Месторождения полезных ископаемых связанных с магматическими породами
Эти месторождения образуются в процессе становления интрузивных массивов, в период, когда магма жидкая и кашеобразная или не полностью она еще раскристаллизовалась и присутствует в виде расплава, например, в нижней части магматической камеры. Магматические месторождения формируются при высоких температурах (700-1500°С). Давление в условиях их образования может изменяться. Например, для месторождений, возникающих из лавовых потоков, оно составляет несколько сот паскалей, а связанных с интрузиями, внедрившимися на глубине, — десятки паскалей.
Месторождениями полезных ископаемых могут являться части интрузивов или отдельные интрузивы целиком (например, месторождения строительных гранитов, габброидов для производства плавленого камня и др.). Магматическая дифференциация на формы тел таких полезных ископаемых существенно не влияет, их образование шло в течение всего процесса становления интрузивов, в связи с чем их называют полномагматическими. Форма залежей полно- магматических месторождений — штоки, дайки и другие тела, присущие интрузивам. Для многих видов минерального сырья магматического происхождения большую роль сыграли процессы дифференциации. Такая дифференциация происходит или на стадии расплава до его кристаллизации, или в процессе кристаллизации. В первом случае вещество дифференцируется путем разделения единой жидкой магмы на две различные несмешивающися жидкие магмы. Такой процесс называется ликвацией, а месторождения, возникшие в результате такого разделения, называют ликвациониыми. К ним относят, например, медно-никелевые месторождения, связанные с основными породами.
При высоких температурах магматический расплав представляет собой единую сульфидно-силикатную магму. По мере ее остывания сульфидный расплав выделяется из силикатного. Это разделение может происходить как в верхней магматической камере, в которой затем сформируется и рудовмещающий интрузив, так и в более глубокой промежуточной камере с последующей его инъекцией в верхнюю камеру; более плотные, чем силикатная магма, капельки сульфидной магмы под действием гравитации постепенно опускаются вниз к почве камеры. Здесь в придонной ее части они могут сформировать рудную залежь. Часть капелек рудной магмы иногда сталкивается с пузырьками газа, поднимающимися кверху. Прилипая к капелькам рудной магмы, пузырьки газа поднимают их в верхнюю часть магматического тела и в этом случае может образоваться висячая залежь вкрапленных руд (рис. 24). Сформировавшееся из опустившихся вниз капелек рудной магмы сульфидное магматическое тело иногда еще до раскристаллизации подвергается давлению вследствие тех или иных тектонических процессов. В результате рудная магма выдавливается вверх и достигает уже остывших закристаллизованных участков силикатной магмы. В таком случае формируются секущие — инъекционные — жилы ликиационных месторождений. Часть таких жил может полностью отделиться от придонного сульфидного тела, а часть других — с ним соединиться (рис. 25). Инъекционные сульфидные тела иногда формируются и из магматического сульфидного очага, образованного в промежуточной камере.
При более низких температурах на гидротермальном этапе состав и морфология рудных тел, возникших на магматическом этапе, могут несколько измениться. Форма рудных тел ликвационных месторождений — жилы, сложные жилы, гнезда, линзы, штоки.
К раннемагматическим (сегрегационным) месторождениям относят такие месторождения, промышленные минералы которых выделялись из расплава раньше, чем сопутствующие им минералы.
Примерами могут служить месторождения хромита, связанные с Бушвельдским комплексом Южной Африки. Хромит на этих месторождениях выделялся из магмы одним из первых и вследствие большей плотности формировал скопления в придонных частях магматических камер. Форма тел полезных ископаемых раннемагматических месторождений — пластообразные залежи, линзы, шлиры, гнезда.
К позднемагматическим (гистеромагматическим) относят месторождения, промышленно-ценные минералы которых образовались позднее основной массы сопутствующих минералов, слагающих магматическую породу. В одном случае полезными минералами (или минералом) обогащены отдельные зоны интрузивов, которые и представляют собой рудные залежи. Примером служат титановые месторождения вкрапленных руд ильменита в габброидах, известные, например, на Урале. В них ильменит с сопутствующим ему магнетитом п апатитом выделился позднее основной массы силикатов, слагающих габбро. В другом случае после выделения силикатов обогащенная рудными компонентами остаточная магма отжимается в верхние, уже затвердевшие части интрузива, где затем формируются инъекционные рудные залежи. Явление «отжатая» рудной магмы от силикатной «каши» получило название фильтр-прессинга. Форма рудных тел позднемагматических месторождений — жилы, штоки, линзы, реже пластообразные залежи.
