Месторождения района Айрон-Спрингс, штат Юта

11.07.2018
Магнетитовые месторождения района Айрон-Спрингс, которые находятся несколько западнее Сидар-Сити, в юго-западной части штата Юта (фиг. 11.3), представляют собой другой пример интрузивно-метаморфического месторождения. Этот район упоминался ранее, когда говорилось о выносе железа в процессе позднемагматического выщелачивания как источника металлов. Теперь рассмотрим условия рудоотложения.

Рудное месторождение Айрон-Спрингс связано с тремя интрузивными массивами: Айрон-Маунтин, Гранит-Маунтин и Три-Пикс. Эти интрузивы располагаются цепочкой северо-восточного направления; каждый из массивов имеет овальную форму с длинной осью, равной 3—5 милям; массивы вытянуты в том же северо-восточном направлении. Помимо руд замещения, залегающих вдоль границ интрузивов, развиты вертикальные магнетитовые жилы в самих массивах. Из массивов Айрон-Маунтин и Гранит-Маунтин получено руды значительно больше, чем из массива Три-Пикс. Эти месторождения отличаются от магнетитовых тел Фьерро тем, что основная часть руд района Айрон-Спрингс, как правило, непосредственно развивается по известнякам, а не по ранее образованным скарнам.

Наиболее древняя порода, обнажающаяся в районе, — массивные, мощностью от 200 до 300 футов, голубые и серые известняки юрского возраста, известные как формация Хомстейк. Она включает базальный горизонт алевритов мощностью 15—20 футов, перекрытый пластом глинистых известняков мощностью 5—10 футов, для которого характерны знаки ряби и трещины усыхания. На формации Хомстейк залегает верхнеюрская формация Энтрада, представленная каштановыми и серыми сланцами, включающими линзы средне- и грубозернистых аркозовых песчаников. В зависимости от степени эрозии мощность формации меняется от 50 до 200 футов. Эродированная поверхность формации Энтрада несогласно перекрыта базальными конгломератами, которые переходят вверх по разрезу в пестрые пресноводные известняки, сланцы, песчаники и конгломераты формации Айрон-Спрингс — меловой толщи, мощность которой достигает 5000 футов. Формация Айроп-Спрингс смята в складки, эродирована и несогласно перекрыта формацией Кларон, — комплексом пород от мелового до эоценового возраста, представленных грубозернистыми валунными конгломератами, серыми и красными песчаниками и сланцами, а также белыми и розоватыми известняками. В «доклароновский» период формация Айрон-Спрингс подверглась складкообразованию и эрозии, вследствие чего мощность ее колеблется от 1000 до 5000 футов; редко где сохранился полный 5000-футовый разрез толщи. Местами формации Айрон-Спрингс и Энтрада полностью смыты и тогда формация Кларон залегает непосредственно на отложениях формации Хомстейк.

Все три упомянутые интрузивные тела являются лакколитами. Они внедрились вдоль подошвы формации Хомстейк, приподняв эту толщу вместе с перекрывающими ее отложениями.

Эти три лакколита близки по составу и сложены в основном кварцевыми монцонитами или гранодиорит-порфирами. Они характеризуются тонкозернистыми зонами закалки и, хотя заметных признаков ассимиляции вдоль контактов нет, они образовались из активной инъекции вязкого расплава.

Маккин после тщательных наблюдений и полевого картирования описал три зоны в пределах лакколитов, в каждой из которых отражены разные фазы процесса кристаллизации. Вдоль границ каждого интрузива развита маломощная периферическая зона тонкозернистых кварцевых монцонитов шириной 100—200 футов. Это устойчивая порода, образующая кровлю над внутренней зоной. Порода периферической зоны более тонкозернистая, менее хрупкая и характеризуется более высоким содержанием магнетита, чем кварцевые монцониты внутренней зоны. В ней встречены свежие фенокристаллы биотита и роговой обманки.

