Строение месторождений полезных ископаемых
Геологическое строение месторождений полезных ископаемых определяется тектоническими структурами, обеспечившими локализацию полезного ископаемого, тектоническими движениями, имевшими место во время и после формирования месторождения. Поэтому в зависимости от времени образования геологических структур относительно времени образования полезных ископаемых различают структуры доминерализационные (дорудные), синминерализационные (внутрирудные) и постминерализационные (пострудные). Рассмотрим каждую группу структур в отдельности.
Доминерализационные геологические структуры наиболее важное значение имеют для строения месторождений эндогенных эпигенетических по отношению к окружающим породам полезных ископаемых, а также для экзогенных месторождений нефтегазового и гидроминерального сырья. Доминерализационные структуры определяют пути миграции и концентрации вещества полезных ископаемых. С этой точки зрения их можно разделять с одной стороны на структуры подводящие и распределяющие мигрирующее вещество полезного ископаемого и с другой стороны на структуры, вмещающие сформированное полезное ископаемое. Очевидно, что подводящие структуры являются более крупными обычно глубинными разрывными, по которым может двигаться магма и флюиды, несущие полезные компоненты. Распределяющие структуры - более локальны, они связаны с подводящими структурами и обеспечивают подвод магмы и флюидов к местам локализации полезных ископаемых. Подводящие и распределяющие структуры сами по себе не влияют на строение месторождений, но выявление их позволяет целенаправленно вести поиски месторождений. При этом следует отметить, и это касается главным образом эндогенных месторождений, что скорее всего между формированием проницаемых структур и рудообразованием не существует перерыва во времени. Раскрытие структур, как еще в свое время отмечал С.С.Смирнов, приводит к резкому уменьшению давления, влекущему вскипание растворов, их пересыщение полезными компонентами и является причиной минералообразования.
Доминерализационные структуры, вмещающие полезные ископаемые, могут быть обусловлены пликативными и дизъюнктивными дислокациями, назовем их тектоногенными, процессами формирования интрузивных рудоносных тел, назовем их плутоногенными, наконец процесами, связаными с прорывом магматического материала на земную поверхность, назовем их вулканогенными. Таким образом все доминерализационные структуры по условиям образования можно разделить на три группы: тектоногенные, плутоногенные и вулканогенные.
Тектоногенные структуры наиболее важны для локализации наложенного гидротермального оруденения и для локализации месторождений нефти, газа и подземных вод. Среди них различают согласные структуры осадочных толщ, обусловленные пликативными дислокациями, секущие структуры, обусловленные дизъюнктивными дислокациями, и комбинированные структуры, обусловленные наложением дизъюнктивных процессов на пликативные. Среди согласных структур выделяются складки и флексуры. Складчатые и флексурные структуры осадочного чехла платформ определяют локализацию большинства известных месторождений нефти, газа и подземных вод. Залежи этих полезных ископаемых бывают приурочены к положительным структурам (антиклиналям). Они получили название сводовых залежей. Что касается эндогенных месторождений, располагающихся обычно в складчатых областях, то при рассмотрении особенностей их локализации следует иметь в виду, то что при складкообразовании на границе пластов разного состава обычно происходит разрыв их сплошности с образованием зон проницаемости вдоль границ пластов и полостей купольного отслоения. При движении растворов по этим проницаемым зонам и последующем минералообразовании возникают пластообразные залежи полезных ископаемых и так называемые седловидные жилы, раздув которых приурочен к шарниру складки, а к крыльям мощность их уменьшается. Аналогичная картина разрыва сплошности пластов наблюдается и во флексурах, где при благоприятных условиях также может концентрироваться оруденение. Для локализации оруденения в слоистых толщах важную роль конечно еще играет литологический состав пород. Полезные ископаемые обычно концентрируются в пластах проницаемых пород, перекрытых плохо проницаемыми породами-экранами.
Среди секущих доминерализационных структур различают крупные разрывные нарушения и трещины. Крупные разрывные нарушения типа надвигов и сбросов обычно контролируют размещение не отдельных рудных тел, но месторождений и рудных полей. Так зоны надвигов могут служить путями миграции и локализации нефти. К ним бывают приурочены ртутные месторождения, как например в Хайдаркане (Киргизия). В зоне крупного сброса сконцентрированы жильные тела Садонского месторождения на Северном Кавказе. Однако чаще всего зоны крупных разрывных нарушений являются рудораспределяющими структурами. Что касается трещин, то среди них, как известно, выделяются три системы: две системы диагональных по отношению к приложенному напряжению взаимно перпендикулярных трещин скола и одна система продольных открытых трещин отрыва. Наиболее благоприятными для минерализации являются трещины отрыва. При их заполнении образуется система коротких рудных жил.
