Стратиформные месторождения цветных и редких металлов в углеродистых отложениях Тянь-Шаня

Большинство известных ныне стратиформных (стратифицированных, стратоидных) месторождений цветных (свинец, цинк, медь, сурьма) и редких (ванадий, молибден, вольфрам, ртуть) металлов, а также некоторых рассеянных (рений, селен, бор, кадмий, таллий), радиоактивных (уран, радий) и редкоземельных элементов связаны с высокобитуминозными и углеродистыми отложениями осадочно-метаморфической оболочки Земли.

В последнее время в углеродистых черносланцевых формациях выявлены месторождения ряда названных выше металлов стратиформного типа. В высокоуглеродистых илах, особенно морских, типа черноморских или «эвксинских», происходит в настоящее время интенсивная концентрация многих химических элементов, в первую очередь халькофильных, которую можно рассматривать в качестве современной модели начального этапа стратиформного рудообразования в углеродистых отложениях.

Роль жизни и органического вещества (OB), неотъемлемой составляющей углеродистых осадков, в формировании стратифицированных рудоносных отложений в геологической истории Земли колоссальна, на что неоднократно обращали внимание многие исследователи. Важнейшие металлогенические эпохи и провинции экзогенного рудообразования тесно сопряжены с аномальным накоплением OB в осадках древних водоемов. Эволюция стратиформного рудообразования, дифференциация, интеграция и концентрация рудообразующих и минеральных веществ в осадочных толщах также неразрывно связаны с миграцией лабильных компонентов углеродистого вещества биогенного (экзогенного) происхождения. Роль эндогенного источника углеродистого вещества в металлоносных осадочных — метаосадочных породах, как показали исследования многих отечественных и зарубежных геологов, сравнительно мала. Ho независимо от генезиса стратиформного оруденения в широком его понимании (нормально-вулканогенно-осадочного и гидротермально-осадочного, эпигенетического эндо- и экзогенного или метаморфогенного), а также от источника рудного и углеродистого вещества наблюдается отчетливая парагенетическая и генетическая связь последнего с концентрированным состоянием того или иного рудогенного элемента или группы металлов.

На территории Тянь-Шаня широко развиты высокоуглеродистые металлоносные отложения типа черных сланцев разного возраста, формировавшихся в разнообразных геотектонических, климатических и фациально-геохимических условиях. Представленная здесь таблица далеко не исчерпывает всего видового, генетического и возрастного многообразия стратиформных месторождений, приуроченных к углеродистым отложениям региона. К ним относятся сравнительно обогащенные OB с характерной темноцветной окраской, особым, сероводородным «керосиновым» запахом, часто сульфидизированные, разнообразные углисто-, углеродисто- и графитистые, доманикоидные, горючие и тому подобные сланцы, высокобитуминозные мергели и другие тонкообломочные породы, известняки, доломиты, силициты и вулканиты, угли. Образование этих специфических аномальных осадков, принадлежащих к восстановительным, нередко сульфидообразующим, геохимическим фациям, тесно связано с аккумуляцией растительных и органических (животных) остатков в замкнутых акваториях с затрудненными водообменом и сероводородным заражением придонных слоев водного столба. Одним из благоприятных факторов для накопления углеродистого вещества, вероятно, был субаквальный вулканизм, поставлявший в воду многие необходимые для метаболизма вещества, например серу и другие химические элементы, впоследствии вовлеченные в биогенный круговорот вещества, а также вызывавшие, с одной стороны, пышный расцвет, а с другой — массовую гибель организмов в бассейнах седиментации. Свидетельство сказанному — сравнительно высокая интенсивность и экстенсивность концентраций углеродистого вещества в геологических формациях вулканогенно-осадочного литогенеза.

