научная статья по теме К ВОПРОСУ О ДВИЖЕНИИ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ (НА ПРИМЕРЕ ЖИЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШЛЕМА-АЛЬБЕРОДА) Геология

Текст научной статьи на тему «К ВОПРОСУ О ДВИЖЕНИИ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ (НА ПРИМЕРЕ ЖИЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШЛЕМА-АЛЬБЕРОДА)»

ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2014, том 56, № 5, с. 387-398

УДК 550:553.2

К ВОПРОСУ О ДВИЖЕНИИ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ (НА ПРИМЕРЕ ЖИЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ШЛЕМА-АЛЬБЕРОДА)

© 2014 г. Г. Б. Наумов*, Б. П. Власов**, О. Ф. Миронова***

*Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН 125009, Москва, Моховая ул., 11, корп. 11 **Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 109017, Москва, Старомонетный пер., 35 ***Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991, Москва, пр. Косыгина, 19 Поступила в редакцию 24.10.2013 г.

На примере одного из крупнейших в мире урановых месторождений классического жильного типа — Шлема-Альберода, разрабатывавшегося Советско-Германским акционерным обществом (СГАО) "Висмут" во второй половине прошлого века, рассмотрены пути движения гидротермальных растворов. Детальные геологоразведочные работы до глубины 2 км сопровождались специализированными исследованиями, результаты которых, в силу существовавшей секретности, остались практически неопубликованными. Полученные данные показывают, что область, примыкающая к наиболее крупному нарушению, является дренирующей, а не рудоподводящей, что конкретизирует и дополняет существующие представления о движении гидротермальных флюидов.

БО1: 10.7868/80016777014050074

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ДВИЖЕНИИ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ

Формирование рудных скоплений в любом случае требует пространственного перемещения отдельных элементов. Этот вопрос всегда привлекал внимание исследователей (Бетехтин, 1953), однако до анализа эмпирических данных с позиций законов физики и химии дело обычно не доходило. В.И. Смирнов отмечал, что нет единого мнения о причинах движения гидротермальных растворов и все существующие представления, которые могут быть разделены на четыре группы, сводятся к фильтрационным механизмам (Смирнов, 1976).

В большинстве последних работ, где проведено компьютерное моделирование взаимодействия водных и тепловых потоков, обычно отсутствуют необходимые конкретные исходные данные по структуре модели, начальным и граничным условиям, и исследователи вынуждены опираться на общие представления (Борисов, 2000). Тем не менее некоторые авторы придают им универсальный характер, распространяя даже на мантийные плю-мы (¡^еЪг^еп, АрроЫ, 2012).

В обзорной работе "Состояние и перспективы развития учения о структурах рудных полей и месторождений" (Сафонов и др., 2007) авторы подробно анализируют существующие подходы

Адрес для переписки: Г.Б. Наумов. E-mail: gbn@yandex.ru

к решению задач, связанных с динамикой рудо-образующих растворов. Рассматривая пути их движения, они проводят количественное моделирование исходя из общепринятых представлений: 1) источник растворов — нижнекоровые метаморфические флюиды; 2) источник рудных элементов — нижняя кора. Аналогично принимаются и численные величины начальных и граничных условий: глубина системы Н = 20 км, вертикальная протяженность Ь = 10 км, исходная температура Т1 = 500°С, "давление флюидов на нижней границе области моделирования (т.е. на глубине 20 км) не должно превышать литостатиче-ское давление" (Сафонов и др., 2007, с. 405). Такая структура модели и принятые значения параметров априори подразумевают глубинное зарождение рудообразующих растворов. В результате проведенного анализа авторы справедливо констатируют, что имеющиеся в настоящее время материалы "отражают необходимость изменения содержания исследований по этим направлениям адекватно тем, которые накопились за последний период" (Сафонов и др., 2007, с. 417).

И действительно, новые данные по флюидным включениям, накопленные в результате появления новых методических и технических возможностей (Наумов, Миронова, 2009), не согласуются с "принятыми" значениями, положенными в основу многих модельных построений. Флюидное давление в гидротермальных системах может быть не связано с литостатическим давлением и в зна-

Фиг. 1. Традиционная схема путей движения рудоносных растворов.

1 — рудоподводящие, 2 — рудораспределяющие, 3 — рудовмещающие структуры. Стрелки — пути движения растворов. По В.И. Смирнову.

чительной мере зависит от термической истории района, поскольку повышение температуры при постоянном объеме быстро увеличивает давление флюидной фазы, и "открытости-закрытости" всей гидротермальной системы (Казанский и др., 1978).

