Аргиллизация пород на месторождениях меднопрофильных руд

Гидротермальное глинистое изменение вмещающих пород среднетемпературных месторождений меднопорфировых руд известно на западе США и в СССР. Геологическое строение месторождений этого типа повсеместно сходное: они приурочены к порфировым штокам монцонитового и гранодиоритового состава, прорывающим более древние эффузивные, осадочные или метаморфические породы. Возраст меднопорфировых месторождений США датируется как мезозойский или раннетретичный. Повсеместно отмечается более раннее, высокотемпературное, предшествующее аргиллизации изменение пород — обычно это так называемый калиевый метасоматоз, выражающийся в образовании серицита, биотита и калиевого полевого шпата.

Месторождение Кэстл Доум (шт. Аризона) приурочено к штоку кварцевых монцонитов, интрудировавшего сланцы докембрийского возраста; кварцевые монцониты секутся дайками диабазов и прорываются мелкими телами гранит-порфиров. В позднетретичное время район был перекрыт мощными потоками дацитовой лавы. Рудное тело слагается из серии узких близко расположенных друг к другу крутопадающих кварц-сульфидных жил и вкрапленности сульфидов в блоках измененных пород, заключенных между жилами. Рудные минералы: пирит, халькопирит, молибденит.
Медная минерализация месторождения Силвер-Белл (шт. Аризона) последовала за внедрением штока кварцевых монцонит-порфиров в поле докембрийских аляскитов и послепалеозойских дацитовых лав с интрузиями дацитов. Среди рудных минералов преобладают пирит и халькозин, оруденение прожилково-вкрапленное.
В районе месторождения Санта-Рита (шт. Нью-Мексико) ларамийский шток гранодиорит-порфиров прорывает пенсильванские и меловые сланцы и песчаники, содержащие силлы кварцевых диоритов. Гранодиорит-порфировый шток в свою очередь сечется дайками того же состава и содержит тела эксплозивных брекчий, сингенетичных с вмещающей их интрузией. Руды вкрапленно-прожилковые, халькозиновые, с небольшим количеством молибденита.
На месторождении Сан-Мануэл (шт. Аризона) рудные тела (вкрапленные пирит-халькопиритовые руды) залегают среди измененных кварцевых монцонитов, монцонит-порфиров и диабазов. Наиболее древними из перечисленных пород являются кварцевые монцониты, которые прорываются мелкими штоками монцонит-порфиров, а последние секутся дайками диабазов. Послерудные риолиты образуют дайки и неправильной формы интрузивные тела.
Строение и состав ореолов изменения пород на рассматриваемых месторождениях отражены в зонограммах.

Ореолы измененных пород шириной 1 км и более обычно расчленяются на три части. Во внешней зоне слабого изменения типоморфными минералами являются хлорит и нередко минералы группы эпидота в псевдоморфозах по темноцветным минералам. Плагиоклаз может быть в незначительной степени замещен глинистыми минералами (характерен монтмориллонит) в ассоциации с эпидотом или без него, либо остается почти свежим (как в Санта-Рита). Промежуточная зона (или несколько зон) имеет существенно глинистый состав новообразований в псевдоморфозах по темноцветным минералам и плагиоклазу. Эта часть ореола иногда разделяется на две подзоны: внешнюю каолинит-монтмориллонитового состава и внутреннюю каолинит-гидрослюдяного состава. Ho чаще эта зона описывается как содержащая монтмориллонит, каолинит и гидрослюду, либо только два последних минерала.
Внутренняя рудоносная зона имеет более сложный состав. Типоморфными минералами этой зоны являются гидрослюда, серицит и кварц, часто сохраняется небольшое количество каолинита. Гидрослюдяно-серицит-кварцевая ассоциация наиболее тесно связана с рудоотложением. В одних случаях, например в рудном поле Кэстл Доум, породы этой зоны образуют узкие оторочки около кварц-сульфидных жилок в пределах промежуточной зоны каолинитового или каолинит-монтмориллонитового состава. Мощность ореола кварц-гидрослюдяного изменения резко возрастает в блоках с большим количеством сближенных жил, достигая в ряде случаев нескольких сотен метров. Образование гидрослюдяно-серицит-кварцевой ассоциации по породам каолинитового и монтмориллонитового состава отмечается большинством исследователей. Серицитовые, а не гидрослюдяные параметры минерала никем не были доказаны и возможно «серицит» является крупночешуйчатой гидрослюдой.
Очевидно, аргиллизации предшествовала слабая серицитизация плагиоклаза, проявленная почти на всех месторождениях меднопорфировых руд. Ассоциация хлорит — эпидот — гидробиотит — пирит в псевдоморфозах по темноцветным минералам во внешней части ореола, именуемая обычно пропилитовым изменением, многими геологами рассматривается как предшествующее аргиллизации изменение, однако другими исследователями правомерность такой интерпретации процесса изменения пород ставится под сомнение.
На месторождении Сан-Мануэл закартирована не включенная в зонограмму кварц-алунитовая зона в виде овала размером 20х300 м среди пород гидрослюдяной зоны (в зонограмме зона 2). Породы кварц-алунитовой зоны состоят из каолинита, алунита и кварца с примесью гидрослюды, аллофана и галлуазита. Скважина, пробуренная под эту зону, не вскрыла аналогичных пород на глубине. Г. Швартц предполагает, что эта зона является центральной частью ореола, но более вероятна ее принадлежность к вышележащей уничтоженной эрозией «сольфатарной шляпе» вторичных кварцитов, подобной описываемой ниже для Беганьского месторождения.

