Новые данные по металлогении докембрийских образований Северного Тимана

Первично-осадочные образования архей-нижнепротерозойского возраста Северного Тимана, впервые обнаружены в бассейне р. Песчанки, подвергались двукратному региональному метаморфизму ("геохронологическому омоложению"). В настоящее время они привлекают пристальное внимание геологов в связи с пересмотром их геологической познание в структурно-тектоническом плане и их металлогенической специализации.

Противоречивые мнения по отдельным проблемам тектоники Северного Тимана до последнего времени не позволяли разработать научно обоснованные предпосылки поисков широкого ряда полезных ископаемых, характерных для этого региона.

В частности, отнесение большинством авторов Канино-Тиманского региона к байкальской геосинклинали "a priori" отрицало перспективы добайкальских и байкальских образований на этой площади на поиски таких важных полезных ископаемых, как медь, никель, а также драгоценные камни.

Однако многолетними геолого-поискозыми работами на отдельных участках этой крупной (более 900 км длины и до 150 км ширины) структуры выявлены многочисленные проявления и отдельные месторождения разнообразных полезных ископаемых, таких, как бокситы, медь, никель, кобальт, платиноиды, золото, алмазы, молибден, фосфориты, полудрагоценные и поделочные камни. При этом особенно благоприятными в поисковом отношении на многие полезные ископаемые оказались докембрийские образования особенно позднепротерозойские (рифей-вендские), образование которых многие авторы относят к геосинклинальному этапу становле ния этого региона.

Новый фактический материал в части выявления "кратонофильных" полезных ископаемых в геосинклинальном регионе побудил авторов настоящей статьи пересмотреть историю геолого-структурного развития Канино-Тиманской структуры, до-байкальские (архейский, палеопротерозойский и мезопротерозойский) и байкальский (поздний рифей-кембрийский) тектономагматические циклы которой освещаются нами в свете мобилистской теории тектоники плит.

Существует мнение, что в связи с байкальской тектонической активизацией на севере Восточно-Европейской платформы с фундаментом беломорско-карельского возраста происходило формирование континентальных рифтов (авлакогенов) и заполнение их осадочно-вулканогенными сериями при одновременном воздымании и размыве разделяющих их блоков

По нашему мнению, в среднем рифее на месте современной Канино-Тиманской структуры (Тиманского щита, по В.В. Белоусову, (рис. 1)) в результате платформенной базальтоидной активизации была сформирована палеоструктура в виде узкого рифта (или авлокогена, в понимании Н.С. Шатского), разделившего Восточно-Европейскую платформу с беломорско-карельским фундаментом на Русскую и Печорскую плиты. Фрагмент этого палеорифта четко прослеживается в пределах Северного Тимана (рис. 2).

Западное ограничение Канино-Тиманского палеорифта в пределах Северного Тимана, да и по всей структуре, выражено хорошо, так как здесь наблюдается уменьшение мощности фанерозоя и более резко выражен западный структурный шов.

Восточный структурный шов прослеживается только по данным геофизических наблюдений под отложениями фанерозоя повышенной мощности в виде линейно вытянутых гравиметрических и магнитных аномалий. На бортах рифта методами геофизики и бурением (скв. 10, 112) выявлены блоки добайкальского фундамента, сложенные супракрустальными породами, тогда как на внутренних участках рифта в демиссионную стадию рифей-кембрийского времени были образованы мощные толщи осадочно-вулканогенных пород с широким развитием щелочных интрузивных магматитов. Все породы этой толщи резко отличаются по степени метаморфизма от пород в блоках добайкальского фундамента. Нами проведен формационный анализ осадочновулканогенных и магматогенных формаций Северо-Тиманского блока Канино-Тиманского палеорифта, сформированного в байкальский тектономагматический цикл.

Здесь рифтовая структура обладает наиболее выраженными геологическими, палеоструктурными и палеогеоморфологическими признаками, свойственными структурам базальтоидной активизации. По геофизическим данным Канино-Тиманский сегмент Земли очерчивается широкой, вытянутой в северо-западном направлении зоной магнитного минимума; на юго-востоке он соединяется с Колво-Вишерским минимумом AT; на северо-западе его продолжением служит Кильдинско-Рыбачинская зона отрицательного поля AT. Контуры зон положительных гравитационных аномалий и магнитного минимума на рассматриваемой территории совпадают. Их природа объясняется близостью к дневной поверхности супракрустальных пород архея, обладающих слабой магнитностью и высокой плотностью.

В геологическом строении Северо-Тиманского блока, как и всего Канино-Тиманского региона, участвуют породы четырех крупных формаций (рис. 3).

1. Супракрустальная формация архей-нижнепротерозойского возраста — фундамент Канино-Тиманского щита.