Комбинированные структуры с образованием тел полезных ископаемых грибообразной формы характерны для ртутных месторождений Донбасса. Здесь рудные тела локализуются в зонах разрывных нарушений и пересекающих их пластах благоприятных для минерализации проницаемых пород.
Плутоногенные доминерализационные структуры в основном связаны с остыванием интрузивов и образованием в связи с этим контракционных трещин, кроме того на строение месторождений влияет положение контакта интрузий относительно вмещающих слоистых толщ. Заполнение трещин в интрузиях полезными минералами приводит к образованию штокверков весьма характерных для грейзеновых и гидротермальных плутоногенных месторождений, какими, например, являются месторождения Караоба и Коунрад в Центральном Казахстане. По протяженным трещинам формируются системы радиальных, кольцевых и конических пегматитовых, кварцевых и др. рудных жил. Влияние характера контакта интрузий наиболее отчетливо проявляется на скарновых местолрождениях, где при согласном с напластованием вмещающих пород контакте образуются пластообразные рудные залежи, вытянутые вдоль его поверхности, а при секущем - оруденение распространяется по пластам благоприятных пород, образуя серии пластов, линз и столбов.
Вулканогенные доминерализационные структуры обусловлены строением вулканических аппаратов и окружающих их кальдер, с которыми бывают связаны гидротермальные вулканогенные месторождения. Здесь строение залежей полезных ископаемых обусловлено различными системами трещин, возникающих как в магматических породах жерловой фации, так и в кальдерах, а также характером переслаивания эффузивных пород.
Синминерализационные геологические структуры - это структуры, формирующиеся вместе с формированием залежи полезного ископаемого. По аналогии с доминерализационными структурами среди них можно различать тектоногенные, плутоногенные и вулканогенные. Роль пликативных дислокаций, выражающихся в относительном поднятии и опускании отдельных участков территории, особенно важна для формирования экзогенных и вулканогенно-осадочных залежей. Относительное поднятие территории, при водит к ее экзогенной эрозии и даже в случае образования полезного ископаемого происходит его вынос. На участках же палеонеотектонических опусканий происходит не только накопление мощных залежей полезных ископаемых, но и их захоронение под толщей осадков, способствующее их сохранению в дальнейшем. Ярким примером формирования мощных рудных тел в мульдах и отсутствия промышленных руд на поднятиях является Керченское месторождение бурых железняков. Что касается разрывных синрудных нарушений, то их роль и влияние на морфологию залежей изучены недостаточно.
Плутоногенные синминерализационные структуры обусловлены процессами рудообразования, протекающими одновременно с формированием плутонов и их одельных частей. Так сама по себе петрографическая расслоенность интрузий, обуславливающая распределение магматических горных пород и связанных с ними полезных минералов является синрудной. В результате этого образуются пластообразные многоэтажные залежи хромшпинелидовых, титаномагнетитовых и др. руд, как, например, на Сарановском, Кусинском месторождениях, месторождениях Бушвельдского массива.
Вулканогенные синминерализационные структуры связаны с вулканическими процессами во время действия которых образуются тела полезных ископаемых. Наиболее характерным примером этого являются тела в вулканических трубках. Такие трубки наиболее характерны для коренных месторождений алмазов, но в них могут быть и вулканогенные месторождения железа и меди.
Постминерализационные геологические структуры характерны для месторождений, сформировавшихся в тектонически активных районах. Проявившиеся после образования месторождений складчатые деформации изменяют элементы залегания тел полезных ископаемых, делая, например, первично горизонтально залегающие тела наклонными и вертикальными и сминая их в складки. Разрывные же деформации нарушают сплошность тел полезных ископаемых, разрывая и смещая отдельные их части относительно друг-друга. Все это затрудняет проведение разведочных и эксплуатационных работ на таких месторождениях. Кроме того, постминерализационные структуры могут служить путями миграции флюидов, и в них могут локализоваться жилы и прожилки как полезных, так и вредных минералов последующих этапов минералообразования.