К подобным позднемагматическим инъекционным месторождениям ряд геологов относят отработанное Кусинское месторождение титаномагнетитовых руд, из которых получали ильменитовый и магнетитовый концентраты. Причем из руд этого месторождения извлекали не только железо, но и ванадий. К позднемагматическим инъекционным месторождениям относят также апатит-нефелиновые месторождения Хибинского массива и ряд месторождений хромитов. Правда, некоторые геологи не согласны с позднемагматическим генезисом последних.
О физико-химических условиях образования магматических месторождений можно судить по следующим данным. Температура искусственного получения алмазов — около 1500 °С, давление — первые тысячи мегапаскалей. Вероятно, близки к этим и условия, в которых образуются природные алмазы. Верхнее значение давления процессов образования магматических месторождений близко к атмосферному, так как в поверхностных или приповерхностных условиях формируются эффузивные месторождения (например, месторождения липаритов, как кислотостойких материалов). Минимальные температуры магматического рудогенеза приближаются, по мнению А. Г. Бетехтина, к 300 °С, что отвечает образованию некоторых сульфидов магматических месторождений. М. П. Годлевский установил, что сульфиды месторождений Норильска кристаллизовались после- распада титаномагнетита, который, по данным П. Рамдора, проходил при 600—700 °С.
МАГМАТИ́ЧЕСКИЕ МЕСТОРОЖДЕ́НИЯ полезных ископаемыx, группа месторождений, сформировавшихся в недрах Земли в процессе остывания, дифференциации и кристаллизации ультраосновной, основной или щелочной магмы, содержащей в своём составе повышенные концентрации ценных в пром. отношении минералов. Вмещающими породами для этих месторождений являются родственные им магматические (в т. ч. вулканические) породы. В зависимости от механизма концентрации ценных минералов в остывающей магме среди М. м. различают: ликвационные месторождения (образуются в результате разделения рудно-силикатной магмы ультраосновного или основного состава в процессе охлаждения на две несмешивающихся жидкости – рудную и силикатную, кристаллизующихся раздельно), ранне- и позднемагматические месторождения.
Раннемагматические месторождения образуются при формировании магматич. комплексов основного и ультраосновного состава в результате более ранней кристаллизации высокотемпературных минералов относительно осн. массы и концентрации их в нижней части магматич. резервуара. Для месторождений характерен плавный переход от рудных тел к вмещающим породам, отчётливый идиоморфизм рудных минералов, сцементированных более поздними породообразующими силикатами, рассредоточенный характер оруденения. К этому классу М. м. относятся некоторые мелкие месторождения руд хрома, титана и железа, но практич. пром. значение имеют только месторождения алмазов, связанные с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками. К протомагматич. (раннемагматич.) минералам кимберлитов относят алмаз, оливин, пироп, энстатит, диопсид, хромит, ильменит, шпинель, магнетит, флогопит и др.
Позднемагматические месторождения образуются из остаточных расплавов магматич. комплексов ультраосновного, основного и щелочного составов, обогащённых газово-жидкими минерализаторами (летучими компонентами), способствовавшими задержке раскристаллизации таких расплавов до конца отвердевания массивов материнских пород. Для месторождений характерны: эпигенетич. характер рудных тел, представленных обычно жилами, линзами и трубками; ксеноморфный облик рудных минералов, цементирующих ранние породообразующие силикаты и создающих сидеронитовую структуру; большие запасы богатых руд. К типичным позднемагматич. месторождениям относятся: хромитовые, связанные с перидотитовой формацией (Кемпирсайское в Казахстане, Сарановское в России); титаномагнетитовые, ассоциирующие с габброидными комплексами (Кусинское, Качканарское в России, Лоренс-Ривер в Канаде); апатитовые, иногда с магнетитом, приуроченные к щелочным массивам (Кирунавара в Швеции, Адирондак в США, Маркадо и Дуранго в Мексике, Альгарробо в Чили, Лебяжинское и Маркакульское в России).
Фактор магмы – это высокая температура (свыше 1000 градусов) и высокое давление (тысячи атмосфер) расплавленной массы, паров и растворов. Внедряясь в верхние слои земной коры, магма разрывает и раздвигает, разогревает и уплотняет их. На контакте с высокотемпературной магмой вмещающие породы подвергаются перекристаллизации с образованием новых минеральных комплексов. Из песчаников и глин образуются роговики, из известковых пород – скарновые новообразования. Скарны представляют собой метасоматические высокотемпературные железо-известково-магнезиальные силикаты, алюмосиликаты, образующиеся под воздействием высокотемпературных расплавов магмы и выделяющихся из нее паров и минеральных растворов на вмещающие известковые породы. С ними связано образование новых высокотемпературных минералов: шеелита (СаWO4), молибденита (MоO2), гранатов, магнетита (Fe3O4) и др.
