Гидротермально-метасоматических образований

Методика изучения метасоматических пород наиболее де­тально рассмотрена в монографиях Б. И.Омельяненко [11] и Е. В.Плющева с соавторами [10], которые суммировали методиче­ские достижения многочисленных исследователей метасоматиче­ских пород, прежде всего Д. С.Коржинского, Н. И.Наковника, В. А.Жарикова, Ю. В.Казицына, Д. В.Рундквиста, и свой многолет­ний опыт.

В основе изучения региональных гидротермально-метасоматических образований должно лежать их геологическое картирование в ведущих масштабах государственной геологической съемки (1:50000 - 1:200 000). Целью его является не столько выяв­ление тел полнопроявленных локальных метасоматитов, сколько планомерное исследование изучаемого блока земной коры для обна­ружения гидротермально-метасоматических новообразований с вы­делением и оконтуриванием в пространстве зон слабых гидротер-мально-метасоматических изменений всех пород, слагающих соот­ветствующий блок. В качестве основы для картирования гидротермально-метасоматических образований обычно используются геоло­гические карты соответствующего масштаба с показом состава и формационной принадлежности выделяемых на ней возрастных подразделений. Таким образом, работы проводятся в варианте доизучения площадей, хотя наиболее рационально анализ этих образо­ваний выполнять в ходе государственной съемки, что сводило бы к минимуму дополнительные затраты.

Основными задачами полевых работ при специальном доизучении являются: 1) создание относительно равномерной се­ти опробования в масштабе исследований; 2) опробование верти­кальных обнажений и керна скважин с составлением разрезов; 3) исследование участков развития полнопроявленных метасоматитов. Главным условием эффективного площадного изучения гидротермально-метасоматических образований является создание равномерной сети точек наблюдения по картируемой площа­ди (средние расстояния между точками 0,5-2 км). При предвари­тельном установлении основных простираний метасоматаческих зон рационально разряжать расстояния между профилями и уко­рачивать шаг опробования, стремясь к тому, чтобы каждая зона изменений была охарактеризована не менее чем 15-20 точками наблюдений.

На основании опыта площадного картирования региональ­ной метасоматической зональности при создании сети наблюдений Е. В.Плющевым и его коллегами рекомендуется учитывать следую­щие положения:

1) выделять основные рудные узлы, относительно которых намечать радиальную систему профилей протяженностью 10-15 км с постепенно возрастающим шагом опробования;

2) предусматривать маршрутное пересечение каждого интру­зивного и вулканогенного массива;

3) опробовать стратифицированные толщи вкрест про­стирания, обращая особое внимание в карбонатных и кварцитовых толщах на терригенные и вулканогенные прослои, обычно содержащие более представительную эпигенетическую минера­лизацию;

4) сгущать сети опробования: а) в базальных толщах и осо­бенно в конгломератах; б) в эндо- и экзоконтактах интрузий; в) в зонах разломов, трещиноватости и рассланцевания; г) близ тел ло­кальных метасоматитов и жильных тел; д) в контурах малораспрост­раненных на данной площади геологических подразделений.

В каждой точке наблюдений (обычно это участок до 200 м2) опробованию подлежат наиболее представительные по составу и степени измененности разности, практически неизмененные (фоно­вые) и породы с локальными зонками изменений, жилами и прожил­ками. Из каждой разности отбираются стандартный «свежий» об­разец, от него сколок для изготовления шлифа (иногда и аншлифа) и штуфная геохимическая проба массой 300-400 г. Производится геологическая документация с особым вниманием к характеристике гидротермальных изменений.

В полевых условиях необходимо предварительно обработать собранные материалы: а) составить карту опробования и полевую карту метасоматитов, с разрезами и детальными врезками к ней; б) заполнить журнал опробования; в) рассортировать геохимические пробы для разных видов анализов по типам пород, степени изме­ненности и оруденелости. В результате проведения полевых работ создается шлифотека (тысячи шлифов), изучение которой в ходе ка­меральных работ приводит к получению информации о региональ­но-распространенных слабо выраженных метасоматических образо­ваниях территории.

