Месторождения района Кер-д’Ален, штат Айдахо

Район Кер-д’Ален в Айдахо (фиг. 13.2) — один из крупнейших свинцово-цинково-серебряных районов мира; он может служить превосходным примером широкого распространения мезотермальных руд. Co времени его открытия (в 1879 г.) здесь добыто огромное количество руды, стоимость которой определяется в миллиард долларов. Большая часть продукции представлена свинцово-цинково-серебряными рудами, но в последнее время, после того как на юге района были обнаружены месторождения тетраэдрита, кроме традиционных металлов, стали добывать медь и сурьму. О рудных месторождениях района Кер-д’Ален написано много хороших работ.

Рудники района Кер-д’Ален располагаются в пределах полосы, вытянутой с запада на восток на 25 миль при ширине 10 миль (фиг. 13.3). Близ северной границы этой полосы в ранний период освоения района разрабатывались золотые рудники, к центральной части приурочена основная масса товарной руды — месторождения свинца и цинка, а на юге обнаружены руды меди и серебра. Таким образом, в рудном районе Кер-д’Ален проявлена зональность.

В пределах участка распространения месторождений выделяются три группы пород: верхнедокембрийские осадки серии Белт, прорывающие их изверженные породы, третичные и четвертичные рыхлые кластические породы. Первая из выделенных групп пород представлена в основном кварцитами, аргиллитами и известковистыми образованиями; ее максимальная суммарная мощность превышает 20 000 футов. Многочисленные трещины усыхания, следы ряби, косая слоистость и строматолиты свидетельствуют о формировании большей части пород этой серии в условиях мелководья. В процессе картирования в пределах серии Белт выделено шесть горизонтов, отличающихся один от другого по литологическому составу. Они сменяются в следующем порядке (снизу вверх): формация Причард — черные аргиллиты и глинистые кварциты мощностью до 12 000 футов; формация Берк — переслаивающиеся серые и белые, отчасти глинистые кварциты мощностью 1800—2400 футов; формация Реветт — массивные серые и белые кварциты с прослоями глинистых кварцитов, общей мощностью 2100—3400 футов; формация Сент-Регис — тонко переслаивающиеся фиолетовые и фиолетово-серые аргиллиты и кварциты; формация Уоллас — серо-черные известковистые аргиллиты, а также белые и серые известковистые кварциты, общей мощностью 4500—6000 футов; формация Страйпт-Пик — фиолетовые, розовые, зеленые кварциты и известковистые аргиллиты, общей мощностью 1500 футов. В пределах последней, по-видимому, руды не встречаются.

В период ларамийского орогенеза породы района были интенсивно дислоцированы, в них образовались складки и разломы, а в последнюю, постскладчатую, фазу орогенеза произошло внедрение интрузивных пород — монцонитовых штоков, сопровождавшихся силлами и дайками диабазов и лампрофиров. Штоки монцонитов, состав которых колеблется от диоритов и кварцевых монцонитов до сиенитов, по-видимому, являются сателлитами батолита Айдахо. Определенно установлено, что образование по крайней мере одного из диабазовых силлов предшествовало не только образованию монцонитов, но и складчатости, однако лампрофиры и большая часть диабазовых даек относительно монцонитов более поздние.

Удивительно, что, несмотря на возраст и степень проявления складчатости, породы серии Белт в общем подверглись слабому метаморфизму; лишь аргиллиты разбиты кливажем типа сланцеватости, а рыхлые обломочные породы превратились в большинстве случаев в кварциты. Вместе с тем в осадочных породах близ контактов некоторых монцонитовых штоков проявился характерный для околоинтрузивных зон метаморфизм, выразившийся в осветлении, серицитизации и даже гранитизации.

Как показано на фиг. 13.3, в пределах района выявлено несколько разломов запад-северо-западного простирания; из них наиболее ярко выражен крупный разлом Осборн, хорошо прослеживаемый и за границами рудного района Кер-д’Ален. Он падает на юг под углом 55—65°, а смещение его крыльев по линии падения равно 15 000 футам; горизонтальная составляющая смещения, вероятно, значительно больше. Собственно зона разлома представляет собой полосу рассланцованных, брекчированных и перетертых пород, ширина которой колеблется около 100—200 футов. Южнее разлома Осборн отмечены параллельные и ориентированные под острым углом к нему разломы, которые, по-видимому, следует считать структурами второго порядка — результатом перемещений по основному тектоническому нарушению; все они также падают на юг. Тектонические напряжения, возникшие в результате смещений по этим главным нарушениям, привели к образованию локальных полостей приоткрывания, по которым и поднимались минералообразующие растворы. Основные структурные элементы, располагающиеся в висячем и лежачем боках разлома Осборн, ориентированы различно. Так, в висячем боку оси складок вытянуты параллельно разлому, т. е. в широтном направлении, а в лежачем боку простирание складок и разломов колеблется от северного до северо-западного.

