Лекция 17 Метаморфогенная серия

1) пространственная и временная связь оруденения с метаморфическими образованиями (главным образом – с архей-протерозойскими комплексами);

2) согласное залегание уплощенных (часто - пластообразных) рудных тел и метаморфических пород, часто образующих единые складчатые формы;

3) близкие (по температуре, давлению и др.) условия образования руд и вмещающих пород;

4) текстуры и структуры руд, свойственные метаморфическим породам (гнейсовая, сланцеватая, гранобластовая и др.).

Джеспилит. КМА, Курская обл., Россия

Cu ore breccia, Mosaboni Mine, Singhbhum Belt, Jharkhand State, India. Brittle partly rotated quartz fragments embedded in phyllonite with chalcopyrite stringers. PL 1983, 2008; Mosaboni sample is from D.Kirwin’s collection. Scale bars 1 & 2 cm, respectively.

Тесная связь рассматриваемых месторождений с метаморфическими образованиями заключается в соответствии различных типов оруденения проявлениям ударного, контактового, динамического или регионального метаморфизма (таблица).
Таблица

Приуроченность месторождений полезных ископаемых к различным проявлениям метаморфизма

Таблица

В комплексах регионально метаморфизованных пород выделяют ассоциации, отражающие различные термодинамические условия – фации (ступени) метаморфизма. Различные типы полезных ископаемых возникают в связи с определенными фациями (таблица).

На единство условий рудо- и породообразования метаморфогенных месторождений указывает форма рудных залежей. Так как кристаллизация полезных компонентов происходила при значительном направленном давлении, рудные тела имеют сплюснутую форму (уплощенно-линзовидные, пласто- и плитообразные, жильные). Типичны складчатые деформации рудных тел, слагающих единые ансамбли с вмещающими породами; также распространены жилы, возникающие в полостях отслоения и скалывания смятых пород. Такая форма рудных тел характерна для золото-кварцевых метаморфогенных месторождений. Согласноскладчатое залегание наблюдается не только для отдельных рудных тел, но и для рудоносных зон и продуктивных пачек (т. е. – более протяженных и мощных структур); например, для железистых кварцитов, кианитовых сланцев, графитовых сланцев и др.

Явление метаморфизма происходит главным образом в третью, четвертую и пятую стадии цикла Уилсона. В третью и четвертую стадии метаморфизм сопровождается увеличением температуры и давления и называется прогрессивным, в пятую – их уменьшением (регрессивный метаморфизм или диафторез). При метаморфизме породообразующие и рудные минералы либо перекристаллизовываются в более устойчивые при новых условиях полиморфные модификации, сохраняя исходный химический состав, либо меняют химический состав и образуют новые минералы и их ассоциации. Полиморфные превращения характерны для кварца, сфалерита, пирита, графита и др.

Повышенное давление и температура рудообразования, диффузно-метасоматические явления реализованы в соответствующих текстурах и структурах метаморфогенных руд. Для них характерны гнейсовая, сланцевая, плойчатая, полосчатая, очковая текстура и гранобластовая, порфиробластовая, лепидобластовая, нематобластовая и др. структура. Основным явлением при возникновении метаморфических текстур и структур является перекристаллизация (бластез) руды, что отражается в названии структуры.

Гнейсы, Карелия (?)

1) месторождения, образование которых обусловлено исключительно процессами метаморфизма, т. е. метаморфические;

2) метаморфизованные, полезные ископаемые которых существовали до метаморфизма и были лишь преобразованы им;

3) метаморфогенно-гидротермальные, возникшие за счет гидротермальных растворов, возникших при метаморфизме больших объемов пород.

1) приуроченность к породам определенных фаций метаморфизма;

2) размещение рудных узлов и полей в структурах гранито-гнейсовых куполов, ядер гранитизации и зеленокаменных поясов;

3) локализация рудоносных зон в соскладчатых разломах, участках их перегибов и пересечений, на контактах пород с различными физико-механическими свойствами (хрупких пород в пластичных толщах);

4) отсутствие четких околорудных ореолов метасоматитов.