В каждом шлифе должны проводиться определения: а) исходной породы (ее наименования), б) эпигенетических мине­ралов и их количественные соотношения (преобладающие, подчи­ненные, акцессорные); в) размеров индивидов эпигенетических минералов (0,01; 0,01-0,1; 0,1-1,0; 1,0 мм); г) формы выделения этих минералов и псевдоморфного или автоморфного облика эпи­генетической структуры; д) содержания в процентах суммы эпиге­нетических минералов в породе в принятой градации (0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-50, 50-80, 80-100%). Результаты петрографических наблюдений выносятся на специальные кальки-накладки, состав­ляемые попланшетно. В полном объеме проявления гидротермально-метасоматические образования отражаются на специальных картах – картах РМФ. На этих картах в качестве элементарных подразделений выделяются зоны распространения статистически устойчивых ассоциаций гидротермальных минералов, т. е. сечения эпипородных тел или метасоматические зоны. РМФ изображаются на картах в виде сопряженных периферических и центральных зон, объединенных общим контуром. При относительно более деталь­ных масштабах карты в пределах метасоматических зон могут вы­деляться участки с различной степенью замещения исходных по­род, проявления ореольной и рудной минерализации, тела локаль­ных метасоматитов и т. п.

Анализ распространения эпигенетической минерализации проводится в контурах пород определенного вида последовательно от наиболее молодых к самым древним породам. При сопоставлении контуров геологической основы и метасоматических зон возможны три варианта: а) полное совпадение; б) контур метасоматической зоны захватывает часть геологического подразделения; в) контур метасоматической зоны охватывает несколько геологических подразделений. Для изображения выделенных метасоматических зон на геологической основе используется раскраска, а для черно-белых вариантов – штриховка. Зоны развития темноцветных ассоциаций предлагается закрашивать в зеленые тона, полевошпатовых – в лиловые или синие, кварц-светлослюдистых – в желтые, красные, ко­ричневые. При составлении карты необходимо установить сопря­женность метасоматических зон, подразделить их на периферические и центральные, провести границы РМФ. Анализ начинается с наиболее молодых интрузивных тел и вулканических массивов и сводится к следующим операциям:

1. Выявляются зонально-построенные экзоконтактовые ореолы интрузии, обычно представленные сочетанием пропилитовых парагенезисов. Все более локальные метасоматические зоны внутри отмеченных ореолов рассматриваются как сопряженные с этими ореолами, т. е. как составляющие данной РМФ.

2. В пределах вулканических массивов фиксируются зоны распространения кварц-полевошпатовых изменений и по их внеш­нему контуру намечаются границы вулканогенных РМФ. Располо­женные среди вулканитов кварц-светлослюдистые новообразования выделяются как предположительно сопряженные.

3. Протяженные полосы пропилитизации, расположенные вдоль долгоживущих разломов, рассматриваются как возможные проявления периферических зон тектоногенных РМФ, а выделенные среди этих пропилитов зоны кварц-светлослюдистых изменений как центральные зоны этих РМФ.

Локальные тела полнопроявленных (обычно околорудных) метасоматитов изучают в пределах рудного поля или месторождения на основе карт 1:1000 - 1:10000 масштабов, погоризонтных планов и геологических разрезов. При постановке подобных исследований путем комплексирования полевых и камеральных работ с широким применением различных аналитических методов изучения минерального вещества решается следующий круг задач:

1) изучение состава и внутреннего строения локальных тел полнопроявленных гидротермалитов;

2) установление их соотношения с вмещающими геологиче­скими образованиями;

3) определение физико-химических условий образования (локально-формационная принадлежность);

4) анализ геологических условий проявления (регионально-формационная принадлежность);

5) установление прогнозно-поисково-оценочного значения.

Полевое изучение конкретного метасоматического проявле­ния проводится в двух главных направлениях: выяснение условий залегания выделенного тела и его соотношений с другими геологи­ческими образованиями; исследование внутреннего строения этого тела и его внутренней неоднородности. По первому направлению необходимо установить: • факторы контроля (приуроченность к раз­лому, пласту, вулканическому или интрузивному телу, к контакту или другим структурным элементам); • виды и разновидности заме­щаемых пород; • наличие или отсутствие геологических образова­ний, определяющих верхнюю возрастную границу изучаемого тела; • соотношения с иными гидротермально-метасоматическими прояв­лениями, с которыми данное тело взаимодействует. Документация наблюдений и опробования должна быть отражена на детальных картах, схемах, планах, разрезах и рисунках.

