Условия формирования и размещения свинцово-цинковых рудных формаций
Изучение геологических и минералогических особенностей формирования и пространственного размещения стратиформных свинцово-цинковых месторождений и проявлений в областях активизации Восточно-Европейской платформы позволило выявить их принадлежность к рудным формациям. Под рудной формацией, вслед за Р.М.Константиновым, понимаются объективно существующие в природе группы месторождений со взаимосвязанными минеральным составом и геологическими условиями локализации. Выделение конкретных свинцово-цинковых формаций и установление их минерального типа основано на сопоставлении геолого-минералогических (морфология рудных тел, соотношение руд с вмещающими породами, околорудные изменения, полезные и сопутствующие компоненты) и геоструктурных (магматический, структурный контроль оруденения, связь с разрывными нарушениями, этапы активизации, палеодинамика тектонических процессов) признаков.
Рудные формации названы по главным рудным минералам. Они объединяют месторождения и проявления, отличающиеся по акцессорным минералам, количественным соотношениям минералов, преобладанию рудообразующих компонентов. По этим признакам внутри формаций выделены минеральные типы, названные по ведущим минералам основного типа руд или главных парагенетических ассоциаций минералов.
На основании анализа имеющихся материалов по рудоносности Восточно-Европейской платформы все типы сульфидных свинцово-цинковых руд можно объединить в две формации: барит-сульфидно-флюоритовую и сфалерит-галенитовую.
Барит-сульфидно-флюоритовая формация сформирована преимущественно в байкальский этап тектономагматической активизации и типоморфна для краевых областей активизации Восточно-Европейской платформы. Наиболее интенсивное рудообразование связано с циклом дифференцированных опусканий Волыно-Полесского, Камско-Бельского, Ботническо-Балтийского и Кандалакшско-Двинского авлакогенов. Возникновение сложной сети глубинных разломов в зонах рифтовых структур обусловило здесь высокую степень проницаемости, что в свою очередь привело к массивным излияниям траппов и последующему проявлению постмагматической гидротермальной деятельности. По количественным соотношениям сульфидов меди, цинка, свинца и наличию ряда акцессорных минералов в объеме данной формации выделяются барит-сфалерит-галенитовый и галенит-сфалеритовый минеральные типы.
Образование барит-сульфидно-флюоритовой формации восточного сектора платформы тесно связано с циклом дифференцированных опусканий эпиорогенного Камско-Бельского авлакогена в байкальский этап тектономагматическЬй активизации. Интенсивная вулканическая деятельность в процессе рифтогенеза сопровождалась гидротермальными преобразованиями пород, что обусловило формирование наложенной баритсфалерит-галенитовой минерализации (Камская зона).
В пределах Камско-Бельского авлакогена существенная гидротермальная минерализация отмечается в виде цемента, жил и прожилков, накладывающихся на рифейские отложения. Установлены кальцитовая, кварц-карбонатная, кальцит-баритовая, барит-доломитовая, марказит-баритовая, баритовая, пирит-кальцитовая, полиметаллическая минерализация, флюоритопроявления фиксируются редко.
В пределах внутренних частей сводов парагенный комплекс гидротермальных минералов в значительной мере обеднен и представлен преимущественно сульфидным полиметаллическим. Аналогичная минерализация обнаружена в татищевских базальных отложениях Пугачевского и ковернинских образованиях Пачелмского авлакогенов.
Образование барит-сульфидно-флюоритовой формации (галенит-сфалеритовый минеральный тип) западного сектора Восточно-Европейской платформы связывается с циклом дифференцированных опусканий Волыно-Полесского эпиорогенного авлакогена. Полиметаллическая минерализация прослеживается вдоль юго-западного склона Украинского щита, тяготея к шовной, троговой, части Волыно-Полесского авлакогена (Подольская зона). Пространственно Подольская зона совпадает с областью развития волынской трапповой формации, однако судя по сквозному характеру минерализации, охватывающей вендско-силурийские отложения, генетическая связь с указанной формацией мало вероятна. К тому же по мере удаления от Ровенской системы продольных разломов интенсивность минерализации снижается вплоть до полного ее исчезновения, хотя волынские магматиты имеют большое распространение. Вероятно, данная зона минерализации связана с постмагматической гидротермальной деятельностью остывающего каледонского магматического очага, пространственно совпадающего с байкальским.
