22.03.2021

Принципиальные различия гипергенеза докембрия и фанерозоя


За последние два десятилетия в трудах академика А.В. Сидоренко и его школы развиваются идеи «о принципиальном сходстве геохимических факторов гипергенеза на всем протяжении обозримой геологической истории Земли», которые получили широкий отклик на страницах геологической печати, став своеобразным катализатором изучения докембрия и его металлогении. В качестве одного из доказательств выдвигаемых положений докембрия отмечается «с одной стороны, обычность переотложенных и оставшихся элювиальных образований, а с другой — полное отсутствие сколько-нибудь необычных экзотических продуктов гипергенеза». Особое внимание при этом обращается на широкое развитие среди докембрийских образований кор выветривания как источника осадочного материала и на «установление принципиального сходства докембрийских и фанерозойских кор выветривания (по строению элювиального профиля и составу пород».

Поскольку в литературе по докембрийским корам выветривания приводится мало конкретного сравнительного материала, представляется необходимым остановиться на этом вопросе. Очевидно, что выветривание, как комплекс процессов, приводящий к установлению равновесия на границе атмосферы и литосферы, действует постоянно, обусловливая разрушение скальных пород и формирование осадочного чехла. Вероятно, для естественного хода этих процессов совсем необязательно формирование «мощных кор химического выветривания», ибо дезинтеграция и гидролиз вещества (вплоть до химической дифференциации) могут протекать по пути переноса, в процессе седиментации, диа- и катагенеза. Мощные же коры выветривания — покровные геологические тела, представленные элювием, — знаменуют собой особые эпохи развития крупных регионов, характеризующиеся не только стабилизацией тектонического режима, развитием влажных климатов, но и действием ряда других факторов: фиксированием дневной поверхности корневой системой наземных растений от постоянной денудации (размыв, растворение, выдувание), развитием растительного покрова и грунтовых вод как основных агентов выветривания горных пород. Именно эти факторы определяют важнейшую особенность кор выветривания — быть своеобразной «геохимической кухней», где происходит интенсивная миграция;, перераспределение и одновременно концентрация отдельных элементов и соединений на гипергенных барьерах, что в конечном счете и формирует экзогенную минерагению региона.

Таким образом, каждая эпоха корообразования одновременно является эпохой гипергенного рудообразования и характеризуется строго определенным набором гипергенных рудоносных формаций: боксито-, железо-, марганце- и никеленосных, а также формаций россыпей, огнеупорных глин и др. Если действительно: «геохимические условия раннедокембрийского гипергенеза были принципиально близки с геохимическими условиями гипергенеза в фанерозое», то логично ожидать одинаковость и рудоносных гипергенных формаций. В осуществление этой идеи ведутся поиски в докембрии промышленных месторождений бокситов, марганцевых и других руд, но практически ни одного промышленного месторождения гипергенных полезных ископаемых, непосредственно связанных с корами выветривания, до сих пор не было обнаружено. Поиски продолжаются. Из этого видно, насколько важно в практическом смысле решение проблемы о реальной перспективности отложений докембрия, о возможности (или невозможности) обнаружения среди них гипергенных месторождений.

Анализ материалов по размещению промышленных месторождений экзогенных полезных ископаемых (и, в частности, гипергенных) приводит к совершенно однозначному выводу о том, что в истории Земли имеет место прогрессивно-пульсационный рост их запасов, обусловленный длительным процессом осадочной дифференциации вещества. При этом месторождения, непосредственно связанные с корами выветривания, проявляются лишь с девона (рис. 1, см. вкл.)

Продуктивность эпох гипергенного рудообразования, соответствующих, как отмечено выше, эпохам корообразования, постоянно растет и достигает максимума к настоящему времени. Принципиально важно отметить, что более 80% бокситов, марганцевых руд, гипергенных руд никеля и кобальта, основные запасы россыпного золота, алмазов, редких и рассеянных элементов, богатых руд железа и других важнейших ископаемых в настоящее время извлекается из осадочных и элювиальных месторождений наиболее молодой олигоцен-четвертичной эпохи корообразования продолжительностью около 30 млн. лет. Важен и другой факт: формационные типы месторождений, из которых добываются эти полезные ископаемые, практически не имеют аналогов среди более древних образований. Уже одно это позволяет ставить под сомнение основные положения концепций об отсутствии резких различий в гипергенезе докембрия и фанерозоя и полной аналогии докембрийских кор выветривания фанерозойским.

