metasomatism.ru

Отсутствие в настоящее время практических руководств по изучению-околорудных метасоматитов существенно тормозит использование измененных пород производственными организациями в прикладном аспекте. В целом ряде публикаций рассмотрены такие вопросы, как баланс вещества при метасоматозе, физико-химические условия формирования метасоматитов, соотношение диффузии и инфильтрации и т. д. Однако в практической деятельности геологи сталкиваются в основном с необходимостью решения совершенно иных вопросов. К ним относятся вопросы картирования измененных пород в разных масштабах, критерии диагностики продуктов различных рудно-метасомати-ческих процессов, соотношение (в первую очередь пространственное) метасоматитов и рудных тел и т. д.

Иначе говоря, геологи-производственники сталкиваются с необходимостью приложения данных изучения измененных пород к практическим задачам оценки перспектив отдельных участков, обоснованию прогнозов, предварительной оценки масштабов оруденения, глубины вскрытия рудных тел и т. д.

В настоящем разделе автор, опираясь на двадцатилетний опыт практического изучения околорудных метасоматитов, предпринял попытку рассмотреть основные вопросы методики их изучения. Теоретические основы, на которых базируется методика изучения околорудных метасоматитов, были рассмотрены автором совместно с В. А. Жариковым (1965). Особенности низкотемпературных метасоматитов, определяющие основы методов их изучения, также рассматривались автором в ряде публикаций (1966, 1970, 1972, 1974 и др.). При написании настоящего раздела учтены также публикации других исследователей, которыми рассматривались отдельные вопросы методики изучения околорудных метасоматитов (Казицын, 1966; Рундквист и др., 1971; Волостных, 1972; Готман, Малахова, 1965; Наковник, 1958; Барсуков и др.— Условия образования..., 1972; Боголепов, 1962; Русинов, 1972; Василевский, 1973. и др.).

Практические и научные задачи изучения околорудных метасоматитов определяют следующие положения:

а)    наличие измененных пород является необходимым (хотя и недостаточным) условием наличия оруденения;

б)    тип околорудного изменения выдерживается в пределах значительных по размерам рудоносных провинций;

в)    наиболее широко развиты изменения, связанные с предрудной стадией; масштабы этих изменений, как правило, значительно превышают масштабы самих рудных тел; метасоматические преобразования, связанные с рудосопровождающим метасоматозом, проявлены более локально, наложены на центральные зоны метасоматитов предрудной стадии и пространственно тесно связаны с оруденением;

г)    масштабы изменения пород в конкретных рудных полях обычпо пропорциональны масштабам оруденения;

д)    в ореолах околорудного изменения оруденепие занимает определенное место, располагаясь преимущественно в центральных зонах;

е)    в строении метасоматических ореолов в ряде случаев проявляются элементы вертикальной зональпости, позволяющие судить об уровне вскрытия месторождения;

ж)    изучение минеральных и химических преобразований позволяет установить направленность в изменении растворов, как обусловленную их взаимодействием с вмещающими породами, так и эволюцию растворов в источниках их зарождения и на путях движения; отсюда возможность получения данных о месте рудоотложения на фоне самых общих закономерностей в развитии гидротермальных процессов.

Методика изучения измененных пород в первую очередь зависит от масштаба проводимых работ, задач, которые перед такими работами ставятся, степени обнаженности района и многих других моментов. Изучение метасоматических пород в каждом конкретном случае требует творческого отношения исследователя, поэтому мы остановимся лишь на основных принципах работы, имеющих наиболее общее значение.

1. Изучение измененных пород в процессе геологических исследований масштаба 1 : 50 000—1 : 200 000

Если геологическое картирование масштаба 1 : 50 000—1 : 200 000, ревизионные работы, связанные с составлением и уточнением геологических карт, металлогенические исследования и другие работы сопровождаются изучением метасоматических образований, то основным результатом такого изучения должна являться карта (или схема) распространения метасоматических пород. На такой карте в общем случае должны быть отражены: а) исходный состав пород; б) формационный тип метасоматитов; в) площади развития измененных пород; г) участки, перспективные на различные типы оруденения.

А. Знание исходного состава пород и типа метасоматического процесса уже при чтении карты позволяет представить состав метасоматических пород. Так, например, березитизированные породы кислого состава имеют существенно кварц-серицито вый, а среднего и основного состава — серицит-карбонат-ный состав. При низкотемпературной альбитизации пород кислого состава образуются кварц-альбитовые фации, среднего и основного — карбонат-альби-товые, а известняков — апатитовые (Омельяненко и др., 1974). В ряде случаев, таким образом, удается отразить литологический контроль метасоматитов. Например, широкие ореолы измененных пород формируются за счет высокопроницаемых туфов, туфобрекчий, песчаников. Если в участках развития метасоматитов исходные породы имеют очень пестрый состав, целесообразно показывать их знаком наиболее распространенной разновидности, отмечая в подписях к условным обозначениям все их многообразие.

