22.03.2021

Литогенетическая модель прогнозно-металлогенической оценки докембрийских щитов


Достижения металлогенической науки и практика геолого-разведочных работ свидетельствуют о ведущей роли докембрийских щитов в обеспечении возрастающих потребностей народного хозяйства полезными ископаемыми. Создание научных основ реализации потенциальных возможностей докембрийских щитов связано с совершенствованием методики их прогнозно-металлогенической оценки и поисков месторождений докембрия. Достоверность и детальность такой оценки, определяющей, в конечном счете, эффективность поисковых работ, — прямая функция достоверности и полноты знаний закономерностей строения и развития раннедокембрийских внешних оболочек Земли. Путь к разработке этой фундаментальной проблемы естествознания лежит в создании количественных моделей строения и развития конкретных структурно-вещественных комплексов докембрия, вмещающих основную часть мировых запасов благородных, радиоактивных, цветных, редких, черных металлов, мусковита и др. Рассматривая эту проблему, А.В. Сидоренко подчеркивал необходимость углубленного изучения многократно повторяющихся процессов седиментогенеза и метаморфизма (в том числе ультраметаморфизма) пород, так как именно эти процессы обусловили отличный от фанерозоя «эндогенный» облик докембрийских формаций.

Все многообразие породо- и рудообразующих процессов составляет два принципиальноотличных класса явлений: созидательный и преобразующий. В класс созидательных входят плутогенные и седиментогенные процессы; диаметаморфогенные и другие аналогичные процессы составляют второй большой класс явлений. Сами по себе эти явления ничего не создают. Они только преобразуют то, что возникло в связи с седиментогенезом и магматизмом.

Поведение преобразуемого вещества предопределяется его исходными вещественными и структурно-текстурными параметрами, являющимися функцией среды образования породы. Интенсивность преобразований и среда породообразования зависят от тесно взаимосвязанных между собой тектонического режима и климата, т. е. имеют единую первопричину. Этим определяется неразрывная связь созидательных и преобразующих эндогенных и экзогенных факторов образования пород и руд. В полном виде эта связь описывается замкнутыми спаренными между собой дометаморфическими и метаморфическими кругами — циклами. Дометаморфический цикл включает гипергенные, седиментогенные, вулкано-плутонические и сопровождающие их диагенетические, автометасоматические, эпигенетические и гипогенные процессы. Метаморфический цикл объединяет разнотемпературные процессы прогрессивного и регрессивного преобразования пород. Связующими звеньями между этими циклами выступают гипергенные и гипогенные факторы. Первые, обеспечивая экзогенное преобразование эндогенных формаций, переводят магматогенное и метаморфо-метасоматическое вещество в осадочное; вторые являются предвестником начала метаморфо-метасоматического цикла, преобразующего исходное состояние вещества (в том числе осадочных и гипергенных пород) в эндогенное. При благоприятных условиях метаморфизма в неизмененном состоянии остаются только метаморфогенные образования регрессивной стадии метаморфического цикла; все остальные, включая и структурновещественные характеристики прогрессивной стадии метаморфического цикла, видоизменены. Вполне понятно, что изменялись не только породы, но и связанные с ними руды.

Условиями многих исследователей доказано многократное последовательное проявление в докембрии дометаморфических экзогенных и эндогенных процессов. При этом образования ранних циклов играли (по отношению к вещественным проявлениям новых циклов) роль вмещающей рамы, субстрата, источника, структурно и вещественно приспосабливаясь к условиям новых динамических и термальных режимов. Очевидно, что учет всех этих явлений, их породо- и рудообразующее значение и место в формировании промышленных руд — безусловное условие полноты и достоверности знаний закономерностей распределения месторождений полезных ископаемых, их эффективного прогнозирования и поисков. Отсюда следует, что металлогенический анализ и основывающаяся на нем прогнозная оценка на полезные ископаемые составляют высшую, ступень познания геологических объектов. Важнейшие непременные элементы его — палеореконструкции (географические, вулканологические, интрузивные, метаморфо-метасоматические, тектонические, металлогенические), основа осуществления которых — принцип эволюционно осложняющегося единства докембрия и фанерозоя.

