МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ

На платформенном этапе в терригенных осадках чехла формировались месторождения медистых сланцев и песчаников, а на активизированных платформах – магматические сульфидные медно-никелевые месторождения.

Месторождения меди возникали в различные геологические эпохи и образовывались в разнообразных геологических обстановках. В докембрийскую эпоху возникли крупные месторождения стратиформных медистых песчаников на Африканской (Катанга-Родезийский медный пояс) и Сибирской (Удоканское месторождение) платформах, магматических медно-никелевых руд на Канадской, Восточно-Европейской, Сибирской и Африканской платформах. Для этих месторождений характерен комплексный состав руд, в которых наряду с медью промышленное значение имеют Ni, Co, а также Zn, Pb, Ag, Au, Pt.

В раннепалеозойскую (каледонскую) эпоху образовывались в основном медно-колчеданные месторождения в Норвегии (Сулительма, Леккен, Гронг, Фоллаль и др.), Канаде (на о. Ньюфаундленд), в России на Урале, а также в Центральном Казахстане. По масштабам оруденения это, как правило, средние или мелкие месторождения. Удельный вес их в мировых запасах и добыче незначителен.

В позднепалеозойскую (герцинскую) эпоху промышленное медное рудообразование наиболее интенсивно проявилось на территории СНГ. Месторождения меди этого возраста широко представлены в России на Урале, Казахстане (Коунрад) и Узбекистане (Алмалык). В дальнем зарубежье крупные месторождения известны в Испании (Рио-Тинто и Тарсис), Португалии, Германии, Польше и Китае.

Мезозойская эпоха ознаменовалась образованием крупных медно-никелевых месторождений на Канадской, Сибирской и Африканской платформах, а также меднопорфировых и колчеданных в складчатых областях Закавказья и Балкан.

В кайнозойскую эпоху образовалась значительная часть мировых ресурсов меди (более 50 %), сосредоточенных главным образом в прожилково-вкрапленных меднопорфировых рудах. Меднопорфировые месторождения отличаются крупными размерами и масштабами оруденения. Большинство ресурсов руд этого типа сосредоточено в Тихоокеанском поясе, в пределах которого особенно выделяются месторождения Чили (Чукикамата, Эль-Тениенте), Перу (Токепала), Панамы (Серра-Колорадо), США (Сан-Мануэль). В Океании наиболее крупным является месторождение Пангуна на о. Бугенвиль (Папуа-Новая Гвинея). Запасы его превышают 900 млн т руды, содержащей 0,48 % Cu и 0,04 % Mo. В СНГ крупнейшие месторождения этого возраста находятся в Армении – Каджаран и Агарак.

Наряду с медно-никелевыми к магматическим относятся также медно-титановые месторождения, ассоциирующие с массивами габбро. Типичным примером является Волковское месторождение на Урале, расположенное близ г. Красноуральска. Здесь в массиве габбро развиты вкрапленные руды, представленные халькопиритом, борнитом и ванадийсодержащим титаномагнетитом. Минерализации подвергнута апикальная часть интрузива габбро. Руды характеризуются вкрапленными и пятнистыми текстурами и образуют гнезда размером в несколько метров, изометрические участки с диаметром в первые десятки метров и зоны, вытянутые в субмеридиональном направлении на сотни метров.

Главными рудными минералами являются халькопирит, пирротин, пирит и магнетит; нерудные – представлены гранатом, пироксеном, эпидотом, хлоритом, кварцем и карбонатами. Содержание меди обычно высокое (3–10 %), но неравномерное.

К скарновому типу относятся месторождения в России на Урале (Турьинская группа), в Западной Сибири (Юлия, Антоновское, Глафиринское), в Казахстане (Саяк I), США (Моренси, Бисби, Клифтон), Мексике (Долорес) и др.

