Постмагматическое рудообразование

2.2.1. Геологический пример механизма диффузионного флюидозамещения при зарождении сульфидно-кварцевых жил

По существу, здесь в миниатюре в пределах нескольких скальных обнажений и многочисленных глыб можно наблюдать целый ряд взаимоотношений, характерных для рудных сульфидно-кварцевых месторождений вольфрама, олова, молибдена, поли­металлов и др., иногда при том же соотношении в них сульфидного и кварцевого жильного материала, но незначительных масштабов. Здесь прожилки встречаются в контактовой роговиковой зоне дифференцированного гранитоидного массива. Роговики, образо­ванные в процессе термального изохимического метаморфизма, имеют темный, почти черный цвет и сложены тонкозернистой гра­нобластовой биотит-амфибол-плагиоклазовой ассоциацией мине­ралов. Среди них, вблизи непосредственного контакта с интрузи­вом, развиваются крутопадающие зоны (мощностью до нескольких метров) метасоматического изменения этих роговиков в виде пи­роксен-плагиоклазовых метасоматитов светло-зеленого цвета, от­четливо выделяющихся на темном фоне роговиков. Их состав отличается от состава роговиков несколько большим содержанием кремнезема, окисла кальция, меньшим содержанием окислов алюминия, натрия, калия и железа.

Кварцевые и сульфидно-кварцевые прожилки приурочены почти исключительно к этим метасоматитам и, переходя во вме­щающие роговики, быстро выклиниваются. Жилки приурочены к двум взаимнопересекающимся системам трещин: вертикальной (вдоль метасоматических зон) и сравнительно пологопадающей (поперечной по отношению к метасоматитам). Ориентировка тре­щин, вероятно, следует элементам эллипсоида деформации рого­виков. Жилки приурочены одновременно к обеим системам тре­щин, причем чаще более мощные из них наследуют поперечные трещины, являющиеся обычно трещинами отрыва и раздвигания пород.

Прожилки имеют мощность от долей миллиметра до 1–2 см, в единичных случаях до 10 см. Каждый со всех сторон окружен тон­кой существенно плагиоклазовой оторочкой, отличающейся от вмещающих пород, в том числе и от пироксен-плагиоклазовых ме­тасоматитов, большей степенью осветления. Мощность оторочки соизмерима с мощностью жил и составляет 0,1–1 см.

Прожилки имеют двойственные взаимоотношения с дайковой фацией гранитоидов – лейкократовыми плагиогранитами. Они пе­ресекают их, и в то же время наблюдается пересечение жилок дайками гранитоидов. Можно наблюдать и в самих дайках зарож­дение кварцевых прожилков и выход их за пределы этих даек во вмещающие породы.

Минеральный состав жил в определенной степени зависит от их мощности. Практически все наиболее мощные прожилки или участки их утолщения имеют существенно кварцевый состав с не­большой вкрапленностью пироксена, плагиоклаза, сфена, сульфи­дов (в основном пирита, реже халькопирита, молибденита, пирро­тина). В наиболее тонких прожилках содержание кварца часто уменьшается и возрастает количество пироксена и сульфидов, так что они становятся меланократовыми (рис. 15). Причем все эти изменения состава можно во многих случаях прослеживать в пре­делах одной и той же жилы, когда по мере ее утонения или выкли­нивания происходит увеличение содержания темноцветных мине­ралов (рис.16). Этот процесс меланократизации жил происходит не только в связи с изменением их мощностей, но зависит и от со­держания минералов во вмещающих пироксен-плагиоклазовых метасоматитах. В частности, если жилки присутствуют в участках метасоматитов с повышенным содержанием в них сульфидов, то количество последних в жилках также возрастает. Меланократиза­ция жилок связана также с интенсивностью метасоматического очищения околожильной оторочки от темноцветных минералов и от изменения мощностей этой оторочки. На рис. 17 можно наблю­дать, как увеличение мощности этой оторочки то в одном контакте жилы, то в другом сопровождается увеличением содержания пи­роксена непосредственно в этих же участках контакта внутри са­мой жилы, причем в строгом пространственном соответствии этих изменений. Если мощности оторочки возрастают с обоих зальбан­дов жил, то нередко вся жила бывает заполнена пироксеновым материалом. При этом мощность самой жилы не изменяется. В целом, темноцветные минералы, тяготея пространственно чаще всего к приконтактовым частям жил, тем не менее встречаются и в центральной части жил на различном расстоянии от контакта, в общем, не обнаруживая какой-либо четкой закономерности в своем размещении внутри них.

