Рудник «Магма», штат Аризона

11.07.2018
На руднике «Магма», расположенном в Сьюпириоре, Аризона (фиг. 13.5), известны как жилы, так и метасоматические руды, образовавшиеся в мезотермальных условиях. На руднике добывались медь, серебро, золото, цинк и в меньшей мере — свинец. Ранний период эксплуатации рудника связан с разработкой двух богатых жил, а в 1950 г. было обнаружено крупное рудное тело, сложенное метасоматическими рудами.

Широко распространенные на поверхности породы докембрийского и палеозойского возраста на востоке района Сьюпириор с угловым несогласием перекрыты третичными вулканогенными дацитами; к этому, собственно, и сводится геологическая колонка района. К до кембрийским образованиям относится метаморфический комплекс пород, известный под названием кристаллические сланцы Пайпал, а также более молодая толща, сложенная конгломератами, глинистыми сланцами, кварцитами и подчиненными известняками. Наиболее молодыми из докембрийских пород являются кварциты Трой, несогласно залегающие на древних докембрийских осадках. Отложение кварцитов Трой сменилось периодом деформации и эрозии, в результате чего возникло широко распространившееся несогласие, хотя в пределах рудника «Магма» угловое несогласие и не отмечено. Среди пород верхнего докембрия обнаружено два диабазовых силла общей мощностью 3100 футов. Интрузия диабазов, возможно, относится также к докембрию, однако не все разделяют эту точку зрения.

Кембрийские породы представлены кварцитами, которые литологически похожи на кварциты Трой и могут быть приняты за них. Эти кембрийские кварциты в районе рудника имеют мощность 425 футов и, возможно, являются эквивалентом кварцитов Болза (или формации Абриго) в южной Аризоне. Помимо этих кварцитов, палеозойские породы представлены девонскими известняками Мартин — 340 футов, миссисипскими известняками Эскаброза — 420 футов, а также пенсильванскими известняками Нако — свыше 1200 футов. Кроме того, в районе рудника известны послекарбоновые кварц-монцонит-порфировые дайки и более молодые (позднекайнозойские) базальтовые дайки. Кварцевые монцониты на тех участках, где они пересечены главной жилой, минерализованы, а базальтовые дайки внедрились значительно позднее завершения процесса оруденения.

Осадочные породы в период ларамийского орогенеза были смяты в складки и рассечены разломами. Вдоль широтных разломов, ориентированных перпендикулярно направлению региональных сжимающих сил, внедрялась кварц-монцонитовая магма, а вскоре после этого по тем же разломам, как по проводящим каналам, стали циркулировать восходящие рудные растворы; подвижки по разломам, по-видимому, продолжались и в период рудоотложения. В результате этих подвижек происходило брекчирование монцонитовых порфиров, а вновь образованные полости приоткрывания становились путями циркуляции рудоносных растворов. Полагают, что кварцевые монцониты и руды обязаны своим происхождением глубоко погребенной магматической массе типа батолита, а шток кварцевых диоритов, выходящий на поверхность менее чем в двух милях севернее рудника «Магма», принимают за сателлит этого батолита. Иострудные тектонические нарушения, связанные с периодом образования вулканогенных дацитов, ориентированы преимущественно в направлении от меридионального до северо-западного. Вероятно, эти деформации и вызвали общий наклон слоев к востоку.

Шильные тела рудника «Магма» приурочены к двум параллельным широтным разломам. Основная масса руды была добыта из рудных столбов жилы Главной (она же жила Магма), залегающей в зоне разлома, вертикальное смещение по которому достигает 500 футов, а горизонтальное — даже превышает эту величину. На поверхности плоскость разлома имеет широтное простирание и падение на север под углом 65°, но ниже горизонта 900 футов падение становится южным под углом 78°, а простирание меняется на северо-восточное с углом падения 80°. Большая часть руд сосредоточена в пределах одного крупного выдержанного на глубину рудного столба, который полого погружается в плоскости жилы к западу, но известны и изолированные рудные скопления меньшего размера к западу и востоку от главного столба (фиг. 13.6). Минерализация прослежена по простиранию на 9000 футов, а по падению — на 5000 футов. На отдельных горизонтах главный рудный столб прослеживается вдоль простирания разлома более чем на 2000 футов. Руда выполняет открытые полости вдоль зоны разлома; ширина этих полостей колеблется от долей фута до 40 футов, но основная масса руд формируется за счет метасоматического замещения брекчий и раздробленного материала. Другой минерализованный разлом, известный как жила Кернер, расположен приблизительно в 1100 футах южнее жилы Магма. Несмотря на то что эта параллельная жиле Магма структура аналогично минерализована, размеры ее значительно скромнее и руды здесь в настоящее время не разрабатываются.

Мощность рудного выполнения в жилах отчасти зависит от хрупкости и способности вмещающих пород вступать в реакции с растворами. Мощные богатые рудные столбы обнаружены среди диабазов, которые после брекчирования стали проницаемыми, а в менее компетентных кристаллических сланцах Пайнал разломы многократно разветвляются и выклиниваются. Кроме того, для отложения массивных метасоматических руд оказались благоприятными и некоторые карбонатные горизонты.

Одна из пачек известняков Мартин особенно была благоприятной для рудоотложения; она имеет мощность 30—50 футов и в стратиграфическом разрезе занимает место в 20 футах над кварцитами Болза. Помимо того что эти известняки близ жилы Магма на 30 футов с каждой стороны от нее замещены рудами, они также являются вмещающими для крупного плащеобразного рудного тела, расположенного восточнее жильных рудных тел — между разломами Магма и Кернер.