При изучении закономерностей внутреннего строения мета-соматических тел необходимо: ♦ выявить закономерности перехода от измененных к неизмененным породам разного состава с отбором проб и шлифов для построения метасоматических колонок; ♦ выделить зоны различной степени замещения пород разного соста­ва с отбором серии минералогических и геохимических проб по зо­нам концентрационной зональности; наметить разновозрастные об­разования в структуре анализируемого тела и опробовать их; ♦ установить неоднородности строения и состава изучаемого тела по простиранию и падению.

В итоге проведенных исследований должны быть составлены планы разрезы, отражающие закономерности внутреннего строения изученных тел с указанием точек отбора проб и шлифов.

В ходе камеральных работ проводят следующие операции: ◊ просмотр и описание всех шлифов и аншлифов, диагностику минералов и агрегатов, их количественные соотношения; ◊ вынесение результатов микроскопических исследований на планы, разрезы, зарисовки и уточнение путем увязки макро - и микроскопических наблюдений состава и внутреннего строения изучаемых тел; ◊ проведение спектральных, рентгеноспектральных и других коли - чественных и полуколичественных анализов; ◊ выделение серии шлифов и проб для проведения дополнительных и выбор материал для специальных исследований.

После первого этапа исследований и получения аналитиче­ской информации круг решаемых вопросов сводится к изучению околотрещинной зональности, построению метасоматических колонок, установлению физико-химических параметров минералообра зования, изучению концентрационной зональности, выявлению геохимических особенностей и рудной направленности гидротермального процесса. Общим итогом этих исследований являются выводы о формационной принадлежности изучаемых тел, оценка их продуктивности или прогнозно-поискового значения.

Остановимся подробнее на анализе вопросов зональности. Главной причиной возникновения метасоматической зональности, по Д. С.Коржинскому, является дифференциальная подвижность компонентов в процессе метасоматоза. Принцип дифференциальной подвижности компонентов, аргументирующий существование в любых петрологических процессах двух групп компонентов вполне подвижных и инертных, является необходимым звеном, позволяющим применить к этим процессам законы термодинамики. Согласно правилу фаз Гиббса, количество устойчивых равновесных минералов в метасоматических образованиях определяется числом инертных компонентов, если при этом изменения температуры и давления произвольны и независимы друг от друга. Вследствие незначительных вариаций давления и сохранения при замещении первичного объема пород, общее количество устойчивых минералов увеличивается на единицу за счет появления так назы­ваемого осажденного минерала. Переход компонентов во вполне подвижное состояние происходит резко в определенных сечениях потока растворов, что и приводит к образованию зональной метасоматической колонки. Диффузионный метасоматоз контролируется температурой, давлением, объемом, содержанием инертных элемен­тов и химическими потенциалами (а не концентрациями) вполне подвижных компонентов. Для колонок диффузионного типа (реже встречающихся в природе) характерно закономерное изменение со­отношений изоморфных элементов в минералах переменного соста­ва в пределах одной зоны метасоматической колонки.

Общие особенности метасоматических колонок инфильтрационного и диффузионного типов сводятся к следующим: • зоны в общем случае резко обособлены друг от друга (особенно характер­ны резкие границы для высоко-среднетемпературных метасоматитов); • от внешней зоны к внутренней последовательно уменьшает­ся количество устойчивых минералов (внутренняя зона обычно об­разована только осажденным минералом); •количество зон обычно на единицу больше числа составляющих колонку минералов, так как в их состав включают и самую внешнюю зону, сложенную, по существу, лишь перекристаллизованной исходной породой; •все зоны колонки образуются одновременно и разрастаются с постоян­ной скоростью путем последовательного замещения внешних зон внутренними.

Проиллюстрируем на примере околорудной березитизации практические приемы построения метасоматической колонки (табл.4). В серии шлифов, отобранных из зоны перехода неизменен­ных дацитов в березиты, установлено, что первым неустойчивым минералом является биотит, по которому развиваются гомоосевые псевдоморфозы светлой слюды. Следующим замещается плагиок­лаз, сначала альбитом, а затем серицитом. Наиболее устойчив ка­лиевый полевой шпат, сохраняющийся до внутренних зон, где он замещается серицитом и кварцем.

Таблица 4