Почему месторождения полезных ископаемых магматического происхождения

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).

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.