Рудообразование в катагенетическую ^[1] стадию

Образование рудных накоплений в толще осадочных пород, проте­кающее в стадию катагенеза, представляет собой весьма распростра­ненный процесс. Несмотря на то, что оруденение этого типа известно на месторождениях разных полезных ископаемых, выделение катагене- тических рудных образований связано со значительными трудностями. Основной причиной их является отсутствие надлежащих критериев, по­зволяющих уверенно отличить оруденение этого типа от диагенетиче- ского, с одной стороны, и от оруденения, произошедшего при метамор­физме осадочных серий,— с другой.

Отнесение рудных залежей к катагенетической стадии можно про­вести, изучая соотношения руды Во вмещающими породами, с разрыв­ными нарушениями, с элементами структуры складчатых дислокаций, с трещиноватостью и т. д. Если рудные проявления образовались после лмтификации пород, после тектонических нарушений и трещиноватости, они не являются диагенетическими и должны рассматриваться как ка- тагенетическис или метаморфогенные образования.

Большое значение имеет характер вмещающих пород. Так, если в них нет следов катагенетических изменений, то имеется немного осно­ваний ожидать проявлений рудного процесса малоподвижных элемен­тов, связанного с этой стадией. Что касается до элементов геохимически подвижных, то катагенетическое рудообразование возможно даже в том случае, когда вмещающие образования не претерпели существен­ных изменений.

Если в регионе отсутствуют гидротермальные проявления и вмещаю­щие породы не несут следов метаморфизма, как это часто бывает в ус­ловиях платформ, то все рудопроявления, обнаруживающие приурочен­ность к элементам тектонической структуры, следует отнести к числу катагенетических образований. Тоже относится и к оруденению, связан­ному с тектонической трещиноватостью осадочных толщ. В обоих этих случаях рудные залежи тяготеют к особенностям пород, обусловленным тектоническими движениями, которые имели место после завершения процессов диагенеза после цементации пород или полной консолидации их, иными словами, образуются в катагенетическую стадию.

Основное значение для распознавания катагенетических процессов при микроскопическом исследовании руд и оруденелых пород имеет выяснение соотношений рудных минералов с цементом, а также с эле­ментами текстуры, возникшими при диагенезе. Если рудные минералы развиваются по цементу и замещают его, то они образуются в катагене­тическую или более поздние стадии, например связаны с ранним мета­морфизмом. Точно так же рудные выделения в трешинах, рассекающих цемент и пересекающих конкреции и сферолиты диагенетического про­исхождения, связываются с катагенетической стадией. На фигурах 8, а, б, воспроизводятся фотография и радиография образца породы. В ней по трещинкам выделилось органическое вещество, обогащенное ураном (темные полосы на фиг. 8, а). На другой фигуре (8, б) демонстрируется радиография того же образца. Трещинки, заполненные рудным веществом, выделяются здесь в виде светлых полос, образован­ных в результате воздействия радиоактивного излучения на фотоплен­ку. Важно отметить, что вмещающая карбонатная порода, имеющая кайнозойский возраст, не несет следов метаморфизма. Совокупность фактов, относящихся к этому примеру, позволяет считать, что рудные выделения в трещинках имеют катагенетическое происхождение. Ис­пользованные фотографии (фиг. 8, с, б; 9, а, б) заимствованы автором из работы В. И. Данчева и других (1959).

С катагенетической стадией связаны скопления рудных минералов, приуроченные к конкрециям, образовавшимся после завершения диаге- нетических процессов, выделения минералов, замещающих оолиты, раз­вивающихся по сферолитам, а иногда по скелетным частям организ­мов и т. д. На фиг. 9, а можно наблюдать как ряд концентров оопита замещается урановой смолкой (светлое). Замещение раковинки фора- миниферы урановой смолкой (светлое) хорошо видно на фиг. 9, а, б. На снимках отчетливо видно, что мелкие выделения урановой смолки (в обоих случаях) замещают цемент породы, следовательно, они возник­ли в катагенетическую стадию. На фиг. 9, а урановая смолка замещает концентр оолита, образованного в диагенетическую стадию, это под­тверждает, что в данном случае замещение урановой смолкой происхо­дило в стадию катагенеза.

