Литология, метаморфизм и особенности металлогении докембрия срединных массивов Среднеазиатского складчатого пояса

Докембрийские комплексы метаморфических пород Среднеазиатского складчатого пояса характеризуются исключительной выдержанностью литолого-петрографического состава, регионального метаморфизма и металлогении. Только самый поздний, верхнерифей-вендский неметаморфизованный комплекс отличается от более древних формационным разнообразием.

Архейский комплекс в рассматриваемом регионе сложен кристаллическими породами и ультраметаморфическими образованиями: гнейсами, кристаллическими сланцами, амфиболитами, кварцитами, кальцифирами, мраморами, эклогитами, мигматитами, анатектитами. Для пород архея характерна углеродистость в виде графита и графитизированного, тонко распыленного углистого вещества. Разрезы архейских пород имеют слоистое строение, обусловленное ритмичным переслаиванием пород разного состава. Внутри слоев местами наблюдается косая слоистость.

Состав архейских пород, реликты слоистых и косых текстур, псаммитовых и псефитовых структур, окатанность акцессорных минералов (циркона и ильменита), геохимические особенности и послойное распределение биогенного углеродистого вещества в породах свидетельствуют о том, что они образовались в конце архея в результате регионального метаморфизма ритмично-слоистых терригенных, песчано-алеврито-глинистых, терригенно-карбонатных, кремнистых, глинисто-кремнистых и карбонатных осадков.

В Западном Каратегине и Тахталыкской гряде среди обычной ассоциации кристаллических пород архея на разных стратиграфических уровнях присутствуют толщи конгломерато-анатектитовых гранито-гнейсов и конгломерате сланцев мощностью по несколько десятков метров с ярко выраженными реликтами псефитовых структур.

С архейским комплексом связано сингенетичное с исходными осадками железное оруденение (железистые магнетитсодержащие кварциты) и рассеянная минерализация редких и некоторых других элементов.

Нижнепротерозойский комплекс представлен кристаллическими породами сред ней ступени регионального метаморфизма, кристаллическими сланцами (биотито-кварцевыми, биотито-ставролито-кварцевыми, биотито-гранато-кварцевыми и др.), мраморами, кварцитами, амфиболитами. Всем породам присуща очень тонкая ритмичная слоистость и углеродистость, особенно характерная для кристаллических сланцев. Кристаллические породы нижнего, протерозоя образовались в конце раннего протерозоя за счет ритмично-слоистых глинистых и смешанных глинисто-карбонатных, глинисто-кремнистых и карбонатных осадков, содержавших значительные массы органического вещества (OB), накопившихся в условиях платформенного режима.

С углеродистыми разновидностями пород нижнего протерозоя Южного Тянь-Шаня и Кызылкумов связано сингенетичное с исходными осадками самородное и сульфидное оруденение благородных и цветных металлов, а также серно-колчеданное оруденение пластового типа, приуроченное к слоям углеродистых кристаллических сланцев.

Среднепротерозойский (нижнерифейский?) комплекс представлен очень тонкослоистой карбонатной формацией (мраморизованные доломиты и известняки) с подчиненными прослоями филлитов, кварц-хлоритовых и других, часто углеродсодержащих сланцев. По степени регионального метаморфизма средний протерозой отвечает низкой ступени фации филлитов и зеленых сланцев, резко отличаясь от глубокометаморфизованных пород архея и нижнего протерозоя, на которые он налегает несогласно, подстилаясь площадной корой выветривания.

Метаморфический комплекс среднего протерозоя образовался за счет глинистых, известково-глинистых и карбонатных тонкослоистых осадков, содержавших примесь OB. С углеродистыми породами связана сульфидная минерализация железа.

Среднерифейский комплекс во всех районах Средней Азии, кроме Среднего Тянь-Шаня, представлен субмиогеосинклинальными терригенными флишоидными формациями, большей частью богатыми OS. На фоне осадочных формаций резко выделяются вулканогенные формации Среднего Тянь-Шаня: ортофир-кварц-кератофировая формация свиты Большого Нарына и кварц-кератофировая формация кайнарской свиты хр. Большой Каратау. С углеродистыми осадочными формациями связана рудная минерализация благородных и цветных металлов осадочного генезиса. С вулканогенными формациями Среднего Тянь-Шаня связана минерализация железа и цветных металлов гидротермально-осадочного генезиса.

