Тема 9. Гидротермальные месторождения

Гидротермальные месторождения имеют большое промышленное зна­чение. Они являются источниками руд цветных, редких, благородных, радио­активных, рассеянных и черных металлов и ряда неметаллических полезных ископаемых. Для гидротермальных месторождений характерно: а) преоблада­ние в составе руд сульфидов различных металлов, широкое развитие среди жильных минералов кварца и карбонатов; б) преобладание жильной формы рудных тел; в) разнообразие околорудных изменений вмещающих пород; г) многостадийный процесс формирования.

Гидротермальные месторождения образуются из многокомпонентных газовожидких растворов в очень широком температурном интервале - от 600 до 50° С. Вертикальный размах оруденения также широк - от первых сотен метров от дневной поверхности до 5 км. В связи с этим ряд ученых предлагают клас­сифицировать гидротермальные месторождения по температуре и глубине их образования. По этой классификации выделяют высокотемпературные (600-300°), среднетемпературные (300-200°) и низкотемпературные месторождения (200-50°).

9.1. Высокотемпературные месторождения

Обычно связаны с кислыми и умеренно кислыми гранитоидами. Рудные тела залегают как в гранитных телах, так и во вмещающих их породах на не­большом удалении от интрузивов. Рудные тела представлены преимуществен­но сложными жилами, штокверками, залежами вкрапленных руд.

Минеральный состав высокотемпературных месторождений довольно разнообразен. Характерны высокотемпературные минералы: магнетит, гематит, вольфрамит, касситерит, шеелит, молибденит, висмутин, пирротин, арсенопи­рит, самородное золото. Отмечаются галенит, сфалерит и халькопирит, более характерные для среднетемпературных месторождений. Из жильных минера­лов наиболее распространены кварц (до 80-98 %) и полевые шпаты, состав­ляющие главную массу жильного выполнения. В меньших количествах отме­чаются мусковит, литиевые СЛЮДЫ, флюорит, амфиболы, гранат, турмалин, бе­рилл, топаз.

Околорудные изменения вмещающих пород чаще представлены грейзе-низацией, которой подвержены гранитоиды и другие алюмосиликатные поро­ды. При процессах грейзенизации по алюмосиликатам с различной степенью интенсивности развиваются кварц-мусковитовые агрегаты иногда с турмали­ном, топазом, флюоритом, бериллом. В глинистых и метаморфических породах развиваются турмалиновая или топазизовая минерализация, которым сопутст­вует выделение кварца, мусковита, серицита. Карбонатные породы в контакте с высокотемпературными жилами подвергаются скарнированию.

Рудные формации высокотемпературных месторождений.

1. Формация золото-кварцевая - включает месторождения, рудные тела которых сложены, главным образом, кварцем, реже турмалином, актинолитом и магнетитом, при резко подчиненной роли сульфидов, главным образом, ар- сенопирита и пирита (в количествах не более 3 %); золото высокопробное. Примеры месторождений: Любавинское, Карийское и Ключевское (Восточное Забайкалье), Кочкарь (Урал), Колар (Индия).

2. Формация кварц-вольфрамитовая. Помимо главных минералов -кварца и вольфрамита (побнерита) в рудных телах нередко в том или ином ко­личестве присутствуют берилл, мусковит и различные сульфиды поздних ста­дий минералообразования (пирит, галенит, сфалерит и др.). Месторождения: Джидинского рудного поля (Холтосон, Инкур) и Бом-Горхонское в Бурятии; Букука и Белуха в Читинской области; месторождения Китая, Португалии и других стран.

3. Формация кварц-касситеритовая. Наряду с кварцем в рудных телах в заметных количествах могут присутствовать полевые шпаты, турмалин, флюо­рит, топаз, а из рудных минералов - вольфрамит, молибденит. Примеры место­рождений: Иультинское (Чукотка), Шерловогорское и Ононское (Восточное Забайкалье), месторождения ряда зарубежных стран.

4. Формация кварц-молибденовая. Помимо молибденита промышлен­ный интерес иногда представляет вольфрамит, В рудах обычны различные сульфиды. Месторождения известны в Восточном Забайкалье - Давенда, Бу-гдая.

