Лекции 4, 5 (4 часа). Магматические месторождения

Общая характеристика, способы дифференциации магмы при образовании магматических месторождений. Модели формирования ликвационных и раннемагматических месторождений. Особенности образования раннемагматических месторождений алмазов. Модели формирования позднемагматических месторождений.

Вопрос 1. Общая характеристика, способы дифференциации магмы. К магматическим месторождениям относятся месторождения, полезные ископаемые которых образуются из магмы. Из нерудных полезных ископаемых – это могут быть магматические горные породы (граниты, габбро и др.), которые при определенных требованиях используются как строительный, облицовочный материал. Кроме того, это могут быть полезные нерудные минералы – прежде всего алмазы, апатит. Из рудных полезных ископаемых магматического генезиса важное значение имеют руды хрома, железа, меди и никеля, платины. Полезные минералы магматического происхождения, как рудные, так и нерудные, образуются в процессе дифференциации (т.е. разделения) магмы ультраосновного, основного или щелочного состава при высокой температуре (1500-700°С), высоком давлении и на значительных глубинах (3-5 км и более). Основным источником рудообразующих элементов является, вероятно, вещество верхней мантии. Об этом свидетельствует постоянная пространственная приуроченность как месторождений, так и вмещающих их пород к глубинным разломам.

В ходе становления интрузивных массивов происходила дифференциация вещества двух типов: ликвационная и кристаллизационная.

Дифференциация за счет ликвации магмы. Рудносиликатная магма при охлаждении разделяется на две несмешивающиеся жидкости – силикатную и рудную, кристаллизация которых происходит раздельно и приводит к образованию ликвационных месторождений.

Кристаллизационная дифференциация. В первичной магме не происходит ликвации. Магма остывает, и из неё последовательно кристаллизуются минералы: сначала наиболее высокотемпературные, а затем имеющие более низкие температуры кристаллизации. Если полезные элементы при затвердевании магмы входят в состав минералов ранних стадий кристаллизации, формируются раннемагматические месторождения. Если минералы, содержащие полезные элементы, кристаллизуются после затвердевания породообразующих силикатов, образуются позднемагматические месторождения. Такой путь обычно характерен для магм, обогащенных летучими компонентами.

Это упрощенное представление о способе образования магматических месторождений. В природе обычно одновременно реализуются все три пути магматической дифференциации вещества. Сложность связана еще и с тем, что поступление магмы может осуществлять несколькими порциями, различающимися по составу. То есть дифференциация магмы может происходить как непосредственно на месте становления интрузии, так и на более глубинных уровнях – ещё в магматических очагах. Однако, по преобладающему типу сформировавшихся руд, можно условно магматические месторождения разделить на ликвационные, ранне- и позднемагматические.

Вопрос 2. Модели образования месторождений: ликвационных и раннемагматических. Ликвационные месторождения наиболее характерны для сульфидных медно-никелевых месторождений, примером которых являются месторождения Норильской группы (Талнах, Октябрьское, Норильск 1), на Кольском полуострове (Печенга), в Канаде (Садбери) и др. Месторождения связаны с дифференцированными базит-гипербазитовыми массивами, обогащенными магнием. Главными геохимическими факторами ликвации магмы являются: концентрация серы, общий состав магмы, особенно содержание в ней железа, магния и кремния; содержание меди, никеля и других халькофильных элементов в силикатной фазе. На ранней стадии магматического этапа происходит ликвация - отделение сульфидной жидкости, которая принимает форму мелких капель, рассеянных в силикатном расплаве. Капли сливаются в полосы, гнезда, часть которых за счет высокой плотности под действием гравитации погружается в придонные части магматической камеры. Так возникают висячие, донные и пластообразные залежи. На средней стадии при температурах 1100-1200°С (и более) кристаллизуются породообразующие силикаты, а сульфиды остаются жидкими. Основная часть сульфидного расплава кристаллизуется позже силикатного (на поздней стадии магматического этапа) при температурах 600-800°С. Ликвационные месторождения редки. Они формировались лишь в пределах тектонически активизированных древних платформ, где пространственно и генетически связаны с дифференцированными интрузивными массивами габбродолеритов, норитов, пироксенитов и перидотитов.

Рудоносные массивы представлены лополитами, пластовыми и сложными залежами, а их размещение контролируется глубинными разломами и синклинальными структурами осадочного чехла платформ. Интрузивы, несущие оруденение расслоены. Более основные разности (пироксениты, перидотиты) слагают нижние части массивов, менее основные (габбро, долериты) – верхние.

Характерной особенностью всех медно-никелевых месторождений является простой состав руд. К главным минералам принадлежат пирротин, пентландит и халькопирит, реже магнетит. Второстепенные и редкие весьма разнообразны – это минералы золота, серебра и металлов платиновой группы, меди (борнит, халькозин), никеля и кобальта (миллерит, никелин) и др. Руды имеют массивную, брекчиевую и вкрапленную текстуры, средне-крупнозернистые структуры.

Раннемагматические месторождения формируются в результате более ранней или одновременной с силикатами кристаллизации рудных минералов, т.е. благодаря обособлению твердой фазы в магматическом расплаве. первичная кристаллизация типична для некоторых рудных минералов, к числу которых относятся хромит, металлы платиновой группы, алмаз, редкометальные (циркон) и редкоземельные (монацит) минералы. Выкристаллизовавшиеся рудные минералы благодаря высокой плотности опускаются в жидком силикатном расплаве на дно магматической камеры. Здесь они перемещаются под действием гравитации и конвекционных токов, образуя обогащенные участки (кумуляты). Эти участки по составу близки к вмещающей породе, отличаются только повышенным содержанием рудных компонентов. Для раннемагматических месторождений, образующихся в ранний период кристаллизации магмы, характерны следующие особенности:

1) постепенные контакты между рудой и вмещающими породами (поэтому их оконтуривание проводится по данным опробования);

2) преимущественно неправильная форма рудных тел – гнезда, линзы, сложные плитообразные залежи, трубообразные тела;

3) преимущественно вкрапленные текстуры и кристаллическизернистые структуры руд.

К этому классу принадлежат зоны вкрапленности и шлирообразные скопления хромитов в перидотитовых и дунитовых расслоенных интрузиях (Бушвельд и Великая Дайка в Южной Африке), рудный прослой (кумулят) минералов платины в Критической зоне расслоенного Бушвельдского массива (месторождение платины Риф Меренского). Раннемагматическими являются также титаномагнетитовые руды в габброидах и графитовые месторождения в щелочных породах (Ботогольское в Восточном Саяне, месторождения Канады, Испании, Австралии). Однако главным представителем промышленных раннемагматических месторождений следует считать коренные месторождения алмазов.