В пределах Подольской зоны сфалерит и галенит в виде вкрапленников, тонких прожилков локализованы в пластах терригенно-карбонатных отложений. Содержание свинца в ордовикских песчаниках 1%, цинка 0,9% на мощность 0,5 м (Заречанское, Устечковское и другие проявления). В рестьевских слоях, Китайгородском и мукашинском горизонтах силура сульфидная минерализация развита спорадически. Тонкая вкрапленность, конкрециеподобные стяжения галенита отмечаются в трещиноватых известняках в полосе до 10 км при мощности 0,1 м. В ассоциации с пиритом, галенитом, сфалеритом встречаются барит и флюорит. Содержание флюорита иногда достигает 5,27%.
На северном продолжении Подольской зоны по южному склону Балтийского щита в пределах Латвийского грабенообразного прогиба барит-сульфидно-флюоритовая формация установлена во всех осадочных образованиях, начиная с наровского горизонта среднего девона и кончая породами кристаллического фундамента (Эстонская зона). Низкотемпературные, телетермальные сульфидные полиметаллические рудопроявления (галенит-сфалеритовый минеральный тип) распространены в трех районах Эстонской зоны:
Пярну-Наровском, Таллинско-Хийумааском и Псковско-Рижском. Они контролируются разрывными нарушениями северо-восточного и северо-западного простирания Онежско-Эретрусского левого сдвига Чуйско-Онежского полукольцевого пояса активизации. Среди нарушений нередко фиксируются взбросы и надвиги с амплитудой в первые десятки метров, с надвиганием пластин в юго-восточном направлении. В отдельных случаях отмечаются послойные подвижки пластов в этом же направлении. В первых двух районах рудная минерализация установлена в кристаллическом фундаменте и осадочном чехле, в Псковско-Рижском - только в осадочном чехле. В Таллинско-Хийумааском районе (Полукюла) полиметаллическое оруденение распространено как в кристаллических породах фундамента, так и в осадочных палеозойских. В породах кристаллического фундамента суммарное содержание Pb, Zn и Си достигает 2,97% на видимую мощность оруденелой зоны 4,9 м (Ульясте). Основная часть рудопроявлений сосредоточена в ордовикских и силурийских карбонатах и представлена кальцитовыми жилами, кавернами и пустотами с галенитом и сфалеритом, ассоциирующими с марказитом и пиритом. В девонских базальных песчаниках сульфиды образуют цемент и представлены марказитом, галенитом, пиритом, сфалеритом, халькопиритом и арсенопиритом. Ширина минерализованных зон от нескольких метров до 5 км (р. Навести). Большинство рудопроявлений сопровождается эндогенными первичными ореолами Pb, Zn, Си, Sn, Ва, Sb, Hg, As, Cd, Ag, Th, 1. Образование гидротермальной минерализации связано со слабоминерализованными телетермальными глубинными растворами, которые поступали по зонам тектонических нарушений в период постордовикской тектономагматической активизации Ботническо-Балтийского авлакогена.
Через Готский грабен, являющийся более выраженным западным продолжением Хийумааско-Наровлянской зоны разломов, зона полиметаллической минерализации соединяется с полиметаллическим поясом каледонид Швеции и Норвегии, контролируемым зоной торцового сочленения Веттерн-Далекарийской системы глубинных сбросов и Онежско-Эретрусского левого сдвига, где была установлена полоса флюорит-сульфидного оруденения (флюорит-галенит-сфалеритовый минеральный тип) в отложениях позднего докембрия и раннего палеозоя протяженностью 1000 км. К вендской серии Лайс (варяжская формация) приурочены значительные концентрации свинца, в том числе крупнейшее в Европе месторождение Лайсвалль. Помимо галенита, в рудных телах присутствуют сфалерит, пирит, барит, флюорит, золото и др.