Отличительные особенности фанерозойских кор выветривания. Для всех эпох фанерозойского корообразования (D3, C1; T3—I1; K1; Р; N—Q) характерно широкое развитие кор выветривания каолинитового и латеритного профилей, общая мощность которых составляет десятки и часто сотни метров. Как в одном, так и в другом профилях выветривания обращает на себя внимание интенсивный вынос щелочей, щелочных земель, кремния и резкое сокращение объемного веса пород. Нетрудно представить себе, какие огромные массы вещества были перемещены в процессе этого грандиозного явления. И не только перемещены, но и дифференцированы с образованием многочисленных крупных месторождений гипергенных полезных ископаемых.

Важно обратить внимание на следующий факт: мерилом поведения нижней границы фанерозойских кор выветривания обычно считается начало глинизации материнских пород, т. е. интенсивный гидролиз вещества, сопровождающийся выносом щелочных земель и сокращением объемного веса пород. При этом частичная хлоритизация, соссюритизация, серицитизация гипогенных минералов не принимается во внимание, так как глубина ее проникновения в настоящее время определяется многими сотнями метров. Например, в скважинах хлоритизация и серицитизация по отдельным зонам отмечались на глубинах 9—10 км. Эти в значительной мере изохимические преобразования, хотя и имеют гипергенную природу, но не формируют экзогенную минерагению крупных регионов земной коры.

Таким образом, при анализе фанерозойских разрезов к коре выветривания принято относить толщу пород мощностью в десятки и иногда сотни метров, сохраняющих реликтовую структуру субстрата, но сложенную существенно иным веществом как химически и минералогически, так и физически. Изменение их химического состава обусловлено выносом щелочей, щелочных земель, кремнезема, а в ряде случаев и железа, привносом гидроксильных групп и воды. В минеральном составе продуктов фанерозойского (точнее, постдевонского) выветривания преобладают водные алюмосиликаты (минералы групп гидрослюды, монтмориллонита и каолинита), минералы окислов и гидроокислов железа, алюминия, титана и других элементов гидролизатов. Объемный вес формирующихся пород резко сокращается. Перечисленные выше преобразования пород в фанерозойских корах выветривания обычно сопровождаются процессами гипергенного метасоматоза, существенно искажающими общую картину гипергенеза.

Отличительные особенности докембрийских кор выветривания. Что же представляют «наиболее мощные коры выветривания докембрия...?». Сразу отметим, что слово «мощные» применительно к докембрийским корам выветривания всегда исчезает как только исследователи обращаются к описаниям конкретных разрезов древнего элювия. Количество таких описаний, особенно детально минералогически и химически изученных профилей, в опубликованной литературе весьма ограничено.

По мнению многих исследователей классическая область развития докембрийских кор выветривания — Балтийский щит, где «выявлено и наиболее детально изучено основное количество докембрийских кор выветривания, известных сейчас на территории России». Описание докембрийских кор выветривания других районов имеется в следующих работах.

Анализируя имеющиеся материалы, можно прийти к такому выводу: наблюдающиеся в настоящее время разрезы кор выветривания нигде не превышают первых метров, т. е. отличаются от мощностей фанерозойских кор выветривания на 1—2 порядка! Встречаемые в ряде работ упоминания о мощностях 20—60 м всегда объясняются отнесением к корам выветривания, химически недифференцированных материнских пород, подвергшихся лишь самым начальным стадиям изменения, где темноцветные минералы частично хлоритизированы, плагиоклазы соссюритизированы, серицитизированы, где наблюдаются растрескивание кварца и прочие процессы, характерные для различных видов преобразования пород (метасоматоз, гидротермальная переработка, воздействие гипергенных процессов на глубине). Соответственно кора выветривания, т. е. комплекс первично глинистых продуктов, возникших в процессе поверхностного гидролиза субстрата, сопровождающегося выносом щелочей, щелочных земель, кремнезема и уменьшением объемного веса, если и наблюдается, то в зачаточном виде (рис. 2).


Описывая конкретные примеры докембрийских кор выветривания, исследователи, как правило, отмечают, что в современных разрезах ими наблюдались только мета-морфизованные продукты зон дезинтеграции, выщелачивания и гидрослюдистого изменения. Правда, следует отметить о стремлении многих исследователей установить зону каолинизации в разрезах докембрийских кор выветривания. Весьма показательна в этом отношении, например, работа В.А. Соколова и К.И. Хейсканена, где авторы к протерозойской (ятулийской) коре выветривания относят «породы кварц-серицитовые зеленовато-серые с нарушенной гранитной структурой нередко со значительным рассланцеванием..., основную массу породы составляет тонкочешуйчатый серицит». Эти серицитовые сланцы вниз по разрезу переходят в выветрелый трещиноватый гранит. Мощность их нигде не превышает первых метров. Химический состав серицитовых сланцев и гранитов практически одинаков (см. табл.).