Рис. 15. Диаграмма зависимости мощности кварцевых (1), пироксеновых (2), пироксен-кварцевых (3) прожилков (β) от мощности околожильной оторочки (α)
	Рис. 16. Пересечение двух пирок­сен-кварцевых прожилков прожил­ком аналогичного состава и пирок­сен-сульфидным прожилком в пре­делах зоны пироксен-плагиоклазо­вых метасоматитов (зарисовка об­разца) 1 – пироксен-плагиоклазовые мета­соматиты, 2 – плагиоклазовая око­ложильная оторочка, 3 – кварцевый материал жилок, 4 – пироксен, 5 – сульфиды

Рис. 17. Кварцевые прожилки с уча­стками, обогащенными пироксеном, около которых наблюдается увели­чение мощности осветленной око­ло­жильной плагиоклазовой отороч­ки в пределах зоны пироксен-плагиокла­зовых метасоматитов (за­рисовка участков глыб) Условные обозначения см. на рис. 16

Рис. 18. Заполненные пироксен-кварцевым материалом трещинные пус­тоты, образовавшиеся в резуль­тате взаимопересечения двух пере­крест­ных систем трещин в пределах зоны пироксен-плагиоклазовых метасома­титов (зарисовка образца) Условные обозначения см. на рис. 16

Рис. 19. Взаимоотношения минеральных зерен прожилков с окру­жаю­щими их околожильными плагиоклазовыми оторочками: а, б – зарисовки прозрачного шлифа из обр. Бо-4; в, г – зарисовки шлифа из обр. Бо-2 1 – роговики, 2 – пироксен-плагиоклазовые метасоматиты, 3 – пла­гиок­лазовые околожильные оторочки, 4 – контуры зерен кварца, 5 – пи­рок­сен, 6 – сульфиды, 7 – плагиоклаз, 8 – кристаллики сфена

Особенности жил свидетельствуют о существенно диффузи­онном способе их образования. Доказательством является сле­дующее:

1. Тесная пространственная связь околожильных диффузион­ных оторочек с прожилками, когда последние окаймляются этими оторочками как со стороны зальбандов, так и на их выклинивании.

2. Качественное сходство минерального состава жил с соста­вом околожильных оторочек и вмещающих метасоматических по­род. Наиболее отчетливо это видно в тонких прожилках, пересе­кающих роговики, где околожильная оторочка сложена двумя четко выдержанными по простиранию диффузионными зонами: внутрен­ней существенно плагиоклазовой и внешней пироксен-плагиокла­зовой, являющейся полным аналогом широкоплощадных метасо­матитов.

3. Изменение состава минералов по направлению к жилам, что является признаком, свойственным диффузионным колонкам.

4. Преимущественно поперечное расположение жил по отно­шению к общему вертикальному падению метасоматических зон при незначительной длине жил, когда в обнажениях можно наблю­дать их начало и конец при отсутствии видимых подводящих кана­лов.

5. Тесная пространственная связь жил с зонами метасомати­чески измененных роговиков, когда жилы выклиниваются и исче­зают по мере проникновения во вмещающие их термальные рого­вики.

6. Отсутствие различий в мощностях верхних и нижних около жильных оторочек.

7. Некоторое увеличение мощности околожильных оторочек при увеличении мощностей самих жил.

8. Отсутствие различий в минеральном составе и мощностях околожильных оторочек верхних и нижних окончаний жил. Такие различия должны были бы наблюдаться в случае образования жил инфильтрационным способом.

9. Тесная связь содержания сульфидов в жилах с содержа­нием их во вмещающих метасоматитах.

10. Зависимость минерального состава жил от увеличения ширины околожильных оторочек и степени их очищения от темно­цветных минералов, когда в жилах появляется большее количе­ство последних.

11. Отсутствие признаков смещения существенно пироксено­вых участков жил относительно участков увеличенной мощности около жильной оторочки. Такое смещение должно быть бы наблю­даться при инфильтрационном способе их образования.

12. Признаки диффузии кремнезема вдоль жил, выражаю­щиеся в том, что кварцевый материал жил часто бывает как бы разделен перегородками из пироксена, особенно в участках пере­жимов их мощностей. При этом отсутствуют признаки односторон­него обогащения пироксеном каких-либо участков жил, примыкаю­щих к этим пережимам с той или другой стороны. Такое обогаще­ние должно было бы наблюдаться при инфильтрации кремнийсо­держащего потока, так как он должен был бы увлекать с собой вверх в пространство жил и часть составных компонентов пирок­сена.

Кварцевые прожилки обладают признаками двух как будто взаимоисключающих способов заполнения пространства жил: в виде магмоподобного существенно кварцевого флюида и метасо­матическим способом.

