Карбонатно-терригенные бассейны (Cu, Ag, Co, Pb, Zn, МПГ)

Рифтогенные РОБ с карбонатно-терригенным выполнением известны с вендского периода. Они формируются как на докембрийских плитах, так и на блоках континентальной коры, возникших в ходе каледонского и герцинского орогенеза.
Нижние части рудоносных комплексов этих бассейнов представлены индикаторными для рифтовой стадии субаэральными красноцветными незрелыми терригенными формациями, нередко с пачками основных вулканитов, а также эвапоритов. Выше они сменяются глинисто-карбонатными с эвапоритами отложениями ингрессирующих бассейнов, фиксирующих стадию погружения и развития надрифтовых депрессий над остывающими термальными куполами. В ряде бассейнов такая смена режимов может фиксироваться дважды. Более широкое развитие карбонатных и эвапоритовых формаций в бассейнах этого типа (в сравнении с терригенными рифтогенными бассейнами), возможно, объясняется не только отличиями в геодинамических и палеогеографических условиях их формирования, но и возрастным фактором.
Бассейны этой группы и соответствующие им структурно-формационные комплексы и структурные этажи могут трактоваться как квази-платформенные, позднеорогенные, платформенные, авлакогены. С учетом характера формационного выполнения и структурной позиции эти бассейны рассматриваются нами как рифтогенные внутриконтинентальные, с чем, по-видимому, связаны специфические черты их рудоносности и металлогенической специализации.
В карбонатно-терригенных формациях внутриплитных рифтогенных бассейнов заключены важные в практическом отношении стратиформные месторождения цветных, редких и благородных металлов, солей, углей, а также скопления углеводородов. К этой группе бассейнов могут быть отнесены: Катанга-Замбийский позднедокембрийский с ссрсбро-медными, серебро-кобальт-медными с платиноидами и урановыми месторождениями; Нижнесилезский позднепалеозойский — раннемезозойский с месторождениями меди с серебром, платиноидами, кобальтом, свинцом и цинком; Джезказган-Сарысуйский верхнепалеозойский с месторождениями меди со свинцом, цинком, серебром, кобальтом, рением; Днепрово-Донецкий с месторождениями ртути с полиметаллами, солей, углей, нефти и газа — и ряд других подобных седиментогенных структур. Внутриплитное положение бассейнов определяет слабую трансформацию и хорошую сохранность заключенных в них месторождений.
По особенностям развития, выполнения и металлогенической специализации в этой группе бассейнов можно выделить два основных типа: карбонатно-терригенные, нередко с звапоритами, пестроцветные субмаринно-субаэральные со свинцово-цинково-кобальт-серебро-медной специализацией и карбонатно-терригенные сероцветные субаэрально-субмаринные угленосные и соленосные с полиметаллическо-ртутной специализацией.
Для рудоносных комплексов бассейнов первого типа характерно ритмичное строение, сочетание субаэральных терригенных формаций с глинисто-карбонатными, часто обогащенными OB, субмаринными формациями и эвапоритовыми образованиями. Стратиформные рудные залежи обычно локализуются в переходных зонах от красноцветных формаций к сероцветным.
Одним из наиболее известных и экономически важных рудоносных бассейнов данного типа является Катанга-Замбийский с его серсбро-медными, серебро-кобальт-медными, уран-кобальт-медными, урановыми месторождениями (рис. IV.6), группирующимися в Катанга-Замбийский медный пояс.

Катанга-Замбийский бассейн. Заложился как рифтовый на консолидированном в предсреднерифейское время архейско-протерозойском континентальном блоке Центральной Африки. На ранней рифтовой стадии возникшие депрессии заполнялись осадками аллювиальных конусов, аллювиально-эоловых равнин и эвапоритовых соленых озер (нижняя часть серии Роан), выклинивающихся над выступами фундамента. В северной части бассейна осадконакопление происходило синхронно с проявлением бимодального вулканизма. В результате дальнейшего общего термального погружения образовался довольно обширный бассейн, в котором накапливались глинистые, алевритистые, песчаные, карбонатные и сульфатные осадки вышележащих частей серии Роан. В позднекатангское время в бассейне формировались красноцветные и пестроцветные субконтинентальные и сероцветные морские карбонатно-терригенные отложения серии Кунделунгу.
