Метаморфизованные месторождения

Метаморфизованные месторождения возникают в процессе метаморфизма ранее образованных месторождений полезных ископаемых различного генезиса, сохраняя при этом некоторые черты своего первоначального дометаморфического строения. Руды характеризуются наличием как первичных (реликтовых), так и вторичных метаморфогенных текстур. К этой группе относятся крупнейшие в мире месторождения железистых кварцитов и марганцевых руд, а также некоторые месторождения цветных, благородных и радиоактивных металлов, апатита и графита.

Наибольшее значение для формирования метаморфизованных месторождений имеет прогрессивный региональный метаморфизм. После его воздействия залежи полезных ископаемых приобретают пластообразную, линзовидную, ленто- и жилообразную форму. Сложены они сплошными и вкрапленными рудами. Размеры залежей, особенно железистых кварцитов, достигают значительных величин – десятки километров по простиранию, сотни метров по мощности. Текстуры руд отличаются развитием катаклаза и рассланцевания, тонкозернистое строение исходных пород сменяется крупнокристаллическим, структура приобретает черты, свойственные метаморфическим комплексам пород. Минеральный состав отличается переходом гидроксидов в оксидные соединения, органическое вещество графитизируется. Породы и руды характеризуются одинаковым уровнем метаморфизма.

Железорудный бассейн Курской магнитной аномалии (КМА) площадью 70 тыс. км² включает четыре железорудных района – Белгородский, Ново-Оскольский, Старо-Оскольский и Курско-Орловский. На территории бассейна распространены два промышленных типа железных руд – железистые кварциты зеленосланцевой фации метаморфизма и богатые железные руды гипергенного происхождения.

Железистые кварциты принимают участие в строении кристаллического фундамента Воронежской антеклизы, слагая большую часть средней свиты курской серии отложений нижнего протерозоя. Они имеют сложное складчатое строение и перекрыты отложениями осадочного комплекса девонского, юрского, мелового и четвертичного возраста. Железистые кварциты КМА приурочены в основном к двум железорудным полосам северо-западного простирания, внутри которых залегают в виде прерывистых пластов, имеющих крутое падение (79–80°).

В замках крупных складчатых структур, осложненных серией дополнительных складок, встречаются крупные массивы железистых кварцитов, достигающие в поперечнике несколько километров. К таким участкам приурочены наиболее крупные эксплуатируемые месторождения железистых кварцитов – Михайловское, Лебединское, Стойленское (рис. 38).

Рис. 38. Геологический план и разрез железорудного Стойленского месторождения (КМА):

1 – песчано-глинистые и карбонатные отложения девонского – четвертичного возраста; 2 – диориты и кварцевые диориты; 3 – габбро-диориты; 4 – 8 – породы курской серии (4 – сланцы верхней свиты, 5 – железистые кварциты средней свиты, 6 – богатые железные руды (на разрезе); 7 – сланцы средней свиты, 8 – сланцы нижней свиты, 9 – метапесчаники и конгломераты нижней свиты); 10 – кварцевые порфиры; сланцы и амфиболиты Михайловской серии; 11 – гнейсы и мигматиты архея; 12 – тектонические нарушения

По минеральному составу железистые кварциты подразделяются на магнетитовые, гематит-магнетитовые и гематитовые и представлены тонкополосчатыми, мелко- и тонкозернистыми породами темно-серого, зеленоватого или буровато-красного цвета. Главные минералы – магнетит (5–30%), гематит (55–5%), кварц (30–60%); в подчиненном количестве встречаются силикаты (актинолит, тремолит, амфиболы родусит-рибекитового ряда, эгирин, биотит, тальк, гранат и др.) и карбонаты (доломит, кальцит). Акцессорные минералы – апатит, турмалин, циркон, рутил, пирит, пирротин. Структура кварцитов в магнетитовых прослоях кристаллобластовая, в гематитовых – лепидобластовая, в кварцевых – роговиковая. Среднее содержание железа в железистых кварцитах 32–36%, серы и фосфора – сотые доли процента.

В зоне окисления железистых кварцитов находятся пластообразные залежи богатых железных руд – мартитовых, гематит-мартитовых и дисперсно-гематитовых. Средняя мощность залежей богатых руд 5–40 м, среднее содержание в них железа – 54–60%, серы и фосфора – сотые доли процента.

Криворожский железорудный бассейн (второй после КМА по запасам железистых кварцитов и богатых железных руд и первый по их добыче в СССР) расположен на Украинском кристаллическом массиве и вытянут в меридиональном направлении на протяжении более 100 км. Архейский этаж сложен гнейсами, гранитами, мигматитами, амфиболитами и кристаллическими сланцами. Вышележащий этаж об­разован нижнепротерозойской криворожской геосинклинальной серией, к средней части которой приурочена рудоносная свита – девять горизонтов чередующихся железистых кварцитов и кварц-серицитовых, хлорит-серицитовых и других сланцев и микрокварцитов зеленосланцевой фации метаморфизма. Криворожская серия образует сложный синклинорий, состоящий из синклинальных и антиклинальных складок с падением крыльев под углами 45–80°, срезанными продольными сбросами или надвигами.