Доказательства магмоподобной природы кварцевого флюида и зарождения его на месте жил заключаются в следующем:

1. Очень четко выраженные признаки заполнения трещинных пустот, показанные выше.

2. Характерная быстрая изменчивость состава жил по прости­ранию и поперек жил от кварцевого к существенно пироксеновому с сульфидами и иногда даже преимущественно сульфидному. В частности, подобную резкую изменчивость состава жил А. Г. Бетехтин (1955) считал подтверждением высокой концентри­рованности и гелеобразной природы жильного материала.

3. Отсутствие четко выраженной зональности жил.

4. Отсутствие признаков постепенного последовательного от­ложения компонентов на стенках трещин из разбавленных раство­ров. Причем, по-видимому, вряд ли можно представить себе од­новременность формирования околожильной диффузионной ото­рочки и отложения на стенках жилы вынесенных при этом компо­нентов, поскольку это взаимоисключающие процессы. Осаждение компонентов на стенках трещины должно сразу же перекрыть все подводящие каналы диффузионного метасоматоза.

5. Признаки быстрого заполнения жил еще до завершения общего процесса жилообразования. Это выражается в том, что уже заполненные жилы пересекаются точно такими же жилками с признаками тектонического подворота концов рассекаемой жилы (см. рис. 16). Причем характерно, что эти ранние жилки часто имеют вблизи участков пересечения полосчатую текстуру с обо­соблением чисто кварцевых и пироксеновых участков жил в виде полос, ориентированных параллельно контактам жил.

6. Наблюдающиеся иногда признаки инъекции кварцевого флюида во вмещающие роговики на окончании жил с признаками раздвигания стенок трещин при полном отсутствии в этих участках контактовых изменений и околожильных метасоматических оторо­чек.

7. Зарождение магмоподобного кварцевого флюида на месте жил подтверждается тем, что нет оснований ожидать инъекции его откуда-то снизу из магматических пород, так как, хотя последние присутствуют вблизи жил, но в этих породах нет признаков ликва­ционного обособления кварцевого расплава. Об этом также свиде­тельствует малая мощность кварцевых прожилков и их частая прерывистость, когда начало и окончание жил можно видеть в од­ном обнажении без признаков подводящих каналов для инъекции. Имеющиеся в жилах многочисленные пережимы, узкие места и перерывы должны были бы препятствовать инъекции готового магмоподобного флюида, тем более учитывая, что узкие места жил сложены обычно не кварцем, а пироксеновым или сульфидно-пироксеновым материалом существенно метасоматического ха­рактера в приконтактовых частях. Представлениям об инъекции готового расплава противоречит также относительно большая доля метасоматических изменений в контактах и по простиранию жил, не свойственная магматическим жилам подобного масштаба. Признаки инъекции наблюдаются изредка только на окончаниях жил, когда они выходят в неизмененные роговики (рис. 20), что свидетельствует только о локальном перетекании флюида.

Наряду с отмеченными признаками магмоподобной природы кварцевого флюида жилы обычно обладают типичными призна­ками метасоматических пород. Это выражается в первую очередь метасоматическим врастанием торцевых граней кристаллов кварца, пироксена, сульфидов, сфена в стенки жил, так что кон­туры жильных контактов при общем прямолинейном характере яв­ляются в шлифах под микроскопом мелко зубчатыми с многочис­ленными выступами кристаллов из жилы (см. рис. 19). Кварц в по­давляющем большинстве жил образует более крупные кристаллы до нескольких миллиметров длиной, ориентированных поперек жил. Такая же ориентировка, но менее закономерная, свойственна и пироксену. Кристаллы пироксена в контакте жил нередко имеют тонкие дендритовидные окончания, которыми они врастают в стенки жил, делая переход из жилы во вмещающую околожильную оторочку морфологически совсем незаметным и постепенным. Но как по казано выше, состав его при этом меняется весьма сущест­венно – от геденбергита к диопсиду. Иногда, наоборот, кристаллы пироксена из околожильной оторочки как бы вдаются внутрь жил. Сходные взаимоотношения свойственны и плагиоклазу, крупные зерна которого как бы вырастают путем собирательной перекри­сталлизации из околожильной мелкозернистой плагиоклазовой оторочки в виде идиоморфных кристаллов, вдающихся в кварце­вую массу. При этом основность этого плагиоклаза возрастает.