Рудоносные горизонты встречаются по всему разрезу комплекса Катанга, но подавляющая часть промышленных рудных скоплений сосредоточена в нижней части серии Роан. Рудная пачка мощностью 150—200 м охватывает интервал разреза, переходный от нижней терригенной толщи к верхней карбонатно-терригенной. Рудовмещающие породы представлены известковистыми песчаниками, сланцами, аргиллитами, доломитами.
По составу основных рудных компонентов месторождения Медного пояса подразделяются на медные, медно-кобальтовые, медно-кобальт-никелевые, медно-кобальт-урановые, урановые; на многих важное значение имеет серебро, на некоторых — золото, платина, палладий, цинк, свинец, германий, кадмий, ванадий, молибден, рений, теллур, селен.
Основные рудные минералы представлены сульфидами меди, железа, кобальта. На ряде месторождений интенсивно развита зона окисления. Преобладают пластообразные тела вкрапленных руд, хотя почти повсеместно отмечаются проявления жильной минерализации.
Рудоносные отложения развиты по северо-восточной периферии Катанга-Замбийского бассейна, контролируясь суббассейном Катанга, отделившимся барьером из серии внутренних поднятий фундамента (рис. IV.6). Впоследствии, при проявлении катангской (байкальской) орогении, этот барьер обусловил возникновение дугообразной зоны складчато-надвиговых дислокаций, которая и выделяется в современных структурах как Медный пояс.
В размещении месторождений наряду со стратиграфическим четко проявлены палеотектонический и литолого-фациальный контроль. Рудные тела контролируются склонами конседимснтационных палсоподнятий и локальными депрессиями на палеоподнятиях. Связь оруденения с палео-поднятиями подчеркивается проявлением минеральной зональности. К палеоподнятиям примыкают зоны пирит-халькопиритовой минерализации, замещающиеся в глубь палеодепрессий борнит-халькозиновыми зонами. Отмечается и вертикальная зональность оруденения, выраженная в появлении над кобальт-медными горизонтами серии Роан свинцово-цинковых проявлений в карбонатных породах серии Кунделунгу. Рудоносные площади располагаются вблизи береговой линии, образуя полосу северо-западного простирания.
На происхождение месторождений Медного пояса Катанга-Замбийского бассейна существуют различные точки зрения. На ранних этапах изучения они трактовались как гидротермальные, позднее — как осадочные седиментационные или диагенетические. В последнее время активно обосновывается эпигенетическое (гидрогенное) происхождение оруденения в результате подъема по проницаемым пластам и зонам рассолов, обогащенных рудными элементами, из внутренних частей бассейна или глубинных рудоносных флюидов и разгрузки их в прибортовых частях бассейна в зоне лагунного мелководья. Следует подчеркнуть, что подавляющая часть исследователей, рассматривая генезис оруденения, признает, что его локализация определяется особенностями формирования, структуры и строения Катанга-Замбийского бассейна. Именно это даст основание относить месторождения Медного пояса к группе стратиформных.
Во многом сходен с Катанга-Замбийским более молодой по возрасту Южно-Пермский бассейн Центральной Европы, в южной части которого имеется серия давно известных (Мансфельд и др.) и открытых в конце 50-х годов уникальных месторождений Нижней Силезии в Польше (рис. IV.7).

Южно-Пермский бассейн. Возник в раннепермскую эпоху при расколе консолидированной в ходе варисцийской орогеннии крупной континентальной плиты. Рифтовый этап фиксируется по накоплению в локальных депрессиях нижнепермских красноцветных субаэральных терригенных толщ Красного Лежня и по локальным изменениям мощных покровов (до 1000 м и более) базальт-трахилипаритов. В начале поздней перми происходило общее термальное опускание деструктиро-ванного основания, что привело к быстрому заполнению образовавшейся обширной впадины цехштейновым морем и накоплению здесь мощной (до 2000 м, местами более) толщи глинисто-карбонатно-эвапоритовых отложений. Смена режимов осадконакопления ознаменовалась образованием на обширных площадях в южной и западной частях бассейна специфического пласта (мощностью 0,3—2,0 м) углисто-битуминозных известковистых аргиллитов и алевролитов, содержащих в повышенных количествах медь и многие другие рудные компоненты. Этот пласт известен как «медистый сланец». В южной и юго-восточной прибортовых частях цехштейнового моря на отдельных локальных площадях содержание меди в «медистом сланце» достигает промышленных значений. Такие участки оконтуриваются как поля месторождений Мансфельд, Зангерхаузен, Рихельсдорф и другие в Германии, Северо-Судетской группы (Конрад, Лена, Нова-Костел) и Любин—Ссрошевицы в Польше.