Переотложение рудного вещества в сформировавшихся породах про­текает с различной степенью интенсивности и наиболее ярко проявляет­ся в случае первичного накопления в условиях фаций второго типа, когда осадок бывает обогащен такими геохимически подвижными эле­ментами, как уран, медь, ванадий. Эти и некоторые другие элементы, если они не связаны в устойчивые комплексы с активными Компонента­ми, способны легко переотлагаться в пластах и давать рудные накопле­ния в катагенетическую стадию.

Органическое вещество продолжает играть весьма важную роль и в процессе катагенетического изменения рудных накоплений. Если при накоплении осадка оно интенсивно поглощало многие малые и редкие элементы, то в ходе последующих процессов — при диагенезе и особен­но катагенезе — оно постепенно изменяется и теряет часть своих сорб­ционных свойств. При этом на отдельных этапах изменения частично или полностью разрушаются связи полезного компонента с органиче­ским веществом. Рудный элемент как бы сбрасывается органикой и переходит в пластовые воды. Здесь зачастую возникает настолько зна­чительная концентрация соединений рудного элемента, чго он приобре­тает способность вступать в реакцию с различными компонентами вмещающих пород с выделением в твердую фазу. Прежде всего он может швать соединения с самой органикой, образуя металлоорганические комплексы. Кроме того, полезный компонент будет образовы­вать самостоятельные рудные минералы, которые не возникали в пре­дыдущие стадии из-за ничтожно малых концентраций.

Фиг. 8а. Катагенетнческие выделения урансодержащих веществ (тем­ное) по трещинкам в известняках (натур, вел.), по В. И. Данчеву и др. Фиг. 86. Радиография того же образца Фиг. 9а. Катагенетическое выделение урановой смолкой (белое) по периферии и местами внутри карбонатного оолита. Полированный шлиф, увел. 46, по В. И. Данчеву и др.  Фиг. 96. Катагенетическое выделение урановой смолкой (белое) в ракоЕине форамнниферы и местами во вмещающей породе. Полиро­ванный шлиф, увел. 46, по В. И. Данчеву и др.  На более высоких ступенях изменения органического вещества, на завершающих этапах катагенетической стадии связи его с полезными компонентами вновь могут стать неустойчивыми. Прежде всего органи­ческие соединения могут в еще большей степени утратить способность сорбировать некоторые рудные элементы. Кроме того, различные эле­ментоорганические соединения становятся неустойчивыми и в свою оче­редь разрушаются. В результате обоих этих процессов рудные элементы вновь сбрасываются органическим веществом. Таково, по-видимому, происхождение мелких выделений урановых минералов в органическом веществе нефтяного ряда, выполняющем трещинки и пустоты в осадоч­ных породах на отдельных месторождениях. Характерно, что сама ор­ганика не содержит урана.

При разрушении терригенных зерен, происходящем в результате всевозможных катагенетических изменений породы, освобождаются не­которые рудные элементы, также переходящие в пластовые воды. Осо­бенно интересен в этом отношении биотит, который содержит железо, титан, цинк и другие элементы. -

Полевые шпаты также часто несут повышенные количества бария, свинца и других элементов.

Металлы, перешедшие в пластовые воды, могут вступать в соедине­ние с другими минеральными веществами, растворенными в них и при­внесенными из соседних частей пласта или из других пластов. Рудные элементы чаще всего вступают в соединение с сероводородом, давая выделения сульфидных минералов катагенетической стадии. Так обра­зуется пирит, сульфиды меди, реже, галенит и другие минералы, запол­няющие трещинки в сформированных и полностью консолидированных породах и дающие скопления или отдельные рассеянные кристаллы.

В результате происходит формирование катагенетических концен­траций, имеющих особенно большое значение, если они налагаются на первичные накопления, образовавшиеся при седиментации.

Образующиеся при этом рудные залежи имеют линзовидную или пластообразную форму, они могут обладать также неправильными по­верхностями ограничения, но, как правило, не выходят за пределы пла­ста, первично обогащенного рудным элементом. Содержание полезного компонента в руде высокое, однако оно непостоянно и изменяется в ши­роких пределах.