Остывание магматического очага происходит медленно, поэтапно, сопровождается тектоническими подвижками, образованием трещин и заполнением их новыми порциями магмы, гидротермальными растворами и жильными образованиями. Такова общая модель, ее следует дополнить информацией о составе магмы и размерах интрузивных массивов (табл. 12).
Таблица 12
Магматические породы и полезные ископаемые
| Магматические формации | Месторождения полезных ископаемых | Примеры |
| 1. Гранитная, гранодиоритная. Малые интрузии, пегматиты, аплиты, сиениты | Цветные и редкие металлы, сульфиды, золото, олово, вольфрам | Верхояно-Колымская область Сихотэ-Алинь и др. |
| 2. Основные и ультраосновные интрузии | Хромиты, платина, титано-магнетиты | Кимперсай, Урал |
| 3. Спилито – кератофировая, зеленокаменная | Медные колчеданы, железо, хром | Восточный Урал |
Железные руды. Большое количество месторождений железных руд, генетически связанных с магматическими породами, установлено на Урале. С габбровой формацией связаны титано-магнетитовые руды месторождений гор Благодать, Высокая, Качканар, Магнитная. Магнетитовые железные руды в скарнах вулканических трубок выявлены в Ангаро-Илимском железорудном бассейне. Такие же месторождения железных руд, состоящих из магнетитов (Fe3O4), были найдены на Кавказе (Дашкесанское месторождение), на Алтае, Центральном Казахстане (Атасуйская группа месторождений).
Медные руды. На склоне Южного и Среднего Урала медное оруденение связано с палеозойской зеленокаменной формацией, представлено медным колчеданом (CuFeS2) с примесями сульфидов сурьмы, мышьяка, висмута, кобальта, кадмия и др. Месторождения приурочены к контакту гранодиоритов с эффузивно-осадочный толщей девона. Главные минералы представлены халкопиритом, халькозином, борнитом. В Центральном Казахстане находится Джезгаззганское медное месторождение, приуроченное к песчано-сланцевой толще девон-карбона. Медистые минералы представлены халькопиритом, малахитом (Cu2(OH2)CO3), азуритом (Cu3(OH)CO3), купритом (Cu2O). Коунрадское медное месторождение связано с кислыми интрузиями. В Армении крупные месторождения медных руд связаны с юрскими эффузивами и гранодиоритами. В Калба-Нарымской зоне Алтая медно-пирротиновое оруденение приурочено к сланцам верхнего девона, прорванным гранитоидами. В Камчатско–Корякской складчатой области месторождения меди связаны с зеленокаменными породами верхнего мела.
Полиметаллическое оруденение составляет основную ценность Рудного Алтая, приурочено к эффузивно–пирокластическим толщам девонского возраста. Наиболее известными среди них являются Змеиногорское, Зыряновское, Сокольное месторождения. Кроме сульфидов железа (FeS2), свинца (PbS), цинка (ZnS), и меди (CuFeS2) полиметаллические руды Алтая содержат значительное количество серебра и кадмия. В Центральном Казахстане полиметаллические месторождения приурочены к скарновым зонам, образовавшимся на контакте карбонатных и эффузивных толщ с гранитоидными интрузиями герцинского возраста. На Тянь-Шане полиметаллические руды приурочены к докембрию и палеозою, генетически связаны с герцинскими интрузиями, обогащены сульфидами мышьяка (FeA5S), висмута (Bi2S3). На Памире полиметаллические руды связаны с мезозойскими интрузиями. На Кавказе известны два полиметаллических месторождения. Буронское месторождение пирито-пирротиновых руд, находится в палеозойских сланцах, генетически связаны с оперяющими трещинами крупного разлома. Руды содержат значительную примесь редких и рассеянных химических элементов. Садонское свинцово-цинковое месторождение приурочено к юрскими кератофирам и гранитам. На Сихотэ-Алине полиметаллическое месторождение Тетюхе находится в скарновой зоне между триасовыми известняками и кайнозойскими интрузиями. Рудными минералами в них являются галенит (PbS), сфалерит (ZnS) и геденбергит (CaZn·Si2O6).
Вольфрам, молибден, олово. В центральной части Большого Кавказа (Кабардино-Балкария) расположено вольфрамово-молибденовое месторождение Тырны-Ауз. Оруденение локализовано в скарновой зоне контакта палеозойских известняков и вернемеловых гранодиоритов. Разрабатывается с 1940 года. В Восточном Забайкалье разрабатывается Шерловогорское месторождение сульфидов молибдена (МoS2), вольфрама (FeMn)·WoO4, сурьмы (Sb2S3), ртути (HqS), мышьяка (AsS). Месторождение связано с мезозойскими гранитами. В Верхояно-Колымской мезозойской складчатой области вольфрамовые оруденение генетическими связано с юрскими гранитоидными интрузиями, содержит минералы олова (SnO2), меди (CuFeS2), мышьяка (FeAsS), золота (Au). В области кайнозойской складчатой области Сихотэ-Алиня обособлена золото-вольфрамо-оловянная зона, приуроченная к скарновой зоне между триасовыми известняками и кайнозойскими интрузиями.
