Лекция № 1 Хотелось бы начать чтение данного курса со слов Юрия Владимировича Казицына: «Метасоматизм как процесс образования горных пород имеет такое же значение как осадконакопление, метаморфизм и магматизм, и даже большее, так как он проявляется в различных качественных формах на всех этапах развития подвижных зон». Значение систематического изучения околорудноизмененных пород трудно переоценить, тем более, что в настоящее время практически все легкооткрываемые, выходящие на дневную поверхность месторождения уже открыты и перспективы дальнейшего развития горнодобывающих районов, к которым относится и Урал, следует связывать лишь со скрытым, труднооткрываемым оруденением. Сейчас во всех геологических организациях при геологосъемочных работах самого различного масштаба необходимо составлять карты метасоматически измененных пород. Вместе с тем при диагностике, интерпретации и использовании метасоматитов для прогноза различных месторождений геологи сталкиваются со значительными трудностями. Которые связаны, прежде всего, со сложностью и многообразием метасоматических процессов. Метасоматическое замещение в той или иной степени является непременной составной частью всех процессов породообразования – от осадконакопления и выветривания, до метаморфизма и магматизма. В этом состоит двойственный характер метасоматизма, выступающего и как способ минералообразования, и как фактор петрогенеза. Самостоятельное значение как определяющий фактор петрогенеза метасоматоз имеет на всем протяжении тектоно-магматической истории развития подвижных зон, причем в начальные и ранние этапы он имеет преимущественно региональный характер, а в поздние и конечные – преимущественно локальный. По характеру соотношения с магматическим процессом метасоматизм может быть разделен на три этапа – домагматический, синмагматический и постмагматический. Домагматический – проявляется как составная часть ультраметаморфизма, гранитизации и фельдшпатизации зон региональных разломов. При этом он имеет прогрессивную направленность, характеризуется преобладанием процессов инфильтрации и мобилизации рудных компонентов, а также общего увеличения внутренней энергии последовательных продуктов. Синмагматический – проявляется как магматическое замещение, где преобладают явления диффузии, а также как метасоматическое замещение в надкритических условиях, приводящее к формированию различных автометасоматитов зон контактового взаимодействия. Протекает он в условиях смены режима как в отношении энергетических параметров, так и в отношении мобилизации или переотложения рудного вещества. Постмагматический метасоматизм имеет чрезвычайно широкое распространение и проявляется как локальный процесс в зонах гидротермальной переработки, и особенно в околожильном пространстве рудных метасоматитов. Он характеризуется отчетливо регрессивной направленностью, четкой связью с рудоотложением и уменьшением внутренней энергии последовательных продуктов, отчетливой зональностью новообразованных пород и концентрацией рудного вещества. Постмагматическому метасоматозу, кроме того, характерно тесное переплетение с экструзивно-эффузивной деятельностью, четкая кислотно-щелочная эволюция метасоматических растворов и строгий структурный контроль. Обширная группа месторождений черных, цветных и редких металлов сопровождается зонами различных метасоматически измененных пород. Увеличение запасов минерального сырья в настоящее время возможно главным образом лишь за счет труднооткрываемых месторождений. К их числу относятся погребенные и скрытые месторождения и рудопроявления, не имеющие выхода или слабо проявленные на поверхности. Околорудным метасоматитам в решении поставленных задач принадлежит весьма существенная роль как наиболее важным и объективным руднопоисковым признакам. При выделении и изучении метасоматитов используются различные принципы и методические подходы. Без историко-геологического анализа метасоматических явлений и связанных с ними процессов рудообразования невозможно понять их природу, достоверно установить источники изменяющих растворов, объяснить причины концентрации тех или иных элементов и использовать их для прогноза, поисков и оценки разнообразных месторождений полезных ископаемых. Метасоматически преобразованные горные породы – один из наиболее сложных для изучения геологических объектов. Этот курс введен в нашем университете с 1975 года. Весь курс рассчитан на 16 часов лекционных занятий и 14 часов практики. По курсу предусмотрен зачет. Литература: наиболее полно многие вопросы этого курса рассматриваются в монографии Б.И. Омельяненко «Околорудные гидротермальные изменения пород» М, Недра, 1978 г и в двух монографиях Ю.В. Казицына: 1. Метасоматизм гидротермальных месторождений (введение в учение об околорудном метасоматизме)//Л., Недра, 1972. 2. Метасоматизм в земной коре//Л., Недра, 1979. Также необходимо порекомендовать Вам учебное пособие, изданное в нашем институте специально по этому курсу: Грязнов О.Н., Чесноков В.