Вводная. 
Структуры рудных полей и месторождений

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

О труктура — это пространственное расположение и взаимоотношения комплексов горных пород, которые чаще всего являются результатом тектонических движений, изменения первичного залегания горных пород в связи с их деформациями и другими явлениями. Тела, сложенные различными горными породами, называют формами залегания горных пород, или структурными формами, или же просто структурами. В зависимости от механизма образования структур они могут быть подразделены на первичные, т. е. образовавшиеся одновременно с формированием самой породы (пласты, лавовые потоки, экструзивные купола, штоки, дайки и др.), и вторичные, возникшие в результате последующих деформаций первичных структурных форм (складки, кливаж, трещины, разломы разных типов).

Структурный контроль оруденения — это закономерная приуроченность тел полезных ископаемых к определенным структурным элементам или их комбинации в сочетании с благоприятными или неблагоприятными для рудоотложения породами. Такие структуры называют рудоконтролируюшими. В. И. Смирновым (1976) они подразделяются на рудоподводящие, рудораспределяющие и рудовмещающие.

Рудоподводящими являются геологические структуры, которые могут рассматриваться в качестве каналов, определявших места поступления рудоносных расплавов или растворов. Такую роль могли играть крупные разломы, вдоль которых располагаются скопления месторождений, или пласты, толщи пород, благоприятных для циркуляции растоворов. Сами рудоподводящие структуры могут не вмещать рудных тел, но чаще всего они несут признаки циркуляции рудоносных растворов в виде гидротермально измененных пород или непромышленной рассеянной минерализации.

Рудораспределяющими называются геологические структуры, по которым рудоносные растворы могли отводиться от рудоподводящих структур непосредственно на участки рудоотложения.

ю В таком качестве могут выступать, например, разрывы, сопрягающиеся с рудоподводящим каналом.

Рудовмещающими являются геологические структуры, которые непосредственно вмещают рудные тела, определяют их форму, размеры и особенности строения.

Структурные факторы, контролирующие оруденение, могут быть региональными и локальными. К первым относятся складчатые зоны, глубинные разломы и т. д., а ко вторым — сравнительно локальные, мелкие геологические структуры, масштабы которых сопоставимы с масштабами месторождений и рудных полей. Именно такие локальные факторы структурного контроля являются основным предметом рассмотрения.

Во многих случаях геологические структуры, определяющие облик месторождений и рудных полей, образуются в результате взаимодействия различных геологических процессов и развиваются в течение длительного времени в несколько крупных этапов и, таким образом, являются полигенными и полихронными (Смирнов, 1976). Практически на всех месторождениях и рудных полях рудоконтролирующие структуры формируются значительно длительнее, чем происходит собственно образование тел минерального сырья. Для многих из них формирование таких структур начинается до начала рудообразующих процессов, продолжается на фоне рудообразования и завершается после накопления вещества рудных тел. Понять такую структуру — это прежде всего понять смену и последовательность геологических событий на данной территории. Таким образом, в истории формирования наблюдаемых в настоящее время рудоносных геологических структур могут быть выделены дорудный, внутрирудный и послерудный этапы и соответственно дорудные, внутрирудные и послерудные структуры.

Наиболее важное значение для образования эпигенетических, особенно эндогенных, месторождений полезных ископаемых имеют дорудные структуры, которые определяли пути поступления минерального вещества, места его локализации. Внутрирудные структуры имеют незначительный масштаб, хотя и имеют важное практическое и теоретическое значение, поскольку влияют на условия локализации, строение и состав как целых месторождений, так и отдельных рудных тел. Дорудные и внутрирудные структуры обеспечивают во времени и пространстве накопление полезных ископаемых и контролируют рудную минерализацию. В настоящем курсе основное внимание будет уделено именно таким структурам. Послерудные деформации лишь вызывают трансформацию первичных геологических структур, к которым приурочены рудные поля и месторождения, и приводят к разобщению (чаще всего незначительному) частей уже сформировавшегося рудного тела.