Несмотря на это, авторы предпринимают попытку представить верхнюю часть слоя серицитовых сланцев как каолинитовую зону. Для этого предполагается, что нижняя часть серицитовых сланцев возникла за счет метаморфизма гидрослюд, а верхняя — «каолинитовая» — была обогащена «калием после захоронения коры выветривания в результате действия на исходные глинистые (каолинитовые. — Б. М.) продукты выветривания щелочных грунтовых вод».

Через 10 лет почти дословно, но без ссылок на предыдущие работы, аналогичный механизм исчезновения существовавшей некогда каолинитовой зоны ятулийской коры выветривания был описан А.С. Корякиным. Некоторые исследователи идут дальше: «Наличие высокоглиноземных пород в переотложенных метаморфизованных корах выветривания Патомского нагорья и Кольского полуострова свидетельствует о развитии в докембрии и латеритных кор выветривания, материнскими породами которых среди прочих могли быть и граниты». Существуют и такие, не обоснованные фактическим материалом, высказывания, как: «Древние коры химического выветривания ... часто являются вместилищем и источником многих полезных ископаемых»; «Первичными осадочными образованиями предположительно были: ... латериты, бокситы»; «Развитие в докембрии процессов латеритизации и бокситообразования как регионального явления...» и т. д. Может сложиться впечатление о действительно широком развитии в докембрии процессов гипергенного рудообразования. Ho, к сожалению, в настоящее время среди докембрийских отложений не известно ни одного разреза латеритной, либо каолинитовой коры выветривания, ни одного промышленного месторождения гипергенных полезных ископаемых, аналогичных сформировавшимся в фанерозое.

Исследователи докембрия Балтийского щита — Н.Б. Бекасова, Д.Д. Мирская, Г.Ю. Пушкин — вынуждены были написать о том, что в докембрии «коры выветривания полного профиля в настоящее время не установлены». Правомерно задать вопрос, не установлены, потому что их не было или потому что они размыты? Практически все исследователи, с работами которых нам удалось ознакомиться, отвечают однозначно: они были, но размыты. Вот например: «Почти во всех без исключения случаях при изучении кор выветривания в докембрии речь идет о фрагментах, сохранившихся самых нижних (глубоких) горизонтов элювия», «в настоящее время мы видим лишь нижнюю, сохранившуюся от размыва часть коры выветривания, относящуюся к гидрослюдистой зоне. В более высоких ее горизонтах процессы заходили значительно глубже и здесь могли образовываться каолинит и, по-видимому, свободные гидроокислы алюминия». Если это так, то следует согласиться, что примечательной особенностью докембрийских эпох корообразования является присутствие в те времена каких-то процессов, какой-то силы, которая в нужный ей момент уничтожала сформированную до этого мощную кору выветривания, сложенную интенсивно химически переработанными породами (каолинами, латеритами, охрами и пр.). И странно, что эта «сила» исчезла именно в начале девона, т. е. как раз тогда, когда мы наблюдаем появление в геологическом разрезе промышленно рудоносных гипергенных формаций! (см. рис. 1).

Практически единственным «доказательством» былого развития мощных кор глубокого химического выветривания выдвигается факт обнаружения среди докембрийских образований «крайне зрелых терригенных осадочных пород и их хемогенных дифференциатов». Ho почему эта дифференциация должна была иметь место обязательно в корах выветривания?

Уже 10 лет назад нами была высказана иная точка зрения на характер докембрийского гипергенеза, собраны доказательства отсутствия в докембрии мощных кор глубоко химического выветривания и обосновано положение о том, что «характерными особенностями докембрийского гипергенеза, связанными с более высокими температурами, резко повышенным содержанием углекислого газа в атмосфере, отсутствием растительности на континентах являлись интенсивный гидролиз алюмосиликатов и площадной смыв его продуктов в бассейны осадконакопления».

Принципиально иные обстановки преобразования пород и гипергенной дифференциации вещества, очевидно, должны были приводить (и приводили) к возникновению, с одной стороны, экзогенных, принципиально иных рудных формаций и, с другой, к невозможности возникновения группы рудоносных формаций, непосредственно связанных с корами выветривания.

Согласно полученным выводам, поверхностный гидролиз вещества протекал в весьма агрессивной водной среде, характеризующейся более высокой температурой, повышенной кислотностью, иными концентрациями и соотношениями элементов и др. Если это так, то особенности докембрийского гипергенеза, очевидно, должны были наложить свой отпечаток на экзогенную минерагению того времени.

1. Естественно, что ни о каком процессе природного разделения алюминия и кремния, который бы сопровождался образованием латеритных покровов в условиях докембрийского гипергенеза, не могло быть и речи. Алюминий мог выщелачиваться из пород только кислыми и ультракислыми гидротермальными растворами, образуя линзовидные и пластовые залежи силикатных диаспоритов типа известных на Алагульском месторождении в юго-западной Монголии, либо накапливаться на карбонатных закарстованных поверхностях вблизи морских побережий.