Месторождения, связанные с контактовым метаморфизмом, близки к скарновым образованиям. Классическим примером служит Курейское графитовое месторождение, возникшее при метаморфизме угольного пласта траппами.

contact aureole around an igneous pluton from Winter (2010)

Динамометаморфизм сам по себе, очевидно, не приводит к возникновению металлических (рудных) полезных ископаемых. Однако благодаря деформации и разрушению пород возникают зоны проницаемости, способные служить рудоподводящими и рудовмещающими структурами. Для возникших таким образом месторождений характерны:

1) размещение рудных полей и месторождений в крупных зонах смятия и надвигов, протягивающихся на десятки километров;

2) локализация рудоносных зон в наиболее интенсивно деформированных участках разломов;

3) присутствие в рудных районах мощных сложносмятых осадочных толщ и черносланцевых углеродистых формаций;

4) сложная жило- и линзообразная форма рудных тел.

Схема геологического строения Попигайского кратера по [9] 1 - кристаллические породы верхнеанабарской и хапчанской серий архея; 2 - осадочные породы верхнего протерозоя и нижнего палеозоя; 3 - осадочные и вулканогенно-осадочный породы верхнего палеозоя и мезозоя; 4 - тагамиты; 5 - зювиты; 6 - псаммито-алевритовые брекчии; 7 - аллогенные брекчии; 8 - гребень кольцевого поднятия; 9 - надвиги и сбросы; 10 - разрывные нарушения не установленной морфологии; 11 - центр кратера. По Масайтису и др., [1980, 1998]

http://ises.iem.ac.ru/presentation/sazonova/

Протерозойские толщи амфиболитов и метаморфических сланцев, включающие пачки железистых кварцитов, распространены в пределах щитов всех древних платформ мира. Во многих районах они включают уникальные по запасам железорудные месторождения (Курская магнитная аномалия, Оленегорское в России; Минас-Жераис, Бразилия; Кривой Рог, Украина, и др.). Считается, что эти руды возникли осадочным или гидротермально-осадочным образом, и лишь затем были метаморфизованы. На ряде месторождений проявлены наложенные процессы метасоматоза и гипергенеза, обусловившие привнос полезных компонентов (U, Au, Sc, V, Al) и улучшение качества железных руд.

Ярким примером метаморфизованных месторождений является уникальное по запасам месторождение золота, платиноидов, урана, редких земель и алмазов Витватерсранд в ЮАР. Здесь лентовидные в плане и пластово-линзовидные в разрезе рудные тела приурочены к пластам кварцевых конгломератов, ритмично чередующихся с кварцитами и углеродистыми сланцами раннепротерозойской толщи. Протерозойский комплекс пород слагает многокилометровые разрезы континентальных (эпикратонных) впадин.

Buckshot pyrite grains in the matrix of a quartz pebble conglomerate, Ventersdorp Contact Reef.

http://web.uct.ac.za/depts/geolsci/dlr/rocks/index.html
Так как руды представлены скоплениями минералов тяжелой фракции (магнетита, монацита, циркона, золота и др.) и рудные тела имеют литолого-стратиграфическую приуроченность (вытянуты вдоль древних русел и расположены в основании трансгрессивных серий), месторождение возникло как гигантская россыпь, впоследствии регионально метаморфизованная. Часть руды отложилась биоседиментационным способом (золото в скоплениях цианобактерий), часть – при поздних гидротермальных процессах.

К метаморфизованным относят также крупное месторождение сульфидно-полиметаллических руд Брокен-Хилл в Австралии, локализованное в архейских гнейсах и амфиболитах, первичные руды которого формировались вулканогенно-осадочным путем.

Анатаз, кристаллы до 4мм., на хлоритовом сланце, г. Неройка

Друза горного хрусталя, 15см.

Высокая температура метаморфогенного рудообразования обусловлена:

1) большой величиной геотермического градиента;

2) разогревом за счет распада урана и тория;

3) разогревом за счет трения пород в региональных зонах смятия и субдукции;

4) экзотермическими реакциями окисления органического вещества и др.

Литостатическое и стрессовое сжатие обеспечивают высокое давление, сопровождающее процессы метаморфизма.

Существование метаморфогенных флюидов, содержащих воду, углекислоту, углеводороды, водород, хлор, серу и металлы подтверждают прямые наблюдения в Кольской сверхглубокой скважине (на глубине более 10 км) и многочисленные геологические данные.

Для возникновения флюидно-метаморфогеных месторождений необходимы следующие главные условия:

1) первичное дометаморфическое обогащение полезными компонентами исходных пород;