Железистые кварциты представлены магнетитовыми, магнетит-гематитовыми и гематитовыми типами и их окисленными в коре выветривания разностями. Богатые руды, состоящие в основном из оксидов и гидроксидов железа, слагают пласто-, столбо-, штоко- и линзообразные залежи и тела среди железистых кварцитов. По минеральному составу богатые руды включают следующие разновидности:

1. Мартитовые и гематит-мартитовые (местное название «синька»); 2. Мартит-гематит-дисперсногематит-гидрогётитовые («краско- синька»); 3. Гематит-дисперсногематит-гидрогётитовые («краска»); 4. Магнетитовые и магнетит-железнослюдковые (только в северном рудном поле).

Среднее содержание железа в железистых кварцитах – 36%, в богатых железных рудах – 54–57%, серы и фосфора – сотые доли процента.

По генезису железистые кварциты КМА и Кривого Рога относятся к первично осадочным или вулканогенно-осадочным, вторично регионально метаморфизованным преимущественно в фации зеленых сланцев. На территории СССР известны также месторождения железистых кварцитов амфиболитовой (Оленегорское на Кольском полуострове, Костамушское в Карелии) и гранулитовой (Мариупольское на Украине, Тараташские на Южном Урале, Чаро-Токкинские в Южной Якутии и Читинской области) фаций метаморфизма.

Тунгусская графитоносная провинция располагается на западной окраине Тунгусского угольного бассейна по притокам р. Енисея. Месторождения приурочены к продуктивной толще пермского возраста, сложенной песчаниками с прослоями глин, глинистых сланцев, аргиллитов и углей. В строении продуктивной толщи участвуют межпластовые и секущие дайки траппов, на контактах с которыми осадочные породы превращены в роговики, кварциты, кварцитоподобные песчаники, хлорит-серпентиновые породы и мраморы, а каменные угли – в антрацит, кокс и графит. Мощность продуктивной толщи варьирует от 250 до 1500 м.

Графитоносная западная часть Тунгусского угольного бассейна, общей площадью около 48 тыс. км², находится в пределах Нижнетунгусского девонского прогиба. К продуктивной толще девонского прогиба приурочены все 15 известных месторождений графита, из них разведаны два наиболее крупных – Ногинское и Курейское.

На Ногинском эксплуатируемом месторождении (рис. 39) из трех пластов графита промышленным является нижний, имеющий мощность 0,8–4,3 м. Мощность двух верхних пластов по 0,5 м. Все отложения продуктивной толщи имеют северо-восточное простирание и падают полого (под углами 5–8°) на юго-восток. Встречаются следующие разновидности графитовых руд: столбчатый графит, образующий шестигранные призмы размером в поперечнике 3–4 см и высотой 15–20 см; слоистый графит, перемежающийся со столбчатым; «свинцовый» графит, образующий маломощные прослои в столбчатом; брекчированная и брекчиевидная руда, появляющаяся на контактах.

Содержание графитового углерода в руде в среднем 85,5%, золы – 10–15%, летучих компонентов – около 2%, серы – 0,3%.

Рис. 39. Геологический разрез Ногинского месторождения графита:

1 – адинолы (черные массивные породы с раковистым изломом, состоящие из кварца, хлорита и альбита); 2 – графит; 3 – песчаник; 4 – кварцит и брекчия; 5 – глинистые сланцы; 6 – траппы; 7 – четвертичные отложения

По генезису месторождения Тунгусской графитовой провинции относятся к контактово-метаморфическим, возникшим в результате термального воздействия интрузии траппов на пласты каменного угля.

Альпийские жилы и прожилки образуются в метаморфических и осадочных породах при взаимодействии гидротермальных растворов на вмещающие породы путем отложения вновь образованных минералов в трещинах. Минералообразующие растворы имеют метаморфогенное происхождение и их приток в трещины происходит из вмещающих пород. Поэтому парагенезис альпийских жил соответствует минеральному составу вмещающих пород. В кварцитах образуются жилы горного хрусталя, в глинисто-доломитовых породах – жилы родусит-асбеста, в ультрамафитах – амфибол-асбеста, в зеленокаменных сланцах – жилы амфибола и плагиоклаза, в сульфидных залежах – прожилки переотложенных сульфидов.

Практическое значение имеют лишь альпийские жилы амфибол-асбеста и горного хрусталя.