21.04.2018

Эволюция рудообразования в геологической истории Земли


Общеизвестна неравномерная продуктивность геохронологических периодов на различные виды полезных ископаемых. Так, 80% железа, около 60% урана, 90% хрома приурочены к образованиям позднего архея и протерозоя, около 50% свинца — к образованиям палеозоя, более 40% олова, более 60% меди и сурьмы, 90% молибдена — к образованиям мезозоя. Конечно, это не случайно и связано с изменением характера геологических процессов, обусловливающих рудообразование.

Для золота, имеющего более широкий диапазон условий подвижности, строгая возрастная привязка основных металлогенических эпох менее характерна, но все же своей продуктивностью выделяются докембрийские и мезо-кайнозойские эпохи.

Закономерное развитие геологических процессов в ходе эволюции Земли изменяли условия, масштабы и роль основных рудообразующих явлений — седиментогенеза, метаморфизма, магматической дифференциации. Пользуясь принципом актуализма, необходимо учитывать изменения условий геологических процессов в прошлом. Для этих целей была проанализирована периодизация геологической истории Земли. При этом обращалось внимание не столько на стратиграфию и геохронологию, сколько на оценку состояния среды рудообразования, выдержанность и закономерности изменения ее параметров. Основная информация для излагающихся ниже представлений была почерпнута из работ В.И. Смирнова, B.Л. Барсукова, А.В. Сидоренко, Л.И. Салопа, Н.П. Семененко, Э.В. Соботовича, В.Г. Войткевича, В.А. Рудника и др.

События, задокументированные “геологической летописью”, характеризуют геологические этапы развития Земли. He так просто читать эту летопись, так как многие “знаки”, “буквы” и “слова” не прочитываются однозначно и могут быть поняты только в совокупности, характеризующей цельную категорию. Еще сложнее с расшифровкой догеологического этапа. Ho уклониться от интерпретации его нельзя. Рассмотрим этапы е совокупности.

Догеологический этап развития Земли. Газово-пылевое облако, из которого согласно распространенным гипотезам произошла Земля, состояло из смеси частиц, отвечающих по составу метеоритам, и солнечного газа, состоящего на 99% из водорода. В результате уплотнения под воздействием гравитационных сил газовая составляющая отжималась, и на создание Земли пошло до 15-20% газа от его объема (соизмеримо с пористостью литифицированной пыли — реголита).

При достижении плотности в центральной части 3 г/см3 началось плавление за счет гравитационной энергии и включился механизм магматической дифференциации. В результате этого гомогенное прежде вещество типа реголита расслоилось, образовав:

- приядерную часть — тугоплавкое вещество в пластическом (или твердом) состоянии;

- расплавленный слой, концентрирующий выплавки, обеспечивающий магматическую дифференциацию вещества, аккумуляцию тепла и напряжений, превышающих литостатическое давление — это активный слой;

- зону закалки активного слоя — спекшегося реголита и превращенного в хондрит;

- слой слаболитифицированного реголита.

Оценить размеры Земли в начале этого процесса не представляется возможным, также как и размеры каждого из слоев. Важно подчеркнуть, что границы этого квартета в ходе дальнейшей эволюции Земли скачкообразно приближались к поверхности. Такие скачки происходили при накоплении в активном слое энергии, способной разорвать хондритовый панцирь. При уплотнении и разогреве реголита происходило поглощение кристаллическим веществом водорода и других компонентов газовой составляющей облака путем образования твердых растворов внедрения. При этом возрастала плотность вещества.

Через какое-то время (точно не известно, но это было более 4,6 млрд лет назад) после начала дифференциации вещества Земли хондритовая корочка приблизилась к поверхности Земли. Она была в некоторых местах разорвана, магматические процессы вырвались на поверхность и начался геологический этап ее развития. 4,6 млрд лет тому назад Земля представляла собой более или менее ровную поверхность, сложенную реголитом, из-под тонкого слоя которого выступал хондритовый (прибазальтовый) слой. Над равниной, пораженной остатками метеоритовых кратеров, местами возвышались массивы кристаллических пород, застывших прорывов магмы активного слоя (рис. 54). Никаких признаков воды, атмосфера первичная. Температура у поверхности составляла несколько сот градусов, но быстро понижалась в разряженной атмосфере, приближаясь к абсолютному нулю.
Геологический этап документируется прямыми и косвенными индикаторами условий геологических процессов.