Проведенные нами специализированные литолого-геохимические, рудно-литологические исследования стратифицированных комплексов и углеродисто-черносланцевых осадочных толщ Тянь-Шаня, а также анализ и синтез имеющегося фактического материала по экзогенной металлогении и геохимии региона позволяют констатировать, что на протяжении всей истории геологического развития Тянь-Шаня в определенных структурно-формационных и фациальных зонах происходило разномасштабное накопление металлоносных углеродсодержащих осадков с содержанием свинца, цинка, меди, сурьмы, ртути и других элементов, в десятки — сотни раз превышающим фоновые значения. Эти аномальные осадки (зоны убогого, по Н.М. Страхову зачаточного, эмбрионального рудообразования, или пара- и геогенерации в понимании В.Г. Гарьковца) давали начало рудоносным и потенциально рудоносным формациям, вместилищам ведущих в промышленном отношении рудных месторождений. Они же являлись источником рудного вещества для разнообразных экзо- и эндогенных эпигенетических месторождений.

Закономерности размещения и формирования известных в Тянь-Шане стратиформных месторождений цветных, редких и сопутствующих им металлов указывают на то, что независимо от источника рудного вещества — экзогенного, эндогенного или комбинированного — начальные стадии образования месторождений подчиняются законам нормальноосадочного и вулканогенно-осадочного литогенеза. Поздние стадии рудообразования обусловлены трансформирующим действием катагенеза, гипергенеза, метаморфизма и магматизма.

В отношении полиметаллических месторождений выявляется полиструктурность, приуроченность к зоне аридного климата на фоне периодичности формирования. Свинцово-цинковые руды свойственны высокобитуминозным карбонатным, а медные — пестро- и красноцветно-терригенным формациям миогеосинклиналей, платформ, реже орогенов. Концентрации металлов, будучи тесно связаны с повышенным содержанием OB, контролируются формационными, стратиграфо-литологическими, палеогеографическими и фациально-геохимическими факторами. Изотопный состав рудного свинца показывает синхронность оруденения и рудовмещающих осадков или более древний относительно последних абсолютный возраст месторождений и вместе с вариациями изотопов серы (bS34 > 100) свидетельствует о внемагматическом генезисе рудообразующих веществ. Седиментационные, синдиагенетические, катагенетические и метагенетические рудоконцентрации, фиксируемые в ходе стадиального анализа рудоносных формаций, отражают полихронность и полигенность процесса формирования рассматриваемых месторождений. Колчеданно-полиметаллические месторождения, связанные главным образом с геосинклинальными вулканогенно-карбонатно-черносланцевыми формациями, характеризуются гетерогенным источником рудного и минерального вещества. Главнейшие эпохи сульфидного и полиметаллического рудообразования в углеродистых отложениях следующие: раннепротерозойские колчеданные (Ачикташ) и позднекембрийские— раннепалеозойские колчеданно-полиметаллические (Teкели, Барскаун) месторождения Северного Тянь-Шаня, свинцово-цинковое и медное оруденения в терригенно-карбонатных отложениях девона — карбона Срединного Тянь-Шаня (Сумсар, Молдотоо и др.).

Анализ рудоносности древних углеродисто-карбонатных формаций Таласо-Каратауской зоны позволил обосновать возможность выявления нового для региона типа стратиформного свинцово-цинкового оруденения, связанного со строматолитовыми биогермами терригенно-карбонатной формации позднего докембрия Таласского хребта. Здесь в чаткарагайской свите свинцово-цинковые руды связаны с углеродистыми терригенно-карбонатными осадками, формировавшимися в межбиогермных пространствах.

