книги из ГПНТБ / Туговик, Г. И. Эксплозии и рудный процесс

Г. И. ТУГО ВИ К

эк с п л о з и и

ИРУДНЫЙ

ПРОЦЕСС

ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А»

М о с к в а , 1974

Туговик Г. И. Эксплознп и рудный процесс. М .. «Недра», 1974, 208 с.

В формировании многих эндогенных месторождений большую роль играют экс­ плозивные процессы. В результате их воздействия в сочетании с другими причинами возникают рудоносные эксплозивные сооружения (РЭС), Слагающая их брекчия формируется в течение геологического, периода за счет преимущественно эксплозив­

тые на территории Саяно-Байкальской горной области — на Сахюртинском золоторуд­ ном, Булуктаевском и Шагайтэ-Гольском редкометальных месторождениях. РЭС, возникающие в связи с интрузиями основной (железорудные, никеленосные), щелочно­ основной (ураноносные), ультраосновной (алмазоносные кимберлитовые и платиноносные гортонолит-дунитовые) и ультраосновной-щелочной (в карбонатнтовых комп­

чией непеременных пород; 2) полимкктовой брекчией из вмещающих и перемещенных пород; 3) брекчией с присутствием туфового материала (туфобрекчпн); 4) брекчией, сцементированной интрузивной породой или рассеченной дайками; и 5) некками и што­ ками интрузивных пород.

По условиям формирования РЭС существенно отличаются от поверхностных вул­ канических эксплозивных образований (глубине, тектоническим признакам, закры­ тости в момент формирования и др.). Их возникновение объясняется взрывообраз­ ным отделением от магмы ее газообразных продуктов, что напоминает технический процесс флюидизации. Флюидизацией же объясняются и широко развитые у РЭС процессы обрушения, которые также могут быть вызваны усадкой при кристаллиза­ ции рудоносного очага.

В заключении приводятся практические рекомендации по оценке РЭС и наме­ чены задачи их дальнейших исследований.

Книга рассчитана на широкий круг геологов, исследующих эндогенные мине­ ральные месторождения.

Таблиц 7, иллюстраций 53, список литературы — 318 наименований.

Посвящается 50-летшо образования Бурятской А С СР

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для решения разнообразных задач, стоящих перед рудной гео­ логией, необходимо правильно понимать структурные и генетиче­ ские особенности минеральных месторождений. В течение послед­ них десятилетий благодаря тесному контакту между теорией, наб­ людениями и экспериментами выявлено, что в их формировании большую роль играют эксплозивные процессы. Возникающие в ре­ зультате этих процессов эксплозивные сооружения, сопровождае­ мые минерализацией различных форм (рудоносные брекчиевые сооружения), часто представляют промышленные, нередко уникаль­ ные по своим масштабам, рудные объекты. При изучении рудонос­ ных брекчиевых сооружений могут быть получены данные, проли­ вающие свет на различные стороны рудного процесса. Некоторые сведения по этим сооружениям приводятся в статьях различных журналов и монографий, но в тесной взаимосвязи ранее не рас­ сматривались.

В предлагаемой работе на основе полученного фактического материала и обобщения литературных источников автор попытался систематизировать последние достижения в этой области, чтобы сделать их доступными для широкого круга геологов, исследующих эндогенныя минеральные месторождения, и стимулировать их ин­ терес к этим перспективным рудоносным образованиям.

Систематическое изучение рудоносных брекчиевых сооружений было начато автором на территории Саяно-Байкальской горной области в 1956 г. Их результаты опубликованы в ряде работ (Туговик, 1959, 1966і, 2, з, 1968іт2, з; Носков, Туговик, 1962; Очиров, Туговик, 1962; Дворкин-Самарский, Туговик, 1966, 1968, 1969; Капер­ ская, Туговик, 1971; Туговик, Черных, 1972; и др.), в которых осве­ щаются геологическое строение, минералогические, структурные, генетические и другие особенности подобных образований. В ра­ боте нашли также отражение результаты личных наблюдений, проведенных автором в различное время на рудоносных брекчие­ вых образованиях Якутии, Ангаро-Илима и Восточного Забай­ калья.

ВВЕДЕНИЕ

В формировании многих эндогенных месторождений большую роль играют эксплозивные процессы. За счет их воздействия в со­ четании с другими причинами возникают рудоносные эксплозивные сооружения. Эти сооружения могут иметь различную морфологию (трубчатую, воронкообразную, дайкоподобную, силлоподобную, не­ правильную), но всегда сложены полиили, реже, мономиктовой брекчией, возникшей в результате подземной (в частном случае — открытой системе) эксплозивной деятельности. Поскольку в даль­ нейшем неоднократно потребуется определение понятия «эксплозия», следует заранее оговорить сущность этого термина в том его понимании, который отображает механизм этого процесса. Эксплозия (explosion — взрыв, англ.) относится к определенной категории взрывов, при которой газом лишь нарушается монолитность стенок камеры. В вулканическом процессе взрывы могут носить катастро­ фический характер и сопровождаться выбросом в атмосферу рас­ пыленной жидкости или твердых частиц.