В качестве примера охарактеризуем месторождение Саяк I. Оно расположено в Северо-Западном Прибалхашье. Район месторождения сложен вулканогенно-осадочными отложениями карбона, среди которых залегает пачка известняков мощностью до 150–200 м. Породы формируют асимметричную антиклиналь, восточное крыло которой прорвано гранитоидами и дайками (рис. 7). Антиклиналь осложнена серией сбросов-сдвигов. В экзоконтакте интрузии развиты гранат-пироксеновые скарны, образовавшиеся по известнякам и формирующие зоны длиной до 3 км и шириной 0,5–1 км. На месторождении развиты два типа рудных тел: линзообразные мощностью до 10–15 м и зоны прожилково-вкрапленных руд в гранитоидах. Главные минералы первичных руд: халькопирит, магнетит, борнит, пирротин, арсенопирит и кобальтин. Помимо меди руды содержат Mo, Au, Co, Hg, Bi, Te и Se.

Главные минералы первичных руд: халькопирит и пирит; второстепенные – молибденит, борнит, энаргит, халькозин, блеклые руды, галенит, сфалерит и др. Среднее содержание меди в первичных рудах относительно невысокое – 0,2–0,7 %, в зоне вторичного обогащения увеличивается до 1–1,5 %. Попутно извлекаются молибден (0,005–1,05 %), Se, Te и Re.

Медно-порфировые месторождения известны во многих странах: Чили, Перу, Мексике, США, Филиппинах, Болгарии, Армении, Казахстане, России и др. Выделяются три планетарных пояса распространения медно-порфировых руд: 1) – Тихоокеанский (Чили, Перу, Мексика, США, Канада) – мезо-кайнозойский; 2) Средиземноморский – кайнозойский, совпадающий с областью альпийской складчатости (Сербия, Болгария, Армения, Турция, Иран, Афганистан, Пакистан, северная часть Индии); 3) Казахстанско-Монгольский – герцинского и частично каледонского возраста (Казахстан, Узбекистан, Россия (Тува), Монголия и Китай).

В настоящее время основные объемы рудничного производства меди в мире связаны с медно-порфировыми рудами. Наиболее значительные ресурсы и запасы руд этого типа сосредоточены в Чили, где известен ряд уникальных и крупных месторождений: Чукикамата, Эль-Абра и др. Для этих месторождений характерна связь их с порфировыми породами (диоритовые, гранодиоритовые, монцонитовые порфиры). Рудоносные штокверки сформировались в измененных порфирах и в интрудированных ими породах. На большинстве месторождений развиты трубообразные тела брекчий. Главными рудными минералами являются халькопирит, борнит и халькозин, второстепенными – молибденит и энаргит. Наибольшую промышленную ценность представляют руды зоны окисления и ковеллин-халькозин-борнитовые руды вторичного сульфидного обогащения.

Рудное тело представлено штокверком, протягивающимся с севера на юг на 3 км при ширине 0,8 км. Характерно развитие густой сети минерализованных прожилков и ветвящихся жил. Главные минералы первичных руд: пирит, энаргит и халькопирит; второстепенные – борнит, сфалерит, галенит, молибденит. Вмещающие породы интенсивно изменены гидротермальными процессами (преимущественно серицитизированы, отчасти окварцованы и хлоритизированы). Первичные руды подверглись гипергенным изменениям. На месторождении хорошо проявляется вертикальная зональность: 1) зона оксидных руд (с содержанием Cu около 1,3 %) до глубины 200 м; 2) зона вторичного сульфидного обогащения (Cu 1,5–2 %) до глубины 700 м; 3) зона первичных сульфидных руд (Cu 1,3–1,9 %) (рис. 9). В зоне окисления, которая формировалась в условиях чрезвычайно сухого климата, главными медными минералами являются антлерит, хальколит и кренкит. На месторождении уже добыто более 15 млн т меди. В добываемых рудах преобладают оксидные разности, которые перерабатываются гидрометаллургическим методом. Месторождение разрабатывается в основном открытыми горными работами. Производительность горнорудного предприятия в сутки составляет 60 тыс. т руды, годовая – 20 млн т, выпуск меди – 300 тыс. т, молибдена – 2,5 тыс. т при содержании этих металлов соответственно 2,0 и 0,037 % (извлечение их 80 и 40 %). Содержание в одноименных концентратах меди составляет 50 %, молибденита 92 %.