Катархей (рис. 55, 56) характеризует лунный (по В.И. Смирнову) период развития Земли. Специфической особенностью его является низкая степень дифференциации магматических процессов, в ходе которых генерируются в основном магмы ультраосновного—основного состава. Это определяет низкую продуктивность периода на полезные ископаемые; появляются первые признаки химической седиментации (кремнисто-железистая формация), протекающей, По-видимому, в кислотных резервуарах (НСl, HF, Н2СО3) при высокой температуре (сотни градусов). Начала формироваться вторичная атмосфера за счет вулканических извержений.
Нуклеарный период, по нашим представлениям, развивался в течение архея-раннего протерозоя (3,5-1,9 млрд лет). В этот период началось формирование ядер континентов. Каждое ядро (нуклеар) на поверхности Земли разрасталось независимо. Поэтому аналогичные события на щитах по времени не коррелируют. Общая особенность периода - дифференциация до плагиогранитов. Практически на одних уровнях развивался интрузивный и эффузивный магматизм. Этому способствовали плотная вторичная атмосфера, высокое давление на поверхности Земли, высокая температура атмосферы за счет парникового эффекта. В начале периода в составе атмосферы стали быстро преобладать вторичные газы — пары воды, углекислота, хлор, сероводород. Температура ее повышалась до конца раннего архея, а затем стала медленно падать за счет ее разрежения при конденсации газов.
Древним ядрам континентов ближе всего соответствует по геологической сущности такой тип развития, который заложен в понятие киматоген, введенное для характеристики процессов преобразования древней коры Л. Кингом. Ho его можно экстраполировать и на начальные этапы формирования коры. В таком представлении становится понятным соседство противоположных явлений: сводообдование и рифтогенез, субгоризонтальная и субвертикальная линейность, эффузивный и интрузивный магматизм, зеленосланцевый метаморфизм и порфиробластоз, гидротермально-осадочное золотосульфидное рудообразование в условиях дефицита кислорода. Гидросфера была представлена конденсатами атмосферы и проявлялась в виде временных бассейнов, тяготеющих к подножиям поднятий. Ввиду высокой агрессивности и подвижности среды она очень быстро расходовалась на минералообразование. Вообще формирование гидросферы первоначально происходило “сверху вниз” - с поверхности Земли вглубь до изотермы tx = К-374°С (где К — коэффициент, повышающий критическую температуру воды за счет ее минерализации и в настоящее время равный 1). Только после насыщения подземной части гидросферы (формирования подземных вод) началось образование постоянных поверхностных водоемов. Формирование подземных вод было важным геохимическим явлением, обеспечивающим поступление в глубины кислорода, других активных элементов, ускоряющих дифференциацию земной коры, в том числе гранитообразование. Кратонизация нуклеаров в конце рассматриваемого периода (в конце раннего протерозоя) явилась, по-видимому, началом образования постоянных водоемов. С образованиями типа породных шлейфов, селевых потоков и других транзитных продуктов поверхности Земли связаны седиментогенно-гидротермально-метаморфогенные месторождения золота, имеющие признаки каждого из представителей триады и отличающиеся высокой продуктивностью за счет суммирования эффектов мобилизации, переноса и отложения. Различные сочетания седиментогенных явлений (выветривания, транспортировки и отложения), взаимодействия с флюидной фазой, последующие этапы динамотермального метаморфизма и регенерация (не говоря о различии состава субстрата) создавали условия для большого разнообразия минеральных и морфологических типов руд. Однако наличие общих черт и закономерное их изменение позволяют провести типизацию рудных образований по развитию в определенных литофациях:

1. В транзитных литофациях.

1.1. В конгломератах и других грубообломочных образованиях (Витватерсранд).

1.2. Втурбидитах.

1.3. В терригенных и вулканогенно-терригенных комплексах.

2. В аккумулятивных литофациях.

2.1. В глинистых и глинисто-карбонатных породах (Морро-Велью, Бразилия).

2.2. В железистых кварцитах (Колар, Индия).

3. В вулканогенных образованиях.

В результате наложения метаморфизма залежи могли существенно изменить свою первоначальную форму. Степень изменения зависит от типа метаморфизма, его химических и физических параметров, состава пород и характера изменения направления главных осей напряжений. Первичная стратиформность сохраняется при пластическом течении (Морро-Велью, Колар, Лупин). При слабом метаморфизме могли формироваться секущие жилы вдоль межпластовых и кососекущих трещин (Буффало-Анкерит).