Это плащеобразное рудное тело приурочено к широтной жиле, которая, по-видимому, представляет собой второстепенную южную апофизу жилы Магма. Процессы замещения развивались в одном стратиграфическом горизонте известняков Мартин, в результате чего образовалось рудное тело средней мощностью 20 футов с тем же падением, что и у горизонта известняков, — 30° на восток. Этот горизонт на 750 футов к югу и 200 футов к северу от жилы нацело замещен сульфидами. Предел распространения метасоматических руд по падению не установлен, но прослежены они только на 5000 футов по падению. Разведочными работами выяснено, что апофизы пластового рудного тела по восстанию распространяются приблизительно до горизонта 2000 футов. Меридиональный пострудный разлом рассекает плащеобразное рудное тело на два разобщенных блока; видимое горизонтальное смещение по этому разлому подчиняется правилу левой руки и достигает почти 400 футов (фиг. 13.7).

И жилы и метасоматические пластовые тела представлены массивными сульфидными рудами, состоящими из борнита, халькопирита, пирита, сфалерита, энаргита, теннантита, галенита, халькозина, дигенита и штромейерита. Перечисленные минералы распределены в рудах неравномерно. Так, те участки, где жилы залегают в диоритах, обогащены медью, а верхняя восточная часть жилы Магма, наоборот, небогата медью, но она отличается повышенным содержанием сфалерита. Считают, что существенные различия в минеральном составе руд свойственны зонам, параллельным плоскостям напластования вмещающих пород, в силу чего на схеме размещения различных зон (фиг. 13.6) они также выглядят как бы наклоненными к востоку. Вместе с тем чередование минеральных зон не соответствует чередованию горизонтов с различным литологическим составом. Для верхней зоны характерны минералы цинка и серебра, для средней — руды, состоящие из халькозина, борнита, халькопирита, теннантита, а для нижней — руды с энаргитом, борнитом, пиритом и халькопиритом. Говоря о валовом минеральном составе руд пластового тела, надо упомянуть спекулярит, пирит, халькопирит, борнит, халькозин, а также второстепенные минералы — кварц, магнетит и барит. Для средней зоны этого рудного тела характерны минералы серебра, золота, цинка и свинца.

По данным парагенетического изучения руд, пирит — наиболее ранний из всех сульфидов — отлагался, явно замещая гематит (фиг. 13.8). Вслед за пиритом выделялись сфалерит и, возможно, энаргит; еще позднее кристаллизовались галенит и штромейерит. Последние, вероятно, отлагались почти в то же время, что и главные минералы меди — теннантит, борнит, халькопирит и дигенит.

Отложение руд сопровождалось изменением боковых пород — серицитизацией и окварцеванием. Наиболее интенсивно эти процессы проявились в диабазовых силлах, но изменениями затронуты также кристаллические сланцы и кластические осадочные породы. Некоторые разновидности известняков, залегающих ниже пластового рудного тела, осветлены, но в целом карбонаты представляют собой относительно устойчивые породы.

Несмотря на то что имеется определенная корреляционная зависимость между минеральным составом руд и типом вмещающих пород, общая картина зональности, видимо, не зависит от стратиграфии. Если бы такая зависимость была, отдельные зоны должны были бы соответствовать определенным литологическим горизонтам. На самом же деле в шиле Магма границы зон располагаются в пределах отдельных горизонтов пород (например, в диабазах), а не по их контакту. Вообще говоря, минеральные ассоциации, слагающие глубоко залегающие руды, образовались при более высоких температурах, чем минералы зон, расположенных близ поверхности. Подобные взаимоотношения позволяют предполагать, что причиной проявления зональности был температурный градиент. На значительном расстоянии от источника тепла изотермы должны были располагаться приблизительно горизонтально; если, как установлено, рудные зоны параллельны плоскостям напластования, значит руды отложились еще до того, как произошел наклон слоев.

Близ дневной поверхности руды окислялись, а там, где в их составе был пирит, возникали сульфаты железа и серная кислота; метеорные воды частично растворяли медь и переносили ее вниз, в зону вторичного сульфидного обогащения. Зона окисления имеет в общем восточное склонение, т. е. она ориентирована приблизительно параллельно слоистости вмещающих пород, что лишний раз свидетельствует о наклоне слоев уже после рудоотложения.

В заключение следует подчеркнуть, что руды месторождения Магма образованы восходящими растворами, начавшими мигрировать вдоль широтных разломов вскоре после того, как по тем же структурам внедрились дайки кварцевых монцонитов. Ширина полостей приоткрывания и мощность рудного выполнения в отдельных участках разлома зависела от степени брекчирования и дробления пород, что в свою очередь было связано с физическими и химическими свойствами вмещающих толщ и их способностью изменяться под действием растворов. Руды распределяются зонально, с одной стороны, вследствие постепенного уменьшения термического градиента в процессе рудоотложения, а с другой — вследствие особых химических свойств вмещающих пород, точнее, в в результате комбинированного действия обоих этих факторов. В тех участках, где рудоносные растворы соприкасались с маломощными, но реакционноспособными горизонтами нижней части известняков Мартин, образовались весьма богатые массивные метасоматические руды. Основная масса рудных минералов месторождения — от наиболее раннего сфалерита до самых поздних минералов меди — образовалась при мезотермальных условиях.