Катагенетичеекие рудные тела, сформированные в зоне разрывных нарушений и в трещинах, обязаны своим происхождением переотложе- ншо полезных компонентов пластовыми водами. Рудные компоненты, находящиеся в составе пластовых вод, постепенно переносятся ими к зоне трещиноватости или к какому-либо разрывному нарушению, по которому происходит отток пластовых вод. Здесь может иметь место смешение с водой, поступающей из соседнего пласта. При этом меня­ются условия среды; соединения рудных элементов могут стать неустой­чивыми и перейти в твердую фазу. Образующиеся рудные элементы будут накапливаться и обогащать породы на участках, примыкающих к трещинам и зонам разрывных нарушений. В самих нарушеннях при интенсивной циркуляции подземных вод создаются мало благоприятные условия для рудоотложения. Поэтому относительно ретко наблюдается выполнение крупных трещин в осадочных породах катагенетнческимн рудными минералами.

Намеченная схема рудообразования в катагенетическую стадию но­сит общий и отвлеченный характер. Значительно конкретнее становится она в тех случаях, когда по пластам осадочных пород или в лонах тре­щиноватости просачиваются воды различного состава, сменяющие друг друга во времени. Наиболее интересные примеры рудообразования это­го типа связаны с разрушающимися нефтяными месторождениями. Как известно из трудов геологов, нефтяников и гидрогеологов, в зоне подпора нефти водой, на нефтяных месторождениях развиты сильно минерализованные хлоридные воды, лишенные сульфат-иона и не со­держащие сероводорода. Такие воды могут обладать относительно высокой температурой, вызванной залеганием их на значительной глубине.

По мнению гидрогеологов (Германов, 1960), они могут оказывать активное воздействие на вмещающие породы, выщелачивая из них кремнекислоту, а также натрий и некоторые другие катионы.

Если происходит разрушение нефтяной залежи, то состав подземных вод меняется. Взамен хлоридных вод, выходящих на поверхность, в пласты постепенно поступают сильно минерализованные воды, богатые сульфат-ионом и обладающие достаточно высокой температурой, что является следствием весьма глубокого первоначального залегания их. В сульфатных водах, в зоне некогда занятой нефтью и близ нее, начи­нают развиваться десульфатизирующие бактерии, одним из продуктов жизнедеятельности которых является сероволород. Накопление послед­него приводит к возникновению восстановительной среды в подземных водах.

В этих условиях начинаются специфические процессы рудообра­зования, которые еще совершенно недостаточно изучены. Появление сероводорода в пластовых водах и смена окислительных условий на восстановительные не может не сказаться на минералообразовании. Прежде всего образуется ряд сульфидных соединений меди, ванадия, молибдена и некоторых других малых и редких элементов. С другой стороны, ряд элементов, встречающихся в виде кислородных соединений, меняет сизою валентность и переходит из более окисленных соединении в более восстановленные, например, уранинит—-в чернь, гематит — в магнетит и т. д. В восстановительных условиях устойчивы такие минера­лы, как сидерит, лептохлориты, содержащие закисное железо, некото­рые соединения титана и т. д. Все они могут образовываться в специфи­ческой гидродинамической обстановке, приводящей к замене в плас^* хлоридных нефтяных вод на сульфатные (Германов, 1960).

Подземные воды, обладающие высокой температурой, нередко пере­мещаются из зон прогибания в относительно приподнятые участки зем­ной коры. Подобное явление может иметь место на границе платформ со складчатыми областями — в краевых прогибах. Если водосбор рас­полагается на относительно большой высоте в пределах складчатой области, то подземные воды будут вначале заполнять водоносные го­ризонты в пределах краевых прогибов, а затем проникать в осадочные толщи соседних частей платформы. Особый интерес представляет тер­мический режим этих вод. Так, по данным В. А. Покровского (1959), подземные воды Предкавказского прогиба, поступающие с водосборных площадей, расположенных на территории горных сооружений Северно­го Кавказа, имеют на глубине температуры порядка 250°. Далее они перемещаются по пластам в область южной окраины Русской платфор­мы и могут оказывать здесь термическое и другое воздействие на оса­дочные породы. Обломочные и некоторые другие образования не будут претерпевать при этом значительных изменений. Однако геохимически подвижные элементы, слагающие различные руды, могут испытывать