Верхнерифей-вендский комплекс отличается разнообразием формаций, отражающим дифференцированность тектонической зональности Средней Азии, возникшей после среднерифейской эпохи регионального метаморфизма и складчатости. В основном комплекс представлен терригенными и карбонатными флишевыми толщами, а также кремнистыми сланцами; в венде с ними ассоциируют тиллиты и тиллоиды (ледниково-морская формация).

Анализ материалов по литологии, метаморфизму и металлогении докембрия Средней Азии позволяет констатировать некоторые закономерности размещения рудной минерализации. Обращает внимание прежде всего тесная взаимосвязь рудного вещества с литологическим составом исходных осадочных пород, причем в концентрации рудного вещества важная роль принадлежит OB (углеродистым формациям).

В архейском разрезе углеродистое вещество не образует значительных скоплений; оно рассредоточено по всей толще кристаллических пород в точечной (тонкодисперсной) форме. В таком же распыленном состоянии обычно находится и рудное вещество: железо, благородные и другие металлы. В толщах нижнего протерозоя, где углеродистое вещество присутствует в значительном количестве почти во всех разновидностях парапород и главным образом в сланцах и кварцитах, составляя во многих прослоях до 50% объема, содержание металлов в углеродистых породах, как правило, значительно выше кларка, а местами образует рудные тела.

А.В. Сидоренко и Св.А. Сидоренко убедительно показали, что углеродистое вещество докембрия, включая и нижний докембрий, имеет биогенную природу. Отсутствие значительных концентраций биогенного, а вместе с ним и рудного вещества в толщах архея зависит не от недостатка этих веществ в архейских бассейнах осадконакопления. Количество биогенной массы в архейских морях было соизмеримо даже с количеством этой массы в современных морях, отличаясь лишь примитивностью первичных форм жизни. Также и общее количество рудного вещества в породах архея соизмеримо с его количеством в породах других комплексов докембрия. Причина, очевидно, в обстановке осадконакопления, которая существовала в архее и способствовала захоронению биогенного вещества именно в рассеянном состоянии. А вместе с ним в таком же состоянии осаждалось и рудное вещество. Региональный метаморфизм, как процесс изохимический, не обусловливал миграции и новой концентрации биогенного и рудного вещества, а приводил к их перекристаллизации.

Охарактеризовать обстановку архейского осадконакопления позволяет характер слоистости — наличие косых пачек, срезаемых вышележащими слоями, нередко с очень пологими углами. Это свидетельствует о том, что такие текстуры создавались в открытых и мелководных условиях под влиянием течений, периодически изменявшихся под воздействием ветров. В таких условиях осадки пребывали долгое время в окислительной среде, в которой OB осадка, главным образом его битумоидная часть, становилось осадителем металлов, успевало полностью разложиться, вследствие чего процессы концентрации и биогенного, и рудного вещества в архейском осадконакоплении были незначительны.

В раннем протерозое обстановка осадконакопления резко отличалась от архейской, насколько позволяют судить первичные отложения. Преобладающий глинистый состав исходных осадков, чрезвычайно тонкая слоистость, значительная углеродистость пород позволяют представлять процесс осадконакопления гораздо более медленным, чем в архее, и непрерывным, без перемывов и переотложений. На дне накапливались илистые осадки, обогащенные органическим веществом. В застойных условиях было господство закисной, восстановительной среды, и битумоидная часть OB сорбировала все поступающие рудные вещества.

Общий состав рудной минерализации нижнего протерозоя сходен с архейским, так как архейские породы были источником рудного вещества. Рудная минерализация имеет экзогенное происхождение. Раннепротерозойская суша, сложенная архейскими породами, имела равнинный рельеф, на котором развивалась мощная площадная кора выветривания. Смыв коры давал в бассейны терригенный мелкообломочный, хемогенный и рудный материал.

В сходных условиях формировался чехол среднепротерозойской платформы. Из рудной минерализации в среднепротерозойских породах выявлена железо-сульфидная, приуроченная к углеродистым филлитам, но возможно и обнаружение других.

