Осадочное рудообразование

Вопросы теории образования осадочных полезных ископаемых были разработаны академиком Н.М. Страховым на примере гумидного литогенеза. Осадочные руды представляют собой либо породы, сложенные в значительной степени или целиком полезными ископаемыми (рудой), либо осадочные породы, в которых полезный компонент представляет собой незначительную примесь к «пустой» породе. Первый тип часто составляют руды элементов с относительно высокими кларками, например алюминия, железа, марганца, калия, натрия, фосфора (бокситы, железные и марганцевые руды, соли, фосфориты). Ко второму типу относятся руды элементов с низкими кларковыми содержаниями, например меди, цинка, свинца, золота, урана и др. Таковы медистые песчаники, золотоносные конгломераты, ураноносные известняки.
Соответствующие подсчеты показывают, что в рудах, т. е. в сконцентрированном виде, сосредоточены ничтожные количества элементов (от 0,000 001 до 0,001 доли) от их общего рассеянного содержания в земной коре. Основная форма нахождения элементов в природе — рассеянная (кларковые содержания). Лишь изредка процессы осадочной дифференциации приводят к образованию рудных скоплений. Последние в отличие от кларковых содержаний являются исключениями, лишь изредка появляющимися в разрезах осадочных толщ. Если элементы в рассеянной форме присутствуют почти повсюду, «пропитывают» все осадочные породы, то рудные скопления представляют собой относительно малые и очень малые, с геологической точки зрения, тела, имеющие локальное распространение.
Между рудными накоплениями (осадочные руды) и рассеянными (кларковыми) содержаниями элементов (обычные осадочные породы) находится ряд переходных типов пород. Это так называемые бедные руды, забалансовые руды, породы с повышенным содержанием рудного компонента и другие вплоть до обычных пород с кларковым содержанием данного элемента. Н.М. Страхов считал, что ареалы распространения пород с повышенным содержанием рудных компонентов фиксируют области недоразвитого («зачаточного») рудообразования. Характерно, что чем ближе содержание в осадочных породах рудного компонента к кларковому, тем чаще такие породы встречаются в природе и тем большая масса элемента сосредоточена в «зачаточных» рудных полях. Известно, что со снижением кондиций на руду количество площадей, которые можно считать промышленно рудоносными, и общие запасы осадочного полезного ископаемого, сосредоточенные в низкокондиционных рудах, резко увеличиваются.
Таким образом, между «обычным» процессам литогенеза, формирующим осадочные породы с кларковыми концентрациями рудных элементов, и рудным литогенезом, приводящим к образованию осадочных руд, принципиальных различий нет. Оба эти процесса всегда связаны цепью переходов и представляют. Собой две стороны одного естественно-исторического феномена осадочной дифференциации вещества, мигрирующего в зоне осадкообразования. Термины «руда», «рудное скопление» являются чисто экономическими и используются для обозначения пopoд, в которых интересующие нас компоненты находятся в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Иначе говоря, осадочное рудообразование является естественным процессом образования осадочных пород, подчиняющимся законам литологии. Усиление или ослабление определенных факторов осадконакопления приводит к тому, что в одном случае образуются осадки с резко повышенным промышленным содержанием рудного компонента, а в других — с кларковым.
Прогноз и оценка той или иной территории, с точки зрения возможности обнаружения в ее пределах определенных осадочных полезных ископаемых, и поиски соответствующих месторождений невозможны без знания законов, управляющих образованием осадков и осадочных пород.
Среди факторов, влияющих на процессы образования месторождений осадочных полезных ископаемых в гумидном литогенезе, Н.М. Страхов указывает прежде всего на необходимость резкого повышения интенсивности осаждения рудного компонента. Именно суммированное за много лет его усиленное осаждение приводит к образованию рудного прослоя или пласта. За счет каких источников может происходить интенсификация осаждения рудного компонента?
Для малоподвижных элементов, мигрирующих в форме взвесей или коллоидов, например для алюминия, железа, меди, свинца, цинка и ряда других элементов, основным источником повышения интенсивности их осаждения может служить только резкое усиление приноса их с континента, так как общие «запасы» этих элементов в водах бассейна осадконакопления при их малой растворимости незначительны. Марганец, медь, цинк, свинец могут попадать в воду бассейна и в зонах выхода па поверхность гидротермальных металлоносных растворов.