Рассматриваемый геологический этап отличается P-T условиями, характерными для начальных этапов дифференциации магмы. Наиболее распространены базальты, реже дифференциация продвигается дальше дацита. В архейских зеленосланцевых поясах Канады, Южной Африки, Бразилии установлены золоторудные месторождения, имеющие различные формы пространственной связи с интрузиями габброидов (Керкленд-Лейн, Канада), дайками андезито-базальтов (Кемфло), силлами и покровами основных пород (Калгурли, Австралия, Йеллоунайф, Канада и пр.). Характерно осадочно-гидротермальное и вулканогенно-осадочное первичное оруденение, в последующем регенерированное и метаморфизованное. Высокие поверхностные температуры и высокое содержание различных газов и кислот в атмосфере и гидросфере приводили к образованию амагматогенных высокоминерализованных поверхностных “гидротерм” аналогичных по свойствам магматогенным “постмагматическим”, характерным для последующих металлогенических эпох.

В разрезах позднего архея появляются и более широко представленные позже углеродистые “черные” сланцы, обогащенные углистым веществом (графитом). Признанной является их повышенная металлоносность, но отождествление повышенной углеродистости с органическим веществом не всегда правомерно. Установленные данные по высвобождению флюида при литификации алевропелитово-го осадка и мраморизации глинисто-карбонатного осадка дают представление о масштабах мобилизации углекислоты, за счет восстановления которой могли образоваться и углерод, и углеводороды. Обращает на себя внимание тот факт, что повышенная углеродистость коррелирует с периодами эндогенной активности (принятыми тектоно-магматическими циклами). Если исходить из биогенной природы углерода, то необходимые условия застойных изолированных водоемов не всегда могли реализоваться в названных областях.

Золотоносные черные сланцы и вообще углеродистые образования, включая и карбонатные толщи, более характерны для последующего эпиплатформенного и собственно геосинклинального периода развития Земли, когда были сформированы постоянные, но локальные седиментационные бассейны.

К рассматриваемому периоду приурочены Белозерская, Кольская, Беломорская, Альгонская, Раннекарельская и Балтийская тектоно-магматические эпохи. Помимо золота характерными металлами периода являются железо, уран и марганец. Самая общая закономерность — возрастание металлогенической продуктивности к концу периода на фоне роста содержания кислорода. Во всяком случае начальные этапы геологического развития являются слабопродуктивными.

Эпиплатформенный период (1,9-0,570 млрд лет), по нашим представлениям, охватывает период кратонизации и обособления всех известных платформенных сооружений. На платформах были сформированы постоянные седиментационные бассейны и произошло образование комплекса осадков платформенного чехла. Стабилизация земной коры в пределах крупных блоков, соответствующих выделяемым платформам, определила перестройку эндогенной активности: своды, щиты (ядра платформ) консолидировались. К ним припаялись прилегающие части молодой коры, а эндогенные процессы переместились в краевые части жестких сооружений. Нуклеарное (ядерное) развитие процессов сменилось на линейное, что привело к заложению геосинклиналей. Ho в рассматриваемый период они еще не приобрели всех признаков геосинклиналей и поэтому называются перикратонными прогибами. Характерна низкая магматическая активность, фиксирующаяся в основном в краевых частях перикратонных прогибов, и низкая интенсивность эндогенной металлогении золота. Температура атмосферы снизилась. Разрастание седиментационных бассейнов сопровождалось понижением температуры среды и ее кислотности. В связи с низкой эндогенной активностью поступление воды, по-видимому, происходило из подземных горизонтов при подъеме массивов. Возможно также ускорение формирования водоемов за счет таяния ледников. Тиллиты являются признаком движения ледников. Из-за слабой атмосферы вертикальная климатическая зональность была отчетливо выражена, горные массивы накапливали воду в твердом виде, а у подножий гор гляциальные воды концентрировались в водоемах, прогревались и в виде селевых потоков перемещались в седиментационные прогибы, образуя упомянутый выше ряд фаций золотоносных осадков.

Для рассматриваемого периода характерно первое появление в осадках ангидрита (что связывают с появлением иона SO4в-2), свидетельствующее о повышении активности кислорода; начинают образовываться водорослевые угли-шунгиты (1,4 млрд лет). В атмосфере количество кислорода было невелико. Считается, что точка Юра (0,1% от современного уровня) была достигнута 1,2 млрд лет назад (средний рифей), а точка Пастера (1% от современного уровня) — в венде (600 млн лет).