На юге Швеции (провинция Сконе) фиксируются сульфидно-флюоритовые жилы тектонических трещин Сортавальско-Финского левого сдвига в нижнекембрийских песчаниках (Хардерберга, Унедунда, Бладсакс). В Центральной Швеции интерес представляет свинцово-цинковое месторождение Вассбо, характерной особенностью которого является отсутствие в рудах флюорита. Вмещающие песчаники аналогичны отложениям бережковской серии нижнего кембрия.
В восточной части Балтийского щита барит-сульфидно-флюоритовая формация (сфалерит-галенитовый минеральный тип) отмечается в основном по периферии в зоне Кандалакшско-Двинского авлакогена. Ряд проявлений известен в центральной части Кольского полуострова и Приладожья (Беломорская зона).
Галенит-сфалеритовый минеральный тип барит-сульфидно-флюоритовой формации прослеживается в основном по северо-восточной периферии Балтийского щита в районе Варангер-Фиорда, мыса Орлов-Терский и прибрежной зоны Порьей губы. Одиночные проявления имеются в центральной части Кольского полуострова и Приладожья. Отмечается приуроченность проявлений в ряде случаев к контактам даек байкальской трапповой формации. Выделяются три генетических типа жил: сфалерит-галенитовый, халькопирит-сфалерит-галенитовый и галенитовый с серебром. Жилы со сфалерит-галенитовой минерализацией залегают в графитистых гнейсах и гнейсодиоритах архея, с халькопирит-сфалерит-галенитовой - в осадочно-вулканических толщах среднего протерозоя, с галенитовой и серебром - в гранитах рапакиви близ г. Выборга. Рудные минералы жил представлены главным образом галенитом, сфалеритом, пиритом, халькопиритом, пирротином; встречаются магнетит, ильменит, сфалерит, брейгаутит, арсенопирит, молибденит. Гипергенный комплекс состоит из халькозина, ковеллина, малахита, азурита, смитсонита, каламина, церрусита, эритрина, аннабергита, гидроксидов железа. Температура образования свинцово-цинковых минералов ранней стадии 255-310шС, более поздней до 179шС. Среди нерудных следует отметить кальцит, доломит, микроклин, барит, иногда флюорит. Околорудные изменения проявились в незначительной хлоритизации и окварцевании. Рудные минералы образуют вкрапленность, гнезда, прожилки. Протяженность жил от первых метров до 2,2 км (Базарная губа). Отдельные раздувы жил достигают 3-6 м. Среднее содержание Pb 3,98%, Zn 2,8% на мощность 0,7 м. Рудные жилы, несущие свинцово-цинковую минерализацию, вероятно, сформировались в период каледонской стадии активизации, что подтверждается цементацией сульфидами обломков верхнепротерозойских диабазов, наличием кварц-кальцитовых жил с сульфидами свинца и цинка в рифейских отложениях (мыс Вестник) и подобных жил в палеозое Норвегии, с абсолютным возрастом микроклина 450 млн. лет.
Сфалерит-галенитовая (полиметаллическая) формация наиболее распространена в пределах интракратонных областей тектономагматической активизации Восточно-Европейской платформы, образуя широкие "размазанные" поля. К настоящему времени промышленные скопления известны лишь в зоне инверсионных сооружений Донецкой зоны рифтовой системы Большого Донбасса. По количественным соотношениям кварца и карбонатных минералов выделены кварц-карбонат-полиметаллический и кварц-полиметаллический минеральные типы. Месторождения и рудопроявления первого типа широко представлены в центральной части Донецкого кряжа, вдоль Главной антиклинали. Минерализация сосредоточена в песчано-глинистых породах визе-московской параллической формации. Полиметаллическое оруденение проявлено в виде сульфидных, кварц-анкеритовых и кварц-сульфидных жил (более 500) и рудных зон, залегающих среди глинистых и песчано-глинистых пород. В зоне сочленения Ровенского валообразного поднятия Главная антиклиналь расходится на две ветви, в пределах которых выделяются северная (Есауловское, Семеново-Бугорское, Нагорно-Тарасовское месторождения и проявления Ореховского участка) и южная (Южно-Есауловское, Остробугорское, Центрально-Нагольчанское, Бобриковское месторождения, Ново-Павловское, Шевцовское и Дьяковское рудопроявления) рудные зоны.