Сурьмяно-ртутное оруденение стратифицированного типа (стратиформноподобного по В.П. Федорчуку) связано с геохимической эволюцией углеродсодержащих геосинклинальных осадков Южного Тянь-Шаня. Киноварная минерализация локализована в стратиграфически узком диапазоне — горизонтах высокобитуминозных доломитов субаридного литогенеза, геохимически специализированных на ртуть (30 кларков). Сульфидная минерализация сурьмы развита в терригенно-черносланцевых отложениях гумидного и вулканогенно-осадочного литогенеза с повышенным фоном сурьмы (8—30 кларков), ртути (6—9 кларков), мышьяка и некоторых других цветных, редких и малых металлов. Комплексные сурьмяно-ртутные месторождения промышленного типа представлены согласными залежами рудоносных джаспероидов на контакте высокобитуминозных кремнисто-карбонатных пород миогеосинклинального автохтона и терригенно-черносланцевых отложений аллохтона. Месторождениям ртути и сурьмы свойственно строгое соответствие состава жильного комплекса и вмещающих пород, отсутствие какой-либо связи с интрузивным магматизмом. Эпигенетические руды, согласно заключению ряда исследователей, а также нашему мнению, обязаны мобилизации и ремобилизации рудообразующих веществ в ходе метаморфизма и гипергенеза металлоносных отложений. Здесь надо подчеркнуть, что и постдиагенетическое сурьмяно-ртутное рудообразование связано, как отмечают некоторые геологи, с миграцией (трансформацией) подвижных компонентов OB, что выражается в тяготении отдельных рудных залежей к зонам битуминизированных пород. Дисперсия изотопов сульфидной и сульфатной серы сурьмяно-ртутных руд, по данным Н.А. Озеровой с соавторами, изменяется в очень широких пределах, достигая соответственно 20 и 30% при резком преобладании сульфидов, обогащенных тяжелым изотопом, что подтверждает внемагматический источник рудообразующих компонентов месторождений, в том числе и углеродистого вещества.

Примером своеобразных стратиформных месторождений редких и малых металлов служат металлоносные поликомпонентные углеродисточерносланцевые отложения нижнего палеозоя Срединного и Южного Тянь-Шаня (см. таблицу, формации 5, 6), детально изученные М.М. Адышевым, К.Е. Калмурзаевым и их учениками. В последние годы выявлены предпосылки обнаружения в этих и им подобных формациях стратиформных проявлений ртути, вольфрама и других видов минерального сырья. В частности, в рудовмещающих высокобитуминозных глинисто-кремнисто-карбонатных породах раннего палеозоя Араванской ртутной зоны юга Киргизии отмечаются вторичные минералы ванадия и других редких металлов в парагенезисе с ртутьсодержащими минералами, что в совокупности с повышенным металлогеническим фоном рассматриваемой зоны углеродистых пород указывает на возможность выявления в пределах Улугтау-Араванского рудного поля новой для Южно-Ферганского пояса рудной формации — редкометально-ртутной (коловратит-киноварной) в черносланцевых углеродистых отложениях. Терригенно-черносланцевые толщи Кадамджай-Хайдарканского рудного района, пиритизированные и отличающиеся повышенным геохимическим фоном сурьмы, мышьяка и других типоморфных для Туркестано-Алайского рудного пояса элементов, включают диагенетические сульфидсодержащие конкреции, что позволяет надеяться на обнаружение здесь нестандартного для юга Киргизии морфогенетического типа сурьмяного оруденения — внутриформационного, стратиформного (антимонит-пиритовой «колчеданной» формации по В.И. Бергеру), аналогично Арамашевскому и Раздольнинскому месторождениям в бывш. СССР, Шлай-нингу и другим — за рубежом.

В некоторых древних (дорифейских) углерод- и фосфорсодержащих метаосадочных породах Актюзской и Тегерментинской свит Северного Тянь-Шаня отмечаются графитистые и сульфидизированные прослои и линзы гнейсов, кристаллических сланцев и силикатно-карбонатных пород с аномально повышенным содержанием элементов редкоземельной группы (до 0,5% ETR по данным В.Ф. Кима). Это позволяет (в качестве постановки вопроса) говорить о перспективах редкоземельной минерализации стратиформного типа в углеродистых отложениях докембрия Тянь-Шаня.

Эволюция сульфидного стратиформного рудообразования в Тянь-Шане теснейшим образом связана с эволюцией OB, обладающего колоссальной биогеохимической рудообразующей энергией. Учитывая важнейшую геохимическую роль углеродистого вещества в формировании стратиформных месторождений цветных, редких, малых и благородных металлов, редкоземельных, рассеянных и радиоактивных элементов, необходимо фиксировать в разновозрастных осадочных толщах горизонты с аномальным содержанием Cорг, так как это поможет в прогнозировании новых генетических типов и видов минерального сырья в углеродистых отложениях и черносланцевых формациях.