Рудным телом, или залежью полезного ископаемого, по В. И. Смирнову (1976), называется локальное скопление природного минерального сырья, приуроченное к конкретному структурно-геологическому элементу или комбинации элементов. Рудное тело должно иметь единый контур и определенную форму. Промышленный контур рудного тела характеризуется кондиционным содержанием полезного компонента, но в некоторых случаях рудные тела могут иметь естественные контуры, совпадающие с некоторыми структурными элементами.

В рудных телах часто выделяются участки, где руды отличаются наиболее высоким качеством. Они получили название «рудные столбы». Структура рудного тела — это совокупность структурных элементов, обусловивших распределение продуктивных минеральных ассоциаций в его пределах, и в первую очередь определивших позицию, залегание и форму рудных столбов, а также положение и взаимоотношение блоков рудных тел, тектонически разорванных и смещенных в пострудный этап.

Месторождение представлено одним или серией сближенных рудных тел, объединенных общностью происхождения и расположенных в пределах локальной геологической структуры. Структура месторождения — это совокупность элементов геологической структуры, определяющих форму месторождения, т. е. морфологию рудных тел, и влияющих на его локализацию (Крейтер, 1956). Такими элементами могут являться пластовые и складчатые формы, разрывные нарушения, трещиноватость, рассланцевание, вулканические и интрузивные формы и т. д. В понятие структуры месторождения входит и определенное сочетание, и пространственное распределение пород и руд, различающихся по физико-механическим свойствам, способности к трещинообразованию, проницаемости и пористости, а также по составу и способности вступать в химические реакции с рудоносными растворами.

Понятие «рудное поле» было введено в геологическую литературу еще в XIX в. А. Г. Бетехтин (1939) понимал под рудным полем совокупность месторождений, генетически связанных с каким-либо массивом изверженных пород, вскрытым на поверхности или залегающим вблизи него. Д. И. Щербаков (1945) определял рудное поле как совокупность генетически связанных между собой рудных проявлений, сравнительно тесно сгруппированных в пределах определенной площади в прямой зависимости от особенностей ее строения. По П. Ф. Иванкину (1975) рудное поле — это совокупность генетически родственных тел (месторождений), пространственно сближенных благодаря совокупности факторов, определяющих эту сближенность.

Наиболее полное определение рудного поля дал В. М. Крейтер (1956) — основоположник научного изучения структур рудных полей в нашей стране. Это определение с некоторыми изменениями представляется наиболее приемлемым.

Под рудным полем понимается небольшой участок земной коры, включающий серию пространственно сближенных, генетически родственных, структурно связанных и близких по времени образования месторождений полезных ископаемых. Площадь рудного поля обычно составляет 10—100 км², но может быть и больше, что обусловлено типом оруденения. Рудные поля осадочных месторождений занимают ббльшие площади по сравнению с гидротермальными. Рудные поля бывают приурочены к конкретным геологическим структурам (крупным антиклиналям, интрузивным массивам, стратовулканам и др.). В качестве границ рудных полей должны рассматриваться некоторые дорудные геологические структуры (дайки, разломы и др.). На ранних стадиях изучения рудного поля его границы устанавливаются условно. Под структурой рудного поля в дальнейшем понимается совокупность структурных элементов (в исторической последовательности развития), которые повлияли на размещение, локализацию и характер месторождений, связанных общностью происхождения (Крейтер, 1956).

Внутреннее строение рудных полей определяется тектоническими элементами рудоносных участков земной коры. По этой причине иерархия рудных подразделений, образующих рудное поле, обусловлена иерархией соответствующих им структурных элементов (табл. 1.1).

Образование рудных полей и месторождений является сложным геологическим процессом, в котором могут участвовать тектонические движения, тепловые и флюидные потоки, метаморфические, экзогенные процессы. От их проявления и сочетания зависят строение (структура) рудных полей, их положение в геологическом пространстве и минеральный состав руд.