В северной рудной зоне минерализация локализована в продольных зонах сжатия Осевого надвига и его апофизах. Протяженные плитообразные рудные тела с бороздами, штрихами и зеркалами скольжения на зальбандах представлены сфалеритом, галенитом, буланжеритом, бурнонитом, кварцем, анкеритом, кальцитом, пистомезитом, пиритом, халькопиритом, арсенопиритом, тетраэдритом, каолинитом, диккитом, хлоритоидами.
В ряде случаев наблюдаются пирротин, вюртцит, герсдорфит, ульманит, антимонит. На участке Семенов Бугор, помимо перечисленных минералов, обнаружены серебряная амальгама, самородное серебро и киноварь, среди которых встречены мелкие капельки самородной ртути.
В пределах южной зоны полиметаллическая минерализация приурочена к участкам трещиноватости в брахиантиклинальных поднятиях сводовой части Главной антиклинали, а также к участкам дробления пород в зонах сбросово-сдвиговых дислокаций субмеридионального простирания. Состав руд преимущественно кварцевый, более широко распространены мышьяковые минералы, минералы сурьмы встречаются спорадически. По количественным и качественным параметрам рудам Нагольного кряжа близки полиметаллические рудопроявления (Барило-Крепинско-Амвросиевское) Южной и Северной антиклинали Донбасса.
Свинцово-цинковое оруденение установлено в зоне сочленения Донбасса и Приазовского массива. В нижнекаменноугольных карбонатах Каракубского рудопроявления минерализация приурочена к двухметровой кальцитовой жиле, рассекающей известняки. Рудные первичные минералы - сфалерит, галенит, халькопирит, пирит; вторичные - смитсонит, англезит, церрусит, малахит, гидроксиды железа. Свинцово-цинковые проявления известны также на Новотроицком участке, Стыльском горсте и др. Кварц-доломитовые, кварцевые, кварц-кальцит-баритовые жилы и прожилки с галенитом, сфалеритом, пиритом, халькопиритом, арсенопиритом и пирротином установлены среди раздробленных пород докембрия, девонских песчаников, нижнекаменноугольных известняков. Помимо жильного, встречено оруденение стратиформного типа в девонских песчаниках.
На северном продолжении Донецкой минерагенической зоны в карбонатных отложениях намюрского и башкирского ярусов южного склона Воронежского щита также обнаружена полиметаллическая минерализация. Рудные минералы - пирит, сфалерит, галенит, халькопирит, марказит, реже киноварь, антимонит, арсенопирит; нерудные - кальцит, доломит, халцедон, кварц, флюорит, анкерит.
Аналогичная минерализация в карбонатных отложениях девона и карбона выявлена в прибортовых частях Пачелмского авлакогена. Образование "размазанных" широких полей сульфидной минерализации связано с возрождением в герцинский этап тектономагматической активизации рифтовой структуры Пачелмского авлакогена. Сульфидное оруденение концентрировалось преимущественно в зонах вторичных оперяющих разломов типа сброса (Пачелмская зона). В зависимости от выдержанности разломных зон выделены три морфологических типа рудных залежей: прожилково-вкрапленный, метасоматических линзообразных залежей и жильный. Рудные минералы - пирит, сфалерит, галенит, реже марказит, антимонит, арсенопирит, киноварь; жильные - кальцит, реже доломит, кварц, халцедон, флюорит и барит. Вмещающие карбонатные породы доломитизированы и окремнены. Среднее содержание Zn 0,1-0,4%, Pb до 0,02%; максимальные содержания Zn 12% и Pb 0,9% зафиксированы в метасоматических линзообразных залежах.