Большая часть рудных месторождений располагается вдоль трещин и сколовых зон в породах серии Белт. Меньшая часть проявлений минерализации обнаружена в монцонитовых штоках и диабазовых дайках, что служит доказательством дорудного возраста последних. Лампрофировые дайки внедрились, когда рудные месторождения уже были сформированы. Руды сконцентрированы вдоль участков интенсивной структурной деформации, а также среди хрупких пород, поддающихся брекчированию. Там, где породы были хрупкими, а плоскости напластования располагались под острым углом по отношению к простиранию зон скола, возникали открытые трещины. Например, кварциты по сравнению с аргиллитами представляются более благоприятными для оруденения. И действительно, на руднике «Поля-рис» минерализованы многие трещины, залегающие в породах формации Сент-Регис, но когда те же трещины пересекают породы формации Уоллас (фиг. 13.4), они оказываются уже безрудными.

Рудные минералы представлены в основном галенитом, сфалеритом, тетраэдритом, халькопиритом, пирротином, магнетитом, арсенопиритом, а также, но в меньшей мере, борнитом, халькозином, антимонитом, буланжеритом, бурнонитом, герсдорфитом (NiAsS), шеелитом и уранинитом. Арсенопирит считается индикатором участков с промышленным оруденением, поскольку он располагается с внешней стороны рудных столбов, тем самым резко их оконтуривая. В числе главных жильных минералов следует назвать кварц, сидерит, прочие карбонаты, пирит, а для некоторых участков — и барит. Перечисленные рудные и жильные минералы образуют типичную мезотермальную парагенетическую ассоциацию. Несмотря на то что в результате геотермометрических исследований в ряде случаев не были получены убедительные данные, определенный температурный интервал позволяет характеризовать месторождение как мезотермальное.

Свинцово-цинковые руды Кер-д’Ален содержат свинца и цинка в среднем около 10%, а также около одной унции серебра на каждый процент свинца. Последнее обстоятельство, однако, не означает, что серебро содержится в галените, так как установлен серебросодержащий тетраэдрит; встречаются случаи совместного отложения последнего с галенитом.

Трудно установить парагенетическую последовательность образования минералов для района в целом, но жильные минералы, вообще говоря, начали отлагаться раньше, а большинство из них продолжало отлагаться и в течение сульфидной стадии. К числу наиболее ранних рудных минералов относятся магнетит, пирротин и арсенопирит, промежуточное положение занимают тетраэдрит, галенит и сфалерит, а халькопирит выделялся одним из последних. В этом ряду последовательного выделения минералов не упомянуты акцессорные минералы, поскольку порядок их отложения еще не выяснен и даже вопрос о парагенезисе главных минералов продолжает оставаться дискуссионным. Некоторые из акцессорных минералов образовались, по-видимому, в результате реакций между какими-то двумя другими соединениями; например, бурнонит скорее всего представляет собой промежуточный продукт процесса замещения тетраэдрита галенитом.

В большинстве случаев минерализация встречается в измененных (осветленных) вмещающих породах. Зоны изменения вытянуты параллельно осям антиклиналей и разломам, и, как правило, эти зоны служат хорошим поисковым признаком. Авторы почти всех работ связывают выщелачивание с процессом калиевого метасоматоза и превращением глинистого материала в серицит, однако это предположение было опровергнуто, так как было показано, что в неизмененных аргиллитах содержится столько же серицита, сколько и в измененных. Помимо серицита, который остается предметом споров, в измененных зонах присутствуют также рассеянный пирит, кварц, карбонаты, а в близповерхностных участках — хлорит.

Руды Кер-д’Ален продолжительное время считали ларамийскими, но после исследования изотопного состава свинца оказалось, что главная стадия минерализации либо относится к докембрию, либо она протекала в результате выноса галенита из какого-то источника, имеющего докембрийский возраст. В течение ларамийского орогенеза монцонитовые штоки прорывали уже смятые в складки породы серии Белт, а крупные разломы служили проводящими каналами для восходящих гидротермальных растворов, проявившихся позднее, поскольку по разломам по мере кристаллизации все более глубоких частей рудоносного батолита происходили повторные приоткрывания. Поздние дифференциаты магмы этого более глубокого источника были обогащены калием, свинцом, цинком, медью, серебром, золотом, серой, мышьяком и другими элементами. Наиболее ранняя стадия минерализации охватила лишь сам плутон, внешняя оболочка которого испытала в позднемагматический этап воздействие растворов, обогащенных калием. Первоначально эта оболочка по составу, видимо, соответствовала диориту, но была преобразована в монцонит и сиенит. Возможно также, что одновременно вмещающие породы подверглись серицитизации, но масштабы ее проявления были меньше тех, которые предполагались предыдущими исследователями. Следует обратить внимание на то, что серицит является одним из немногих постоянно устойчивых минералов ореола изменения и что он служит индикатором мезотермальных условий рудообразования. Собственно процесс оруденения относится к наиболее поздней фазе гидротермальной активности, а интрузивная деятельность в целом завершается внедрением лампрофировых даек.