Олово. В Томь-Колыванской складчатой области месторождение прожилков сульфидов с касситеритом (SnO2) приурочено к массиву гранитов, слагающих Колыванскую возвышенность. В Верхоянско-Колымской области мезозоид редкометальное оруденение (Au, Pb, Wo, Mo, As, Sb, Sn) генетически связано с юрскими гранитоидами, в Восточном Забайкалье – с мезозойскими гранитами, на Сихотэ-Алине – с контактовой зоной гранитоидных интрузий.
Золото. Наиболее крупные золотоносные провинции России находятся в Восточной Сибири. В Алданской золотоносной провинции жильное золото приурочено к кислым и щелочным интрузиям юрского возраста. Это – Верхне-Олекминское и Центрально-Алданское месторождения. В Саланро-Саянской складчатой области оруденение золота связано с интрузиями диоритов и кварцевых альбитофиров нижнего палеозоя. На Алтае месторождения золота приурочены к Калбинскому тектоническому поясу, к кварцевым жилам, секущим девон-каменноугольные осадочно-эффузивные толщи (Березовское месторождение). В Центральном Казахстане рудопроявления золота связаны с интрузиями докембрия Кокчетавского антиклинория.
В Забайкалье известны коренные и россыпные месторождения золота (Балей, Дарасун), связанные с кислыми интрузиями юрско-мелового возраста. В Сихотэ-Алиньской складчатой области золоторудные месторождения приурочены к Центральному рудному поясу, ассоциируются с интрузиями гранитов кайнозойского возраста.
Платина генетически связана с скоплениями хромитовых (FeCr2O4) руд габбро-перидотит-дунитовых пород Среднего Урала. Вместе с платиной в них присутствуют редкие металлы: палладий, иридий и др.
Хром. Рудные тела хромитов в виде гнезд и линз выявлены в массивах ультраосновных пород Южного и Среднего Урала.
Титан связан с породами габбровой формации, в которых он вместе с железом образует титано-магнетитовые руды – FeTiO2.
Ванадий встречается вместе с титаном.
Никель вместе с медью образует медно-никелевые руды. Одним из примеров месторождений подобного типа является Норильское медно-никелевое месторождение, генетически связанное с сибирскими траппами. Месторождение приурочено к пластовой интрузии долерита.
Кобальт. Кабальт-никелевое оруденение известно на полиметаллических и медно-пирротиновых месторождениях и в серпентинитах Калбинского хребта на Алтае.
Апатит (Ca5(PO4)3·OH). В массивах щелочных пород докембрия Кольского полуострова находятся крупнейшие в мире запасы апатито-нефелиновых пород. Кроме фосфора в них содержатся титан, ванадий, калий, фтор. Нефелин (Na3K(AlSiO4)4) используется для получения алюминия.
Алмаз. На северо-востоке Сибирской платформы выявлены Вилюйский и Олененский алмазоносные районы. Кристаллы алмаза содержатся в ультраосновных горных породах – кимберлитах и эруптивных брекчиях трубок взрыва «Мир» и «Зарница».
Ртуть. Месторождения ртути (киноварн – HqS) в Салаиро-Саянской области приурочены к глубинным разломам.
Графиты. В Тунгусском бассейне графиты образовались из каменных углей под воздействием пластовых интрузий траппов. На Алтае образование графита объясняется воздействием гранитной магмы на углистые сланцы верхнего девона-нижнего карбона.
Асбест. Месторождения хризотил-асбеста выявлены в серпентинитах Урала и Восточных Саян.
Тальк. Месторождения талька установлены в серпентинитах восточного склона Урала.
Слюда. Месторождения слюды выявлены в пегматитах Среднего Урала.
Корунд. Залежи корунда (Al2O3) и наждака выявлены в пегматитах Кыштымского района Южного Урала.
Драгоценные камни. Урал является одним из главных поставщиков драгоценных и цветных камней: изумрудов, топаза, аметиста, турмалина и др. Алмазы добываются в Якутии.
Облицовочные и поделочные камни. Горные районы Карелии, Урала, Алтая, Саян, Восточной Сибири богаты всеми видами строительных, облицовочных и поделочных камней: гранитов, порфиров, мраморов. Особой ценностью являются уральский малахит, орская яшма, горные хрустали Приполярного и Полярного Урала.