Перед обсуждением результатов исследований по распределению
элементов в ореолах следует сформулировать ряд исходных положений, которые,
в большинстве своем, являются очевидными и подтверждаются многочисленными фактами:
- отложение сульфидов металлов в жилах
и ореолах предполагает совместную миграцию в гидротермальном растворе рудных
элементов и сульфидной серы;
- главной формой отложения рудных элементов
в жилах и ореолах являются сульфиды;
- повсеместное развитие около жил новообразованных
(вторичных) минералов позволяет считать, что гидротермальные растворы, поступающие
в трещинные каналы, в которых образуются рудные жилы, были относительно неравновесны
по отношению к вмещающим породам;
- образование сульфидов металлов в жилах
и ореолах может происходить в результате действия нескольких геохимических
барьеров: температурного - из-за пересыщения растворов, возникающего при понижении
температуры рудоносного флюида (градиенты падения Т до 20 градусов на 100
м по восстанию жил определены в работах Ю.В.Ляхова с соавторами [Ляхов и др,. 1994; Лазько и др., 1981]); кислотно-щелочного
- в результате реакций "вода-порода" обычно происходит повышение
щелочности растворов, что неизбежно отражается на изменении растворимости
сульфидов и т.д.
Рассмотрим последовательно главные установленные
закономерности распределения рудных элементов в ореолах и жилах и попытаемся
вывести из них генетические следствия.
1. Преобладание распределений
Б-типа в ореолах позволяет предположить, что при рудообразовании происходила
смена рудоносных растворов на безрудные17 (частично, т.е. хотя бы по одному из металлов,
или полностью). Какова логика наших рассуждений ?
 |
| Рис. 5.13. Схема преобразования ореолов отложения в ореолы переотложения
и разрушения |
Факт существования рудных
жил и ореолов с А-типом распределения, примыкающих к ним, заставляет считать,
что образование рудных минералов в жилах происходило из флюидов, несущих достаточно
высокие концентрации металлов (соответствуют концентрации насыщения или пересыщения
относительно сульфидов при данных условиях). Эти флюиды, равновесные с минеральным
парагенезисом жил, неравновесны по отношению к вмещающей породе. При взаимодействии
с породами они будут создавать в околожильном пространстве за счет диффузионного
(движущая сила - градиент концентраций) или инфильтрационного (главный фактор
- реакции "порода-вода") массообмена ореолы отложения. Ореолы
отложения должны возникать всегда при достаточно продолжительном контакте рудоносных
растворов (потока рудоносных растворов, двигающегося по трещинному каналу) и
пород. Можно предположить, что ореолы отложения (распределение металлов близкое
к экспоненциальному или А-тип) являются ранними или исходными, т.е. формирующимися
на начальных этапах рудообразования (рис.5.13а, б).
Как могут возникать распределения
Б-типа? Наиболее реальным, с нашей точки зрения, является предположение о последовательном
перерождении ореолов А-типа в Б-тип (переотложение металлов, подобное полученному
ранее в моделях Чаули, глава 3). Допустим, что рудоносный раствор, создавший
ореол А-типа (см. рис.5.13а, б),
становится безрудным либо за счет возможной эволюции его состава в течение рудной
стадии (например, как было показано в разделе 2.4
и в наших работах [Borisov et al., 1995; Борисов, Шваров,
1996]), либо на завершающих стадиях гидротермального процесса. Тогда взаимодействие
этого раствора с ранним ореолом отложения неизбежно приведет к его изменению
до Б-типа. При инфильтрации такого, ставшего безрудным, раствора в стороны от
жилы происходит растворение сульфидов во внутренних зонах ореолов А-типа и образование
ореолов переотложения (со сдвигом максимумов содержаний от жилы, но с
сохранением общей повышенной концентрации металлов в области ореолообразования).
На схеме (см. рис.5.13в) показано, что при
таком развитии ореола происходит растворение рудного вещества в призальбандовой
области и его переотложение на некотором расстоянии от жилы.
