22.03.2021

Архейские кратоны


Архейские кратоны, или протоконтиненты, впервые были выделены на Канадском щите, а затем в Южной Африке, Западной Австралии, Индии. Обычно среди них различают гранито-гнейсовые поля и так называемые зеленокаменные пояса. Предполагалось, что те и другие соответствуют двум типам земной коры — континентальному и океаническому. Однако детальные исследования показали, что зеленокаменные пояса везде залегают на гранито-гнейсовом основании и что интенсивность метаморфизма осадочных и вулканогенных пород в их пределах меняется от пренит-пумпеллиитовой до амфиболитовой и даже гранулитовой фаций. Поэтому их правильнее называть супракрустальными поясами.

Присутствие среди древних (3,5—3,8 млрд. лет) метаморфических комплексов ортокварцитов, слюдистых сланцев, мраморов подтверждает идею А.В. Сидоренко о том, что уже в раннем архее процессы выветривания и седиментации играли важную роль в формировании континентальной земной коры.

Тектоническое строение гранито-гнейсовых полей определяется комбинацией линейных и куполовидных структур. Широкое развитие последних подтверждается не только детальными геологическими наблюдениями, но также материалами дистанционных наблюдений из космоса. Для многих куполов характерно длительное унаследованное развитие, сопровождавшееся переплавлением метаморфических пород. С поздними ремобилизованными калиевыми гранитами иногда связаны редкометальные пегматиты, с высокотемпературными метасоматическими процессами — формирование скарновых месторождений магнетита и флогопита (Алданский щит). Значительный интерес представляют раннеархейские стратифицированные залежи анортозитов, содержащие горизонты хромитовых руд (Западная Гренландия). Хромиты приурочены к верхней части расслоенного интрузивного комплекса, который кристаллизовался в относительно спокойной тектонической обстановке, а затем был подвергнут метаморфизму в условиях амфиболитовой и гранулитовой фаций. Некоторые исследователи считают архейские анортозиты аналогами лунных анортозитов. Ho это предположение вызывает возражения, поскольку между теми и другими устанавливаются значительные петрологические отличия.

Разрез супракрустальных поясов обычно подразделяется на две части. В нижней части преобладают ультраосновные и основные вулканиты с венчающими их кислыми лавами и пирокластами. Весьма характерны для нижней части разреза перидотитовые и базальтовые коматииты с шаровой отдельностью и спинифексовой структурой. Верхняя часть разреза представлена песчаниками, аргиллитами, глинистыми сланцами, конгломератами. Первоначально зеленокаменные пояса трактовались как глубокие прогибы, окаймленные диапировыми куполами гранитов и гнейсов. К настоящему времени доказано, что важную роль в структуре зеленокаменных поясов играют крупные надвиги. Для объяснения механизма формирования зеленокаменных поясов предложено несколько моделей. Одни базируются на идеях фиксизма, другие — мобилизма. Эти модели вызывают оживленные дискуссии, как и вопрос о том, применима ли к раннему докембрию концепция тектоники плит.

Для архейских супракрустальных поясов характерен широкий набор месторождений цветных металлов, золота, железа. К ним относятся стратиформные колчеданные залежи, содержащие медь, цинк, свинец, золото, серебро, сульфидные медно-никелевые месторождения в ассоциации с базитами — ультрабазитами, эксгаляционные месторождения золотоносных сульфидных руд и, наконец, железистые кварциты. Все они в той или иной степени подвергнуты региональному метаморфизму, который изменил первоначальные условия залегания и форму рудных тел и вызвал частичное перераспределение рудных компонентов. Кроме того, к супракрустальным поясам приурочены редкометальные пегматиты, ассоциирующиеся с гранитоидными интрузивами, и гидротермальные месторождения золота, относящиеся к метаморфогенному типу.

Классический пример супракрустального пояса — пояс Абитиби на Канадском щите. Он представляет часть архейского кратона Супериор, протягивается на 750 км при ширине 250 км, на юге и севере ограничен обширными выходами гранитогнейсового основания, а на юго-востоке срезается Гренвильским фронтом (рис. 1). Заполняющий его вулканогенно-осадочный комплекс охватывает интервал 2,95—2,75 млрд. лет и представлен в нижней части основными и ультраосновными лавами типа коматиитов, в средней — толеитовыми базальтами, их туфами и лавобрекчиями, а в верхней кислыми лавами и пирокластами. Среди осадочных пород преобладают граувакки, конгломераты, железистые кварциты. Интрузивные массивы пояса Абитиби делятся на четыре основных типа: а) стратифицированные и массивные залежи габбро, анортозитов, диоритов, тоналитов, ассоциирующиеся с вулканическими покровами; б) крупные гранитоидные интрузивы с возрастом 2,6—2,4 млрд. лет, которые залегают в ядрах антиклиналей и обнаруживают признаки диапировой природы; в) гранито-гнейсовые плутоны, возникшие в результате ремобилизации пород основания; г) штоки, дайки и силлы сиенитов.

Несмотря на архейский возраст, вулканогенные и осадочные породы пояса Абитиби, как правило, слабо метаморфизованы; наибольшим распространением пользуются породы зеленосланцевой фации, местами встречаются породы пренит-пумпеллиитовой фации. В южной части пояса и в контактных ореолах гранитоидных интрузий метаморфизм достигает амфиболитовой фации.