Положение месторождений меди в Южно-Пермском бассейне контролируется отшнурованными внутренними палеоподнятиями, суббассейнами, располагающимися над узкими рифтовыми трогами. Отмечается, что меденосные площади локализуются над ареалом нижнепермских вулканитов. По типу рудовмещающих пород месторождения Южно-Пермского бассейна подразделяются на две группы: собственно медистых сланцев (Мансфельд и др.) и карбонатно-сланцево-песчаниковую (Любин—Серошевицы).
На месторождениях первой группы оруденение почти не выходит за контуры «медистого сланца» и представлено тонкой вкрапленностью, конкреционными стяжениями и просечками пирита, халькопирита, борнита, халькозина, ковеллина, идаита, галенита, сфалерита, гематита. Основными рудными компонентами являются медь, цинк, свинец. Кроме них практическую ценность представляют серебро, кобальт, никель, скандий, кадмий, рений, таллий, ванадий, молибден, платиноиды.
Месторождения Любин—Серошевицы, обладающие уникальными запасами меди и сопутствующих элементов, отличаются от месторождений первой группы тем, что большая часть оруденения здесь локализуется в песчаниках Белого Лежня, подстилающих цехштейновые отложения, и в карбонатных породах, перекрывающих горизонт «медистого сланца» (рис. IV.8). На месторождениях присутствует и пласт собственно «медистого сланца», но он имеет небольшую мощность (до 1 м) и ограниченное площадное распространение. Среди трех основных разновидностей руд — песчаниковых, карбонатных и сланцевых — сланцевые руды по запасам составляют не более 25 %. Оруденение охватывает стратиграфический интервал мощностью 30—40 м, при мощности рудных тел в одном сечении от 2 до 5—10 м. Минерализация представлена вкрапленностью, пятнистыми скоплениями, гнездами, реже прожилками халькозина, ковеллина и борнита. Вниз по падению, на выклинивании оруденения, появляются халькопиритовые руды. В оруденелых известняках и доломитах в верхней части минерализованного интервала в заметном количестве присутствуют галенит и сфалерит. По набору сопутствующих полезных компонентов руды близки манефельдским. Значительный интерес представляет наличие платиноидов (платины до 30—370, палладия до 10—120 г/т) в пропластке битуминозных аргиллитов мощностью до 10 см, на контакте Белого Лежня и цехштейна.

Отмечаемая связь оруденения с локальными палеоподнятиями, определяемыми по замещению бассейновых отложений субаэральными красноцветными терригенными образованиями «роте фойле» («rote faule»), подчеркивается проявлением латеральной минеральной зональности. По мере удаления от выступов «роте фойле» и увеличения глубины бассейна наблюдается смена гематитовой зоны борнит-халькозиновой и далее халькопирит-пиритовой.
Обсуждение генезиса оруденения в цехштейне Германии и Польши, так же как и для месторождений Катанга-Замбийского бассейна, сосредоточено в основном вокруг син-диагенетической и эпигенетической (гидрогенной) гипотез при различных вариантах поступления рудных элементов: с поверхностным и подземным стоком, с рассолами из глубоких частей бассейна, обогащавшихся рудными элементами за счет выщелачивания из красноцветных граувакк Красного Лежня, с флюидами из затухающих вулканических очагов.
Рассматривая модель формирования Южно-Пермского бассейна, Е. Джовет отмечает, что за раннепермским рифтингом и поздне-пермским термальным погружением следует в триасе повторное проявление рифтинга, с которым связано накопление осадков Бундзандштейна (рис. IV.9).

Подобная ситуация проявляется при формировании средне-позднепалеозойского Джсзказган-Сарысуйского рудоносного бассейна в Казахстане. Отличие его от описанных выше бассейнов, в которых рудоносные горизонты локализуются в нижнем седиментационном ритме, заключается в том, что основная масса оруденения сосредоточена в отложениях верхнего осадочного ритма, фиксирующего повторный этап рифтогенеза (рис. IV.10).