Кварцевые монцониты внутренней фазы более грубозернистые. Биотит и роговая обманка в них подверглись вторичному изменению, вследствие чего эта порода стала неустойчивой к выветриванию; для нее характерно образование низких осыпных холмов или плоских пустынных равнин. В отличие от кварцевых монцонитов периферической зоны во внутренних зонах свежая порода на поверхность выходит редко.

Как внутренняя, так и периферическая зоны каждого лакколита характеризуются трещиноватостью радиальной и концентрической ориентировки. Трещины прослеживаются на расстояние от нескольких футов до нескольких десятков футов каждая. Радиальные трещины в общем простираются почти под прямыми углами к концентрическим трещинам. И во внутренней, и в периферической зонах гидротермальное изменение в зальбандах трещин не отмечается.

Маккин описал еще третью зону в лакколитах (которую он назвал зоной развития трещин с измененными зальбандами), отделяющую внутреннюю зону от периферической; она выделяется сильно пересеченным рельефом. С обеих сторон каждой трещины развивается полоска осветления шириной от 1 до 6 и более дюймов (фиг. 11.4). В результате неравномерного выветривания в зоне развития трещин с измененными зальбандами образовалась характерная ребристая поверхность, потому что каждая зальбандовая каемка образует твердый гребень, который и возвышается в рельефе над окружающими кварцевыми монцонитами. Эта осветленная каемка переходит на расстоянии полдюйма в мягкие гидротермально измененные кварцевые монцониты, которые характерны для внутренней зоны. Темноцветные минералы в зальбандовых каемках осветлены до светло-зеленых или белых. В зоне развития трещин с измененными зальбандами осветлено около 20% объема породы. Различия между тремя зонами лакколитов обусловлены, по-видимому, характером и степенью вторичного изменения; состав первичных пород здесь роли не играет.

Среди трещин с измененными зальбандами выделены радиальные, концентрические и диагональные. Радиальная система является продолжением радиальных трещин внутренней зоны, которые ориентированы по нормали к интрузивному контакту и имеют вертикальное падение. Концентрические трещины, напротив, простираются параллельно интрузивному контакту и падают в сторону интрузива под прямым углом к его контакту. Изогнутые трещины, которые ответвляются от радиальных и концентрических, классифицируются как диагональные (фиг. 11.5). Около 30—50% трещин с измененными зальбандами выполнены магнетитом с небольшим количеством пироксена, апатита, кальцита и гематита. Гребенчатые текстуры и жеоды указывают на то, что это действительно жилы выполнения, а не замещения. Число жил чрезвычайно велико. Насчитываются тысячи жил мощностью менее четырех дюймов, десятками исчисляются жилы мощностью в несколько футов, и лишь некоторые из них имеют мощность свыше 10 футов. Большая часть относительно крупных жил приурочена к радиальным трещинам, реже — к концентрическим и диагональным. В общем радиальные жилы имеют клинообразную форму, они утолщаются к краям лакколитов как в плане, так и в поперечном разрезе.

Согласно результатам химических анализов, железо, отложенное в трещинах и замещающее известняки, поступало из зоны развития трещин с измененными зальбандами. Измененная в результате вторичных процессов внутренняя зона содержит примерно то же количество железа, что и неизмененная периферическая зона, т. е. около 3%, но все осветленные зальбандовые каемки относительно обеднены железом. Полагают, что того количества железа, которое было выщелочено из всех этих пород, с избытком могло бы хватить для образования всех рудных залежей в лакколитах и вокруг них.

По результатам детального картирования установлено, что рудные месторождения приурочены к выступам в кровле лакколитов. Там, где кровля интрузива не была достаточно выпуклой, оруденение отсутствует как в трещинах, так и в окружающих известняках. Очевидно, в процессе кристаллизации магмы был такой критический период, когда из-за трещиноватости кровли летучие могли покинуть лакколит. Лакколит Три-Пикс имел относительно плоскую кровлю, по периферии которой не возникали трещины, способные обеспечить вынос минерализаторов. Поэтому данный интрузив обладает весьма неширокой зоной развития трещин с измененными зальбандами и относительно бесперспективен в отношении железа. Следует особо отметить, что в прогибах кровли лакколита Три-Пикс руд нет в отличие от лакколитов Гранит-Маунтин и Айрон-Маунтин, где эти места интенсивно минерализованы.