Государственная компания «Codelco» в 1999 г. начала работы по доизучению нового участка Чуки-Норте с запасами медно-порфировых руд 5,4 млн т меди, расположенного в рудном районе Чукикамата. Его освоение должно компенсировать истощение запасов на эксплуатируемом руднике Мина-Сур, входящем в горнодобывабщий комплекс Чукикамата.

Жильные месторождения распространены довольно широко, но крупные объекты встречаются редко. Они известны в Казахстане (Жайсанское, Чатыркульское), Болгарии (Росен, Вырли Бряг), США (Магма, Бьютт) и в других странах. Вмещающими породами являются гранитоиды, реже вулканогенные, осадочные и метаморфические породы. Оруденение приурочено, как правило, к трещинам скола. Рудные жилы, обычно крупные, прослеживаются в длину на сотни метров – первые километры, мощность их варьирует от 0,3 до 10 м и более. Главные рудные минералы: халькопирит и энаргит, второстепенные – магнетит, гематит, пирит, халькозин, борнит, молибденит. Руды формировались в несколько стадий. Близ земной поверхности они часто окислены.

Вулканогенные гидротермальные месторождения. К этой группе относятся месторождения самородной меди в эффузивах и субвулканических образованиях. Они известны в США, Дании (Фарерские острова), Иране (Мескани, Талмеси, Даман-Джала), России (на Урале и Кольском полуострове). Характерными особенностями этого типа месторождений являются: 1) приуроченность их к вулканогенным толщам (базальтам и антезито-базальтам, осложненным разрывными нарушениями; 2) преимущественно пластообразная форма рудных тел; 3) простой минеральный состав руд – самородная медь в ассоциации с хлоритом, эпидотом, серицитом, цоизитом, кварцем, кальцитом, датолитом, реже халькозином.

Типичными представителями этой группы являются месторождения района оз. Верхнего (США). Промышленная разработка медных руд здесь началась в 1845 г. К настоящему времени запасы истощены (было добыто более 5 млн т меди). Месторождения меди приурочены к верхним амигдалоидным (миндалекаменным) частям отдельных лавовых покровов и к пластам конгломератов, объединяемым в лавовую серию Портедж-Лейк. В Мичиганском меднорудном районе мощность этой толщи, сложенной несколькими сотнями базальтовых покровов, составляет не менее 5000 м, а в других районах оз. Верхнего достигает 10000 м. Скопления самородной меди выполняют миндалины в верхних частях покровов, а также наблюдаются в конгломератах.

Главные рудные залежи, как правило, пластообразные. Однако большинство месторождений приурочено к перегибу пластов вблизи надвига Кивино. Оруденение контролируется разрывными нарушениями, параллельными этому надвигу. Форма рудных столбов, залегающих в верхних частях лавовых покровов, разнообразна. Местами столбы сильно удлинены. Ширина их колеблется от 30 до 150 м, а протяжение – от 100 до 1000 м.

Единственный полезный рудный минерал – самородная медь, иногда ей сопутствует самородное серебро (не более 0,1 % от содержания меди). Спорадически встречаются халькозин и арсениды меди. Первичные выделения самородной меди представлены мелкими или крупными зернами, рассеянными в амигдалоидной лаве или конгломератах. Нередко наблюдаются самородки меди массой от 500 г до многих тонн. Самородная медь местами образует тесные взаимные прорастания с пренитом и датолитом.

Оруденение пространственно связано с зонами метаморфизма – с ореолами развития кварца, эпидота и пренита во вмещающих породах. Главный фактор, определивший форму и размеры рудных тел, – проницаемость пород. Амигдалоидные горизонты и пласты осадочных пород подвергались более интенсивной хрупкой деформации по сравнению с массивными породами. Это создавало благоприятные условия для просачивания растворов и рудоотложения. Медное оруденение эпигенетично.