Джезказган-Сарысуйский бассейн. Его заложение связано с деструкцией в позднем девоне Центральноказахстанской континентальной плиты. Рифтогенный этап фиксируется по образованию вулканогенно-терригенных субазральных красноцветных толщ франского и раннефаменского возраста, мощность которых в зависимости от палеорсльефа бассейна седиментации колеблется от 50—100 до 1300 м. С этими толщами связаны небольшие месторождения марганца и проявления медного оруденения.

В конце фаменского века рифтовый режим сменился стадией термального погружения. В образовавшемся обширном морском бассейне с позднего фамена до намюра включительно накапливались карбонатные и песчано-глинистые отложения мощностью 1500—2000 м.
С начала проявления повторного рифтогенеза в конце намюра начинает формироваться мощная (до 1000 м и более) ритмично построенная красноцветная граувакковая формация средне-позднекаменноугольного возраста, выделяемая в целом как джезказганская рудоносная толща. В этой толще локализуются уникальное Джезказганское месторождение комплексных руд (медь, серебро, свинец, цинк, рений) и ряд мене значительных месторождений подобного типа: Итауз, Сарыоба, Кипшакпай, Карашошак, Жаман-Айбат и др.
Джезказганская рудоносная толща имеет сложный полифациальный состав. В се нижней части значительно развиты прибрежно-морские отложения, сменяющиеся вверх по разрезу аллювиально-дельтовыми и озерно-аллювиальными. В средней части толщи отмечается горизонт туфогенных пород. Завершается развитие Джезказган-Сарысуйского бассейна накоплением пермских песчано-глинистых и эвапорит-карбонатно-глинистых субконтинентальных отложений мощностью до 1000 м и болсс.
Для современной структуры бассейна характерна брахиформная складчатость на фоне пологого, до субгоризонтального, залегания во внутренних частях и крутого, до опрокинутого падения, в бортах. Наиболее интенсивно прогибались западные и северные части бассейна, прилегающие к поднимавшимся в это время областям размыва. В 40—60 км от палеобереговой линии фиксируется серия внутренних конседиментационных палеоподнятий, отшнуровывавших зону максимального прогибания и позволявших выделять Джезказганский суббассейн, в котором и локализуются почти все известные месторождения (за исключением Жаман-Айбат).
Промышленное медное и сопутствующее оруденение развито по всему разрезу джезказганской рудоносной толщи. В прибортовой, северной, части Джезказганского суббассейна локализуется Джиландинская группа месторождений, на склонах внутренних палеоподнятий — Джезказганское рудное поле. Оруденение контролируется горизонтами и линзами пестроцветных пород. Мощность рудоносной линзы Джезказганского месторождения достигает 650 м при площади около 60 км2. Рудоносные линзы имеют сложное многоярусное строение. Основная масса оруденения сосредоточена в пластах серых песчаников, конгломерато-брекчий и конгломератов с карбонатным или смешанным глинисто-карбонатным цементом. Морфология рудных залежей определяется формой рудовмещающих песчаных тел. В прибрежно-морских отложениях в нижних частях джезказганской рудоносной толщи преобладают плаще- и пластообразные залежи, в аллювиальных отложениях в верхних частях ее — ленточные, обычно извилистые, линзовидные и мелкие изометричные рудные тела. Резко подчиненное значение имеют разнообразные по форме и размерам жильные тела с медным и свинцовым оруденением.
Минерализация — вкрапленная, реже гнездовая и прожилковая. Главные рудные минералы — халькозин, джарлеит, борнит, халькопирит, в комплексных рудах к ним добавляются галенит, сфалерит, бетехтинит. В ассоциации с халькопиритом часто встречается пирит. В виде примеси присутствуют арсенопирит, блеклые руды, домейкит, альгодонит, молибденит, марказит, самородная медь и самородное серебро. Наиболее высокое содержание серебра отмечается в борнит-халькозиновых рудах, повышенное — в рудах рения.