Если геологическая карта составлена достаточно детально и на ней проведено расчленение пород по литологическим особенностям, то она может быть принята в качестве основы для картирования измененных пород. Однако нередко при составлении карт основное внимание уделяется стратиграфическому расчленению пород, а об их литологическом составе даются лишь самые общие сведения. Такие карты требуют специальной доработки с целью максимального отражения на них даппых по литологическому составу пород.

Б. Выявление формационного типа метасоматитов и отражение его на карте — одна из главных задач исследований. Учитывая данные по металло-генической специализации метасоматических формаций, можно на основании таких карт проводить прогноз на различные типы рудной минерализации. Если формационная принадлежность измененных пород в полевых условиях не может быть установлена, в этом случае следует использовать названия в зависимости от того признака, который фиксируется макроскопически, например, обеленные, осветленные, мусковитизированные, покрасневшие и т. д.

Наиболее ценны для диагностики метасоматитов материалы, характеризующие переход от интенсивно измененных к неизмененным породам. Поэтому обнажения, где такие переходы видны, должны изучаться особенно тщательно с детальными зарисовками, с указанием места отбора образцов и шлифов. Если на основании их микроскопического изучения удается построить метасомати-ческую колонку, характеризующую всю совокупность минеральных преобразований, то вопрос о формационном типе будет решен однозначно.

В условиях очень плохой обнаженности при геологических исследованиях основным источником информации служат образцы и шлифы из картировочных скважин. Выявление измененных пород и их диагностика в этом случае довольно сложная задача. Очевидно, по данным редкой сети картировочных скважин можно уверонно рассчитывать лишь на обнаружение метасоматитов площадного распространения. Что же касается локально проявленных метасоматических процессов, то необходимо учитывать следующее обстоятельство: метасоматиты внешних зон (т. е. породы, слабо затронутые метасоматическими изменениями) проявлены значительно шире, чем метасоматиты внутренних зон. Соответственно и вероятность обнаружения метасоматитов внешних зон более высокая.

Данные изучения образцов и шлифов помещаются в журнал-каталог, в котором в лаконичной форме отражены наблюдаемые факты и соображения о возможном формационном типе метасоматитов (табл. 2). Сопоставление петрографических данных с геологическими особенностями участка может оказаться решающим при выяснении вопроса о формационной принадлежности метасоматитов.

Для иллюстрации сказанного рассмотрим конкретный пример. При изучении шлифов, отобранных из картировочных скважин, в трех шлифах были установлены следующие преобразования (см. табл. 2):

шлиф 1 — измененный гранит; плагиоклаз частично замещен серицитом и кальцитом, биотит полностью хлоритизирован, магнетит пиритизирован, кварц и микроклип не изменены;

шлиф 2 — измененный андезит; андезин полностью замещен альбитом, серицитом и карбонатом, роговая обманка — хлоритом, титаномагнетит — пиритом и лейкоксеном;

шлиф 3 — измененный диоритовый порфирит; плагиоклаз (олигоклаз) полностью замещен серицитом и карбонатом, роговая обманка — карбонатом, кварцем, пиритом и лейкоксеном, титаномагнетит — пиритом и лейкоксеном.

Рассмотрим возможные варианты процессов, которые могут обусловить образование установленных ассоциаций. Неустойчивость кальциевых алюмосиликатов, в частности эпидота и анортитсодержащего плагиоклаза, и, напро тив, парагенезис карбоната с кварцем, серицитом, альбитом свидетельствуют о низкотемпературном характере процесса.

Ассоциация, установленная в шлифах 1 и 2, может быть результатом низкотемпературного метаморфизма, поствулкапических изменений типа низкотемпературных фаций вторичных кварцитов и березитизации. Ассоциация шлифа 3 полностью исключает возможность метаморфизма, так как замещение

Таблица 2

Схема журнала-каталога петрографического изучения шлифов

андезина серицитом и карбонатом явно свидетельствует о метасоматозе. Вместе с тем петрографические данные позволяют допустить изменения типа вторичных кварцитов и березитизацию. Обратимся к геологическим данным. Предположим, что отмеченные ассоциации развиты локально и вблизи от участка, охарактеризованного вышеуказанными шлифами, распространены породы, не затронутые изменениями. Это обстоятельство служит дополнительным аргументом в пользу того, что изменения связаны с метасоматическими процессами.