Донецкая минерагеническая зона, по нашему мнению, продолжается на северо-восток в пределы инверсионных сооружений Сергиевско-Абдуллинского и Доно-Медведицкого авлакогенов (южное окончание Главного девонского рва). Здесь в современных аллювиальных осадках сделаны многочисленные находки киновари, галенита, сфалерита, самородных свинца, цинка, халькопирита, реальгара, аурипигмента, флюорита, барита, которые, видимо, могут быть отнесены к сфалерит-галенитовой формации (Саратовская зона).
Галенит и самородный свинец обнаружены как в современном аллювии, так и в шламе разведочных скважин. Содержание галенита в пробах-протолочках до 390 знаков, по данным спектрального анализа 0,03-0,3%. В ассоциации с минералами свинца отмечаются агрегатный барит до 2,5 г/т, единичные знаки киновари, пирита, сфалерита.
К настоящему времени установлено около 62 проявлений сфалерита, большинство из которых тяготеет к зоне Доно-Медведицких дислокаций, где известны первичные и вторичные ореолы рассеяния цинка. Ряд первичных ореолов прослежен на глубину до 100м, содержание сфалерита при этом достигает 800 знаков на пробу. По данным спектрального анализа содержание Zn в юрских глинах составляет 0,03-0,08%. В меньшей степени (29 проявлений) распространены минералы меди (халькопирит, пирит, марказит, малахит, азурит, хризоколла, куприт, самородная медь). В целом содержание меди не превышает 0,2%. Проявления реальгара, аурипигмента, арсенопирита ( девять проявлений) ограничены пределами инверсионных валов Сергиевско-Абдуллинского и Доно-Медведицкого авлакогенов. Перечисленные минералы встречаются в виде отдельных знаков в современном аллювии.
Минерализация кварц-полиметаллического типа развита в пределах северного окончания Главного девонского рва (Камская зона). Она возникла на этапе заложения и развития эпиплатформенного Вятского авлакогена и сопряженной с ним Кулигинско-Шугуровской системы грабенов в раннегерцинскую эпоху тектономагматической активизации Восточно-Европейской платформы. Характерная черта этих структур - довольно интенсивная вулканическая деятельность (Бороновский, Мамадышский, Алтунино-Шунакский грабены). Интрузивный магматизм тяготеет к зонам Елабужского, Бондюжского, Азево-Салаушского прифлексурных прогибов, образовавшихся по оперяющим Камский и Черемшанский сдвиги вторичным нарушениям. Дифференцированные движения в условиях регионального растяжения сопровождались также вулканической деятельностью с накоплением мощных (до 200 м) толщ андезитобазальтов, их туфов и туфопесчаников. Процесс тектономагматической активизации привел также к возрождению древних рифейских разломов - Камского и Черемшанского сдвигов, заложению сложной системы молодых девонских оперяющих разломов более низкого порядка. Образование протяженных зон трещиноватости, служивших рудоподводящими каналами, обусловило поступление по ним низкотемпературных постмагматических металлоносных гидротерм с последующей локализацией сульфидов свинца, цинка, меди в зонах с благоприятной геохимической и структурно-тектонической обстановкой. Массовые выделения сульфидов отмечаются в глинистых алевролитах, аргиллитах, йолитовых сидерит-шамозитовых рудах среднего-позднего девона, меньше в алевролито-песчано-гравийных разностях пород зон интенсивного нефтенасыщения в условиях восстановительной среды.
По данным Г.Л.Миропольской, в девонских отложениях выделяются семь групп минералов, характеризующихся различными составом, степенью развития и временем образования. Сульфидная минерализация прослеживается в широком диапазоне от эйфельских до доманиковых образований, наиболее интенсивна она в верхнеживетских и пашийских отложениях. Выделения сульфидов характерны для различных типов пород - осадочных и магматических (Казаклар). Форма выделения - мелкая вкрапленность, выполнения или замещения.