Более сложная картина рудной минерализации среднерифейского комплекса вырисовывается по формационно-металлогеническим зонам. Две из них — Южно-Тянь-шань-Кызыл кумекая и Каратау-Таласская — несут в себе унаследованную от нижнего протерозоя минерализацию благородных и цветных металлов. Средне-Тяньшаньская зона активной подводной вулканической деятельности имеет медно-полиметаллический профиль рудной минерализации. Рудную минерализацию верхнерифей-вендского комплекса необходимо рассматривать также по зонам.

Роль процессов метаморфизма в рудогенезе необходимо изучать с геоисторических позиций, четко определяя роль и значение как регионального метаморфизма, так и его локальных процессов, в том числе и диафтореза. Это прежде всего важно потому, что они играли различную роль в образовании и формировании месторождений полезных ископаемых, т.е. в накоплении и дальнейшем преобразовании рудного вещества. Это обусловлено различной природой, сущностью, характером и временем проявления регионального метаморфизма и его локальных типов.

Региональный метаморфизм — процесс существенно изохимический и не сопровождался сколько-нибудь ощутимым привносом и миграцией как петрогенных, так и рудных компонентов. Для регионального метаморфизма характерна перекристаллизация вещества в твердом состоянии, и лишь региональный метаморфизм архейской эпохи в местах развития анатексиса сопровождался метасоматозом с миграцией компонентов в ограниченных масштабах. В архейскую эпоху формировались месторождения и рудопроявления железа, марганца, графита и др. Роль ультраметаморфизма — анатексиса и связанного с ним метасоматоза — сводится к перераспределению рудного вещества в ограниченных масштабах (не выходящих за пределы комплекса). Форма тел различная, в том числе и секущая.

В раннепротерозойскую эпоху регионального метаморфизма сформировались месторождения железа (железистые кварциты Северного Нуратау и др.) и серного колчедана (Ачикташ, Чумкартау) первично-осадочного генезиса, тесно ассоциирующие с углеродистой формацией.

В рифейском комплексе за счет осадочного и гидротермально-осадочного рудного вещества образовывались месторождения цветных и благородных металлов Кызылкумского, Бодайбинского, Таласского и Удоканского типов. Роль регионального метаморфизма и здесь сводилась главным образом к перекристаллизации рудного вещества, содержащегося в исходных породах.

Роль локальных процессов метаморфизма в рудогенезе — различная и отличается от роли регионального метаморфизма. Наиболее важное значение в практическом отношении принадлежит гидротермально-метасоматическим процессам, связанным с подводным вулканизмом, в результате которого возникают месторождения цветных металлов и никеля. Этот тип оруденения, так же как и осадочный, образуется до регионального метаморфизма, который накладывался на сформировавшиеся рудоносные комплексы. Другие же процессы локального метаморфизма (контактовый, диафторез и пр.) накладывались на регионально-метаморфизованные толщи и содержащееся в них стратифицированное оруденение осадочного и гидротермально-осадочного генезиса. При этом наложении обычно происходило перераспределение — растворение, переотложение, вынос рудного вещества из регионально-метаморфизованных стратифицированных рудных тел, — а при рудоносности самих накладывавшихся гидротерм возможен был и привнос новых рудных компонентов и формирование метаморфогенных полигенных рудных тел различной формы, в том числе и секущей, в значительной мере обусловленной разрывной тектоникой. Роль диафтореза в процессах рудогенеза определяется рудоносностью гидротерм, под воздействием которых он происходил, и рудоносностью подвергшихся диафторезу пород.

Таким образом, региональный метаморфизм, проявлявшийся в основном в эпохи глобальной тектономагматической деятельности, и локальные процессы метаморфизма, связанные с конкретными локальными геологическими явлениями, играли различную роль в формировании месторождений полезных ископаемых; выявление роли различных типов метаморфизма имеет первостепенное значение для понимания генезиса месторождений, прогноза их поисков и разведки.

В заключение следует отметить, что главная роль в рудогенезе докембрия принадлежит длительным этапам образования осадочных и вулканогенно-осадочных формаций, т. е. седиментогенезу и гидротермально-метасоматическим процессам, связанным с подводным вулканизмом. Роль ультраметаморфического (анатектит-палингенного) гранитоидного магматизма и регионального метаморфизма в рудогенезе по традиции неоправданно преувеличивается.