И. «Основы рудоносного метасоматизма»//Екатеринбург, изд. УГИ, 1993. Если кто-то заинтересуется также можно порекомендовать дополнительную литературу – это около 20 монографий по характеристике различных метасоматических формаций. По каждой из основных выделяемых формаций в настоящее время имеется вполне квалифицированные монографии специалистов-геологов: 1. По метаморфогенным формациям, связанным с ультраметаморфизмом и гранитизацией докембрийских щитов – В.Г. Кушев, 1972 и Я.Н. Белевцева, 1972; 2. По миграции компонентов подвижных поясов – Г.А. Кейльман, 1974; 3. По скарновым месторождениям – В.А. Жариков, 1968, Л.Н. Овчинников, 1960; 4. По гранитному магматизму и редкометалльным метасоматитам – А.И. Грабежев, 1981; 5. По альбитизированным и грейзинизированным гранитам – А.А. Беус, 1962; 6. По грейзенам – Н.И. Наковник, 1954, А.А. Беус, 1963, Д.В. Рундквист и др., 1971; 7. Относительно вулканизма, пропилитизации и оруденения – М.М. Василевский, 1973; 8. По вторичным кварцитам – Н.И. Наковник, 1967; 9. По лиственитам и березитам – М.Б. и Н.И. Бородаевских, 1947, В.Н. Сазонов, 1975 и 1985; 10. По аргиллизитам – Г.Т. Волостных, 1972; 11. Относительно возможности картирования околорудных измененных пород геофизическими методами – Ю.В. Алтынцев и О.Н. Грязнов, 1971; 12. Относительно методики детального картирования гидротермальных метасоматитов на количественной основе – Ю.А. Дворников, 1974; 13. Относительно возможности детального прогнозирования скрытого и слабопроявленного оруденения на основе выявленной гидротермально-метасоматической зональности рудных районов – О.Н. Грязнов и Ю.А. Дворников, 1976. Общие вопросы учения о метасоматизме Понятие «метасоматизм» произошло от греческого – «мета» - после, и «сома» тело. Первоначально это понятие означало разновидность псевдоморфизма, при котором происходят химические реакции вещества исходного материала с воздействующим раствором. В дальнейшем метасоматизмом или метасоматозом стали называть любые процессы замещения минералов и горных пород, при которых происходит существенное преобразование их химического состава. Нередко понятие «метасоматизм» отождествляется с понятием «химический метаморфизм» или «гидротермальный метаморфизм». Академик Д.С. Коржинский в конце 50х годов предложил разграничить понятие «метасоматизм» («метасоматоз») и «метаморфизм», сохранив за последним лишь процессы преобразования горных пород без существенного изменения валового химического состава, кроме содержания воды и СО2. С этих позиций метасоматизм представляется процессом более широким и общим, чем метаморфизм, хотя в геологическом отношении метасоматоз выступает нередко в качестве частного случая метаморфизма. Согласно Д.С. Коржинскому (1953) под метасоматизмом понимается «всякое замещение горных пород с изменением химического состава, при котором растворение старых минералов и отложение новых происходит почти одновременно, так что в течении процесса замещения порода все время сохраняет твердое состояние». Основные этапы развития учения об околорудном метасоматизме: В начале прошлого века учение об околорудных метасоматитах характеризуется преимущественно описательным характером, производится фиксация разрозненных наблюдений и первые попытки обобщения на основе достижений смежных наук. Научные основы учения об околорудных метасоматитах заложены В. Линдгреном, опубликовавшим в 1901 году работу о метасоматических процессах в рудных жилах. Практическое же использование околорудных пород как поисковых признаков началось значительно раньше, еще во времена древних рудознатцев. В отечественной литературе имеется публикация крупного геолога начала XIX века Соколовского, которая называется «Об изменении горно-каменных пород в прикосновении с рудными толщами». Значительный вклад в изучение околорудных пород в начале XX столетия внесли В.М. Гольдшмидт, Е.С. Федоров и А.Н. Заварицкий. В это время выполнены такие работы, как первое описание вторичных кварцитов (Е.С. Федоров, Никитин, 1901), изучение изменений боковых пород Зыряновского свинцово-цинкового месторождения (А.Н. Заварицкий, 1911), а позднее – железорудных скарнов г. Магнитной А.Н. Заварицкий, 1927), исследование процессов контактового изменения (В.М. Гольдшмидт, 1933), а также исследования В. Линдгрена, и особенно его специальная публикация, посвященная метасоматизму (1925). В 30е и 40е годы интерес к околорудным изменениям значительно возрос и начинается планомерное изучение важнейших рудных формаций и сопровождающих их пород: вторичных кварцитов, серпентинитов, березитов, боковых пород колчеданных, медных и других месторождений. Серьезным вкладом в разработку теоретических вопросов была работа Д.С. Коржинского (1936) относительно инертности и подвижности компонентов при метасоматозе. В этот же период в 1933 году Эсколя выдвинул в качестве классификационной единицы понятие «минеральной фации». В 1962 году была опубликована работа Файфа, Теркера и Ферхугена, где проведено обобщение данных по метаморфическим реакциям и метаморфическим фациям – в зависимости от условий температуры и давления при формировании пород от кислых до ультраосновных. В 50е и 60е годы и в последующий период стало проводиться систематическое описание отдельных фаций метасоматитов рудоносных полей, базирующихся на разработанной Д.