Чем больше время такого взаимодействия, тем дальше от жилы
будет перемещен максимум содержаний рудного компонента. При диффузионном массообмене
возникают ореолы разрушения (общее содержание металлов в породе уменьшается,
а остаточные максимальные концентрации могут сохраняться на некотором расстоянии
от жилы, как бы "отступать" от нее). На рисунке 5.13г показан возможный результат такого обмена.
2. В целом, это вариант изотермического преобразования первичного
ореола типа А. Необходимо обсудить и возможную структуру ореола, возникающего
в термоградиентном поле вмещающих пород. Очевидно, что движение нагретого до
350-400oС потока гидротермального раствора по трещинному каналу приводит
к прогреву вмещающих пород за счет кондуктивного обмена теплом. Палеоглубина
формирования изучаемых месторождений соответствует 2.5-3.0 км [Некрасов,
1980]. Во время гидротермального рудообразования температура вмещающих пород
должна была быть порядка 100-150oС (при температурном градиенте 35-50o/км).
Такой перепад температур также может отразиться на структуре формирующегося
и развивающегося ореола.
При диффузионном массообмене - структура ореола разрушения
не будет принципиально отличаться от рассмотренного выше (см. рис.5.13г).
При инфильтрационном массообмене возможна более сложная картина. При фильтрации
растворов во вмещающие породы к кондуктивному теплообмену добавляется конвективная
составляющая. Чем выше скорость фильтрации, тем быстрее в околожильном пространстве
образуется высокотемпературное плато (зона с постоянной температурой, равной
температуре растворов в трещинном канале), примыкающее к жиле, за пределами
которого будет происходить понижение температуры породы и фильтрующихся через
неё растворов до температуры пород [Голубев, Шарапов, 1974].
Такой температурный профиль могут создавать как рудоносный раствор, так и безрудный.
При этом взаимодействие рудоносного раствора с вмещающей породой может происходить
отлично от изотермического варианта. В призальбандовой области, как и раньше,
может образовываться ореол отложения за счет высокотемпературных реакций "вода-порода",
но на краю высокотемпературного плато будет создаваться фронт пересыщения растворов
и обусловленное им осаждение сульфидов, т.е. образование второго максимума повышенных
содержаний рудных компонентов. Преобразование такого ореола безрудным раствором
может привести к развитию двух максимумов переотложения-отложения, сдвинутых
от жилы. Амплитуда второго максимума (температурного) будет очевидно зависеть
от величины градиента понижения температуры - чем выше градиент, тем выше интенсивность
отложения сульфидов.
Ореолы с такой структурой достаточно часто встречаются среди
изученных нами. Например, распределение Zn в ореоле разреза 4 (см. рис.5.7) и в разрезе 22 (см. рис.5.9б).
Вероятно это может служить свидетельством того, что многие из ореолов формируются
как инфильтрационные в термоградиентном поле околожильных пород.
 |
| Рис. 5.14. Схема возможного развития инфильтрационных ореолов переотложения
во времени |
3. Смена рудоносных растворов безрудными, вероятно, происходила
несколько раз в течение продуктивного этапа развития гидротермальной системы.
Этим может быть обусловлено обычное присутствие в ореолах нескольких интервалов
надфоновых содержаний, разделенных областями околофоновых концентраций металлов.
Возможный вариант развития событий во времени представлен на схеме (рис.5.14).
Смена растворов (смена серий рудоносный-безрудный), возможно, происходит при
очередном импульсе тектонической активизации, когда происходит подновление или
изменение путей поступления растворов в рудоконтролирующую тектоническую структуру.
Изученные ореолы свидетельствуют также о том, что - снижение
концентраций или "безрудность" гидротермального флюида по Zn, Pb,
Cu происходит не синхронно (не одновременно) для всех металлов. Например, на
рисунке 5.9а видим, что Pb накапливается в
призальбандовой зоне, а ореол Zn уже начинает переотлагаться, продолжение этого
процесса можно видеть на рисунке 5.9б. Аналогичные картины распределений
характерны и для других разрезов: разрез 1 - ореол отложения для Zn и ореол
переотложения для Pb; разрез 13 - отложение для Zn и переотложения для Cu и
т.д. Дополнительным подтверждением сделанного предположения является тот факт,
что отсутствуют ореолы, в которых для всех трех металлов был бы установлен только
А-тип распределения.