Локальный характер изменений более характерен для березитизации, чем для вторичного окварцевания. Если в районе отсутствуют вулканогенные породы кислого состава, возможность изменений типа вторичных кварцитов полностью исключается. Таким образом, наиболее вероятным процессом является березитизация. Дополнительные аргументы в пользу березитизации — четкая приуроченность к разрывным нарушениям, а также данные, свидетельствующие о недостигнутом равновесии, в частности, наличие минералов, характеризующихся резко различной степенью замещения.

Чтобы оценить степень метасоматического изменения пород, охарактеризованных шлифами, рассмотрим типичные метасоматические колопки^гберезитов.

Колонка по гранитам

0.    Кварц, олигоклаз, микроклин, биотит, магнетит.

1.    Кварц, альбит, серицит, кальцит, микроклин, хлорит, пирит»

2.    Кварц, альбит, серицит, анкерит, микроклин, пирит,

3.    Кварц, альбит, серицит, микроклин, пирит.

4.    Кварц, серицит, микроклин, пирит.

5.    Кварц, серицит, пирит.

0.    Андезин, роговая обманка, титаномагнетит.

1.    Альбит, серицит, кальцит, хлорит, пирит, лейкоксен,

2.    Альбит, серицит, анкерит, кварц, пирит, лейкоксен.

3.    Серицит, анкерит, кварц, пирит, лейкоксен.

4.    Серицит, кварц, пирит, лейкоксен.

Сравнивая состав измененных пород с приведенными метасоматическими колонками, устанавливаем, что парагенезисы шлифов 1 и 2 характеризуют внешние зоны бсрсоитизированных пород (2 зопа), а парагенезис шлифа 3 — промежуточную зону 3.

Из вышеприведенного примера очевидно, что при определении формационного типа метасоматитов исследователь должен иметь четкое представление

об основных особенностях метасоматических формаций, в первую очередь

о минеральном составе, типах метасоматических колонок, условиях локализации и масштабах проявления.

При изучении шлифов особое значение имеет обнаружение типоморфных минеральных ассоциаций или отдельных минералов, таких, как карбонаты, хлорит, серицит, глинистые минералы, сульфиды, гематит, мусковит, топаз, турмалин, щелочные амфиболы и пироксены, альбит, адуляр и др. Присутствие тех или иных минералов в большинстве случаев хотя и не позволяет однозначно установить тип метасоматического процесса, однако в значительной степени ограничивает возможные варианты. Так, мусковит может возникать в результате и грейзенизации, и метаморфизма, мусковит с турмалином с большей вероятностью свидетельствуют о грейзенизации, а мусковит, турмалин и топаз практически однозначно говорят о проявлении грейзенизации. В дальнейшем при характеристике метасоматитов их типоморфным признакам будет уделено самое пристальное внимание.

В ряде случаев большую помощь при установлении типа изменений могут оказать металлометрические данные и рудные минералы. Так, повышенные концентрации в мусковитизированных породах олова и (или) вольфрама свидетельствуют в пользу грейзенизации.

Таким образом, установление формационной принадлежности измененных пород требует сопоставления и глубокого анализа всех имеющихся петрологических, геологических, геохимических и геофизических данных. Это определяется прежде всего тем обстоятельством, что каждая метасоматическая формация характеризуется определенными петрологическими особенностями, условиями локализации, геохимической и металлогенической специализацией. Безусловно, далеко не всегда, особенно в условиях плохой обнаженности, удается установить формационную принадлежность метасоматитов. Однако независимо от этого все факты, относящиеся к решению данного вопроса, должны быть тщательно суммированы. Новый факт, появившийся в процессе последующих работ, незначительный сам по себе, в совокупности с ранее установленными может послужить ключом к решению данного вопроса.

В хорошо изученных рудоносных провинциях, в пределах которых уже установлены и описаны генетические типы различных метасоматитов, диагностика формационной принадлежности метасоматитов значительно упрощается. Учитывая выдержанность типов околорудных метасоматитов в пределах рудоносных провинций, особого внимания заслуживают изменения пород, аналогичные таковым на месторождениях и рудопроявлениях данного региона.

Практика, однако, показывает, что при этом возникают две нежелательные тенденции, а именно, игнорирование других типов метасоматических

образований и стремление отнести наблюдаемые метасоматические преобразования пород к одному из известных типов, особенно рудоносных. Обычно это связано с недостаточно глубоким знанием исследователем типоморфных особенностей метасоматических формаций, с недоучетом их геологического положения, условий локализации и многих других признаков. Именно попытка опираться только на минеральный состав и структуру пород приводит к подобным ошибкам.