5. Графитовая.* Форма рудных тел штоки и жилы. Графит высокосорт­ный, крупночешуйчатый, иногда с кварцевыми выделениями и редкой вкрап­ленностью магнетита и пирита, Месторождение Ботогол (В. Саян) и месторо­ждения о. Цейлон.

6. Корундовая.* Распространены рубины и сапфиры, а также корунд. Минералы концентрируются в мелкочешуйчатой биотит-мусковитовой массе. Месторождение Ссмиз-Бугы (Казахстан).

9.2. Среднетемпературные месторождения

Среднетемпературные месторождения могут быть связаны с интрузив­ными породами самого разнообразного состава - от кислых до ультраосновных, в массивах которых нередко локализуются рудные тела. Во многих случаях ме­сторождения приурочены к осадочным и метаморфическим породам кровли.

Форма рудных тел преимущественно жильная: наряду с преобладаю­щими простыми жилами встречаются лестничные, седловидные и сетчатые жилы, а также штокверки, линзы и пластообразные залежи. Размеры рудных тел от небольших до весьма крупных.

Минеральный состав месторождений очень разнообразен: золото и се­ребро самородные, пирит, халькопирит, энаргит, борнит, блеклые руды, сфале­рит, галенит, джемсонит, буланжерит, бурнонит, сульфиды и арсениды никеля и кобальта (никелин, смальтин, хлоантит, раммельсбергит, скуттерудит и др.), касситерит, станнин, молибденит. В сумме количество сульфидов варьирует от 8 до 80 % (в среднем около 40 %). Характерна большая группа неметалличе­ских полезных ископаемых, представленных хризотил-асбестом, тальком, маг­незитом, горным хрусталем, флюоритом. Главными жильными минералами яв­ляются кварц, карбонаты (кальцит, анкерит и др.), барит.

Текстуры руд: массивная, вкрапленная, полосчатая, иногда брекчиевид­ная и кокардовая.

Околорудные изменения вмещающих пород разнообразны. Наиболее характерны следующие: окварцевание - широко развитый процесс, охваты­вающий самые вмещающие породы. Особое значение имеет окварцевание кис­лых и средних эффузивных и субвулканических пород, которые преобразуются в так называемые вторичные кварциты. В состав последних, помимо преобла­дающего кварца, могут входить серицит, пирит, андалузит, диаспор, рутил и другие минералы. Вторичные кварциты сопровождают медные, медно-молибденовые, золоторудные и свинцово-цинковые месторождения.

рудных минералов больше 70 %. Если рудных минералов меньше 70 %, то руда называется вкрапленной.

По содержанию полезных компонентов различают два типа руд: про­стые и комплексные (сложные). Из простых мономинеральных руд извлекает­ся один полезный компонент, например, из бокситовой руды получают алюми­ний, из магнетитовой - железо. Из комплексных или сложных (полиминераль­ных) руд извлекается несколько ценных компонентов. Такие руды распростра­нены значительно шире. Примерами их могут служить: титано-магнетитовые, медно-никелевые, свинцово-цинковые и др. Ряд металлов извлекается только из комплексных руд как побочный продукт (кадмий, индий, рений, селен и ДР-)-

Следует отметить, что теперь термин "руда" используется и в отноше­нии нерудного сырья: говорят о рудах графита, асбеста, серы, апатита и др.

В связи с тем, что вкрапленные руды обычно подвергаются обогаще­нию, при изучении рудных тел важно выяснить количественное соотношение рудных и жильных минералов, величину их зерен и характер срастаний мине­ралов между собой. Это позволит дать предварительные сведения, необходи­мые для выбора того или иного способа обогащения.

Рудные и сопутствующие минералы могут быть как галогенными, воз­никшими при эндогенных процессах, так и гипергенными (или супергенными), образовавшимися при экзогенных процессах.

Таблица 1.

