ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ РУДООБРАЗОВАНИЯ

РУДООБРАЗУЮЩАЯ СИСТЕМА МЕДНО-МОЛИБДЕНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

    Особенности гидротермальных рудообразующих систем можно проиллюстрировать на примере хорошо изученных месторождений меди и молибдена. В настоящее время более 65 % мировых запасов и около 60 % мировой добычи меди, а также более 60 % запасов молибдена и около 70 % его добычи приходится на так называемые медно-молибден-порфировые месторождения, имеющие гидротермальное происхождение. Для этих месторождений характерны крупные скопления небогатых руд, представленных системами тонких рудных прожилков и мелкой вкрапленностью сульфидных рудных минералов, среди которых наиболее распространены халькопирит (CuFeS₂) и молибденит (MoS₂).
    Руды залегают в разных вмещающих породах, но всегда обнаруживают тесную пространственную и хронологическую связь с магматическими телами определенного состава и строения, затвердевшими на небольшой глубине. Такие тела содержат 65 5 мас. % SiO₂ и состоят из полевых шпатов, кварца и небольшого количества Fe-Mg-силикатов - роговой обманки и темной слюды (биотита). Породы подобного состава называют гранодиоритами и гранитами. Для рудоносных магматических тел характерны относительно крупные (до 1-2 см в поперечнике) кристаллы (вкрапленники, или порфировые выделения) указанных выше минералов, которые резко выделяются на фоне мелкозернистой основной массы, образованной теми же минералами. Такую структуру магматических пород называют порфировой. Отсюда и название - медно-молибден-порфировые месторождения (порфировые магматические тела, которые сопровождаются медно-молибденовыми рудами).
    В настоящее время разрабатываются месторождения этого типа, содержащие в среднем 1,5-0,5% меди и 0,01-0,1 % молибдена. Кроме того, в рудах содержится золото (0,01-1,0 г/т), серебро (1-10 г/т) и рений (0,01-1,0 г/т). Попутное извлечение этих металлов значительно увеличивает промышленную ценность месторождений. Общие запасы меди одного промышленного месторождения измеряются миллионами тонн, а молибдена - десятками и сотнями тысяч тонн. Крупные запасы меди и металлов-спутников, относительно простая форма рудных тел (прожилково-вкрапленное оруденение на больших площадях), позволяют создавать на базе этих месторождений мощные, длительно действующие горнорудные предприятия с максимальным уровнем механизации и автоматизации и высокой производительностью.
Наиболее крупные медно-молибден-порфировые месторождения находятся в Чили (Чукикамата - 35 млн т меди, Эль-Тениенто - 31 млн т, Эскондидо - 28 млн т). Много крупных месторождений обнаружено в Перу, Панаме, Мексике, США. В СНГ промышленные месторождения этого типа имеются в Казахстане, Узбекистане и Армении. В России подобные месторождения отрабатываются в Сибири (Сорское в Хакасии, Жирекенское и Бугдаинское - в Восточном Забайкалье). Имеются они и в экономически слабоосвоенных районах Северо-Востока России, где в настоящее время не разрабатываются.
    Медно-молибден-порфировые месторождения, общая характеристика которых дана в работах [4-6], в основном формируются на глубинах 0,5-2 км. Однако корни рудообразующих систем, производными которых являются эти месторождения, уходят в мантию. Об этом свидетельствуют данные по изотопному составу Sr, Nd, H, O, Pb и других элементов, входящих в минералы рудоносных порфировых пород и руд. Проходя через земную кору, рудоносные расплавы и рудоносные растворы заимствуют из нее рудные элементы. В конечном итоге рудное вещество представляет собой смесь мантийных и коровых компонентов, находящихся в различных количественных соотношениях. Полагают, что Cu и Au связаны в основном с мантийным источником, а Mo - с коровым.
    Под воздействием поднимающихся из мантии магматических расплавов, нагретых до температуры 1200°С и более под влиянием высокотемпературных водных или иных растворов на нижних уровнях земной коры (глубины 30-40 км), происходят разогрев и плавление коровых пород с образованием вторичных магм гранодиоритового-гранитного состава. Локальные участки плавления постепенно сливаются в один общий нижний магматический очаг.
    Формирование подобной системы характеризуется всевозрастающей тенденцией магм к перемещению в верхние горизонты земной коры как за счет положительного объемного эффекта плавления (до 15% в зависимости от водонасыщенности магм), так и за счет гравитационной неустойчивости (менее плотные гранитные магмы "всплывают" в коре). Транспорт расплава на верхние уровни осуществляется по магмоводам - трещинным каналам различного происхождения. Перемещенный на верхние горизонты земной коры расплав на глубинах 5-10 км образует промежуточный магматический очаг. Кристаллизация расплава в этом очаге приводит к отделению избыточного водного раствора, который перемещается по дренирующим разломам и поступает в область рудоотложения. В эту же область поступает и часть расплава. Его кристаллизация приводит к формированию небольших тел порфировых пород, постоянно присутствующих на рассматриваемых месторождениях.
    В области рудоотложения растворы активно взаимодействуют с вмещающими породами и вызывают их значительное изменение с образованием новых минералов: калиевого полевого шпата (KAlSi₃O₈), светлой слюды - серицита (KAl₂Si₃O₁₀(OH)₂), кварца (SiO₂), пирита (FeS₂). В измененных породах отлагается рудное вещество в виде прожилков, состоящих из кварца (SiO₂), пирита (FeS₂), халькопирита (CuFeS₂), молибденита (MoS₂) и рассеянной вкрапленности рудных минералов. Все эти новообразования в совокупности составляют рудное тело, называемое рудным штокверком. Рудные тела на этих месторождениях не имеют четких геологических границ. Контур их проводится по данным опробования с учетом содержаний рудных элементов, удовлетворяющих требования промышленности. В настоящее время такие оконтуривающие содержания меди составляют 0,25-0,30%.
    Как формируются многочисленные мелкие трещины и как рудоносные растворы поступают в них? Можно предложить следующее объяснение. Рассматриваемые месторождения формируются в участках повышенной тектонической активности, которые сопоставимы с сейсмоактивными зонами. Разрешение напряжений приводит к разуплотнению пород и увеличению их объема за счет массового образования мельчайших трещин и пор. Это явление неупругого расширения вещества, известное в физике как дилатансия, создает предпосылки для миграции растворов из окружающей среды.   

Таблица 1. Физико-химические параметры формирования медно-молибденовых месторождений (по данным изучения расплавных и флюидных включений).

Физико-химические условия рудообразования (табл. 1) оцениваются по результатам исследования газово-жидких включений в минералах. Рудообразующий процесс развивается в широком температурном диапазоне от 700-600°С на ранней стадии до 400-200°С (основное концентрированное рудообразование) и ниже. Давление изменяется от 1500 до 100-80 бар. Рудоносные растворы имеют щелочно-хлоридный состав, а при понижении температуры становятся щелочно-хлоридно-углекислыми. Ранние высокотемпературные растворы находятся в надкритическом состоянии и содержат много растворенных галоидов. Содержание Cu и Mo в растворах составляет 0,0n - 0,n г/л, где n - числа от 1 до 9. Отложение рудных минералов происходило в условиях высоких градиентов температур, давлений и кислотно-щелочных свойств растворов. Формирование руд на верхних уровнях рудообразующей системы завершает сложный цикл глубинной генерации вещества, его транспортировки и изменения в структурах земной коры.

Назад| Следующая страница