Главными факторами, определяющими структуру рудных полей, являются: 1) тектонические, магматические, метаморфические и экзогенные процессы; 2) физико-механические свойства, состав и строение рудовмешающей толщи; 3) структурообразующая деятельность рудоносного флюида.

Тектонические процессы создают складки, разломы и другие элементы строения, в которых могут локализоваться рудные тела. Кроме того, они могут существенно изменить структуры созданных ранее рудных полей. Магматическая деятельность приводит к образованию интрузивных (плутонических) или вулканических тел, также являющихся рудовмещающими и рудоконтролирующими. В процессе метаморфизма существенно изменяются залегание и строение рудных тел и могут формироваться новые месторождения, структуры которых подчиняются строению метаморфических толщ. Экзогенные процессы определяют структуры месторождений осадочных, выветривания, россыпей и других генетических типов рудных полей. Сочетание геологических элементов, созданных перечисленными геологическими процессами, в каждом конкретном случае определяет обший рисунок рудного поля.

Таблица 1.1

Таксономический ряд металлогенических подразделений.

Физико-механические свойства вмещающих пород влияют на характер их деформации, условия прохождения рудоносных растворов и отложения рудного вещества, что наряду с другими факторами определяет строение рудных полей, месторождений и рудных тел.

В последние годы при изучении структур эндогенных рудных полей большое внимание уделяется структурообразующей деятельности рудоносного флюида, в частности гидротермального раствора. Он представляет собой активную природную систему. В процессе своей деятельности, которая может длиться несколько десятков миллионов лет, этот флюид существенно изменяет состав вмещающих пород. Кроме того, как глубинная система теплоэнергетической природы, связанная с перемещением вещества и энергии, флюидная система имеет тенденцию к созданию симметрии конуса с закономерным распределением вещества в его пределах. Если бы эта система реализовалась в месторождение в абсолютно изотропной среде, то произошло бы равномерное распределение рудного вещества в пределах месторождения. Однако на процессы движения флюида и отложения рудного вещества влияют созданные ранее структурные элементы — складки, разломы, магматические тела. Поэтому в распределении рудного вещества обнаруживается, с одной стороны, явная рудоконтролируюшая роль различных тектонических элементов, с другой — некоторая упорядоченность в размещении минеральных скоплений (отдельных минералов и их агрегатов) внутри рудных тел, обусловленная структурообразующей деятельностью рудоносного флюида.

Таким образом, строение рудного поля отражает сочетание многих условий и процессов, определяющих характер геологической среды и свойства минерализующего флюида. Изучение глубоких горизонтов месторождений, которые эксплуатируются много лет, позволило наблюдать изменение их структуры в интервале нескольких сотен метров и даже первых километров. Установлено, что имеются значительные различия в строении верхних (фронтальных) и нижних (корневых) горизонтов. Так, жильные рудные тела выполнения полостей с глубиной могут переходить в пластово-жильные и метасоматические залежи. Нижние горизонты содержат как рудовмещающие, так и рудораспределяющие структурные элементы. Однако, несмотря на различия в строении отдельных частей рудных полей, существует один или группа структурных элементов, которые определяют строение и форму организации всей рассматриваемой системы как единства устойчивых взаимосвязей ее элементов.

Положение рудных полей и месторождений в земной коре определяется многими факторами, в частности приуроченностью к крупным тектоническим элементам Земли (складчатым поясам, платформенным областям), а в их пределах — к тектоническим формам более высоких порядков: антиклиналям, синклиналям, крупным разломам, антеклизам, синеклизам и др. Кроме того, рудные поля и месторождения связаны с ареалами проявления магматизма различного состава, метаморфизма или рудообразуюших экзогенных процессов. Формирование их и положение в земной коре обусловлено также приуроченностью к различным элементам литосферных плит: конвергентным или дивергентным границам, трансформным разломам, террейнам, существовавшим в период рудообразования. Место рудных полей и месторождений в общем иерархическом ряду металлогенических подразделений показано в табл. 1.1.