			Содержа-	Генеэио:
			ние метал-	г- гало-
	Минерал	Формула	ла в мине-	генный;
			рале	с - гипер-
				генный
				(экзоген-
				ный)
1	2	3	4	5
Fe	Магнетит	FeFe204 (или Fe3o4)	72	г
	Гематит	Fe203	70	г,с

ВАЖШЙШИЕ РУДНЫЕ МИНЕРАЛЫ

Серицитизация - весьма обычный процесс изменения практически лю­бых пород около рудных тел среднетемпературных месторождений. Наряду с серицитом в том или ином количестве могут быть новообразования кварца, карбонатов, хлорита, рутила, сульфидов, реже турмалина, флюорита, барита, талька, эпидота. Серицит образуется преимущественно за счет разложения по­левых шпатов и в меньшей мере за счет других минералов.

Березитизация - процесс изменения кислых и средних магматических пород. Ее суть состоит в том, что полевые шпаты замещаются кварцем и сери- цитом, а за счет выноса железа из темноцветных минералов и привносимой се- ры развивается пирит. Образуется кварц-серицитовая порода с вкрапленным пиритом. Березиты часто сопутствуют золоторудным и некоторым молибдено- вым, вольфрамовым и другим месторождениям, -г - .„.-.,..

Хлоритизация - наиболее характерна для пород основного состава. Обычно хлоритизация сопровождается серицитизацией и окварцеванием, а иногда турмалинизацкей пород вблизи рудных тел на колчеданных, сульфид- но-касситеритовых, свинцово-цинковых, золоторудных, медно-порфировых месторождениях. - ' "^u"**V.-^< •^,f,; }•'••••-<■*••»> --гм^г 1 вк< .. .

Лиственитизация - проявляется при воздействии на ультраосновные и основные породы среднетемпературных растворов, обогащенных углекисло- той. При этом железо-магневые силикаты разлагаются, за счет их образуются карбонаты, преимущественно брейнерит (Mg,Fe)C03 и кварц. Возникает кварц- карбонатная порода с примесью серицита, хлорита, талька, фуксита. Листвени- ты встречаются на некоторых месторождениях золота и меди. Карбонатные породы наряду с окварцеванием могут подвергаться доломитизации и барити- зации. - ■) ... >. ■

Рудные формации среднетемпературных месторождений

1. Формация золото-кварц-сульфидная. Рудные тела многочисленных месторождений этой формации представлены кварц-сульфидными жилами и штокверками со значительным содержанием сульфидов. К этой формации от­носятся многие месторождения России - Дарасунское, Берикуль, Березовское; Узбекистана - Мурунтау; Казахстана - Степняк и др.; ряд месторождений Авст­ралии, США, Канады.

2. Формация сульфидно-касситеритовая. В составе руд наряду с касси- теритом значительная роль принадлежит сульфидам: пирротин, арсенопирит, пирит, сфалерит, галенит, месторождения: Депутатское в Якутии, Хапчеран- гинское в Центральном Забайкалье, Комсомольская группа, (Солнечное) в Ха- баровском крае, месторождения Приморья (Смирновское). Из жильных мине-

. ралов отмечаются кварц, хлорит, реже турмалин. Форма рудных тел - в основ-

ном жилы и минерализованные зоны.

3. Формация молибденит-сульфидных руд (она также известна как мед- но-молибденовая или медно-порфировая). В месторождениях этой формации заключены огромные запасы меди и молибдена. Характерен прожилково- вкрапленный (штокверковый) тип оруденения. Основными рудными минера- лами являются халькопирит и молибденит, обычен пирит, блеклые руды, а также галенит и сфалерит. Из жильных минералов - кварц, барит, турмалин, ангидрит, кальцит. Примеры месторождений: Эрденэт (Монголия), Коунрад и Бощекуль (Казахстан), Сорское (Кузнейкий Алатау), Алмалык (Узбекистан), Каджаран (Армения), Клаймакс (США), Браден (Чили).

4. Формация свинцово-цинковая (полиметаллическая). Минеральный состав руд разнообразен: сфалерит, галенит, пирит, халькопирит, блеклая руда, пирротин, арсенопирит, буланжерит, джемсонит и др. К этой формации отно­сятся многочисленные месторождения Рудного Алтая (Зыряновское, Змеино-горское), Восточного Забайкалья (Кличкинское, Савинское- 2, Кадая), Кавказа, ряда зарубежных стран.