В геологической литературе вопросы динамики эндогенных растворов в большинстве случаев рассматриваются преимущественно на локальных участках формирования тех или иных геологических объектов. Вопросы питания и разгрузки гидродинамической системы обычно остаются за пределами рассмотрения. В консолидированных породах динамика гидротермальных растворов обычно связывается с зонами тектонических нарушений. В обобщающих моделях эндогенных ми-нералообразующих систем в большинстве случаев принимается, что раствор поступает к участку минерального новообразования по наиболее крупному "подводящему" нарушению и затем распределяется в трещины все более низких порядков (фиг. 1). Такая модель тиражируется во многих учебных пособиях. Куда поступает "отработанный" раствор, обычно не рассматривается. Количественные расчеты в реальных параметрах давлений и гидродинамических сопротивлений на пути движения раствора обычно выносятся за рамки рассмотрения. Такая модель не всегда подтверждается при более детальных исследованиях, учитывающих гидродинамические параметры реальных участков земной коры. С этим мы столкнулись,

проводя исследования на месторождении Шле-ма-Альберода (Рудные горы, Германия, земля Саксония, в районе гг. Шнееберг и Ауэ), типичном представителе жильных месторождений пя-тиметальной (N1, Со, Л§, В1, и) формации. Авторы работали на месторождении в разные сроки начиная с 1958 года, когда в интенсивной отработке находился еще участок Обершлема и все генетические представления базировались на традиционной схеме, представленной на фиг. 1. В дальнейшем разведочные работы шли вслед за рудой, а генетические представления постепенно менялись и усложнялись. В открытой литературе это не могло публиковаться.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Наиболее полное описание геологической позиции месторождения Шлема-Альберода, особенностей его строения, вещественного состава жил и вмещающих их пород и закономерностей распределения урановой минерализации были даны в работе (Власов и др., 1993).

Месторождение расположено в зоне контактового метаморфизма гранитного массива, прорывающего нижнепалеозойские породы Лёсниц-Цвёниц-кой синклинальной складки восток-северо-восточного простирания.

Рудовмещающие породы представлены осадочными и вулканогенно-осадочными образованиями ордовика, силура и, возможно, девона и прорваны многофазными гранитными массивами. Все они претерпели региональный зелено-сланцевый, а вблизи гранитов еще и контактовый, метаморфизм. На месторождении ширина ореола контактово-измененных пород достигает 1200—1400 м. Условия залегания метаморфизо-ванных пород определяются тем, что они слагают область центриклинального замыкания крупной Лёсниц-Цвёницкой тесно сжатой синклинальной складки. Широко проявленные в пределах последней разлинзование и будинаж во многом нарушили первичную стратиграфическую последовательность залегания пород, а повсеместно развитая кристаллизационная сланцеватость, параллельная осевой поверхности складки, создала видимость моноклинального их залегания.

Самыми крупными разрывными нарушениями являются продольные разломы (сбросы и надвиги) — Унион, Эрна-Эльба, Инга, Зинаида и Гера, а также сбросы и сдвиго-сбросы северо-западного простирания — Ротер-Камм, Надежда горняка, Шверин, Победа, Румфоль (фиг. 2).

Урановорудные жилы месторождения образуют огромный неравномерно построенный штокверк, который, целиком находясь в пределах ореола контактового метаморфизма, охватывает периферическую часть замка Лёсниц-Цвёницкой синкли-

м и о й о м К ►ч

й Д Е х

и о н о ч о

и

д

Д Д<

£

Фиг. 2. Строение трещинно-жильной сети месторождения Шлема-Альберода. Продольный наклонный разрез вдоль лежачего бока разлома Унион. 1 — дайки хло-ритизированных керсантитов; 2 — дайки биотитовых керсантитов; 3 — граниты и их контакт; 4 — карбонатно-рудные жилы; 5 — мощные кварцевые жилы; 6 — продольные тектонические нарушения; 7 — верхняя граница развития оруденения в жилах. Подписаны наиболее крупные жилы.

*

И

О

я

чз О

о

й а

и Я

м

Й й 43

о н

и

43

я Е

X

н а о

43

о а

00 чо

нали, сложенную "продуктивными" породами, представленными комплексом осадочных и вулканогенных пород основного и кислого состава. Лишь в нижней части участка Нидершлема-Аль-берода этот штокверк частично распространяется на область, сложенную кварц-слюдяными сланцами и находящуюся между гранитами и "продуктивными" породами.

Штокверк выходит на поверхность на площади участка Обершлема и оттуда постепенно погружается на северо-восток. Большая часть ура-новорудных жил на участке Нидершлема-Альбе-рода восточнее Бад-Эльстра слепая и не достигает поверхности, начинаясь на различных глубинах и распространяясь в восточной половине месторождения на глубины более 1.8 км.

Всего на месторождении насчитывается порядка 50 крупных ураноносных жил, мощность которых превышает 20 см. Количество менее мощных жил и прожилков, несущих урановую минерализацию, достигает нескольких тысяч. Мелкие прожилки, не содержащие урановых руд, но выполненные кальцитом рудной стадии, вообще не поддаются учету. Особенности строения разнообразных по составу и возрасту жил, сформировавшихся путем многостадийного выполнения минералами свободных полостей в трещинах при их неоднократном приоткрывании, показаны на фиг. 3.

В соответствии с уравнением Буссинеска (Самарский, Михайлов, 2001), проницаемость открытой щели находится в кубической зависимости от степени ее раскрытия, следовательно, решающее значение при формировании фильтрационных свойств в скальных массивах имеет не количество трещин, а их раскрытие. Однако на данном месторождении многие крупные трещины непосредственно не сочленяются между собой и не могут создава

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком