title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Рудообразующие гидрогеологические (палеогидрогеологические) системы

Рудообразующие гидрогеологические (палеогидрогеологические) системы

Подавляющее большинство рудной минерализации (Fe, Mn, Al, Cu, Pb, Zn и др.), приуроченной к осадочным бассейнам, связано с деятельностью функционировавших в них гидрогеологических (или, точнее, палеогидрогеологических) рудообразующих систем разного типа. Под последними, видимо, следует понимать отдельные блоки (части) осадочных бассейнов, в пределах которых осуществляются (или осуществлялись — для палсосистем) достаточно устойчивые и автономные процессы водной миграции рудных элементов, сопровождающиеся их накоплением в подземных водах и переносом, с последующим отложением на различных физико-химических барьерах. Следовательно, проблема рудообразования и металлогенического (минералогенического) анализа в осадочных бассейнах является во многом проблемой гидрогеологической, точнее палеогидрогеологической, связанной с анализом строения и эволюции рудообразующих гидрогеологических систем, функционировавших в осадочных бассейнах на разных стадиях их развития. Эти положения в общем виде в настоящее время получают довольно широкое признание как в нашей стране, так и за рубежом, но разработаны они еще довольно слабо, что обусловлено явно недостаточным количеством специальных исследований в этом направлении (за исключением работ по экзогенным эпигенетическим месторождениям урана).
Рудообразующие гидрогеологические (палеогидрогеологические) системы осадочных бассейнов весьма разнообразны по своим структурно-гидрогеологическим (строение водоносных комплексов, зон трещиноватости и др.), гидрогеохимическим (химический состав, металлоносность подземных вод и др.), гидрогеодинамическим (условия питания, направленность миграции подземных вод и др.) и гидрогеотермическим (температура подземных вод и др.) параметрам. Систематизация рудообразующих гидрогеологических систем в осадочных бассейнах может производиться по разным признакам, но прежде всего она должна учитывать признаки, определяющие направленность рудообразующих процессов в этих системах. Пример подобной классификации приведен на рис. II.4.

Подразделение рудообразующих систем в этой классификации в первую очередь осуществляется по гидрохимическим признакам, в частности по степени минерализации и преобладающему химическому составу подземных вод, содержащихся в этих системах. По этим признакам рудообразующие системы подразделены на три группы: 1) системы с крепкими хлоридными рассолами (до 250—350 г/кг); 2) системы с хлоридными солеными водами (преимущественно до 20—35 г/кг) и 3) системы с преимущественно гидрокарбонатными пресными и слабосолеными водами (до 1—10 г/кг). Подземные воды этих систем резко отличаются друг от друга характером металлоносности и геохимической активностью. При этом особый интерес представляют хлоридные рассолы, генетически взаимосвязанные с галогенными формациями и имеющие в связи с этим региональное распространение во многих осадочных бассейнах. Эти рассолы повсеместно обогащены различными металлами (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb и др.) и потенциально обладают высокой рудоформирующей способностью.
Следует отмстить, что на существенную значимость гидрогеохимических показателей для металлогенического анализа уже давно указывали геологи-рудники. Так, например, Г.А. Крутов отмечал, что даже только те или иные предположения о характере и составе растворов, переносящих рудное вещество, в значительной мере предопределяют решение остальных тесно взаимосвязанных между собой вопросов теории рудообразования (источник, время отделения, механизм переноса, условия отложения и др.).
Последующее подразделение рудообразующих палеогидрогеологических систем осадочных бассейнов целесообразно проводить по признаку проявления (или отсутствия) в них магматизма, существенно изменяющего характер и интенсивность многих гидрогеологических процессов. Так, например, в бассейнах с проявлениями магматизма глубина проникновения в недра инфильтрогенных вод атмосферного питания (в области суши) или вод морского питания (в акваториях) достигает 3—5 км и более в соответствии с глубинами залегания промежуточных магматических очагов. Для этих систем характерно развитие зон гидротермального метасоматоза во взаимосвязи с интенсивными проявлениями конвекционного режима. В этих системах активизируются потоки флюидов (H2O, CO2 и др.) из пород фундамента осадочных бассейнов и происходит поступление в чехол бассейнов мантийного материала в виде магматических образований (интрузивных и эффузивных) и летучих, выделяющихся из кристаллизующихся промежуточных магматических очагов.
Очередное подразделение рудообразующих систем рекомендуется производить по признаку источника питания в них подземных вод верхних водоносных горизонтов (рис. II.4). Данный фактор оказывает значительное влияние на деятельность этих систем, в основном определяя окислительно-восстановительную обстановку и соответственно виды гидрогсохими-ческих барьеров в верхних частях разреза осадочных бассейнов. При этом здесь следует различать два основных случая питания подземных вод верхних водоносных горизонтов:
1) инфильтрогенными водами атмосферного происхождения; это характерно для осадочных бассейнов областей суши, в верхних частях разреза которых в зоне гипергенеза формируются подземные воды с растворенными газами кислородно-азотного состава, и с ними обычно сопряжены кислородные геохимические барьеры;
2) морскими (реже озерными) водами. Это происходит в субаквальных условиях (в области моря и др.), где в илистых осадках зоны диагенеза широко формируются восстановительные геохимические барьеры.
Кроме того, отмеченные выше различия в источниках питания (атмосферные осадки, морские воды) верхних водоносных горизонтов осадочных бассейнов имеют также весьма важное значение для деятельности рудообразующих гидротермальных систем, взаимосвязанных с процессами магматизма. Особенно благоприятны для их функционирования условия питания за счет морских вод, запасы которых практически безграничны и химический состав которых (хлоридный натриевый с минерализацией до 30—35 г/кг) весьма благоприятен для процессов рудообразования. Питание же гидротермальных систем в областях суши за счет вод атмосферных осадков может быть (особенно в аридных зонах) весьма ограниченным. Это подтверждается имеющимися материалами по гидротермальным системам областей современного вулканизма.
Следующее, завершающее, подразделение рудообразующих систем в предложенной классификации (рис. II.4) производится по признаку приуроченности образуемого ими оруденения к различным зонам литогенеза (диагенеза, катагенеза, гипергенеза и гидротермального метасоматоза), выделяемым в осадочных бассейнах. Для каждой зоны характерны, как отмечено выше, свои преобладающие режимы миграции подземных вод, свои генетические группы подземных вод определенного химического и газового состава, свои типы рудоосадительных барьеров и как следствие этого определенные генетические группы рудной минерализации.
Так, например, в пределах суши в верхних частях разреза осадочных бассейнов в зоне гипергенеза развиты инфильтрационные водонапорные системы атмосферного питания, с деятельностью которых связано формирование разнообразных кор выветривания, развитие карстовых процессов и др. Глубина проникновения инфильтрационных кислородно-азотных и азотных вод атмосферного питания в осадочные бассейны определяется в основном положением региональных базисов эрозии (дренирования). По зонам крупных разломов эти воды могут проникать до глубины 1—3 км с образованием линейных кор выветривания. В этой зоне под действием подземных вод атмосферного питания формируются на различных, в основном окислительно-восстановительных, геохимических барьерах разнообразные месторождения кор выветривания, инфильтрационные урановых руд (и реже других); при взаимодействии сульфидных вод с восходящими углеводородными формируются серные руды и т. п.
В зоне диагенеза осадочных бассейнов в субаквальных морских условиях активно протекают при участии обильной микрофлоры процессы разложения OB и десульфатизацим захороняющихся с осадками морских вод. Эти процессы ведут к образованию сероводорода, который осаждает здесь же различные металлы в виде сульфидов. Высокие концентрации сероводорода в иловых водах возникают тогда, когда осадки обогащены OB. В таких случаях в зоне диагенеза возникает гидрогеохимический сероводородный осадительный барьер, в пределах которого при благоприятных условиях, например при поступлении из нижележащих (в том числе из расположенных в зоне катагенеза) красноцвстных, глинистых и других формаций подземных вод, обогащенных металлами, могут образовываться крупные месторождения сульфидных руд. При этом важное значение имеют рифовые органогенные постройки, приуроченные в пределах шельфа к тектонически активным зонам. Для биогермных построек характерна обогащенность OB и высокие коллекторские свойства; кроме того, биогермы обогащаются различными металлами (извлекаемыми из морской воды) при формировании рифовых построек.
В зоне катагенеза осадочных бассейнов в течение геологического времени происходит перемещение крупных масс подземных вод (под действием сил гравитации, уплотнения и минеральных преобразований пород, тектонических и сейсмических факторов и др.). Особенно значимы крупные перестройки структурного плана артезианских бассейнов, сопровождающиеся возникновением крупных зон тектонических нарушений и проявлениями магматизма. При этом часто происходит смешение подземных вод различных геологических формаций, в том числе металлоносных хлоридных рассолов с сероводородсодержащими водами, что приводит к образованию различной сульфидной минерализации. Важно также отметить, что процессы формирования рудных месторождений в зоне катагенеза иногда отчетливо сопряжены с образованием и миграцией залежей нефти и газа.
Формирование рудных месторождений в зоне катагенеза может осуществляться по различным генетическим моделям. Так, например, в одних случаях сульфидные рудные залежи, скорее всего, возникают в результате смешения металлоносных и сероводородных растворов, в других — в результате распада комплексов типа MeS*nH2S или металлоорганических комплексов.
При развитии в осадочных бассейнах магматизма в них образуются сложно построенные гидротермальные системы с преобладанием конвективного гидродинамического режима. В питании этих систем участвуют подземные воды разного генезиса, в основном седиментогенные и инфильтрогенные, а также в меньшей степени метаморфогенные и магматогенные. В результате деятельности гидротермальных систем резко усиливается взаимосвязь подземных вод различных водоносных комплексов, что обусловливает усиление процессов водной миграции и перераспределения металлов в осадочных (и вулканогенно-осадочных) формациях, слагающих бассейны, с сопутствующим выносом (и последующим отложением) металлов из остывающих магматических тел, внедрившихся в осадочный чехол. При этом в осадочных бассейнах часто возникают мощные зоны гидротермального метасоматоза с проявлениями рудной минерализации (железа, полиметаллов и др.).
Вместе с тем нужно отметить, что специальный палеогидрогеологический анализ процессов рудообразования для разных типов осадочных бассейнов и разных типов рудных месторождений почти не проводился, за исключением отдельных работ методического плана, а также работ в области экзогенной минерагении урана. Все это в определенной мере, несомненно, сдерживает совершенствование и развитие научного прогнозирования минерагенического потенциала осадочных бассейнов.
Эволюция рудообразующих палеогидрогеологических систем в осадочных бассейнах определяется направленностью процессов их геологического развития. Так, например, при прогрессирующем погружении осадочных бассейнов, компенсируемом накоплением осадков, диагенетические рудообразующие системы преобразуются в катагенетические, а инфильтрогенные гипергенные системы областей суши при перекрытии их морскими осадками прекращают свое развитие и т. п. При анализе этих вопросов для конкретных бассейнов целесообразно построение палеогидрогеологических карт и профилей, а также опорных палеогидрогеологических колонок, наглядно раскрывающих изменение гидрогеологических условий в геологической истории осадочных бассейнов.

title-icon Подобные новости