С. Коржинским гипотезе щелочно-кислотной эволюции гидротермальных растворов и описанные им же физико-химические основы парагенезиса минералов (1957). Также в области околорудных метасоматитов разработан целый ряд способов учета миграции вещества при преобразовании пород (Н.И. Наковник, 1958; Казицин, 1958; Казицин и Рудник, 1968; Боголепов, 1962; Рудник, 1966). Околорудный метасоматизм в связи с теорией и практикой поисковых работ Согласно существующим представлениям общие условия метасоматического минералообразования определяются направленным развитием постмагматического процесса, главнейшим контролирующим фактором которого является режим кислотностищелочности гидротермальных растворов. Наиболее полное объяснение этого явления и большинства факторов дает гипотеза щелочно-кислотной эволюции гидротермальных растворов, разработанная Д.С. Коржинским и пользующаяся сейчас широким признанием. Суть этой гипотезы состоит в следующем: Потоки восходящих слабощелочных надкритических растворов, выделяющихся из остывающей магмы, по мере удаления от очага и снижения их температуры испытывают уплотнение, конденсацию и последовательно увеличивают кислотность, которая сначала достигает максимума, а затем в силу «кислотно-основного фильтрационного эффекта» снижается. Этим и объясняется наблюдаемая в природе последовательная смена щелочных условий метасоматического минералообразования кислотными, а последних в свою очередь снова щелочными. Существо этой гипотезы, как нетрудно догадаться составляет ювенильная природа растворов и их направленная эволюция под воздействием внешних Р-Т факторов. Обсуждению подвергаются: роль активизированных метеорных вод, источники рудного вещества, способы его транспортирования, условия отложения и соотношение процесса метасоматических преобразований пород и рудоотложения. Сейчас, в частности, существует мнение, что магматические эманации, активизирующие метеорные воды, выполняют роль переносчиков энергии, а не вещества, рудные элементы при этом заимствуются из боковых пород (А.И. Тугариков, 1963). Важнейшей задачей изучения метасоматитов, кроме их положения в петрогенном процессе и природы агентов метасоматизма, является зональность, которая является главной особенностью метасоматического породообразования, так как справедливо утверждение, что «нет метасоматитов без зональности». Теория метасоматической зональности, созданная Д.С. Коржинским послужила основой для изучения типовых колонок для всех выделяемых формаций метасоматических пород. При этом весьма важна информация по изменению фиксируемой зональности в трех измерениях. Это определяет возможность использования околорудных пород для поисков слепых рудных залежей. Вертикальная зональность обычно рассматривается в плане глубинности формаций (Наковник, 1963), либо в плане смены фаций с глубиной в пределах одной формации (Наковник, 1966, Набоков, 1964). В качестве примера можно привести хрусталеносное месторождение касситеритсульфидного типа, описанное Готманом (Готман и др., 1962): около кварцевых жил широко проявлены процессы карбонатизации, окварцевания, хлоритизации и серицитизации, причем ореол серицитизации с глубиной уменьшается. Наряду с этим качественно и количественно изменяется и рудоносность жил. Кроме того В.И. Рехарским в 1966 году описан случай вертикальной зональности на молибденовом месторождении, когда хлоритизация и альбитизация преобладает в верхних частях жил, а серицитизация и окварцевание в нижних. Поскольку метасоматическая зональность очень часто не может быть полностью охарактеризована типовой колонкой, Ю.В. Казицин в 1972 году предложил, наряду с нормальной (типовой) колонкой различать горизонтальную колонку – как последовательность изменения характера внутренней зоны метасоматитов по простиранию жилы. А также апикальную и донную колонки, как изменение внутренней зоны от верхней точки жилы, до самой нижней ее точки. Роль околорудных пород в обнаружении крупных месторождений, включая слепые тела По околорудно-измененным породам были открыты многие месторождения цветных и редких металлов в Казахстане, Забайкалье, на Урале и других регионах. В США по скарнам открыто очень крупное месторождение свинца Тинтик-Стандарт, в Мексике крупные месторождения молибдена открыты по окварцованным породам даже на глубине 250 метров от поверхности. Многие шеелитовые месторождения различных стран открыты по скарнам, а большинство редкометалльных месторождений – по грейзенам. Аргиллизиты являются прямым указанием на эпитермальные месторождения с золото-серебрянной, сурьмяно-ртутной и нередко урановой минерализацией. В настоящее время все, без исключения, гидротермальные месторождения либо открываются, либо прослеживаются по околорудным породам. Именно поэтому необходимо знать, каким месторождениями свойственны определенные типы метасоматитов, какова относительная ширина полос околожильного изменения, какова зональность, последовательность смены зон, закономерности изменения зональности с глубиной и по простиранию.
