06.02.2018

Процессы рудообразования в геологической истории


Руды представляют собой горные породы, при образовании которых естественные процессы сегрегации элементов были настолько интенсивны, что привели к возникновению необычных геохимических аномалий полезных металлов. По сложности эти процессы могут варьировать от одноступенчатых, как, например, при образовании магматических кумулятов, до более сложных, когда различные рудообразующие процессы происходят одновременно или последовательно сменяют друг друга на протяжении длительного отрезка геологического времени.

Давно сложилось представление, что процессы рудообразования, по крайней мере в пределах определенных участков земной коры, были явлениями эпизодическими. Поэтому в течение почти 100 лет популярной темой обозрений и классификаций оставались металлогенические эпохи (и провинции). Взгляды основоположников европейской геологии по этим вопросам были прекрасно обобщены Де-Лонэ, а в США интерес к ним был пробужден работами Линдгрена. На протяжении последних четырех или пяти десятилетий благодаря детальным металлогеническим работам Ю.А. Билибина и В.И. Смирнова на первый план выдвигаются геологические аспекты проблемы металлогенических эпох и провинций.

До широкого внедрения радиологических методов определения абсолютного геологического возраста хронологические корреляции для всего мира или в пределах какого-нибудь континента с приемлемой точностью могли проводиться только для фанерозойских толщ. В ряде районов были выявлены докембрийские образования, но корреляции между ними были нечеткими, исключение составляли лишь очень крупные стратиграфические подразделения. 25 лет назад в юбилейном сборнике, посвященном пятидесятилетию нашего журнала, Тюрнор отметил, что «рудные месторождения осадочного генезиса хорошо коррелируются с бассейнами осадконакопления: возраст тех и других обычно можно установить с достаточной точностью. Это не относится к эпигенетическим месторождениям: их возраст во многих районах остается спорным». По этой причине Тюрнор в основу своего обзора, опубликованного в 1955 г., положил рассмотрение металлогенических провинций, а не металлогенических эпох. Он, однако, отдавал себе отчет, что «выделение металлогенических эпох до сих пор не потеряло своего значения. Тем не менее все увеличивается количество данных в пользу того, что каждая эпоха охватывает значительный временной интервал и четко не фиксирована. Главный период рудоотложения в пределах рудного района, по-видимому, сравнительно краток, но для всего региона рудообразование было длительным». Автор подразумевает, что отложение рудных компонентов в целом тесно связано с эволюцией тех петрогенетических комплексов, в которых они локализуются. По мере детального изучения отдельных рудных районов появляется все больше данных, подтверждающих этот вывод.

В течение 25 лет, прошедших после выхода работы Тюрнора, неоднозначность решения вопроса об эпигенезе на основе морфологических признаков, по крайней мере отчасти, была устранена благодаря методам радиологического датирования. Они, конечно же, облегчили и корреляцию образований докембрия. При изучении рудных месторождений все больше внимания уделяется выявлению тектонической и петрогенетической обстановок их формирования и тем изменениям, которые они претерпевали в течение всей геологической истории. Эти изменения могут рассматриваться в качестве важного аспекта петрологической и тектонической эволюции планеты в целом. В настоящее время в своем развитии она переживает стадию, для которой характерна тектоника литосферных плит. Когда она вступила в эту стадию? Может быть, в момент образования самых древних из обнажающихся ныне горных пород? А может быть, существуют признаки другого тектонического режима или других режимов, отвечавших более ранним периодам геологической истории Земли?

Сложная история развития магматизма и метаморфизма, так же как и тектоническая эволюция нашей планеты, отражают процессы переноса тепла из ее недр к поверхности. На ранних стадиях эволюции Земли, вероятно, особенно важную роль играло тепло, обусловленное уплотнением и дифференциацией вещества, а также столкновением планеты с различными объектами. Возможно, катастрофические столкновения Земли с другими небесными телами и позднее могли вызывать появление местных тепловых очагов. Энергия земных недр имеет в основном радиогенное происхождение, хотя количество тепла, выделяемого ими, в масштабах планеты в целом уменьшается по мере ее эволюции. Перенос тепловой энергии от этого источника к поверхности Земли обеспечивается конвекцией вещества в ее недрах и магматической деятельностью. Процесс поступления энергии отличается неравномерностью в пространстве и во времени, и это является причиной крупнейших возмущений в твердой оболочке Земли, происходивших на протяжении всей ее геологической истории. Эволюция тектонических режимов и магматической активности неизбежно должна была отражаться в вековых изменениях характера рудообразующих процессов.

В химическом отношении крайне важно, что конечные процессы рудообразования завершались в условиях высоких геотермического и химического градиентов на поверхности Земли или вблизи нее. В верхней части земной коры, примерно до глубин в несколько десятков километров, рудные компоненты, по-видимому, неоднократно принимали участие во взаимодействиях литосферы, гидросферы и атмосферы. Эти взаимодействия не прекращались на протяжении всей истории Земли, почти с самого ее начала, лишь отчасти смягчаясь и ослабляясь под влиянием биосферы. Геохимическое поведение кислорода и серы оказывает важное влияние на процессы, протекающие с участием углерода, и на развитие биосферы. Эти элементы, кроме того, играют важную роль при транспортировке и концентрации металлов. Процессы рудообразования, которые столь чутко реагируют на изменение условий, должны, следовательно, отражать глобальные тенденции эволюции атмосферы, гидросферы и биосферы. Хотя движущей силой многих поверхностных процессов, особенно выветривания и осадкообразования, отчасти является солнечная энергия, тем не менее смена тектонических режимов и эволюция магматизма могут вызывать постепенные изменения характера и этих процессов. Тот факт, что с течением времени геохимические и тектонические условия, существовавшие на земной поверхности, становились все более разнообразными, наводит на мысль, что и спектр обстановок, благоприятствовавших накоплению руд, также расширялся. Сложность рудообразующих процессов, вероятно, возрастала также по мере возникновения и перестройки континентов.