По латерали (от бортовых частей Вятского авлакогена к сводовой части татарского купола) и в разрезе (снизу вверх) наблюдается постепенная смена сульфидного свинцово-цинкового оруденения медным. При этом халькопирит сосредоточен в стяжениях и линзах сидерита среди аргиллитов, оолитовых руд, глинистых алевролитов, сфалерит тяготеет к пористым алевролитам, песчаникам и гравелитам, а галенит связан преимущественно с желваками пирита.
Подобный тип минерализации отмечается также в каширских доломитах среднего карбона. Галенит, сфалерит, халькопирит, пирит в виде мелкой (до 3 мм) вкрапленности выполняют отдельные каверны, пустоты и образуют корочки по стенкам трещин. В ассоциации с сульфидами присутствуют кальцит и кварц.
На гидротермальный характер сульфидной минерализации указывает ассоциация ее с продуктами битумного ряда. Так, в Кажимском сегменте Вятского авлакогена на контакте девонских вулканитов и пашийских алевролитов обнаружены карбонатные жилы с пиритом, сфалеритом, халькопиритом, галенитом, ассоциирующие с битумом типа асфальтит-керит. Последние рассматриваются как продукт возгонки органических веществ под воздействием высоких температур. Аналогичные выделения встречаются в терригенных отложениях пашийского горизонта (скважины Гордошурская-6, Миннибаевская-27 и др.), реже в карбонатно-алевролитовых образованиях эйфельского яруса (скважины Шихово-Чепетская 3, Азнакаевская 540 и др.).
В заключение отметим следующее.
1. Формирование стратиформного свинцово-цинкового оруденения активизированных областей Восточно-Европейской платформы связано со стадией дифференцированных опусканий эпиорогенных авлакогенов в байкальский (меньше в каледонский) этап тектономагматической активизации (барит-сульфидно-флюоритовая рудная формация) и эпиплатформенных в герцинский этап тектономагматической активизации (сфалерит-галенитовая рудная формация).
2. Стратиформное свинцово-цинковое оруденение имеет концентрически-зональный характер. Внешний периферический (барит-сульфидно-флюоритовый) пояс (байкальско-каледонский) включает Подольскую, Эстонскую, Беломорскую и Камскую зоны, повторяя в целом очертания Волыно-Полесского, Ботническо-Балтийского, Кандалакшско-Двинского и Камско-Бельского авлакогенов. К внутренней вложенной (сфалерит-галенитовой) зоне (герцинской) относятся области тройного сочленения Пачелмского авлакогена, рифтовой системы Большого Донбасса и Главного девонского рва.
Формирование стратиформного свинцово-цинкового оруденения Восточно-Европейской платформы обусловлено наличием, во-первых, благоприятных структурно-тектонических элементов (внутриконтинентальных рифтовых структур - авлакогенов), развитие которых в байкальский и герцинский этапы активизации в условиях тектонического растяжения привело к возникновению зон повышенной тектонической проницаемости, обеспечивших поступление металлоносных гидротермальных растворов из верхних частей мантии в верхние горизонты земной коры; во-вторых - крупноамплитудных ловушек на завершающих фазах байкальского и герцинского ( меньше каледонского) этапов активизации, способствующих отложению, ремобилизации и окончательной локализации рудного вещества в тектонических условиях сжатия при ведущей роли глубинных разломов. Рудо-образующая роль глубинных разломов выражается, прежде всего, в обеспечении эпигенетических преобразований пород (циркуляция термальных вод и привнес рудных компонентов в осадочный бассейн, а также формирование тектонических структур, благоприятных для локализации рудного вещества). Характер размещения и минеральный состав свинцово-цинковых рудных формаций связаны с процессами осадконакопления и последующими эпигенетическими изменениями пород и могут рассматриваться как явления второго порядка, подчиненные развитию глубинных разломов.