06.02.2018

Краткое содержание процессов рудообразования в геологической истории


Перенос тепла из недр Земли к ее поверхности, осуществляемый главным образом магматическими расплавами, определяет тектоническую эволюцию земной коры. То, что возникает в результате орогенеза, впоследствии искажается процессами эрозии и осадконакопления, главной движущей силой которых является солнце. Взаимодействие этих двух источников энергии постоянно осуществляется в области высокого термического и химического градиентов вблизи поверхности Земли, где реакции между литосферой, атмосферой, гидросферой и биосферой приводят к появлению необычных геохимических аномалий, какими, по существу, и являются большинство рудных месторождений.

Между кумулятивными хромитовыми рудами месторождений, образовавшихся на различных стадиях геологической истории, видимо, существуют лишь минимальные различия. Форма залежей руд этого типа изменяется от пластовой, как это имеет место в комплексе Фискенессет в Гренландии (его возраст составляет 3700 млн. лет), до линзообразной, что характерно для фанерозойских офиолитовых толщ. Морфологические особенности линзовидных тел указывают на то, что они, как и материнские перидотиты, подверглись деформациям еще до завершения кристаллизации. Тот факт, что залежи этого типа обычно встречаются в фанерозойских толщах, редко локализуются среди архейских и практически отсутствуют среди протерозойских пород, по-видимому, связан с тектонической эволюцией земной коры. В расслоенных интрузивах разнообразного возраста встречаются также никельсодержащие сульфидные руды. Однако богатые сульфидно-никелевые руды не встречаются в тех интрузивах, с которыми связано богатое хромитовое оруденение. Месторождение Садбери, имеющее возраст 1840 млн. лет, является уникальным по запасам и содержаниям металлов независимо от того, какой генезис приписывается его материнским магмам. Руды месторождения содержат медь и никель в сопоставимых количествах, и это является признаком геохимической эволюции.

Никелевые месторождения типа Камбалда обеднены медью и характеризуются высокими значениями отношения Ni/Fe в сульфидных минералах. Рудные тела этого типа залегают среди мощных толщ базальтов, претерпевших зеленокаменное изменение, и переслаиваются с потоками и слоями коматиитовых лав. Образование месторождений типа Камбалда происходило преимущественно в архейское время, хотя трудно установить первичную природу более молодых сульфидно-никелевых месторождений среди амфиболитов в тех случаях, когда они претерпели интенсивные деформации. Необходимо подчеркнуть, что в фанерозойских офиолитовых комплексах, с которыми связаны линзовидные залежи кумулятивных хромитовых руд, не обнаружено сколько-нибудь значительной сульфидно-никелевой минерализации.

Архейские вулканогенные комплексы хорошо сохранились в зеленокаменных поясах, большинство из которых в пределах кратонов Южной Африки имеют возраст от 3400 до 3000 млн. лет, а в остальных районах — от 3200 до 2600 млн. лет. Золото-кварцевые жилы и формации полосчатых железистых кварцитов типа Алгома встречаются почти во всех зеленокаменных поясах, а вулканогенные колчеданные месторождения чаще всего связаны с более молодыми архейскими поясами, такими, как Канадский. Среди месторождений своего класса колчеданные месторождения архейского возраста являются наиболее крупными; они накапливались над трубообразными каналами подводных фумарольных источников, выше толщ кислых вулканогенных пород, становление которых завершало цикл вулканической активности. В типичных зеленокаменных вулканогенных толщах наблюдается неоднократная закономерная смена в разрезе основных пород кислыми, причем такие толщи местами содержат несколько рудных зон. В тех случаях, когда в рудах наряду Ч. Мейер
с медью устанавливаются повышенные концентрации цинка, последние коррелируются с содержаниями салических компонентов в расплавах, что обусловлено, видимо, их образованием вследствие повторного частичного плавления более древних пород коры.

Золото-кварцевые жильные месторождения в зеленокаменных поясах обнаруживают признаки по крайней мере грубой стратификации. Они представляют собой результат переотложения вещества в виде жил невыдержанной мощности п образовывались при деформациях пород под влиянием теплового потока, распространявшегося от магматического или метаморфического температурного фронта. Прогибание земной коры под толщами зеленокаменных вулканогенных и обломочных пород, вероятно, происходило еще во время их накопления. Для зеленокамениых поясов характерны интенсивная складчатость с круто погружающимися шарнирами складок и выдержанный характер деформаций, но температурные условия метаморфизма редко превышают параметры зеленосланцевой фации.