В последние 20 лет предметом оживленной дискуссии являлись вековые изменения в тектонической и петрологической истории Земли. Блестящий анализ их был выполнен недавно Уиндли. В настоящем обзоре основное внимание будет обращено на данные специальных исследований рудных месторождений, поскольку они также участвовали в эволюции Земли.

Уже давно установлен факт неравномерного распределения некоторых типов минеральных месторождений во времени (это относится, например, к железистым кварцитам). Ho до начала 1960-х годов основное внимание уделялось закономерной повторяемости металлогенических эпох и провинций. В 1962 г. Леонов поставил общий вопрос о возможной необратимости некоторых тектонических процессов, а два года спустя Горжевский и Козеренко высказали сходную мысль в отношении рудных месторождений. Их работы были упомянуты в 1965 г. в новаторской статье Перейры и Диксона, которые подчеркнули некоторые важные элементы необратимости, накладывающиеся на циклические эволюционные тенденции, отмечавшиеся ранее. Эти исследователи особо указали на очевидное возрастание со временем разнообразия морфологических типов рудных месторождений и тенденцию «некоторых металлов образовывать максимальные концентрации в определенные геологические периоды». Рассматривая ту же самую проблему, Рундквист, Домарёв и Тугаринов делали больший акцент на эволюцию во времени генетических типов рудных месторождений, а не на изменение содержаний металлов. Все перечисленные авторы придерживались мнения, что наблюдавшиеся ими особенности явились результатом количественных и качественных изменений, которым подвергались во времени процессы рудоотложения, а не следствием избирательной эрозии или других избирательных процессов. С другой стороны, Лазничка в результате исчерпывающего анализа данных о более чем 5000 рудных месторождений также пришел к выводу, что некоторые металлы концентрируются в месторождениях определенного геологического возраста. Этот автор, однако, сделал заключение, что «условия сохранения оказывают большее влияние на возрастные взаимоотношения рудных месторождений, обнажающихся на современной дневной поверхности, чем условия их образования и закономерная эволюция этих условий в истории Земли». Лазничка четко сформулировал две проблемы, от решения которых зависит оценка эволюции процессов рудообразования: с одной стороны, это влияние возможной статистической непредставительности выборки изученных месторождений из-за разной степени эродированности различных структурных этажей, а с другой — важность выбора правильной классификации или основы для подразделения рудных месторождений на группы, что имеет решающее значение для выяснения закономерностей распределения этих групп во времени.

Классификационные трудности, конечно, существуют, и в совокупности с влиянием избирательной эрозии на представительность изученных месторождений и обычными затруднениями при определении относительного возраста рудной минерализации и вмещающих пород они способны объяснить отсутствие единодушия между геологами, которые рассматривали эволюцию рудообразующих процессов в течение геологического времени.

Однако интерес к этому вопросу возрастает в силу причин как экономического, так и научного порядка. Поскольку представляется возможность вновь проанализировать данные, относящиеся ко множеству рудных месторождений, целесообразно сосредоточить усилия на достижении двух главных целей. С одной стороны, это — выделение в геологической истории временного интервала (или нескольких интервалов), в течение которого произошло становление большинства рудных месторождений определенного класса, а с другой — установление различий между месторождениями одного и того же класса, сформировавшимися в различные моменты геологической истории. Любые выявляемые при этом тенденции или закономерности необходимо подвергать проверке с точки зрения возможной статистической непредставительности. Отсутствие месторождений какого-либо типа (или чрезвычайная их редкость) может означать, что 1) месторождения такого типа не образовывались в это время; 2) они впоследствии были захоронены под толщами более молодых пород и в настоящее время все еще располагаются ниже эрозионной поверхности; 3) они были уничтожены в ходе более поздних геологических событий, например в результате метаморфизма; 4) они были эродированы. Совершенно ясно, что изучение пострудной тектонической истории дает возможность установить, можно ли ожидать обнаружения вблизи современной эрозионной поверхности месторождений, образование которых протекало в глубинных зонах коры. Такие исследования позволяют также ответить на вопрос, сохранились ли или уничтожены эрозией рудные залежи, образовавшиеся в приповерхностных условиях.

Следует также помнить, что те изменения в характере рудообразующих процессов, которые связаны с тектонической эволюцией планеты, вовсе не обязательно должны были проявляться одновременно в масштабе всей Земли в целом. Вместе с тем некоторые изменения обусловлены явлениями планетарного масштаба, такими, например, как эволюция атмосферы или гидросферы, которые повсеместно происходили примерно в одно и то же время, хотя иногда они охватывали продолжительные отрезки времени.

Наконец, можно предположить, что в ходе эволюции такой сложной системы, какой является Земля, условия, благоприятствовавшие процессам рудоотложения, первоначально возникали в немногих локальных зонах, а уж затем следовал период, когда такие благоприятные условия становились превалирующими в планетарном масштабе и образовывались многочисленные крупные месторождения. По той же причине часть месторождений могла формироваться уже после наиболее «продуктивного» периода рудообразования. Ho эти месторождения могут оказаться весьма обманчивыми объектами поисков!





Яндекс.Метрика