Иначе обстоит дело с хорошо растворимыми элементами, мигрирующими в форме ионных растворов и присутствующими в достаточно больших количествах в водной массе бассейнов. Интенсификация осаждения фосфатов, карбонатов, кремнезема (организмами или хемогенная), а в аридных зонах сульфатов и хлоридов кальция, натрия, калия и магния происходит посредством мобилизации вещества, растворенного в воде бассейна осадконакопления, а не за счет прямого увеличения поступлений этих компонентов с континента.
Важным условием, способствующим проявлению процесса осадочного рудообразования, по мнению И.М. Страхова, является благоприятная палеогеографическая обстановка осадконакопления. В областях гумидного климата, в водоемах с активным гидродинамическим режимом (интенсивные течения, волнения и т. п.) многие рудные компоненты, мигрирующие в форме взвесей п коллоидов интенсивными движениями водной массы, разносятся по всей площади дна бассейна, рассеиваясь до кларковых или слабоповышенных концентраций. Для образования рудных скоплений таких компонентов необходимым условием является пониженная гидродинамическая активность среды в прибрежных частях бассейнов, где эти компоненты выпадают в осадок. Таким образом, наиболее благоприятной, с палеогеографической точки зрения, для гумидного рудообразования будет область бассейна с изрезанной береговой линией, бухтами, заливами, сетью островов, т. е. область, из которой максимально затруднен вынос выпадающих в осадок обломочных и коллоидных рудных компонентов в открытые пелагические части бассейна осадконакопления.
Для высокоподвижных растворимых компонентов, например сульфатов и хлоридов кальция, натрия, калия и магния, палеогеографические условия, благоприятствующие формированию рудных скоплений, заключаются прежде всего в аридизации климата и образовании бассейнов или их участков, водообмен которых океаном затруднен или вообще отсутствует. Именно в таких условиях образуются месторождения гипса или различных солей.
Одним из определяющих условий процесса рудообразования в гумидном литогенезе является резкое ослабление поступления обломочного материала с континента в бассейн осадконакопления. Даже при резком усилении поступления в осадок рудного компонента и при наличии пониженной гидродинамической активности среды положительное действие этих факторов будет сведено на нет резким «разбавлением» осаждающегося полезного компонента поступающей с континента обломочной безрудной массой.
Существенную роль в формировании месторождений осадочных полезных ископаемых в ряде случаев может сыграть неоднократное перемывание рудоносного осадка в процессе его формирования. При перемыве осадка, если рудные компоненты сосредоточены в крупноразмерной фракции или если они отличаются высокой плотностью, вынос тонких, алевритовых и глинистых частиц может привести к значительному обогащению пласта рудными компонентами. Исключительное значение процессы перемыва, особенно в сочетании с сортировкой обломков по плотности, имеют для создания крупных скоплений обломочных рудных компонентов. Таковы, например, пляжевые россыпные месторождения касситерита, алмазов, золота, циркона, ильменита, рутила и многих Других ценных минералов. Процесс перемыва осадка может действовать, по-видимому, и как тормозящий, если рудный компонент присутствует в осадке в тонко диспергированном состоянии. В этом случае рудная составляющая может выноситься из осадка, ослабляя процесс рудообразования.
В целом образование месторождений осадочных полезных ископаемых становится возможным только при благоприятном сочетании рассмотренных нами основных факторов. Если эти факторы действуют «вразнобой» или хотя бы один из них проявляется в неблагоприятной для накопления рудных компонентов форме, мы будем иметь дело уже с кларковым осадконакоплением или с «зачаточным» рудообразоваиием. Изучение палеогеографии древних бассейнов и особенностей протекавших в них процессов осадконакопления позволяет подойти к генетически обоснованному прогнозу осадочных рудных накоплений.
В общих чертах мы рассмотрели образование руд в процессах осадочной дифференциации вещества в бассейнах осадконакопления. Однако в ходе преобразования осадков в породы и в период существования осадочных пород в земной коре, т. е. в процессах диаката- и метагенеза в них происходят разнообразные физико-химические процессы, сопровождаемые минералообразованием, мобилизацией и перераспределением различных компонентов и породах. Такие процессы в ряде случаев также приводят к формированию и осадочных толщах месторождений полезных ископаемых.