2. Железо в осадочном процессе докембрия могло накапливаться только в водных бассейнах, куда оно поступало совместно с другими элементами. Нельзя представить такой геохимический барьер, на котором осаждалось только железо. Это позволяет однозначно и отрицательно ответить на вопрос о возможности обнаружения среди докембрийских толщ месторождений богатых (с содержанием железа > 60%) экзогенных руд железа. Подобные руды могли возникать только в корах выветривания, т. е. начиная с девона, либо при эндогенной дифференциации вещества. Бытующие у геологов представления о богатстве железными рудами докембрийских образований основаны на недоразумении. Дело в том, что железистые кварциты докембрия широко используются металлургической промышленностью только благодаря легкости их обогащения и получения концентратов с содержанием железа более 60%. Например, бортовые содержания «магнитного железа» на эксплуатируемых докембрийских месторождениях Кривого Рога (при средних содержаниях железа около 25%) составляют 14—16%, при этом общие запасы железистых кварцитов оцениваются в первые сотни

миллиардов тонн. В то же время лишь Западно-Сибирский железорудный бассейн палеогенового возраста содержит около 400 млрд. т железных руд со средним содержанием железа 30—35%. Следует также обратить внимание на олигоцен-четвертичные латеритные покровы тропической зоны Земли, как правило содержащие более 20% железа. Суммарные запасы железа в этих покровах составляют многие триллионы тонн. Эти руды не используются промышленностью только из-за сложности обогащения.

3. Марганцевые докембрийские руды, известные на ряде древних щитов, пока что вообще не используются промышленностью из-за низкого содержания рудного компонента и сложности обогащения. Одним из основных типов промышленных месторождений марганца за рубежом, иногда по недоразумению относимых к докембрию, являются кайнозойские коры выветривания на архейских и протерозойских обогащенных марганцем породах — гондитах и кодуритах.

4. Основной промышленный тип никелевых руд за рубежом — нонтрониты и охры кайнозойских кор выветривания на ультраосновных массивах. Подобные образования полностью отсутствуют в докембрии. Тальковые и пирофиллитовые сланцы, залегающие на ультрабазитах докембрия и некоторыми исследователями принимаемые за их кору выветривания, не содержат промышленных концентраций никеля. Перечень подобных примеров полного отсутствия в докембрии полезных ископаемых, генетически связанных с корами выветривания, можно продолжить, обратив внимание, например, на отсутствие среди докембрийских отложений элювиальных россыпей, элювиальных накоплений фосфоритов, каолинов и многих других полезных ископаемых.

Ho особенности гипергенеза докембрия проявились не только в отсутствии рудоносных формаций, характерных для фанерозойских эпох корообразования. Этому периоду земной истории присуща своя, принципиально иная экзогенная металлогения, обусловившая развитие особых типов рудоносных формаций. В.З. Негруца и Т.Ф. Негруца приводят, например, следующий перечень осадочных рудоносных формаций докембрия Балтийского щита, которые, по их мнению, обнаруживают прямую или косвенную связь с докембрийскими корами выветривания: «Карельская эпоха была периодом формирования принципиально новых типов осадочных формаций, каждая из которых характеризуется своей металлогенической специализацией: монокварц-конгломератовая — золото-урановой (Коли, Эно и др.); олигомиктово-песчаниковая — медной (Воронов Бор, Кукасозеро, Маймярви); черносланцевая — медно-кобальтовой и ванадиевой (Прионежье, Соанлахти, Печенга, Лехта, Куалаярви, Имандра — Варзуга); карбонатно-сланцевая — золото-полиметаллической (Приладожье, Соваярви, Кукасозеро); фосфатно-карбонатная — золоторудной кварц-доломитовой (Куолаярви, Тулумозеро); карбонатная (морской ятулий) — марганцевой и железорудной (Суоярви, Печенга)».

Особенно следует обратить внимание на наиболее продуктивные, свойственные докембрию формации черных сланцев, железистых кварцитов и рудоносных конгломератов. Закономерности их формирования и, главное, мобилизацию разнообразных рудных компонентов (Fe, LI, Au, V, Ni, Co и др.) трудно объяснить элювиальными процессами, «принципиально тождественными» фанерозойским. И, наоборот, стоит нам лишь более пристально остановиться на особенностях докембрийского гипергенеза, обусловленных естественным ходом эволюции Земли со времени ее возникновения, как мы получаем ряд конкретных закономерностей локализации докембрийских рудоносных формаций и соответственно критериев их поисков.





Яндекс.Метрика