Вероятность возникновения зеленокаменных поясов, золото-кварцевых жильных и колчеданных месторождений уменьшалась по мере стабилизации земной коры. В этом убеждает, в частности, пример крупных, испытавших медленное прогибание бассейнов, характерных для протерозоя, заложившихся в Африке 3000 млн. лет назад, а в остальных регионах — 2500 млн. лет назад. В эти бассейны, примером которых может служить бассейн Витватерсранд, сносилось огромное количество обломочного материала. Широким распространением в их пределах пользовались процессы хемогенного отложения железистых кварцитов типа распространенных в провинции озера Верхнего, достигшие максимального развития 2200—2000 млн. лет назад.

Лишь немногие колчеданные месторождения архейского тина имеют более молодой возраст. Их образование, вероятно, протекало на окраинах континентов и прекратилось 1800 млн. лет назад, т. е. на рубеже, ознаменовавшемся, кроме того, завершенпем накопления мощных толщ полосчатых железистых кварцитов. Источником железа и кремнезема для последних, по меньшей мере отчасти, являлись продукты химического выветривания коренных пород, содержавшие растворенные соединения записного железа. Дополнительным, а возможно, и более важным источником вещества была вулканическая активность. Уменьшение выброса вулканами закисного железа, серы и других восстановителей, которые поглощали кислород, выделяемый размножаюшимися сине-зелеными водорослями, привело к ускорению роста концентрации свободного кислорода в атмосфере и накоплению сульфатов в океанических водах. Обогатившаяся кислородом атмосфера благоприятствовала процессам извлечения урана из коренных пород и снижала подвижность железа. Если жильные месторождения высококачественных урановых руд образовывались под поверхностью длительного выветривания почти 1800 млн. лет назад, то содержание золота в морских россыпях в течение нижнего протерозоя постепенно уменьшалось, что, вероятно, отражало возросшую растворимость золота в насыщенных кислородом растворах.

На рубеже среднего протерозоя (1800 + 100 млн. лет назад), кроме того, происходило образование стратиформных сульфидных месторождений цветных металлов в осадочных толщах, самым древним из которых является гигантское медное месторождение Удокан. Позднее, около 1700 млн. лет назад, возникли первые залежи руд свинца, часть из которых относится к числу крупнейших месторождений этого металла. Если источником серы при образовании месторождений, видимо, являлись подвергавшиеся восстановлению сульфаты, то причины быстрого осаждения свинца пока еще не совсем ясны. Вероятно, изменение поведения этого элемента в среднем палеозое было вызвано инверсией отношения содержаний углекислоты и кислорода в морских и прочих поверхностных водах.

В среднем протерозое произошли коренные изменения характера рудообразующпх процессов; они были связаны с эволюцией химических условий на поверхности Земли, но не сопровождались сколько-нибудь значительной и резкой тектонической перестройкой. Тем не менее они могли быть вызваны затуханием вулканических процессов, имевшим место при переходе из архейского тектонического режима, приведшего к образованию зеленокаменных поясов, к рифтовой тектонике позднего протерозоя, обусловленной конвекцией. 2000 млн. лет назад появляются рои крупных долеритовых даек и наиболее древние кимберлиты и карбонатиты, приуроченные к рифтовым зонам.

За накоплением толщ, содержавших пластовые залежи сульфатных эвапоритов, последовало формирование месторождений меденосных известковистых сланцев африканского Медного пояса. В ту же самую эпоху (1000 ± 200 млн. лет назад) сходные, хотя и менее значительные по масштабам месторождения меди сформировались и на других континентах. Во всех этих случаях, как и в бассейнах железонакопления, медленное равномерное прогибание коры компенсировалось отложением в мелководных условиях чрезвычайно мощных толщ однородных мелкозернистых известковистых сланцев. Металлы, судя по всему, поступали через рифты, окаймлявшие эти медленно прогибавшиеся бассейны.