4. Не все ореолы, отнесенные
к Б-типу, видимо, формируются по механизмам, описанным выше. Достаточно большую
группу (до 15% моноэлементных выборок, см. рис.5.4в) составляют ореолы с содержаниями металлов
либо ниже фоновых, либо не более, чем в 1-3 раза превышающими его. Отличительной
чертой этих ореолов является отрицательное значение произведения длины интервала
на содержание металла в нем минус фонаовое (м%). Отрицательные значения метропроцентов
характерны в первую очередь для Zn и Cu, реже для Pb. К таким ореолам относятся,
прежде всего, ореолы
трех разрезов нижнего XIV горизонта В. Згида (18, 19, 20) и ореолы двух
разрезов III горизонта Холста (2, 10). Ореолы такого типа обычно относят к ореолам
выноса компонентов.
Как такие ореолы могут формироваться? Можно представить два
механизма:
- либо как ореол разрушения (см.
пункт 1 обсуждения) - за счет диффузионного обмена с безрудным гидротермальным
раствором;
- либо как ореол выщелачивания
или выноса - за счет массообмена между вмещающими породами и флюидным потоком,
стягивающимся (подтекающим через поровое пространство пород) к трещинному
каналу.
Против первого варианта имеются два факта: (1) при достаточно
большой мощности ореолов проработки пород (в разрезе 18 - до 2.15 м; в разрезе
2 - до 20 м) можно было ожидать более интенсивные метасоматические изменения
вмещающих пород, чего не наблюдается (здесь, скажем, практически отсутствует
окварцевание гранита); (2) высокие содержания рудных компонентов в жилах на
контакте с этими ореолами, что трудно предполагать при постоянном и долгом присутствии
безрудных растворов.
Второй вариант - формирование инфильтрационных ореолов выщелачивания
- является более предпочтительным. В пользу его говорит и низкая степень метасоматического
изменения пород, поскольку стягивающийся поток поровой фильтрации относительно
уравновешен по всем компонентам породы и вблизи жилы он способен производить
минимальные изменения (подробно описывалось в главе
3). Такой модели не противоречит и факт наличия рудных жил, примыкающих
к ореолам выщелачивания.
Следует отметить, что ореолы выщелачивания, возможно, формируются
в двух различных начальных обстановках: преобразуя неизмененные вмещающие породы;
либо преобразуя ранее сформированные ореолы А- или Б-типа.
Конечно, приведенные нами сведения являются в большой степени
только косвенными свидетельствами существования стягивающихся к трещинным каналам
потоков поровой фильтрации. Однако имеются и независимые подтверждения. В последние
годы появляется все больше информации о важной роли "сквозьпородных"
флюидных потоков в гидротермальном рудообразующем процессе [Сафонов
и др., 1982; Коротаев и др., 1992; Коротаев, 1994]. Признаки действия таких
потоков - зоны отрицательных аномалий во вмещающих породах для нижних частей
жильных тел большого числа месторождений Садонской группы ("рудные"
срезы), границы которых относят на значительные расстояния от жил были установлены
по распределениям K, Rb, Ni, Mo, Ba, Be, Sn, Cr [Хетагуров,
Рехвиашвили, 1977; Рехвиашвили и др., 1990].
5. Обнаружение ореолов выщелачивания на нижних горизонтах В.Згида
и средних горизонтах Холста поставило перед нами ряд вопросов. Почему нет ореолов
выщелачивания в изученных разрезах нижнего (VII) горизонта Холста или на средних
горизонтах В.Згида? Это случайность или закономерность?
Имеющиеся у нас данные прямо не могут могут ответить на этот
вопрос. Можно, однако, сделать ряд гипотетических предположений.
Общепризнанными являются
представления о рудоподводящем значении субширотного Садоно-Унальского сброса,
ограничивающего с юга область развития жильных полиметаллических месторождений.
