руде, дунитах и перидотитах; показать, почему полосчатость в перидотитах почти всюду параллельна слоистости, а на отдельных участках отчетливо несогласна со слоистостью; увязать систему мелкой трещиноватости с плоскостными текстурами; объяснить, почему трещины двух основных максимумов выполнены различным материалом; и, наконец, установить причину преимущественного развития даек габбро в рудных залежах.

Гилд пришел к выводу, что хромитовая руда — это продукт ранней магматической дифференциации и что эта руда существовала в виде отдельных тел еще до внедрения ультраосновной интрузии в верхние горизонты земной коры. Он считал, что для разделения породы на пласты разного состава и образования крупных кристаллов времени после внедрения интрузива могло не хватить. Кроме того, кристаллы пироксена приобретали свою ориентировку в процессе роста под действием интрузивных сил, а парагенезис хромита, оливина и пироксена означает, что руда при этих температурах уже должна быть твердой. Такая точка зрения подтверждается присутствием в хромитах даек дунита, свидетельствующих о том, что рудные тела были достаточно хрупкими уже во время образования оливина. Кроме того, если плагиоклаз развивался как жильный минерал в хромитовых телах, окруженных дунитами, почти совершенно лишенными полевых шпатов, то есть основание предположить, что руды кристаллизовались при иной температуре, нежели оливин. Рудные тела сосредоточены в узкой зоне среди пород ультраосновного комплекса, а это означает, что интрузия произошла после затвердевания магмы. Параллельность рудных тел и полосчатых текстур в них свидетельствует о возникновении подобной ориентировки в процессе течения. Два самых крупных рудных тела, Кайогуан и Hapсисо — Кромита, весьма мало отличаются одно от другого по очертанию и составу (табл. 9.1); столь ничтожного различия нельзя найти у любой другой пары рудных залежей. Это говорит о том, что они могут быть обломками какого-то единого раздробленного тела, растащенными в процессе внедрения интрузива.

Гилд пришел к выводу, что ультраосновной комплекс Моа, вероятно, образовался в результате дифференциации базальтовой (?) магмы. Железо-магнезиальная фракция, состоящая из оливина, хромита и жидкости в интерстициях, в последующем была внедрена в вышележащие породы во время их резкого опускания. Период внедрения Гилд подразделяет на четыре стадии, частично перекрывающие одна другую: магматическую дифференциацию, внедрение интрузива; окончательную консолидацию и серпентинизацию. Последовательность процессов, в представлении Гилда, сведена в табл. 9.2.