В подземных условиях эксплозии могут носить существенно иной характер. В физике горения (Шарапов, 1971) под взрывом понима­ ется процесс весьма быстрого физического или химического прев­ ращения системы, сопровождающийся переходом ее потенциальной энергии в механическую работу. Последняя обусловлена быстрым расширением газа или пара, независимо от того, существовали ли они до взрыва или образуются при взрыве. Существенным призна­ ком эксплозивной деятельности является резкий скачок давления в окружающей среде. Поэтому эксплозия относится к таким взры­ вам, при которых в системе наблюдается увеличение давления газа или в результате его нагревания, или возрастания его количе­ ства в определенном ограниченном объеме, или выделение раство­ ренного газа из жидкости при снижении давления. Эксплозивные брекчии вероятнее всего и образуются за счет выделяющегося в те­ чение определенного геологического промежутка времени газа из магматического расплава при снижении давления и, таким образом, эксплозивный процесс приближается к процессу флюи­ дизации. Возникшая эксплозивным путем брекчия в дальнейшем

5

передвигается в результате давления паров или газов или по текто­ ническим причинам, как это установлено В. И. Михеенко (1972 г.).

Трубчатые по форме тела, выполненные брекчией (иногда мине­ рализованной), кроме эксплозивной деятельности могут возникнуть в результате других различных причин (тектоническим путем, заполнением карстовых пустот, при формировании вихревых струк­ тур, метеоритных кратеров и др.). Для установления эксплозивной природы брекчиевого сооружения решающую роль играет харак­ тер выполняемых пород: наряду с породами местного происхожде­ ния в них встречаются образования, вынесенные с больших глубин или, наоборот, опущенные на значительную глубину, что происхо­ дит, как показывают эксперименты, при процессе флюидизации. Однако характер слагающих сооружение пород иногда полностью меняется в результате проявления метасомэтических процессов; в этом случае имеются определенные трудности в диагностике со­ оружения. В подобной обстановке важную роль играют геологиче­ ские взаимоотношения.

Термин «рудоносное эксплозивное сооружение» более право­ мерен и всеобъемлющ, чем термин «трубка взрыва» и различные его синонимы («вулканическая трубка», «маар», «диатрема» и др.). Термин «трубка взрыва» заведомо определяет морфологию место­ рождения и то, что трубчатый по форме канал над магматиче­ ским очагом образован вулканическим взрывом газов. В действи­ тельности же как морфология, так и механизм формирования брекчиевого эксплозивного сооружения являются более сложными. У них почти никогда не наблюдается выброса материала в резуль­ тате поверхностных вулканических взрывов. Наоборот, обычно фик­ сируются следы медленного выдавливания брекчированного мате­ риала, возникающего за счет подземных эксплозий; у многих со­ оружений отчетливо проявлены черты нисходящего перемещения (явления обрушения). Некоторые трубчатые брекчиевые тела могли быть сформированы при кристаллизации интрузивных пород в ходе спонтанного прохождения по определенным полостям лету­ чих соединений, либо течения через магму в то время, пока она еще не подверглась кристаллизации.

Рудоносные брекчиевые сооружения, встречающиеся в различ­ ных частях земного шара как в платформенных условиях, так и в геосинклинальных областях, часто представляют собой крупнейшие месторождения многих полезных ископаемых.

Эксплозивные сооружения, сформированные за счет продуктов ультраосновной магмы, являются пока единственными коренными промышленными источниками природных алмазов (Кимберли, Яку­ тия и др.) и многих драгоценных камней, а также платины (Трансвааль, Урал).