5. Формация медно-колчеданных руд. Характерны пластообразные за­лежи, сложенные массивной и вкрапленной сульфидной рудой. В ней главную массу представляет мелкозернистый агрегат пирита (до 80 % от объема руды) с вкрапленностью халькопирита, часто сфалерита, пирротина и блеклых руд. На нерудную массу приходится всего 5-25 % (кальцит, кварц). Месторождения: Сибайское, Гайское (Урал).

6. Формация настуран-сульфидная* (или настуран-полиметаллическая). <* Это жильные и штокверковые тела кварц-карбонатного состава с настурановой

минерализацией. Сопутствующие - галенит, сфалерит, гематит, халькопирит, иногда висмутин. Пример: месторождения Передового хребта (США).

7.Формация настуран-флюорит-молибденитовая. Характеризуется сложным минеральным составом руд, образовавшихся в несколько стадий Преобладают настуран, молибденит, флюорит, пирит, блеклые руды, халько­пирит; из жильных - кварц, карбонаты. Широко развиты околорудные измене­ния: окварцевание, геметитизация, карбонатизация, аргиллизация, гидрослюди-зация и другие. К данной формации относится уникальное жильно-штокверковое Стрельцовское рудное поле, находящееся в Приаргунье.

8. Формация флюоритовая (флюорит-кварцевая "). Наряду с полицвет­ным флюоритом, имеющим симметрично-зональное строение, в жилах в не­больших количествах (до 5-20 %) присутствуют кварц, кальцит, пирит и марка­зит, каолин, барит, хлорит и др. Жильные месторождения этой формации рас­пространены в Забайкальской области - Калангуйское, Усугли, Солонечное, Абагайтуйское, Эгитинское, Гарсонуйское.

9. Формация магнезитовая.* Для магнезита этих месторождений харак­терны серовато-белые и хлопьевидные агрегаты. В составе руд постоянны кальцит, доломит, тальк, сидерит, реже барит, хлорит, пирит и др. Формы руд­ных тел - пластовые залежи. Месторождения известны в Восточном Саяне (в Черемховском районе).это крупное Савинское, а на Урале - Саткинское (уже отработанное). , t

10. Формация тальковая.* Месторождения возникают на контактах кар- бонатных пород с серпентинизированными ультраосновными породами (змее- виками, серпентинитами). Форма рудных тел - пластовые залежи.

В парагенезисе с тальком в небольшом количестве присутствуют: каль­цит, тремолит, актинолит, хлорит, диопсид, реже кварц. Это Онотское место­рождение (Восточный Саян), Киргитейское (Красноярский край). ' ''

11. Формация хризотил-асбестовая - прожилки хризотил-асбеста возни- кают в процессе серпентинизации ультраосновных пород. Поперечно- волокнистые разности образуются при медленном приоткрывании стенок тре- щин. В зальбандовой части жилок нередко фиксируется вкрапленность магне- тита и хромита, в жилках могут присутствовать кальцит, магнезит, тальк, хло- рит и др.

Примеры месторождений - Баженовское и Джетыгаринское (Урал), Ильчирское и Саянское (Восточный Саян), Молодежное (Витимо-Патомское нагорье).

9.3. Низкотемпературные месторождения

Низкотемператрные гидротермальные месторождения залегают в оса­дочных, эффузивных и редко в интрузивных породах. Их связь с магматиче­скими очагами устанавливается только для части месторождений.

Рудные тела чаще имеют форму жил, выполненных нередко брекчиро-ванными образованиям. Жилы имеют раздувы и пережимы. Метасоматические тела образуют пластообразные и линзовидные залежи. Размеры рудных тел чаще средние и крупные. Минеральный состав месторождений разнообразен: киноварь, антимонит, реальгар, аурипигмент, самородное золото и серебро их теллуриды и селениты, самородная медь, халькопирит, блеклая руда, халько­зин, борнит, галенит, сфалерит, аргентит, прустит, пираргирит, марказит. Глав­ные жильные минералы - кварц, халцедон, опал, кальцит, родохрозит, барит, алунит, каолинит, цеолиты, адуляр, флюорит.