Особенности этого периода наложили отпечаток на металлогению золота. Происходит его накопление в определенных фациях осадков седиментационных бассейнов, тяготеющих к периферии воздымающихся золотоносных структур. Наряду с поступлением кластогенного золота за счет разрушаемых пород областей сноса важную роль, скорее всего решающую, играли конседиментационные глубинные эксгаляции и гидротермы, привносящие золото, мышьяк и другие сопутствующие компоненты. Последующие преобразования (диагенез, метаморфизм, гидротермальные изменения) привели к образованию метаморфогенно-гидротермальных месторождений золота. Типичным (эталонным) представителем является месторождение Сухой Лoг (Бодайбинский-Патомский перикратонный прогиб), описанное в работах B.A. Буряка. К этой же генетической группе принадлежат месторождения Мурунтау (основное оруденение, Узбекистан) и Майское (Чукотка), представляющие крайние (сильную и слабую соответственно) степени метаморфизма. К промежуточной группе относятся многочисленные проявления Приамурья (Маломыр и др.). Наиболее известным зарубежным представителем является месторождение Хомстейк (США).

В эпиплатформенный период за счет накопления золота в глинисто-доломитовых осадках и последующей его регенерации образуется широкий спектр месторождений, главными особенностями которых являются:

- ассоциация с углеродистыми глинисто-карбонатными породами, в различной степени преобразованными (кавернозными и закарстованными, брекчированными, окремненными, гематитизированными, скарнированными);

- преимущественно стратиформный характер залежей; приуроченность к определенным стратиграфическим уровням;

- тонкодисперсность золота;

- распространенность в составе руд гематита, карбонатов, гидрослюд.
Практически зесьспектр названных типов месторождений представлен в чехле Сибирской платформы на юго-восточном ее фланге (рис. 57), а также на соседних древних срединных массивах — Буре-инском, Охотском, Омолонском, Ханкайском. Геохимическим опробованием (рис. 57,Б) установлены три стратиграфические уровня накопления золота в субгоризонтально лежащих толщах: тумудлурский (ранний кембрий) и два юдомских в нижней и верхней частях вендского разреза. Они характеризуются повышенными кларковыми содержаниями золота (до 0,06 г/т) и углерода (до 3,0%) и часто серебра. С запада на восток отмечаются следующие типы накопления золота за счет преобразования глинисто-карбонатных толщ.

1. Куранахский тип. Накопление в карстовых полостях перед образованием юрских наложенных впадин.

2. Лебединский тип. Перераспределение золота под воздействием субпластовых и секущих субвулканических щелочных интрузий диорит-гранодиоситового состава, сопровождавших образование юрских впадин.

3. Улаханскин, или Кеткапский тип. Переработка рудовмешающих толщ под воздействием меловых щелочных интрузий кеткапского комплекса (диорит-сиениты, граносиениты, гранодиориты) с образованием скарновых, гематитовых и кварцевожильных согласных и секущих жил.

4. Тас-Юряхский тип. Регенерация в зоне разлома под воздействием как экзогенных, так и эндогенных факторов. Жилы согласные и секущие, состав преимущественно гематитовый.

Чайдахское рудное поле — характерный представитель Кеткапского типа оруденения — приурочено к флексурообразному изгибу пологой (5-10°) моноклинали карбонатной толщи, прерванной лакколитоподобным телом сиенитов, диорит-сиенитов, порфиритов. Представлено десятками пологих согласных субпараллельных зон брекчирования, перекристаллизации, соединенных секущими апофизами. Минеральный состав зон: гидрогематит, кварц, анкерит, арагонит, золото, магнетит, псевдоморфозы лимонита по пириту. Содержания золота 5-20 r/т, реже до 390 г/т: возрастают при закарстованности. Залежи приурочены к трем уровням: тумудлурскому и двум юдомским.

Улаханское поле имеет аналогичное строение. Содержание золота в зонах Комсомольской и Якутской выше (63 и 44 г/т соответственно), кроме того, присутствуют сульфиды меди, свинца, вторичные минералы, самородное серебро.

На участке Бердякит оруденение проявлено только на нижнем юдомском уровне. Этот же уровень является рудоносным на участке Пятилетка. Здесь среди кварц-гематитовой зоны отмечаются линзовидные обособления магнетита. На участке Юна в кварц-кальцит-гематитовых зонах отмечается флюорит.

Из числа регенерированных заслуживают упоминания рудопроявления, связанные с зонами интенсивного прожилкового окварцевания (уч. Крутой) и скарнирования (уч. Чагдала, Стенд и др.). Окварцевание сопровождается калиевым метасоматозом с наличием адуляра.

