Осадочные месторождения цветных металлов

11.07.2018
Если где-либо имеется источник ионов металла и благоприятные окислительно-восстановительные условия для осаждения, там создается возможность формирования рудного месторождения. Такие условия встречаются в некоторых бассейнах, где гниющие органические остатки или жизнедеятельность бактерий способствуют возникновению чрезвычайно сильной восстановительной обстановки и где накопления обломочных отложений практически не происходит. По-видимому, к этой категории принадлежат некоторые крупные месторождения, но относительно каждого из них остается неясным, действительно ли рудные минералы имеют сингенетическое происхождение. Вероятно, основное возражение против подобного механизма рудоотложения состоит в том, что неизвестен источник поступления металлов; обычные морские воды не могут поставлять их в ощутимых количествах. Однако если имеются металлические ионы, то с точки зрения химиков, никаких возражений против возможности их осаждения в восстановительной среде осадконакопления нет.

Европейские геологи уже давно придерживаются представления о сингенетическом происхождении месторождений медистых сланцев близ Мансфельда (ФРГ). Даже на такого убежденного магматиста, как Линдгрен, произвели большое впечатление серьезные доказательства, выдвинутые в пользу гипотезы сингенетического происхождения этого месторождения. Рудные минералы представлены сульфидами — борнитом, халькозином, халькопиритом, галенитом, сфалеритом, тетраэдритом и пиритом. В рудах обнаружены также в небольших количествах серебро, никель, кобальт, селен, ванадий и молибден. Главнейшим металлом, извлекаемым из этих черных битуминозных сланцев, является медь; ее среднее содержание на большой площади достигает 3%. Формация медистых сланцев (купфершифер) имеет мощность всего лишь около 2 футов, но она развита на площади более 20000 кв. миль, в пределах длинного узкого залива пермского моря. Чрезвычайно тонкие выделения сульфидов рассеяны в массе медистых сланцев, причем максимальные их концентрации обнаружены в подошве пласта. Медистые сланцы залегают на маломощном горизонте конгломератов и перекрыты известняками. В них содержатся остатки морской фауны и флоры, но они не представляют собой экологической ассоциации. Очевидно, обстановка того времени была похожа на современные условия Черного моря — воды были неглубокими, застойными, неблагоприятными для развития флуоресцирующей фауны. Отложение руды, вероятно, обусловливалось адсорбцией металлов из морской воды в процессе медленного накопления осадков.

Некоторые геологи утверждают, что многие типы тонкозернистых полосчатых сульфидных руд, похожие на руды района Раммельсберга (ФРГ) (фиг. 17.8), представляют собой осадочные образования. Несмотря на то что многие европейские геологи связывают происхождение подобных месторождений с сингенетическими процессами, в США эта теория не пользуется широким распространением. Прежде всего, неясна химическая сторона процесса: как металлы могут поступать в бассейн отложения? Кроме того, в результате детального изучения многочисленных полированных шлифов из руд установлена сложная последовательность явлений замещения, которую не удается совместить с гипотезой сингенетического происхождения. Тем не менее сторонники сингенетической теории подкрепляют свои представления многочисленными геологическими данными.

В пользу сингенетического происхождения месторождении медных руд Северной Родезии выступают Шнейдерхён, Гарлик и Дэвис. Руды этих месторождений, в которых содержится несколько процентов меди (в виде рассеянной вкрапленности халькопирита, борнита и халькозина), залегают в докембрийских осадочных породах — главным образом в углистых сланцах, но, кроме того, они известны и в породах, не содержащих глинистых частиц. По результатам ранних исследований, руды относились к гидротермальным, но предполагаемый интрузивный источник меди оказался древнее рудовмещающих пород. Распределение минерализации — ограниченное узкими стратиграфическими пределами на площади в несколько квадратных миль — трудно объяснить с позиции защитников гипогенных процессов, но оно выглядит вполне возможным с точки зрения сторонников сингенетического происхождения. Протяженные рудоносные горизонты залегают в толще переслаивающихся песчаников, аркозов, сланцев, конгломератов и доломитов, подвергшейся слабому региональному метаморфизму (зеленокаменная фация); в южной части района наблюдается постепенный переход в эпидот-амфиболовую фацию. Обнаружено, что осадочные породы и рудные минералы распределены в определенной зональной последовательности относительно древней береговой линии. В направлении от берега к бассейну наблюдается смена фаций от безрудных кварцитов и доломитов к глинистым сланцам, а в пределах сланцевой фации — от халькозина к борниту, затем к халькопириту и, наконец, к пириту. Таким образом, отношение меди к железу уменьшается с расстоянием от береговой линии. Приуроченность этих фаций к складкам или иным структурным элементам не обнаружена. Поддерживая такое толкование зональности, Дэвис указывал на очевидную трансгрессивную природу осадочных напластований и скоплений рудных минералов. Тем не менее есть важные данные, свидетельствующие в пользу того, что по меньшей мере часть руд имеет эпигенетическое происхождение. В доводах магматистов подчеркивается наличие в рудах структур замещения и небольших секущих рудных прожилков. Сторонники сингенетической теории утверждают, что часть руд была переотложена в процессе метаморфизма; они же обращают внимание на замечательно постоянную приуроченность месторождений к определенным стратиграфическим горизонтам. Изучение изотопов серы показало биогенное ее происхождение, что, по-видимому, служит аргументом в пользу сингенетической гипотезы. В настоящее время эту проблему нельзя считать решенной, поскольку имеются данные в поддержку обеих гипотез; между прочим, среди родезийских геологов все большую популярность приобретает сингенетическая теория.

В заключение можно указать, что геологи США не склонны к представлениям о сингенетическом происхождении пластовых месторождений цветных металлов. Они понимают, что с помощью этой гипотезы можно решить лишь некоторые проблемы. До тех пор пока не будут получены новые данные, вопрос о происхождении многих подобных месторождений следует рассматривать как открытый для дебатов.