Сравнительный генетический анализ докембрийских и фанерозойских осадочных, вулканогенных, интрузивных и связанных с ними гидротермальных и метасоматических образований свидетельствует о единстве общих закономерностей и периодичности породо- и рудообразующих процессов на всем протяжении геологической истории Земли. Наиболее яркое свидетельство такого единства — цикличность осадконакопления и строгая закономерная связь между этапностью развития трансгрессий и регрессий бассейнов, с одной стороны, и этапностью вулканизма, интрузивного магматизма, складчатости и метаморфо-метасоматических преобразований пород — с другой. Докембрийские циклы, как и фанерозойские, отмечают последовательное и направленное развитие территорий от состояния пенепленизированной суши к обстановке их максимального погружения и накопления в их пределах наиболее глубоководных отложений и постепенного поднятия и более или менее полного осушения. Так же, как и в фанерозое, начальным этапам докембрийских циклов свойственны проявления магматизма преимущественно основного состава; для средних и конечных этапов этих циклов характерно существенное усиление вулканизма и роли интрузий ультраосновного и основного в начале, среднего и кислого состава — в конце цикла; завершающие этапы сопровождаются складчатостью, гранитообразованием, метаморфизмом и метасоматозом.

Поразительно соответствие продолжительности и этапности развития бассейнов осадконакопления фанерозойских и докембрийских циклов. В восточной части Балтийского щита в интервале времени 2750—1650 млн. лет проявились семь полных трансгрессивно-регрессивных циклов (от древних к молодым): сумийский, сариолийский, сегозерский, онежский, ладожский, вепсийский и хогландский. Имеющиеся датировки геохронологических рубежей устанавливают продолжительность каждого такого цикла в 150—200 млн. лет, в среднем около 160 млн. лет. Именно такими цифрами, как известно, определяется продолжительность фанерозойских циклов. Каждый из перечисленных циклов объединяет две-три мегаволны трансгрессий и одну-две мегаволны регрессий; и те и другие в свою очередь фиксируют две-три макроволны (распадающихся на мезо- и микроволны) развития бассейнов. Такое же строение свойственно фанерозойским циклам. Образования каждой волны развития бассейнов отмечают неповторимый этап направленного развития литосферы и характеризуются комплексом своих, более или менее четко выраженных, в том числе и специфических металлогенических особенностей.

Сравнительное сопоставление результатов проявления разновозрастных циклов вскрывает периодичность развития литосферы, более крупную, чем циклы. Она устанавливается как мегациклы. В истории Балтийского щита их пять: саамский, лопийский, карельский, рифейский и фанерозойский. Каждый мегацикл знаменует преобразование литосферных плит, охватывающих весь комплекс явлений от начала деструкции стабилизированности областей до полной консолидации земной коры. Соответственно ранние и средние циклы полных мегациклов знаменуют преимущественное поступательно-прерывистое расширение и углубление бассейнов осадконакопления при одновременной направленной базификации литосферы; поздним и завершающим циклам свойственны резкое усиление складчатых деформаций, широкое проявление гранитизации, увеличение площадей интенсивности метаморфизма, всеобщее поднятие и глубокая денудация. Геологическое выражение результатов этих процессов — структурно-денудационные поверхности в основании осадочного чехла древних платформ на границе верхнепротерозойского (рифейского) и нижнепротерозойского (карельского — афебийского) комплексов, между протерозоем и археем, в основании комплексов пород, заполняющих структуры типа так называемых архейских зеленокаменных прогибов. Все они сопровождаются корами химического выветривания.

Время становления и геологическое выражение перечисленных границ не одинаковы для разных структур и сильно отличаются на разных континентах. Однако сформировавшие их процессы вписываются в достаточно четкие возрастные границы, соответствующие примерно интервалам времени 600—900, 1600—1900, 2600—2900 и 3600—3900 млн. лет назад, т. е. продолжительностью 300 млн. лет каждый. Именно эти временные интервалы устанавливаются как глобальные орогенические или метаморфические эпохи. Более полно отражает их геологическую сущность введенное А.А. Богдановым и развиваемое И.Б. Борукаевым понятие кратонизация. По сути своей они знаменуют революционные эпохи в формировании слоистого строения литосферы. Основную созидательную роль в становлении слоистых оболочек земной коры играли более длительные по времени (700 млн. лет) эволюционные этапы мегациклов. Заключительные стадии эволюционного развития мегациклов отмечаются максимальной активностью биогенных факторов литогенеза и наиболее мощным конседиментационным рудообразованием. Для революционных этапов, наряду с вулканоплутогенным и гипогенно-гидротермальным рудообразованием, характерны повсеместное термальное преобразование уже сформировавшихся пород и руд и их переход в метаморфо-метасоматическое состояние. Судя по закономерностям вертикального размещения литогенетических формаций, эволюционные этапы тектогенеза сопровождались гумидным, революционные — аридным климатами; при этом для начала и середины циклов были характерны условия жаркого климата; завершающим этапам циклов, часто сопровождавшимся мощным вулканизмом, свойственны признаки формаций ледового или осадочно-вулканогенного литогенеза.