Огромная роль принадлежит сравнительно недавно выделенным карбонатитовым образованиям, связанным с ультраосновными__ щелочными комплексами (Южная Африка, Сибирская платформа. Восточный Саян и др.), среди которых также выявлены рудонос­

6

Ча с т ь п е р в а я

характерны е черты руд о н о сн ы х

эксплозивных со о руж ен и й

Глава /

РУДОНОСНЫЕ ЭКСПЛОЗИВНЫЕ СООРУЖЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С КИСЛОЙ (И СРЕДНЕЙ) МАГМОЙ

Рудоносные брекчиевые эксплозивные сооружения возникают в связи с различными по составу магмами: кислой, основной, ще­ лочно-основной, ультраосновной и ультраосновной — щелочной. Различные магмы характеризуются разными термодинамическими свойствами. Для накопления в магматическом очаге остаточного, обогащенного летучими активного расплава, приводящего к обра­ зованию рудоносных брекчиевых сооружений, необходима макси­ мальная дифференциация магмы. Наиболее легко она может про­ изойти, очевидно, в относительно спокойной платформенной или субплатформенной геотектонической обстановке. Возможно по­ этому на платформах развито основное количество рудоносных брекчиевых сооружений, обусловленных ультраосновными, основ­ ными и ультраосиовными—щелочными магмами, содержащими от­

носительно пониженные количества летучих веществ по сравнению с кислыми магмами.

Кислые и средние по составу магмы имеют при значительном содержании в них летучих относительно низкую температуру кри­ сталлизации, высокую вязкость и обладают большей подъемной и эксплозивной энергией за счет летучих компонентов. Сформиро­ ванные ими рудоносные эксплозивные брекчиевые сооружения вы­ явлены главным образом в геосинклинальных областях (Среднеземноморский, Тихоокеанский и другие пояса), и областях авто­ номной активизации (Забайкалье, Казахстан) и даже на щитах (Цумеб в Африке, Илоярви в Финляндии и др.), где они диагно­ стируются с трудом и до сих пор изучены в единичных случаях.

Рудоносные брекчиевые сооружения, обязанные своим проис­

8

хождением кислой и средней магме, обычно приурочены к малоглубинным дифференцированным интрузиям; часто они встреча­ ются с субвулканическими интрузивными телами трещинного типа. Эти сооружения содержат много рудных и нерудных полезных ис­ копаемых, характерных для кислых и средних пород: наиболее ти­ пична в них золоторудная, редкометальная,, полиметаллическая, медная, ртутная и др.

Эксплозивные брекчиевые сооружения с золоторудной минера­ лизацией встречаются как в молодых, так и в древних складчатых областях. На многих золоторудных объектах, ранее считавшихся классическими примерами жильных или прожилково-штокверко- вых месторождений, в последние годы установлено развитие экс­ плозивных образований, что позволяет предполагать значительную роль в формировании этих месторождений эксплозивных процес­ сов. Рудно-эксплозивные тела установлены, в частности, на неко­ торых золоторудных месторождениях Забайкалья (Бородаевская, 1968; Тимофеевский, 1959; Максимов, 1968; Латыш, Цыбульский, 1967), Казахстана (Нарсеев, Филипенко, 1968) и Урала (Ручкин, Михайлов, 1967). В последние годы они выявлены и на некоторых месторождениях за рубежом, например, Маунтин Морган в Авст­ ралии (Cornelius, 1967), Вульфрам-Комп в Квисленде (Morton, 1967) и др.

Рудоносные эксплозивные брекчиевые сооружения с редкоме­ тальной минерализацией (Mo, W, Sn и др.) широко распростра­ нены на многих месторождениях складчатых областей, но боль­ шинство их также ранее считалось гидротермальными жильными или штокверковыми. Лишь благодаря работам последних лет уста­ новлено, что на многих таких месторождениях минерализация ас­ социирует с телами эксплозивных брекчий (Котляр и др., 1968; Сотников и др., 1966; Кулагашев, 1968; и Др.).

К настоящему времени проявление рудно-эксплозивных процес­ сов установлено на многочисленных типично жильных гидротер­ мальных полиметаллических месторождениях, например, в Приаргунье (Александров, Стрелов, 1968), Приамурье (Бакулин, 1967), на месторождениях Нерчинско-Заводской группы (Кулагашев, 19682), Центральном Казахстане (Паталака, 1970), Северном (Невский, Козлова, 1968) и Южном («Вулканические трубки», 1970; Федорчук, 1971) Тянь-Шане, Тетюхе, (король, 1969), Садоне

(Кобилев, Кузнецов, 1969), Миссури (Amstutz, Zimmerman, 1966)

и др. Наиболее типичные рудоносные эксплозивные брекчиевые со­ оружения известны в Заилийском Алатау (Актюз) и Балканах (Странтрг).

Среди меднорудных (формации вкрапленных, прожилкововкрапленных и колчеданных руд) месторождений специальными исследованиями установлено широкое развитие рудоносных брекчиевых сооружений (Нурбаев, Полетаев, 1966 г.; Бобохов, 1967; Бобохов, Урзаев, 1971; Язева, 1969; и др.). Большинство медных месторождений с брекчиевыми сооружениями выявлено в пределах

9