Рис. 20. Инъекционная жилка кварце­вого материала в роговиках со взве­шенным ксенолитом последних при полном отсут­ствии околожильной ме­тасоматической оторочки. Жилка явля­ется непосредст­венным продолжением пироксен-кварцевого прожилка в зоне метасоматитов с типичной околожиль­ной плагиоклазовой оторочкой (зари­совка образца) Условные обозначения см. на рис. 16

В связи с внедрением гранитоидов сначала формируются термальные роговики и затем начинаются процессы образования пироксен-плагиоклазовых метасоматитов в зонах тектонической активности.

Здесь все трещины и поры заполняются просочившимися из интрузии магматогенными растворами, имеющими на первой ста­дии инфильтрационный характер. Затем после заполнения трещин начинаются интенсивные диффузионные процессы с образова­нием сначала узких околожильных плагиоклазовых оторочек и на­коплением в трещинах составных компонентов всех тех минера­лов, которые наиболее резко отличаются по общему химическому составу от вмещающих роговиков, таких как сульфиды, кварц, пи­роксен. В этом отчетливо проявляется выдвинутый автором меха­нико-энергетический принцип формирования метасоматической зональности, который в отличие от теории метасоматической зо­нальности Д. С. Коржинского (1955, 1982) существенную роль в ее образовании отводит проницаемости пород и энергии движения растворенных в них компонентов. В околожильной метасоматиче­ской оторочке под влиянием микропородиффузионного каталити­ческого эффекта интенсифицируются метасоматические химиче­ские процессы и зарождаются коллоидные частицы, которые пере­ходят в трещинные пустоты, постепенно концентрируясь и запол­няя их в виде высококонцентрированного геля. После заполнения гелем трещины начинается его раскристаллизация, которая, по существу, аналог метасоматического процесса перекристаллиза­ции, как это показано А. Г. Бетехтиным (1955) и О. Г. Левицким (1955) на примере кварцевых и сульфидных жил. Поэтому кри­сталлы растут из составных компонентов уже в той или иной сте­пени затвердевшего геля и могут развиваться, по существу, мета­соматически по нему, нарастать на стенки трещин или врастать во вмещающую околожильную оторочку, которая продолжает разви­ваться одновременно с этой раскристаллизацией.

Трещинные пустоты здесь играют двоякую роль. Они в на­чальный период метасоматоза являются зонами высокой прони­цаемости, по которым фильтруются и осуществляют продольную и поперечную диффузию компоненты из магмы и из вмещающих по­род с образованием метасоматических оторочек жил и частичной коррозией их зальбандов. Позднее в ходе диффузионного выноса в них компонентов из вмещающих пород и увеличения таким обра­зом пористости и проницаемости последних, а также в результате заполнения трещин вязкой малопроницаемой для растворов маг­моподобной массой происходит постепенное перемещение зоны метасоматоза по вмещающие породы. Таким образом осуществ­ляется более широкое площадное развитие пироксен-плагиокла­зовых метасоматитов.

Диффузионные процессы при заполнении жил резко домини­ровали над инфильтрацией. Это представляется вполне естест­венным, так как площадь боковых стенок жил, через которые идет диффузионное перемещение материала, может более чем в сотни и тысячи раз превышать площадь поперечного сечения жил, через которое обычно осуществляется инфильтрационное течение. Мик­ропородиффузионный каталитический эффект существенно акти­визирует химические диффузионные процессы в стенках трещин. Поэтому диффузионные процессы перемещения вещества из сте­нок трещин, а также и вдоль них из интрузии могут гораздо быст­рее заполнять последние силикатным и рудным материалом, чем продольная инфильтрация, особенно учитывая частую прерыви­стость и пережимы жил. Источником компонентов, заполняющих жилы, могли в одинаковой степени явиться как вмещающие по­роды, так и породы интрузии. По крайней мере, достаточно оче­видно, что источником магния для пироксена, алюминия для пла­гиоклаза, железа для сульфидов явились вмещающие роговики, а источником серы, меди, молибдена для сульфидов и кремнезема для кварца явилась интрузия.

Интересно, что в жилах, так же как и в метасоматитах, по сравнению с роговиками увеличивается содержание анортитовой составляющей в плагиоклазе, т. е. в первую очередь кальция и его содержание в породах в целом. Привнос этого компонента можно связывать с тем, что источником постмагматических растворов явилась краевая фация гранитоидов, представленная относи­тельно более основными гибридными диоритами и плагиограни­тами, находящимися в непосредственной близости от метасомати­тов.

Здесь на примере карьера Борок отчетливо видна отмеченная Д. В. Рундквистом (1965) закономерность: жилы и прожилки не об­разуют единой системы, непосредственно соединяющейся с «оча­гом», а разделяются блоками вмещающих пород, через которые широким фронтом поступают метасоматизирующие растворы.