Таким образом, каждый полный мегацикл представлен начальным эволюционным и поздним революционным полукругами экзогенно-эндогенного круговорота породо-и рудообразующего вещества; докембрийские мегациклы полные, фанерозойский — неполный и представлен только образованиями эволюционного полукруга. Важнейшее следствие этого — то, что фанерозойские образования, в отличие от докембрийских не прошли основную стадию метаморфо-метасоматических преобразований.

Очевидно, что чем древнее цикл, тем больше количество раз его структурновещественные и металлогенические проявления испытали на себе воздействие тектонических, метаморфо-метасоматических и гипогенно-гипергенных преобразований и тем ближе они по своим термально-структурным характеристикам эндогенным формациям. Вместе с тем вполне отчетливы признаки необратимо направленного развития литосферы. Они свидетельствуют о том, что образования каждого цикла, каждых его стадий, фаз и импульсов знаменуют неповторимые этапы развития внешних и внутренних оболочек Земли; уместно предположить и соответствующие изменения их металлогенической специализации.

Исключительно сложная временная составляющая металлогенического анализа докембрийских щитов усугубляется не менее сложной их структурно-фациальной неоднородностью.

На примере карелид восточной части Балтийского щита установлено, что в раннем докембрии (как и в фанерозое) сосуществовали, закономерно и последовательно сменялись во времени и мигрировали на площади четыре основных типа тектонических режимов и соответствующих им структур и процессов: платформенные, рифтогенные, геосинклинальные и орогенные. В начале мегациклов доминировали платформенная и рифтогенная обстановки, в середине — геосинклинальная, в конце — орогенная. Области преимущественно платформенного литогенеза характеризуются низкими ступенями метаморфизма, слабым проявлением и низкотемпературным типом орогенных процессов и явлений тектоно-магматических активизаций; для областей геосинкли-нального литогенеза типичны высокотемпературный метаморфизм и метасоматоз, интенсивное и полное проявление всей гаммы орогенных образований и более интенсивные процессы тектоно-магматических активизаций.

Из анализа следуют по меньшей мере три чрезвычайно важных для металлогенических построений вывода.

1. Время и место проявления тектонических режимов в докембрийские (как и в фанерозойском) мегациклы были разными для разных структур.

2. В эпоху раннедокембрийских мегациклов сосуществовали три тектонически разные области.

Первый тип структур представлен Карельским мегаблоком, прошедшим в раннем протерозое развитие по схеме платформа—рифт—платформа—ороген или платформа—ороген. Здесь нижнепротерозойская оболочка (сариолий, ятулий, суйсарий) метаморфизована в фацию зеленых сланцев, полого дислоцирована, не прорвана гранитоидами и сложена высокозрелыми мелководными отложениями в чередовании с траппами.

Второй тип структур характеризует Свеко-Ладожский мегаблок, развивавшийся в нижнем протерозое по схеме платформа—геосинклиналь—ороген; для него типичен высокоградиентный зональный метаморфизм, широкое проявление гранитизации и метасоматоза, сложная изоклинальная складчатость, тектоническое «эшелонирование» и преобладающее распространение пелагических, в том числе турбидитных, отложений в ассоциации с подводными лавами основного, кислого и реже ультраосновного состава.

Третий тип структуры, занимающий пограничное положение между двумя другими (Печенгско-Имандроворзугский, Пана-Выгозерский, Мало-Янисярвинский структурные пояса восточной части Балтийского щита), обладает конвергенцией признаков как платформенных, так и геосинклинальных структур и отличается ясновыраженной зональностью метаморфизма, складчатости, осадконакопления и соответственно рудогенеза. Для него намечается развитие по схеме платформа—рифт—геосинклиналь—ороген. Последовательная смена типов тектонических режимов и соответственно конвергенция типов тектонических структур определяет политектонический характер раннедокемб-рийских тектогенов и, как следствие этого, дискуссионность трактовки их тектонической природы.