В зоне самого сброса никаких месторождений нет. Все месторождения размещены
в оперяющих трещинах скола или отрыва с общим простиранием на север (СЗ или
СВ), приуроченных к лежачему боку сброса. Исходя из этого можно предположить,
что именно зона сочленения Садоно-Унальского сброса и трещин субмеридионального
простирания является наиболее благоприятной для образования месторождений, т.е.
именно в ней создаются какие-то особые условия. В чем тут дело? Можно представить
себе различные сюжеты событий, происходящих в зоне сочленения. Наиболее вероятным
нам представляется следующий. В пределах Садоно-Унальского разлома и в дорудное
время должна была происходить циркуляция вод, какого бы они ни были генезиса.
Внедрение в средней юре штоков и даек андезито-дацитовой формации и крупные
тектонические подвижки, приводящие к образованию трещин скола и отрыва, создают
необходимые предпосылки для инициирования гидротермального процесса: интрузии
андезито-дацитовой формации образуют необходимый источник тепла, тектоника -
зону разуплотнения пород. Под зоной разуплотнения мы понимаем все проявления
сильных механических деформаций пород (трещиноватость, дробление, перетертость
и др.). Нагретые и практически безрудные растворы Садоно-Унальского сброса фильтруются
через зону разуплотнения гранитов (зона сочленения), захватывая флангами потока
и менее разрушенные породы, вмещающие рудоконтролирующие тектонические структуры.
Формируется область (зона) мобилизации различных компонентов, в том числе металлов
и сульфидной серы, приуроченная к этой зоне сочленения. Эту область мобилизации
можно назвать корневой, но она вытянута по восстанию Садоно-Унальского
сброса и, очевидно, представляет собой не только "корни" (самые нижние
части) месторождений. По всей вероятности, интенсивность процессов мобилизации
при реакции первичных (безрудных) гидротермальных растворов и вмещающих пород
будет уменьшаться по восстанию зоны сочленения с удалением от источников тепла
и с приближением к палеоповерхности. Некоторым подтверждением
сделанных нами предположений, являются данные по продольной зональности рудных
тел Садонского месторождения, приведенные С.В.Григоряном [1992]: "Установлено, что максимальный градиент изменения
концентраций большинства перечисленных элементов (в том числе и рудных) наблюдается
в направлении от нижних горизонтов юго-западного фланга, примыкающего к региональному
рудоконтролирующему Садоно-Унальскому разлому общекавказского простирания, к
верхним горизонтам северо-восточного фланга месторождения".
Таким образом, в качестве рабочей гипотезы мы полагаем,
что Садоно-Унальский сброс является не рудоподводящей (по нему подводятся практически
безрудные растворы), а раствороподводящей структурой. Тогда зона сочленения
сброса и оперяющих его разломов могла являться основной областью, где вероятна
мобилизация рудных элементов и сульфидной серы. Оперяющие разломы, если они
дренировали растворы данной области, можно при этом считать рудоконтролирующими
и рудовмещающими структурами.
Опираясь на предлагаемую гипотезу, можно ожидать, что ореолы
выщелачивания, в принципе, могут быть обнаружены на разных горизонтах месторождения
поблизости от Садоно-Унальского сброса. На более глубоких горизонтах месторождений
такие ореолы могут быть встречены на большем расстоянии от Садоно-Унальского
сброса, чем на верхних (из-за уменьшения масштабов процессов мобилизации по
восстанию сброса).
Рассмотрим теперь ореолы
выщелачивания металлов на наших месторождениях. На месторождении Холст такие
ореолы установлены для разрезов III горизонта (2,10), которые находятся на расстоянии
всего около 100 м от Садоно-Унальского сброса. Разрезы V горизонта (4) и VII
горизонта (1, 3, 5, 7, 11 и др.) расположены более, чем в
500-600 м от него. На месторождении
В.Згид ореолы выщелачивания, обнаруженные нами на XIV горизонте (18, 19, 20),
также наиболее близки к Южному сбросу (западное продолжение Садоно-Унальского
сброса).