Окончательному закрытию прото-Атлантики и последовавшему затем образованию крупных фанерозойских складчатых поясов предшествовало широкомасштабное надвигание края одной плиты на другую и поглощение материала коры на значительном протяжении вдоль их границ. Правда, свидетельства того, что эти процессы действительно имели место, мы находим лишь в немногих районах, подобных геосинклинали Коронейшен. В результате обширной тектонической переработки океанической коры вокруг континентов сформировались протяженные цепи вулканических островных дуг, возникли ограниченные сбросами прогибы и окраинные моря, а также крупные мелководные эпиконтинентальные моря. Таким образом, спектр условий, при которых протекали процессы рудо-образования, значительно расширился.

Набор рудных формаций фанерозоя включает в себя п вулканогенные месторождения архейского типа, и осадочные месторождения протерозойского типа. При этом разновозрастные месторождения каждого типа в деталях отличались друг от друга в силу эволюции химических и тектонических условий. Кроме того, в фанерозое появляется ряд новых типов месторождений, формирование которых связано с механизмом разрастания литосферных плит или с особенностями геохимической эволюции кислых магм.

Фанерозойские вулканогенные колчеданные месторождения в среднем имеют более ограниченные размеры, чем их архейские аналоги. Содержание свинца в рудах этих месторождений неуклонно возрастает с течением времени при смене эпох орогенеза и достигает максимума в японских миоценовых месторождениях Куроко. На этих месторождениях устанавливаются осадочные породы, обогащенные сульфатами, а кое-где встречаются зоны интенсивного кислотного выщелачивания горных пород. Эти особенности обусловлены поступлением большого количества фумарольной серы в обогащенные кислородом морские воды. Перечисленные признаки резко отличают колчеданные месторождения молодого возраста от их архейских эквивалентов, для которых характерны более восстановительные условия образования, отсутствие сульфатов, низкие содержания свинца и железомагнезиальный метасоматоз. Фанерозойские золото-кварцевые месторождения образовывались в черносланцевых толщах, которые накапливались в тыловых зонах некоторых островных дуг, но по своим морфологическим особенностям они напоминают рубцовые жилы архейского типа.

Процессы накопления залежей меди, серебра и цинка в черных сланцах, а также свинца в карбонатных породах пользовались широким развитием в палеозойское время, однако позднее их интенсивность несколько снижается. Обедненные кремнеземом железные руды типа Клинтон и Минетта в это время отлагались в окислительных условиях, в пределах ограниченных континентальных бассейнов, а уран концентрировался в месторождениях песчаникового типа, образование которых контролировалось окислительно-восстановительными условиями в толще континентальных аркозовых пород.

В фанерозое появляются первые медно-колчеданные месторожденпя кипрского типа и альпинотипные линзовидные залежи хромитовых руд, связанные с офиолитовыми толщами. Они, по всей видимости, формировались на разрастающихся окраинах литосферных плит и были непосредственно связаны с первозданными (primitive) магматическими ассоциациями. Низкие содержания цинка и свинца в рудах колчеданных месторождений кипрского типа подтверждают предположение, что образование промышленных концентраций этих металлов происходило только при повторном плавлении более древних пород коры. При гидротермальном выщелачивании базальтов океанических хребтов из пород выносились преимущественно медь, железо и сера.

Субвулканические медно-порфировые месторождения представляют собой крупнейшие для фанерозоя залежи руд цветных металлов. Независимо от того, образовались ли они в континентальных или островодужных условиях, их расположение в пределах цепей, параллельных границам погружающихся литосферных плит, ясно указывает на их генетическую связь с вулканизмом, активизация которого была вызвана процессами субдукции. Это не означает, разумеется, что их материнские магмы своим происхождением целиком обязаны только частичному плавлению пород погружавшейся плиты. Как и в случае месторождений Куроко, обилие сульфатов и умеренное или интенсивное проявление кислотного выщелачивания на медных месторождениях порфирового типа являются отражением геохимической обстановки, существовавшей в фанерозойское время в близповерхностной зоне.

В фанерозое становится особенно интенсивным накопление руд олова, молибдена и вольфрама. Причина этого, вероятно, заключена в нарастании объема кислых производных при многократном возобновлении магматических процессов.

Изменения типов рудных формаций на границе архея и протерозоя, а также протерозоя и палеозоя связаны с тектонической эволюцией Земли, в то время как появление среднепротерозойского рубежа в большей степени вызвано изменением геохимической обстановки на поверхности планеты.





Яндекс.Метрика