Из всех названных на данное время наиболее интересным является месторождение Тас-Юрях, приуроченное к восточному флангу зоны распространения юдомских образований. Оно контролируется зоной разлома, по которой в висячем боку развиты кембрийские породы пестроцветной и тумудлурской свит, а в лежачем — рудоносные доломиты юдомской свиты. Считается, что породы висячего бока выполняли роль экрана. Регенерация первично рассеянного золота происходила неодноактно: 1) на стадии эпигенеза и катагенеза (650-120 млн лет); 2) юрского выветривания (195-141 млн лет); 3) под воздействием раннемелового магматизма (116-119 млн лет — роговообманковые лампрофиры); 4) в условиях современного выветривания.

В результате руды представляют собой рыхлые или слабоскрепленные массы, в которых в гидрослюдистом, каолиновом, карбонатном порошковатом веществе, “кварцевой сыпучке”, обильно пропитанном гематитом, гидроксидами железа и марганца, наблюдаются обломки или реликты обломков кварца, кварцевых метасоматитов, доломита, алевролитов, также интенсивно пораженных вторичными минералами. Морфологически рудные тела представляют собой лентообразные залежи в зоне разлома и вдоль контакта алевролитов и доломитов (зона Красная), а также вдоль висячего бока дайки лампрофиров (зона Подкова).

Золото в рудах тонкое (в среднем 2-10 мкм). Сульфиды, судя по количеству вторичных минералов, составляли не более 5-8% (пирит, арсенопирит, халькопирит, реже галенит, сфалерит).

Среднее содержание золота очень высокое — около 200 г/т на рудное тело мощностью около 6 м. Прогнозная оценка — 130 т. Если прожилково-вкрапленное оруденение участка Малютка, залегающее в песчано-алевритовых отложениях кембрия, образовано за счет регенерации золота юдомских уровней, то его можно рассматривать как индикатор крупной залежи в карбонатных отложениях. При этом прогнозная оценка месторождения возрастает как минимум вдвое.

Палеозойский период (570-240 млн лет) мы называем геосинклинальным, поскольку классические представления о геосинклиналях наиболее отчетливо проявлены в палеозойских геосинклинально-складчатых системах и на их базе разрабатывалась геосинклинальная теория. Получили в этот этап большое развитие эвгеосинклинальные прогибы. С развитием в них вулканизма связано Колчеданное оруденение. Широко распространено золотое оруденение в связи с гранитным магматизмом и орогенных этапов развития. В обособившихся срединных массивах золотое оруденение сопровождал субаэральный вулканизм андезит-лацитового состава. Наряду с эвгеосинклинальными зонами получили широкое развитие миогеосинклинальные прогибы, развитые на материковом склоне древних массивов; продолжалось формирование золотого оруденения черносланцевой группы формаций. Характерной особенностью периода, вызванной образованием глубоких флишоидных прогибов, является развитие метаморфогенно-гидротермальных согласных (стратиформных) кварцевых жил типа Бендиго (Австралия, Аллах-Юньский синклинорий в Якутии).

На геохимии коровых процессов отразилось резкое возрастание во второй половине палеозоя свободного кислорода. Прежде всего это видно на примере гранитного магматизма и сопровождающего его оруденения и проявилось в большом разнообразии минеральных типов золоторудных месторождений. А в связи с андезит-дацит-риолитовым вулканизмом получили распространение субвулканические халцедоновые и адуляр-халцедон-кварцевые минеральные воды (Kyраминская зона — Узбекистан, Джунгаро-Прибалхашская зона — Казахстан, Омолонский массив — Россия).

Мезокайнозойский период (от 240 млн. лет) называется нами плитным потому, что в связи с формированием Мирового океана индивидуализировались два типа блоков земной коры — континентальные и океанические (первичного состава), получившие возможность оформиться как единое целое за счет слоя гидросферы. Мезокайнозойская металлогения золота характеризуется возросшей интенсивностью за счет того, что в сферу вещественных преобразований были вовлечены свежие объемы недифференцированной первичной коры в островных дугах. С ними связано образование вулканогенно-осадочных (колчеданных) и вулканогенно-гидротермальных (халцедон-адуляр-кварцевых) типов золоторудных месторождений, продолжилось развитие оруденения черносланцевых групп формаций и связанного с гранитоидами. Это оруденение получило широкое освещение в работах как российских, так и зарубежных исследователей.

Если рассматривать островные дуги как ядра зарождения новой коры, то можно видеть много общих особенностей развития золотого оруденения этого периода с нуклеарным (ассоциация с базальтовым магматизмом, геолого-структурные условия локализации и др.).





Яндекс.Метрика