Так, автор встречался со случаями отнесения к березитам вторичных кварцитов, грейзенов и даже филлитизированных терригенно-осадочных пород. Особенно вероятны ошибки при выявлении гидротермальных аргиллизитов, так как с последними можно спутать продукты гипергенных преобразований и поствулканических фумарольно-сольфатарных изменений.

Неверное определение формационного типа метасоматитов может привести к необоснованному прогнозу и в значительной мере скомпрометировать саму идею использования измененных пород в прикладном аспекте. Поэтому во всех случаях исследователи обязаны отражать в условных обозначениях к картам степень достоверности определения формационного типа, а в неясных случаях использовать неформационные термины (например, гидрослюдисто-карбо-натные изменения, осветленные породы и i. д.).

В. При исследованиях масштаба 1 : 50 ООО—1 : 200 ООО картирование измененных пород представляет собой нелегкую задачу, особенно в условиях плохой обнаженности и в случае локального развития метасоматиюв. Если метасоматиты достаточно широко развиты, и занятые ими площади укладываются в масштабе карты, то на картах указанных масштабов можно непосредственно оконтурить поля развития измененных пород. К метасоматитам такого типа относятся пропилиты, вторичные кварциты, фумарольно-сольфатарные аргил-лизиты.

Следует, однако, подчеркнуть, что граница между измененными и неизмененными породами весьма условна. Действительно, как это правильно подчеркнуто Е. В. Плющевым и О. П. Ушаковым (1975), количественные отношении между парагенезисами первичных и вторичных минералов существенно варьируют. В подавляющем большинстве случаев даже породы, которые в геологической практике принято относить к измененным, в действительности содержат то или иное количество вторичных продуктов.

Предварительный просмотр большого числа шлифов, как правило, позволяет достаточно определенно выделять слабо проявленные фоновые изменения, которые развиты повсеместно, и более интенсивные, которые развиты более локально. Последние фиксируются по явной неустойчивости одного или большего числа первичных минералов, которые целиком (или практически целиком) замещаются вторичными продуктами. Наименее устойчивы при наложении метасоматических процессов обычно темноцветные минералы и анортитсодержащий плагиоклаз. Например, уже слабое проявление грейзенизации приводит к замещению биотита мусковитом, а олигоклаза — альбитом и мусковитом. Слабая березитизация вызывает замещение биотита хлоритом, а олигоклаза — альбитом, серицитом и кальцитом. Предварительный просмотр шлифов обычно позволяет достаточно уверенно установить тот минерал (или минералы), но устойчивости и неустойчивости которого целесообразно проводить границу между измененными и «неизмененными» породами. Следует иметь в виду, что этот признак более объективно характеризует степень изменения пород, чем количество вторичных минералов, которое в большой степени зависит от исходного состава пород.

На картах более удобно площади развития метасоматитов показывать цветом, который накладывается на условные обозначения литологического состава пород.

Такой способ позволяет одновременно отразить и исходный состав пород и характер их метасоматического преобразования.

|т т|в |-< 9 |у у|л?рГТ~]//|х

/4

Рис. 3. Схема геологического строения с контурами участков развития метасоматических пород.

В случае локального развития измененных пород в условиях плохой обнаженности вероятность их обнаружения значительно снижается. Если же измененные породы и будут вскрыты отдельными картировочными скважинами, то увязать их между собой не всегда удается. В этом случае в точке обнаружения измененных пород целесообразно ставить кружок соответствующего цвета. Площади, в пределах которых число таких точек заметно возрастает, целесообразно обводить контуром соответствующего цвета, отмечая в условных обозначениях, что участки внутри контура характеризуются развитием измененных пород определенного типа (рис. 3).

Если при анализе карты будет установлено, что такие участки тяготеют к разрывным нарушениям, контактам интрузивов, дайковым поясам и другим структурным элементам, целесообразно подчеркивать эту тенденцию, согласуя форму контура с соответствующим структурным элементом. При проектировании участков для более детальных работ такие карты несомненно весьма полезны. Однако при работах данного масштаба в условиях плохой обнаженности и локальном развитии метасоматитов легко могут быть пропущены даже значительные по размеру участки развития метасоматитов с промышленным оруде-нением.

Г. На основе анализа карты метасоматических изменений необходимо выделить участки, которые с точки зрения характера метасоматических изменений перспективны на тот или иной тип оруденения. Известны случаи, когда в одной рудоносной провинции месторождения различных металлов сопровождаются своими, свойственными каждому из них типами изменений пород. Во многих случаях карты метасоматических изменений позволяют раскрыть природу геохимических аномалий, а соответственно уточнить поисково-оценочные признаки геохимических методов. Равным образом такие карты способствуют более правильной интерпретации геофизических данных, особенно в отношепии разрывных нарушений.