На всех месторождениях Джезказганского суббассейна проявлена минеральная зональность. Наиболее показательно распределение оруденения на Джезказганском месторождении. Минеральные зоны в плане, так же как и рудные тела, дугообразно обрамляют рудоконтролирующее Кенгирское конседиментационное палеоподнятие. Непосредственно к палеоподнятиям примыкают зоны пиритовых, пирит-халькопиритовых и комплексных руд, сменяющиеся по мере удаления от поднятия вниз по падению пластов борнит-халькозиновыми рудами. Вертикальная зональность в отдельных рудных телах выражена слабо или вообще не фиксируется, но проявляется для рудоносной толщи в целом за счет кулисообразного смещения рудных тел, а следовательно, и минеральных зон снизу вверх по разрезу в юго-западном направлении.
Характерной чертой Джезказганского месторождения является наличие широких ореолов околорудноизмененных пород. Рудовмешающие породы выделяются прежде всего серой, зеленовато-серой окраской, возникающей при оглеении первичных красноцветов, а также развитием вторичного карбонатного цемента, гидрослюды и железистых хлоритов, повышенной альбитизацией и цеолитизацией.
Вопрос о генезисе Джезказганского месторождения оживленно дискутируется вот уже несколько десятилетий. В последнее время традиционный набор гипотез — гидротермальная, осадочная седиментационно-диагенетичсская и гидрогенная эпигенетическая — пополнился представлением о возможном инъекционном происхождении богатых рудных масс. Можно констатировать, что месторождения Джсзказган-Сарысуйского бассейна характеризуются длительной, полистадийной историей формирования, отражающей основные этапы развития этой крупной седиментогенной структуры от ее заложения на деструктированной континентальной плите до трансформации в эпиконтинентальный палеоартезианский бассейн.
Второй тип рудоносных рифтогенных бассейнов с карбонатно-терригенным выполнением представлен Припятско-Донецким авлакогеном, индивидуальность которого определяется сочетанием крупных залежей каменных углей, каменкой и калийной солей, месторождений и проявлений ртути, свинца, цинка и меди, а также нефти и газа.
Припятско-Донецкий бассейн. Заложился в среднем—позднем девоне над протяженной рифтовой зоной, рассекающей в северо-западном направлении Восточно-Европейскую континентальную плиту. По вещественному выполнению и интенсивности последующих дислокаций бассейн расчленяется на два звена — суббасссйна: Днепрово-Припятский и Донецкий.
Днепрово-Припятский суббассейн выполнен мощным (до 3,5—5,0 км) комплексом верхнедевонско-нижнекаменноугольных отложений трехритмового строения. Начало каждого ритма знаменуется проявлением вулканической деятельности. В конце франского и фаменского ритмов формировались соленосная и калиеносная формации. На северном плече суббассейна, на склоне Воронежского щита, в породах нижнекаменноугольной карбонатно-терригенной формации известны проявления свинцово-цинковой минерализации.
В Донецком суббассейне на начальном этапе его развития также отмечается проявление эффузивной деятельности. Co средневизейского времени до конца карбона в суббассейне формировалась мощная карбонатно-терригенная угленосная толща, характеризующаяся чередованием морских и континентальных отложений. В отличие от Днепрово-Припятского суббассейна, угленосные толщи Донецкого претерпели значительные дизъюнктивно-складчатые дислокации.
К средней части угленосной толщи в осевой части Донецкого суббассейна приурочены месторождения и рудопроявления ртути. Происхождение ртутного оруденения большая часть исследователей и др. связывает с развитием рифтогенной структуры, сопровождаемым неоднократным проявлением магматизма, В то же время Г.М. Утехин обосновывает точку зрения о возможной первичной аккумуляции ртути в глинистых отложениях и углях и о последующем перераспределении и концентрации ее в процессе складчатости и термального метаморфизма в благоприятных структурно-литологических ловушках.
Завершается развитие Припятско-Донецкого бассейна формированием в пермский период надрифтовой депрессии (Бахмутская и Кальмиус-Торецкая котловины), в красноцветных и пестроцветных эвапорит-терригенных отложениях которой локализуются мощные линзы каменной соли и несколько маломощных горизонтов сероцветных карбонатно-глинистых и песчаных пород с медной минерализацией.
Общей спецификой внутриплитных рудоносных карбонатно-терригенных рифтогенных бассейнов является высокая степень продуктивности и поликомпонентность рудных ассоциаций контролируемых ими месторождений.
Следует отметить, что на территории России рудоносных бассейнов рассматриваемой группы пока не выявлено.