Колчеданные месторождения. Это, как правило, среднетемпературные образования малых глубин. Они формируются на ранних этапах развития геосинклинальных складчатых областей и залегают обычно среди вулканогенных образований, реже в других породах. Месторождения пространственно связаны с малыми субвулканическими интрузиями кварцевых порфиров, гранодиорит-порфиров, дацитов и диабазов, которые в свою очередь, располагаются вдоль протяженных глубинных разломов. Промышленное оруденение контролируется брахиантиклинальными складками, разбитыми разрывами и развивается в благоприятных для метасоматического замещения толщах порфиритов, брекчий кератофиров и других пород, находящихся под экранами непроницаемых для растворения горизонтов (туффитов, силлов альбитофиров и др.). Руды сложены преимущественно пиритом либо мельниковитом, суммарное содержание которых достигает 80–90 % от всей рудной массы. Из других сульфидов развиты халькопирит, сфалерит либо вюртцит, пирротин, реже борнит, блеклые руды, галенит, гематит, самородное золото и серебро. Руды содержат до 40 % S, 3–5 % Cu и 2–4 % Zn.

На большинстве медно-колчеданных месторождений отчетливо проявились процессы гипергенеза, обусловившие вертикальную зональность (сверху вниз): 1) зона гидрооксидов железа (железная шляпа), прослеживающаяся на глубину 10–15 м, иногда до 30–40 м; 2) кварц-боритовая сыпучка (2–3 м); 3) пиритовая сыпучка (1–3 м); 4) зона вторичного сульфидного обогащения (50–100 м и более); 5) зона неизменных первичных руд.

Медно- и медно-цинково-колчеданные месторождения широко распространены в СНГ (Алтай, Салаирский кряж, Тува, Казахстан, Киргизия). Классическим примером развития медно-колчеданных месторождений является Урал (уральский тип), где они наблюдаются на всем протяжении от Северного до Южного Урала включительно. В странах дальнего зарубежья месторождения этого типа известны в Испании (Рио-Тинто), Турции (Эргани-Маден), Болгарии (Радка), Норвегии (Леккон), Швеции (Болиден), Канаде (Кидд-Крик), США (Юнайтед Верде), Японии, Китае.

В качестве примера рассмотрим месторождение Рио-Тинто. Оно расположено в Испании в юго-западной части страны в провинции Уэльва. Это одно из крупнейших в мире медно-колчеданных месторождений, разрабатывающееся уже более 3000 лет и давшее за это время более 5 млн т меди. Оно входит в состав так называемого Иберийского ртутного пояса, который представляет собой эвгеосинклинальный трог, выполненный вулканагенно-осадочными породами среднего палеозоя.

Месторождение Рио-Тинто представляет антиклиналь, образовавшуюся на месте вулканокупольной постройки. Оруденение приурочено к пачке пирокластических пород кислого состава (рис. 10). Рудное тело обладает сложной формой: вверху его выделяется пластовая залежь массивных колчеданно-полиметаллических руд (значительно эродированных), а ниже – находящийся под ней штокверк прожилково-вкрапленных медно-колчеданных руд. Пластовая залежь простирается в длину на несколько километров при мощности до первых десятков метров. Имеется также несколько участков развития штокверков, прослеживающихся на глубину до 300 м. Главные минералы колчеданно-полиметаллических руд: пирит, халькопирит, галенит и сфалерит; второстепенные – арсенопирит, пирротин, бурнонит, тетраэдрит и пираргирит. Содержание полезных компонентов составляет: Cu 1 %, Pb 1 %, Zn 2 %. Медно-колчеданные руды штокверков сложены в основном пиритом и халькопиритом. Для них характерны прожилково-вкрапленные и брекчиевые текстуры. Они также подвержены гипергенным изменениям, которые привели к образованию вторичных (халькозиновых) руд со средним содержанием меди 0,7 %.

Стратиформные месторождения представляют собой важный промышленный тип, концентрирующий значительные запасы медных руд. Они сформировались на заключительных стадиях геосинклинального режима и в платформенных условиях. Основными характерными особенностями стратиформных месторождений являются: 1) приуроченность к пестроцветным формациям складчатых областей и платформ; 2) развитие их в областях, где выходы кислых изверженных пород отсутствуют; 3) преимущественная приуроченность оруденения к синклинальным прогибам, нередко осложненным антиклинальными поднятиями; 4) развитие оруденения в пластах с повышенными коллекторскими свойствами (пористость, трещиноватость, кавернозность); 5) повышенное содержание в породах органического вещества; 6) преобладание пластовых рудных тел; 7) резкое доминирование рудных минералов над жильными; 8) незначительная роль в парагенезисе пирита при основном развитии халькозина, борнита, а в некоторых месторождениях халькопирита с примесью галенита, сфалерита, реже линнеита.