Сведения о Коунрадском месторождении меднопорфировых руд, его измененных породах, генезисе и истории изучения приведены в работах Н.И. Наковника. He останавливаясь на характеристике месторождения, отметим лишь главнейшие черты его строения и состав измененных пород (рис. 18). По данным Н. И. Наковника, в районе месторождения эффузивная липаритовая толща (С—Р?) прорвана интрузией гранодиорит-порфиров (P). Рудное тело (штокверк) приурочено к области контакта измененных эффузивов и гранодиорит-порфиров и залегает преимущественно среди последних. Первичные руды Коунрада состоят в основном из пирита, халькопирита, энаргита, борнита, молибденита, теннантита и тетраэдрита. На горизонте 500 м наблюдается два типа рудных прожилков: ранние жилки зеленовато-серого кварца с пиритом и халькопиритом и более поздние метасоматические жилки темно-серого мелкозернистого кварца с халькозином. И те, и другие образуют штокверковые зоны. Кварц-халькозиновая штокверковая зона имеет северо-северо-западное направление.

Измененные породы Коунрадского месторождения являются одним из классических примеров вторичных кварцитов. Среди измененных липаритов и липарит-порфиров в направлении от контакта с гранодиорит-порфирами выделяются в первом приближении две зоны суммарной мощностью 500—600 м: 1) андалузитовая зона с корундом, диаспором, диккитом и алунитом, 2) внешняя зона серицитовых вторичных кварцитов. Измененные гранодиорит-порфиры расчленены на три зоны: приконтактовую серицитовых вторичных кварцитов, промежуточную аргиллизированных пород и внешнюю пропилитовую. Суммарная мощность двух первых зон около 500 м.
Схема вертикальной последовательности 12 зон, выделенных С.Н. Гавриковой и И.М. Юдиным, принципиально не отличается от схемы Н.И. Наковника. Новым является выделение внешней пропилитовой зоны среди измененных липаритов и замечание о том, что рудное тело приурочено преимущественно к кварц-каолинитовой зоне. По мнению З.М. Нурбаева и А.И. Полетаева, серицитизация плагиоклаза кислых вулканических пород является автометасоматической. С внедрением диабазовых порфиров сопряжено цеолитовое изменение вблизи поверхности и пропилитовое. на глубине, а с внедрением более поздних гранодиорит-порфиров — приконтактовое изменение эффузивов с образованием андалузит-серицит-кварцевых, корунд-диаспор-андалузит-кварцевых и турмалин-кварцевых пород. Отложение руды происходило в более позднюю гидротермальную стадию и сопровождалось аргиллизацией гранодиорит-порфиров. Глинистое изменение пород авторами минералогически не расшифровано. В 1965 г. нами был произведен отбор образцов измененных пород на горизонтах 610, 560, 515 и 500 м Коунрадского карьера, на которых эффект изменения гранодиорит-порфиров воспринимается как существенно глинистый. Породы изучались в шлифах, а глинистые фракции 0,005—0,001 мм термическим и рентгеновским методами.

Глинистому изменению подвержены гранодиорит-порфиры с ранним серицитовым и реже пропилитовым изменением. В аргиллизированных породах сохраняется переменное количество серицита или минералов раннего среднетемпературного пропилитового парагенезиса. По сумме минеральных ассоциаций раннего и глинистого изменений выделены две серии зон: пропилит-глинистая и серицит-глинистая (табл. 5, рис. 19). Последовательность типоморфных минералов ореола глинистого изменения на Коунрадском месторождении такая же, как и на других подобных месторождениях: монтмориллонит во внешней зоне, каолинит в промежуточной и гидрослюда в зоне, прилегающей к халькозиновому штокверку и вмещающей его. В пропилит-глинистой серии плагиоклаз замещается каолинит-монтмориллонитовым агрегатом во внешней зоне с предшествующей слабой пропилитизацией. В более внутренней зоне этой серии, с предшествующим гидробиотитовым замещением плагиоклаза, гидробиотит замещается каолинитом, при этом в псевдоморфозах по плагиоклазу появляются мелкие кристаллики рутила, образующиеся при замещении гидробиотита. Такой же рутил встречается в псевдоморфозах по плагиоклазу и в следующей, серицит-каолинитов ой зоне, что свидетельствует о предшествующем каолинизации гидробиотит-серицитовом изменении пород.
В серицит-каолинитовой зоне псевдоморфозы по плагиоклазу состоят из агрегата крупночешуйчатого серицита и каолинита. Каолинит замещает серицит. В серицит-гидрослюдяно-каолинитовой зоне серицита мало, с каолинитом ассоциирует тонкочешуйчатая глинистая гидрослюда в псевдоморфозах по плагиоклазу. В породах с тонкими жилками и вкрапленностью халькозина псевдоморфозы по плагиоклазу гидрослюдяные с небольшим количеством серицита, отличающегося от гидрослюды более высоким показателем преломления и крупнозернистым обликом частиц с четкими ограничениями. В кварц-серицит-гидрослюдяной зоне большая часть кристаллов плагиоклаза замещена гидротермальным кварцем, ассоциирующим с гидрослюдой и серицитом.
Псевдоморфозы по биотиту в большей части ореола измененных пород состоят из хлорита, серицита и мелких зерен рутила. В пропилит-глинистой серии около 40% объема псевдоморфоз по биотиту приходится на мелкозернистый гидробиотит. По мере приближения к рудному штокверку количество хлорита убывает, уступая место крупночешуйчатому серициту, который часто замещается каолинитом.