Металлогенический облик пояса Абитиби определяют три группы рудных месторождений: колчеданные залежи меди, цинка, золота, серебра и кадмия, гидротермальные месторождения золота и гидротермальные месторождения меди. Кроме того, здесь известны железистые кварциты, редкометальные пегматиты, сульфидная медно-никелевая и медно-порфировая минерализация. При этом месторождения разного генезиса контролируются разными тектоническими структурами.

Для субмаринных колчеданных месторождений наиболее характерна связь с центрами извержения кислых вулканитов и интенсивной сольфатарно-фумарольной деятельности. Вместе с тем современные структуры месторождений в значительной степени определяются более поздними тектоническими деформациями. Интенсивность последних в разных частях пояса Абитиби была неодинакова, и соответственно среди колчеданных месторождений представлены все переходы от первичных пластообразных и трубообразных залежей массивных и полосчатых руд (район Норанда), через смятые в складки линзообразные тела (месторождение Маттагами-Лейк) вплоть до крутопадающих рудных столбов в узлах пересечения крупных разломов (месторождение Кидд-Крик). На гидротермальных месторождениях золота (Поркьюпайн, Лейк-Шор, Керр-Аддисон) в качестве главных факторов структурного контроля выступают складки, образовавшиеся в несколько этапов, и сопряженные с ними разрывные нарушения; на гидротермальных месторождениях меди (район Шибугамо) — крупные разломы и зоны скалывания, наложенные на складчатость архейского вулканогенно-осадочного комплекса.

Важным стимулом изучения архейских супракрустальных поясов стало открытие в Западной Австралии крупных сульфидных медно-никелевых месторождений. Они относятся к ранее неизвестному вулканогенному классу и подразделяются на два типа, ассоциированные соответственно с покровами и дайками ультрабазитов. Месторождения первого типа залегают в основании дифференцированных потоков коматиитов. Месторождения второго типа приурочены к протяженным и мощным дунитовым дайкам, подчиняющимся общему простиранию супракрустальных поясов. Некоторые пояса, вероятно, имеют чешуйчатое строение. Степень изменения архейских вулканитов обычно соответствует пренит-пумпеллиитовой и зеленосланцевой фациям, но местами достигает амфиболитовой фации.

На месторождениях обоих типов развиты бедные вкрапленные, а также богатые сплошные и брекчиевые руды. Все исследователи согласны в том, что бедные руды сформировались вследствие дифференциации родоначального магматического расплава; что же касается богатых руд, то мнения расходятся. Согласно магматической гипотезе они образовались из отделившегося на глубине сульфидного расплава, согласно метаморфогенной гипотезе — путем мобилизации и переотложения рудного вещества в процессе прогрессивного метаморфизма.

Магматическая гипотеза представляется более обоснованной для месторождений первого типа, которые залегают в слабо метаморфизованных вулканогенных породах, смятых в куполовидные складки. Формирование этих складок, вероятно, связано с ростом реоморфических куполов в подстилающих гранито-гнейсах. Метаморфогенная гипотеза применима к медно-никелевым месторождениям второго типа, которые локализуются в тех участках, где метаморфизм соответствует верхней части амфиболитовой фации и сопровождается интенсивным рассланцеванием и перекристаллизацией пород. Показательно, что и богатые руды этих месторождений по структуре отвечают тектонитам.

Большое внимание привлекло открытие супракрустальных поясов с возрастом свыше 3,5 млрд. лет в Гренландии и Южной Африке. В Западной Гренландии для железистых кварцитов пояса Исуа определен возраст 3760±70 млн. лет. Нижнеархейские железистые кварциты приурочены к узкой полосе метаморфизованных осадочных и магматических пород, которая протягивается в виде дуги среди гнейсов Амитсок на 40 км и на своем северо-восточном фланге уходит под материковый лед (рис. 2). В разрезе супракрустального пояса Исуа выделяется пять серий пород: кварцитовая, амфиболитовая, карбонатсодержащих кремнистых сланцев, сноповидных амфиболитов и ультраосновных пород. Железистые кварциты залегают среди кварцитовой и амфиболитовой серий и насчитывают 2 млрд. т руд при среднем содержании железа 34%. Кроме того, в супракрустальном поясе обнаружена сульфидная минерализация (пирротин, халькопирит, кубанит, галенит, сфалерит, зигенит и др.). Соотношения изотопов серы в сульфидах близки к метеоритному стандарту; свинец же из галенита отличается исключительно низким содержанием радиогенных изотопов.

Таким образом, по мере развития методов изотопной геохронологии начало процессов рудообразования, как и формирования континентальной земной коры, отодвигается все дальше в глубь геологической истории. Вместе с тем становится очевидным большое разнообразие раннедокембрийских структур. Этим определяются и большие трудности при сопоставлении супракрустальных поясов разных континентов и оценке их перспектив в отношении минеральных месторождений. Наглядным примером служат супракрустальные пояса кратона Карнатака в Южной Индии. Они разделяются на три типа — Читрадурга, Бабабудан, Саргур, из которых только последний обнаруживает известное сходство с никеленосными супракрустальными поясами Западной Австралии.





Яндекс.Метрика