В экзоконтакте лакколитов оруденение образовалось лишь на тех участках, где позднеинтрузивные трещины растяжения и зоны брекчий доходили до зоны развития трещин с измененными зальбандами. Богатые железом флюиды, способные перемещаться из зоны развития трещин с измененными зальбандами через периферическую зону, задерживались в известняках Хомстейк и образовывали в них интрузивно-метаморфические залежи.

Метасоматические рудные тела в известняке Хомстейк достигают 1000 футов но падению и простиранию, а мощность их местами достигает 200 футов. Они представлены удлиненными телами, неравномерно распределенными вдоль интрузивного контакта. Рудные тела отделяются от кварцевых монцонитов горизонтом базальных алевритов формации Хомстейк, а их внешние границы совпадают с направлением слоистости только на тех участках, где известняки замещаются на полную мощность (фиг. 11.6).

Отложение руд не предопределялось развитием скарнов, хотя слюда, кварц, гранат и некоторые кальциевые силикаты ассоциируют с рудой. В небольшой степени проявилось дорудное оквар-цевание, но и оно не контролировало локализацию оруденения. Апатит обнаруживается и в жилах, и в рудах замещения; он концентрируется вдоль лежачего бока интрузивно-метаморфических залежей. Сульфиды меди и железа присутствуют в небольшом количестве в рудах замещения, они развиты в тех частях рудных тел, которые залегают наиболее далеко от интрузива.

Выводы Маккина заключаются в следующем. Руды месторождения Айрон-Спрингс берут начало из отдельных участков внутри лакколитов в результате выщелачивания из ферро-магнезиальных минералов на поздних стадиях интрузивной деятельности; после выноса железа оставались участки осветленных и измененных кварцевых монцонитов. До окончательной раскристаллизации внутренних частей лакколитов, но после того, как внешние зоны интрузивов затвердели настолько, что в них могли оставаться открытыми трещины растяжения, волнообразные движения кашеобразной массы кристаллов в глубинной части интрузивов вызывали образование выступов в кровле, а в связи с соответствующим растяжением происходило локальное трещинообразование. Заключительный период становления лакколитов характеризовался последовательным развитием трещин в кровле массивов, а не одноактным действием растягивающих усилий во всем интрузиве. Наряду с трещинообразованием растягивающие усилия снимались в результате возникновения сколов и зон брекчий. Всюду, где породы периферической зоны были нарушены трещинами или зонами брекчий, железосодержащие флюиды внутренних частей интрузивов проникали в вышележащие известняки и образовывали метасоматические залежи. Если бы железосодержащие флюиды могли свободно выноситься из лакколитов, то, возможно, образовались бы непрерывные пластообразные залежи железных руд. Однако на самом деле руды залегают спорадически, т. е. в критическую фазу рудообразования минерализаторы следовали лишь по отдельным рудоподводящим каналам.

Редкие останцы периферической зоны кварцевых монцонитов на срезанной верхней части лакколитов заставляют предположить, что покрывающая толща осадочных пород залегала не очень высоко над современной поверхностью кварцевых монцонитов. Во время внедрения интрузивов и рудообразования мощность покрывающих горизонтов составляла 3000—6000 футов. Следовательно, руды этого месторождения сформировались на относительно небольших глубинах по сравнению с обычными проявлениями интрузивно-метаморфических образований. Рудоносные растворы избирательно замещали известняки, «избегая» пласт алевритов, в чем выражается химический контроль рудоотложения. Если бы известняков поблизости не оказалось, рудоносные растворы, вероятно, мигрировали бы на некоторое расстояние от лакколитов, прежде чем произошло бы осаждение железа.