Для руд низкотемпературных месторождений, наряду с вкрапленной, характерны друзовая, кокардовая, крустификационная, гребенчатая, метакол-лоидная и брекчиевая текстуры.

Околорудные изменения вмещающих пород достаточно разнообразны. Пропилитизация - характерна для базальтов, андезитов, дацитов иногда риоли-тов. Темноцветные минералы в этих породах замещаются хлоритом, эпидотом, серицитом, кальцитом, цеолитами, а полевые шпаты подвергаются альбитиза-ции, образуется пирит.

Алунитизация (окварцевание) - проявляется при воздействии сернокис­лых растворов в районах вулканической деятельности на кислые и средние по­левошпатовые породы, за счет которых образуются алунит, кварц, серицит, каолинит, пирит и другие минералы. Каолинизация - характерна для полевош­патовых пород, в которых полевые шпаты замещаются каолинитом и кварцем, развиваются рутил, пирит, гематит и другие минералы.

Осадочные породы подвергаются серицитизации, аргиллизации, окрем-нению, баритизации, доломитизации, т.е. тем же процессам изменения, кото­рые отмечаются вблизи рудных тел среднетемпературных месторождений.

Рудные формации низкотемпературных месторождений.

1. Формация золото-серебряная ("с Те). Месторождения этой формации тесно связаны с вулканической деятельностью, главным образом мезозойского и палеоген-неогенового периодов. Морфология рудных тел разнообразна. Руды состоят из самородного золота и серебра, их теллуридов, а иногда и селенидов, а также различных сульфидов и сульфосолей. Жильные минералы представле- ны фарфоровидным кварцем, халцедоном, опалом, карбонатами, баритом, аду- ляром. Месторождения Северо-Востока России - Хаканджа и Карамкен; Мно- говершинное (Приморье); Балей (Восточное Забайкалье). Зарубежные: Крипл- Крик, Голдфилд (США), месторождения Мексики, Румынии и др.

Золото имеет серебристо-белый цвет с желтоватым блеском (цвет «электра»), его пробность низкая (550-750), из элементов-примесей доминиру­ет серебро (до 98-99 %), остальное количество приходится на Sb, Р Ь, Те, Se.

2. Формация сурьмяная* - главный минерал антимонит (стибнит), ос­новная жильная масса кварцевая или кремнисто-карбонатная. Месторождения: Сарылах (Якутия), Кадамджай (Киргизия), Тургайское (Казахстан), Раздоль-нинское (Зап. Сибирь).

3. Формация ртутная и сурьмяно-ртутная. Главным минералом руд яв­ляется киноварь, иногда в значительных количествах присутствуют антимонит, пирит, реальгар и аурипигмент. Из жильных минералов обычны кварц, каль­цит, флюорит. Месторождения: Никитовское (Донбасс), Хайдаркан (Киргизия), Альмаден (Испания).

'г. - - , .

'I . <

4. Формация медистых песчаников." Рудные тела, имеющие пластовую форму, состоят из халькопирита, борнита. Оруденение локализуется преиму­щественно в песчаниках. Месторождения: Удокан (Север Забайкалья), медный пояс Заира и Замбии. Генезис этих месторождений является сложным. Они об­разовались в результате процессов осадконакопления, метаморфизма и завер­шающей гидротермальной деятельности.

5. Формация свинцово-цинковая* залегают часто в карбонатных тол­щах. Форма рудных тел пластовая, состав руд - галенит, сфалерит, пирит, мар­казит, блеклая руда, халькопирит, карбонаты, барит, кварц. Это месторождения хребта Каратау (Миргалимсай), бассейна Миссисипи-Миссури в США и др. Месторождения двух последних формаций обычно называют стратиформны-

б^Фодмап^шл^^кдт^шпта. Месторождения локализуются в лаво­вых (трапповых) покровах, реже в карбонатных породах. Исландский шпат ас­социирует с кальцитом, цеолитами, опалом, реже пиритом. Форма рудных тел -гнезда, приуроченные к открытым полостям. Структуры руд крупнокристалли­ческие. Наиболее крупной является Тунгусская провинция (район бассейнов рек Нижней Тунгуски и верховий Вилюя). Имеются месторождения в Кавказ­ской и Зеравшанской провинциях.