Месторождения этого типа формировались во все эпохи рудообразования – от докембрийской до кайнозойской включительно, но наиболее продуктивными являлись докембрийская и позднепалеозойская. Мощность рудных залежей колеблется от десятков сантиметров до первых десятков метров. Они, как правило, выдержаны по площади и прослеживаются на многие километры. Кроме меди, в рудах содержатся попутные компоненты: Pb, Zn, Ag, иногда Co и U. Вмещающие породы изменены слабо, обычно карбонатизированы и окварцованы. Стратиформные месторождения известны в Казахстане (Джезказганское), России (Удоканское), Заире (Комото, Мусоши), Замбии (Чамбиши, Нчанга, Роан-Антилоп), Афганистане (Айнак), Германии (Мансфельд) и других странах.

Примером месторождений этой группы служит Удоканское месторождение, находящееся в северной части Читинской области. Оно приурочено к пластам песчаников удоканской серии протерозойского возраста, образующих крупный синклинорий. Основная рудоносная синклиналь представляет собой опрокинутую складку с падением обоих крыльев на юго-запад. Горизонт меденосных пород представлен ритмично переслаивающимися пластами мелко- и среднезернистых кварцитовидных песчаников с прослоями серых алевролитов и темно- серых филлитовидных пород. Главные рудные минералы – халькопирит, борнит и халькозин. Запасы медистых песчаников месторождения оцениваются в 18,0 млн т (в пересчете на металл). По данным Министерства природных ресурсов РФ в настояшее время месторождение имеет мало шансов на разработку вследствие недееспособности «Удоканской горной компании», в которой 51 % уставного капитала принадлежит американской «Chita Minerals Compani Ltd.», 5 % – администрации Читинской области, 15 % – государственному геологическому предприятию «Читагеология» и 29 % – АОЗТ «Артер».

РУДОПРОЯВЛЕНИЯ В БЕЛАРУСИ. Основное количество проявлений меди связано с породами кристаллического фундамента, среди которых выделяются три типа: колчеданные, молибден-медные и медно-никелевые. Колчеданные проявления являются наиболее распространенными. Известен ряд рудопроявлений этого типа: Рудьма (Кореличский район Гродненской области), Рубежевичи, Деревное (Столбцовский район Минской области), Ельня (Мостовский район Гродненской области). По соотношению полезных компонентов и главных рудных минералов среди них различают медно-колчеданные и медно-свинцово-цинковые. Главными минералами в них являются пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит и галенит. Эти минералы чаще всего образуют прожилково-вкрапленные зоны минерализации мощностью от нескольких сантиметров до 10–20 м в измененных и катаклазированных вмещающих породах. Содержание полезных компонентов в наиболее оруденелых интервалах неустойчиво и достигает: Cu 0,1–4,9 %, Pb 0,05–1,0 %, цинка 0,03–6,0 %.

Молибден-медные проявления тесно связаны с гранитоидами. Известны два проявления этого типа – Шнипки и Лашевичи (оба в Гродненской области). Главные рудные минералы – пирит, марказит, халькопирит, борнит, халькозин и молибденит. Содержание пирита достигает 50 %, халькопирита – 20 %, других сульфидов – 1–3 %.

Медно-никелевые проявления развиты в пределах Смолевичско-Дрогичинской зоны. Медные минералы (халькопирит и кубанит) образуют тонкую вкрапленность. Содержание меди в минерализованных зонах небольшое и лишь изредка достигает 0,2–0,8 %.

В отложениях платформенного чехла проявления меди представлены зонами и точками минерализации. Они встречаются в туфогенных образованиях волынской серии венда в виде карбонатных корочек и жилок мощностью до 3–5 мм, содержащих редкую вкрапленность пирита, халькопирита и халькозина. Максимальное содержание меди в этих минерализованных зонах достигает 0,12 %. Аномальные концентрации меди (до 0,1–0,4 %) отмечаются в красноцветных отложениях пермо-триаса в пределах западной части Припятского прогиба.