6. Низкая коррелируемость распределений металлов в жилах и
ореолах (только в 25% сечений "жила-ореол" соотношение металлов одинаково),
преобладание в ореолах Zn (до 70 % разрезов) позволяет предположить, что концентрация
цинка в рудоносном растворе была выше концентраций свинца и меди. По этой причине
цинк мог в больших количествах накапливаться в ореолах. Кроме того, вполне возможно,
что количественные соотношения содержаний металлов в ореолах определяются их
соотношением в источнике (гранитах), и их количественные соотношения могут усиливаться
за счет селективного извлечения. Поскольку на основании приведенных выше сведений
источником рудных компонентов можно считать вмещающие граниты, в которых соотношение
металлов определено, как Zn>Pb>Cu, то это же соотношение мы вправе ожидать
и в ореолах. Наше предположение об источнике рудных компонентов подтверждается
данными исследований изотопного состава свинца [Амов и др., 1988], из которых следует, что свинец месторождений
Садонского рудного района мобилизован из вмещающих гранитов. Более высокая концентрация
Zn по сравнению со Pb и Cu установлена в экспериментах по растворимости сульфидов
этих металлов в присутствии монцонитового буфера при 300-500oС и
0.5- 2 кбар [Hemley et al., 1992].
 |
| Рис. 5.15. Элементы генетической модели и схема термодинамического моделирования
в областях формирования исходного гидротермального раствора, ореолов и жил
выполнения |
Выше мы приводили данные, позволяющие предположить, что в процессе
рудообразования происходила смена рудоносных растворов на безрудные. Может быть
этим обусловлена низкая коррелируемость соотношений металлов в жилах и сопряженных
ореолах. Безрудный раствор при движении по трещинному каналу, частично заполненному
жильными и рудными минералами, вступает с ними в реакцию. Может происходить
их частичное или полное растворение и переотложение по генеральному направлению
движения флюида по трещинному каналу. Факты замещения одних рудных минералов
другими (сфалерит замещается галенитом и халькопиритом), их растворение и зональное
строение приводятся многими исследователями жильного вещества этих месторождений
[Златогурская, 1960; Кандауров, 1988; Добровольская, 1989;
Bortnikov et al., 1991].
В ореолах же будет происходить только переотложение и накопление
металлов. Благодаря этому в жилах может преобладать Pb или Cu (за счет выноса
цинка), а в сопряженном ореоле будет преобладать цинк (за счет только накопления
и переотложения, и отсутствия выноса).
7. Совокупность геохимических данных позволяет предложить элементы
генетической модели рудо- и ореолообразования (рис.5.15).
Она предполагает возможную схему потоков фильтрации флюидов в термоградиентных
полях, задаваемую сочетанием рудоконтролирующих и флюидопроводящих трещинных
структур.
В "корневых"
частях месторождений (зоне сочленения Садоно-Унальского сброса и трещин скола
и отрыва, оперяющих его лежачий бок) происходит мобилизация рудных компонентов
при реакции первичных, безрудных растворов и гранитов, и формируются рудоносные
растворы, исходные для исследуемой гидротермальной системы. Эти процессы могут
проявляются также в виде образования ореолов выщелачивания (Б-тип распределения),
которые возможно обнаружить на различных уровнях месторождений.
По трещинному каналу,
где формируется жильное рудное тело, очевидно, преобладает восходящее движение
потока высокотемпературных рудообразующих растворов. Локальное растекание части
растворов в стороны от трещинных каналов возможно на различных уровнях месторождений,
где преобладают ореолы отложения и переотложения (А и Б типы). Частичное
стягивание растворов из порового пространства гранитов в трещинный канал (что
также приводит к образованию ореолов выщелачивания) можно предполагать там,
где имеются подтоки из регионального сброса или локальные перетоки растворов
между сближенными трещинными структурами. Эту генетическую схему мы попробовали
представить на рисунке 5.15.
17 Здесь и далее под термином "рудоносный
раствор" понимаем - раствор насыщенный или пересыщенный рудными элементами
и сульфидной серой по отношению к сульфидам металлов при данных температуре
и давлении; "безрудный раствор" - концентрации рудных элементов в
нем на много порядков ниже концентрации насыщения.
|
