Файл: Любимов Н.И. Физико-механические свойства рудовмещающих горных пород.pdf

в 1961, 1963, 1964, 1965 гг. Из этих обобщений, например, следует вывод о том, что пористость характеризует способность пород к рудовмещению. Повышенная пористость обеспечивает участие в процес­ сах большого количества раствора, что в свою очередь обусловливает А 1 а с ш т а б ы происходящих гидротермальных изменений. Кроме того, исследование физико-механических свойств рудовмещающих пород позволяет получить дополнительные данные для обоснования гене­ тических построений по отдельным месторождениям и использова­ ния их при разработке общих положений теории рудообразования.

При характеристике роли физико-механических свойств в изме­ нении околорудных пород большое значение имеют геологические предпосылки.

Горные породы, измененные в результате проявления магматогенных рудоотлагающих процессов, не только сопровождают руды, но нередко и сами являются рудами, поэтому важно уяснить критерии отличия измененных пород от первичного их состояния. Рудообразующие растворы при продвижении и отложении жильных и рудных минералов уравновешивают силы, стремившиеся сократить свобод­ ные пространства в породах. В. М. Крейтер [17] подчеркивает, что учет «пустотности», соответствующей моменту рудоотложеиия, пред­ ставляет большие трудности, так как магматические процессы затуше­ вывают действительную картину явлений. Справедлива и ссылка на В. С. Линдгрена, показавшего, что в твердых породах метасома­ тоз происходит без изменения объема породы и что пространство для выделения нового минерала создается растворением замещаемого минерала.

Среда, в которой возникает оруденеине, не остается постоянной. Она изменяется под действием температуры и давления в земной коре, а также возникновения складчатых структур под влиянием тангенциальных усилий в данном участке земной коры. Условия рас­ калывания, перемещение отдельных глыб также накладывают опре­ деленный отпечаток на рудовмещающие породы. Это изменение внутренних условий среды влияет на основные черты рудного поля в смысле образования рудных полостей и проявления интрузивной деятельности.

Есть предположение, что рудообразующие растворы, попав в дан­ ную трещину, как бы раздвигают ее и таким образом образуют по­ лость, в которой и образуется рудное тело. Однако это явление более сложное по своему действию, связанному с растворением, выносом и приносом вещества. Этот процесс охватывает различные области околорудных изменений пород, начиная от узких зальбандов возле жилы до больших участков рудовмещающих пород.

Здесь следует сослаться на доклад В. А. Королева, Ш. А. Оратхулаева, В. В. Овечкина «Изменение некоторых физических свойств пород Актюзского района в зависимости от геологоструктурных факторов» [38].

Рассматривая амфиболовые сланцы в зависимости от гидротер­ мального изменения, авторы выделяют наименее измененные амфи-

16

боловые сланцы, сланцы карбонатизированные, окварцованные, эпидотизированные, хлоритизированные и альбитнзпрованные.

По отношению к малоизмененным амфиболовым сланцам, име­ ющим эффективную пористость 1,46%, карбонатизированные имели наименьшую пористость (—1,0%), окварцованные — близкую к ма­

сом извести, которая могла заполнить часть открытых пор. Наобо­ рот, при эпидотизации, хлоритизации и особенно альбитизации эффективная пористость возрастала. Это в свою очередь указывает на выщелачивание и частичный вынос вещества. Окварцевание, по мнению авторов, не влияло на изменение эффективной пористости, так как оно протекало без существенного привноса и выноса и в зна­ чительной мере происходило за счет перераспределения кремнезема и изменения формы его выделения.

Проблемы изучения закономерностей образования рудных полей широко затрагивались Ф. И. Вольфсоном [9]. Из его работы следует, что до сих пор все еще проведено мало исследований и в должной мере даже не обобщен собранный материал по вопросу о том, каковы геологические, структурные, литологические и геохимические зако­ номерности образования рудных полей месторождений различных генетических типов в различной геологической обстановке. Непол­ ностью выяснены также закономерности пространственного разме­ щения отдельных рудных месторождений внутри рудных полей. Недостаточно обобщены и фактические данные для суждения о глу­ бине распространения оруденения в отдельных рудных телах и ме­ сторождениях.

До последнего времени остаются недостаточно выясненными во­ просы взаимоотношений глубины распространения оруденения с из­ менчивостью состава гидротермально измененных пород, вещест­ венного состава руд и с особенностями структур гидротермальных месторождений. Не ясны пока причины, приводящие к движению рудоносных растворов в верхние части литосферы, и механизм этого движения. Подавляющее большинство гидротермальных месторожде­ ний приурочено не к трещинам, образовавшимся в результате про­ рыва паров и газов, а к тектоническим нарушениям, возникающим значительно позже остывания апикальной части интрузивов. Многое здесь зависит от физико-механических свойств среды (горных пород), в которой протекают физико-химические и геохимические процессы. Именно они во многих случаях являются причиной различного ха­ рактера оруденения и его пространственного размещения.

Имеющиеся данные по исследованию физико-механических свойств горных пород при изучении генетических вопросов рудогеиеза ука­ зывают на их контролирующее значение.