3. Развитие земной коры в течение полного мегацикла шло от платформенного к геосинклинальному (через рифтогенное), затем к орогенному и снова к платформенному состояниям.

4. Структуры с различным тектоническим режимом развития соприкасаются по тектоническим швам, которые фиксируют блоки, отделенные глубинными разломами; возможно, имеет место сочленение сегментов литосферы, ранее отделенных друг от друга.

Сравнительный анализ времени и мест проявления определяющих параметров экзогенных и эндогенных породо- и рудообразующих процессов раннепротерозойского мегацикла на территории восточной части Балтийского щита показывает следующее.

1. Единую направленность и тесную взаимосвязь экзогенных и эндогенных породо-и рудообразующих процессов. Существование такой связи особенно наглядно проявляется при сравнении палеогеографических, палеотектонических и палеометаллогенических схем со схемами метаморфической, геохронологической и тектонической зональности.

2. Эволюцию тектонического режима земной коры в течение полного докембрийского мегацикла от платформенной стабилизации через все переходные стадии активизации к режиму максимального раскрытия областей морского осадконакопления и проникновения на поверхность ультраосновного расплава («океанизация») и далее к режиму закрытия бассейнов осадконакопления, всеобщего термодинамического преобразования вновь сформированного стратиграфического слоя литосферы и тектонической стабилизации областей завершенной складчатости, определявшей окончательный переход территории в кратонное состояние.

3. Проявление в раннепротерозойском мегацикле истории Земли (как это свойственно фанерозою, согласно Е.Е. Милановскому) следующих одна за другой эпох усиления деформаций сжатия и растяжений. На протяжении первых 600 млн. лет (от 2750 до 2150 млн. лет) раннепротерозойского мегацикла пульсационная смена эпох расширения (первая половина каждого цикла) и сжатия (вторая половина циклов) шла на фоне направленного преобладания расширения над сжатием, что свойственно фанерозою. Во второй половине мегацикла, в период от 2150 до 1650 млн. лет ритмичная смена эпох расширения и сжатия, или трансгрессий и регрессий, шла на на фоне направленного сжатия; это, возможно, способствовало постепенной консервации в земной коре мощной тепловой энергии и ее разгрузке, обусловившей отличный от фанерозоя, регионально метаморфизованный и гранитизированный облик раннепротерозойской стратисферы (как и докембрия вообще).

Выведенная модель строения и развития докембрийской стратисферы и прослеживание с помощью этой модели эмпирических связей рудных объектов со стратиграфическими уровнями и соответствующими им по возрасту интрузиями, типами пород, литогенетическими ассоциациями, фациально-палеогеографическими, палеовулканическими и палеотектоническими обстановками, приводит к существенной доработке и принципиальным уточнениям существующих представлений, а в итоге к разработке новой модели раннедокембрийского рудогенеза. Сущность этой модели сводится к тому, что докембрийский рудогенез предопределялся теми же общими закономерностями, что и рудообразование в фанерозое. Особенностями его является: а) огромная продолжительность, полицикличное проявление и последовательное наложение друг на друга экзогенных и эндогенных процессов, их конвергенция и в основном единое рудоконцентрирующее направление рудообразующих и рудопреобразующих процессов; б) полигенность и полихронность рудных формаций; в) более высокий, по сравнению с фанерозоем, метаморфизм рудных концентраций, обеспечивший дополнительную контрастность сингенетичных руд и возникновение новых рудных залежей, а следовательно, увеличение количества и объемов рудных объектов, рентабельных для промышленного освоения; г) предполагаемая специфичность палеогеохимических обстановок и меньшая мощность земной коры, обеспечивших более активное, чем в фанерозое, участие в процессах экзогенеза, эндогенных поступлений рудного вещества.

На основе этой модели одновременно с существенным уточнением рудообразующих и рудолокализующих факторов, усовершенствованием системы критериев прогнозирования теоретически намечается принципиально новая метагипергенная группа метаморфогенной серии (в понимании В.И. Смирнова) месторождений благородных, цветных, редких и черных металлов. Поскольку такие месторождения перекрыты более молодыми докембрийскими отложениями, вместе с которыми они метаморфизованы и дислоцированы, их обнаружение связано с организацией глубинных поисков. Наиболее благоприятна для поисков метагипергенных месторождений зона контакта протерозоя и архея, в первую очередь погребенные прибортовые части раннепротерозойских синклинорных структур в узлах их пересечения с архейскими зеленокаменными прогибами.





Яндекс.Метрика