В докладе В. И. Старостина [38], посвященного изучению роли физико-механических свойств пород в локализации Еман-Касинского колчеданного месторождения, указывается, чу««н«ородствош{-о-4иа—

2 Заказ 367

рудоотложение существенно влияют пористость и проницаемость пород. Оптимальная величина эффективной пористости составляет 4—8%. Более пористые породы обычно легко проницаемы и при от­ сутствии экранирующих поверхностей неблагоприятны для рудоотложения. Характерно отметить, что рудовмещающие кварц-сери­ цит-хлоритовые породы, вмещающие вкрапленное оруденение, имеют низкую твердость по Шору (53), высокий коэффициент уплотнения (46%), а также сравнительно невысокий коэффициент Пуассона для всего комплекса рудовмещающнх пород (0,12—0,24).

И. П. Тимченко в своем сообщении на симпозиуме в 1964 г. [38] отметил влияние пористости и трещиноватости рудовмещающнх пород на степень и характер орудеиения. По его данным в породах с высоким временным сопротивлением (более 3000 кгс/сма ) трещины почти не образуются. Количество трещин на 1 м керна не превышает 10—12. Поступление рудоносных растворов в такие породы (воло- стенит-пироксеновые скарны) затруднено. Их норовое пространство не может быть использовано для локализации полиметаллического оруденения. Пироксен-гранатовые скарны, образовавшиеся при ме­ нее высоких температурах, обладают меньшей механической проч­ ностью при сжатии (2100 кгс/см2 ). Эти породы легче дробятся, имеют более высокую эффективную пористость (в среднем 4%), что облег­ чает поступление в их поровое пространство рудоносных растворов.

По Л. Грейтону [10] химизм измененных околорудных пород, возникающих под воздействием гидротермальных растворов, лучше всего вскрывает природу их изменений.

Однако имеются многочисленные примеры, когда горные породы, слагающие месторождение, близки по составу, и в этом случае рас­ пределение оруденения обусловливается именно физико-механиче­ скими свойствами.

Особое значение изменению пород как поисковому признаку придает Т. С. Ловеринг [21]. Он, в частности, указывает, что кон­ туры измененных пород могут повторять контуры проводников руд­ ных растворов и самих рудных тел. В этом смысле количественная характеристика околорудных пород по плотности, пористости, маг­ нитной восприимчивости и т. д. может явиться поисковым признаком.

В этой связи можно сослаться на доклад Н. А. Никифорова [38] «Пористость некоторых типов горных пород в разных геологоструктурных условиях и ее влияние на размещение ртутного оруденения». Анализ условий размещения оруденения в слоистых породах позво­ лил установить оптимальное значение эффективной пористости, осо­ бенно благоприятной для локализации сурьмяно-ртутного орудене­ ния. На разных месторождениях оно колеблется от 1,8 до 3,5 %. Уста­ новленные значения оптимальной пористости учитываются при раз­ работке поисковых критериев и составлении детальных прогнозных карт, являющихся основой для глубинных поисков сурьмяно-ртут­ ного оруденения.

Вопросам околорудных изменений посвящены труды ВСЕГЕИ [16], в которых рассматриваются причины локализации оруденения

18

в скарнах и карбонатных породах. Из этой работы следует, что отло­ жение руд происходит путем замещения силикатов скарна, а также контактируемого со скарном известняка или реликтов известняка в скарне и заполнения открытых трещин или брекчированных участ­ ков скарна. Это объясняется прежде всего тем, что пористость скар­ нов более высокая, чем исходных карбонатных и силикатных пород.

Количественное выражение благоприятных условий локализа­ ции оруденеиия в скарнах, благодаря их повышенной пористости, мы находим в докладе Ю. А. Розанова [38] и других исследователей.

Интересна работа А. С. Павленко [27] по исследованию особенно­ стей метасоматоза в одном из районов Северного Криворожья. Авто­ ром отмечается, что, как правило, интенсивные проявления метасо­ матоза наблюдаются в благоприятных структурных узлах, связанных с резкими перегибами и поворотами основной синклинальной струк­ туры.

Последующими исследованиями в Кривом Роге доказано большое влияние физико-механических свойств пород на формирование рудоконтролирующих структур и локализацию железных руд Большого Кривого Рога.

В докладе Г. В. Тохтуева на симпозиуме в 1971 г. [32] -отмеча- - лось, что железисто-кремнистые формации слагаются неоднородно слоистыми породами с резко различной пластичностью и жесткостью слоев. Тектонические нарушения характеризуются развитием хруп­ ких деформаций в жестких слоях и пластическим течением в отно­ сительно пластичных слоях. Это в свою очередь приводит к межбудинажным пережимам и относительно большим обогащениям рудным веществом.

Геологические предпосылки и примеры околорудных изменений горных пород используются геологами при поисках новых рудопроявлеиий и участков, благоприятных для локализации оруденения. Однако имеются многочисленные примеры, когда геологические пред­ посылки бывают выражены далеко не достаточно, и для их количе­ ственной характеристики необходимо пользоваться физико-механиче­ скими свойствами.

Так, например, по данным X . К. Куддусова [38], физико-меха­ нические свойства вмещающих пород месторождения Акташского рудного поля колеблются в широких пределах. Однако для пород из рудоносных зон характерна высокая пористость (2,49—7,99%), низкие значения модуля упругости (1,9—4,8 • 105 кгс/см2 ) и относи­ тельно низкие скорости упругих волн (2660—4500 м/с).

Не менее показательны результаты исследований В. И. Кусевича, Н. А. Никифорова и X . К. Рахимова [38]. По их данным из­ бирательная локализация низкотемпературного ртутного оруденения • в близких по своим химическим свойствам известняках и доломитах, особенно на участках с близкими структурными позициями, обусло­ вливается главным образом различиями физико-механических свойств пород.

\