2. Осадочно-вулканогенная метаморфическая формация рифейского возраста, являющаяся частью чехла, а не "эпибайкальским" фундаментом.

3. Магматогенная формация байкальского (верхний рифей — кембрий) тектоно-магматического цикла.

4. Терригенно-карбонатная формация фанерозойского возраста, с проявлением магматитов и вулканитов герцинского тектономагматического цикла.

Каждая формация соответствует определенному этапу структурно-геологического развития Канино-Тиманского рифта и является или материнской, или вмещающей, или перекрывающей толщей для широкого ряда полезных ископаемых.

Супракрустальная формация архея—нижнего протерозоя — кристаллическое основание (фундамент) Восточно-Европейской платформы. На Северном Тимане породы этой формации вскрыты на западном борту Канино-Тиманского блока Чешской ступени (скв. 10, 112). В скв. 112 на левом берегу р. Песчанки под мощной толщей фанерозоя в интервале 378, 2—404, 3 м пройдена пачка гранат-ставролитовых и двуслюдяных гнейсов с развитием гранулитовой фации метаморфизма. Минеральный состав тяжелой фракции характеризуется (в %) гранат (50,1)-ставролит (37,1)-биотитовой (9,7) ассоциацией с постоянной примесью ильменита (1,3), барита (0,6), циркона (0,5) и лейкоксена (0,3), с включением редких зерен хромита, роговой обманки, пироксенов, турмалина, эпидота, рутила и сфена.

Металлогеническая специализация супракрустальной формации на Северном Тимане не изучена, но можно предположить, что в породах этой формации могут быть обнаружены разнообразные полезные компоненты, так как добайкальские фазы тектогенеза на всей платформе характеризуются проявлением магматизма широкого генетического ряда, разнообразного по химизму. Кроме того, в ней могла проявиться наложенная минерализация байкальского тектономагматического цикла. Особенно широко такой тип минерализации мог проявиться на срединных массивах архейского фундамента в зоне байкальского палеорифта. Следовательно, на отдельных участках рассматриваемая формация может быть вмещающей для различных типов минерализации.

Осадочно-вулканогенная метаморфическая формация рифейско-вендского возраста была сформирована в демиссионную стадию развития рифта. Она представлена однообразным набором метапород, образующих относительно ритмичное переслаивание метапелитов и метапсаммитов широкого ряда от аргиллитов и глин до алевролитов и песчаников с довольно значительным включением по объему в разрезах металав от кислого до основного состава. В рассматриваемой формации авторами выделяются две субформации: терригенная и вулканогенная.

Терригенная субформация характеризуется высокой степенью минеральной сортировки обломочного материала, среди которого сохраняются только наиболее устойчивые компоненты с хорошей окатанностью зерен. Это свидетельствует о том, что толща накапливалась за счет разрушения древней платформы, прошедшей глубокую стадию пенепленизации и корообразования.

Вулканогенная субформация осадочно-вулканогенной формации представлена стратиформными (сингенетичными) магматогенными образованиями, участвующими в строении осадочно-вулканогенных толщ рифея. В демиссионную фазу развития Kaнино-Тиманского палеорифта, в которую была сформирована осадочно-вулканогенная формация, преобладал базитовый магматизм, в результате которого образовались интрузивные (силлы, штоки, дайки) и эффузивные фации (пластовые тела, жерловые фации, туфы) пород, дислоцированных и метаморфизированных вместе с вмещающими породами. Некоторые авторы полагают, что стратиформный рифейский магматизм на Северном Тимане представлен в основном габбро-диорит-диабазовой формацией (габбро, габбро-нориты, габбро-диабазы, диабазы, апопорфириты, амфиболиты). Возраст самых древних магматитов этой формации определен в 1200—1300 млн. лет, что соответствует среднему рифею. Самые поздние из стратиформных магматитов — древние габброиды (метадиабазы, амфиболиты, микрогаббро-диориты с возрастом 775 ± 20 млн. лет), метаморфизованные до стадии зеленых сланцев. Это — эпидот-альбит-карбонат-серицит-мусковит-актинолит-биотит-хлоритовые сланцы.

Металлогеническая специализация пород осадочно-вулканогенной формации рифея тесно связана с металлогенической специализацией магматогенных образований венд-кембрия, для которых породы осадочно-вулканогенной формации являются вмещающими.

Большое значение при распространении первичных ореолов рассеяния металлов и минералов из магматических очагов во вмещающую толщу имеет степень метаморфизма, определяющего физико-химические характеристики пород.

Все исследователи отмечают, что на контактах с магматическими рудоносными массивами наименее минерализованы породы, прошедшие наиболее глубокую стадию метаморфизма — метаморфогенное перераспределение минерализации. Некоторые авторы отмечают, что в высокометаморфизированных сланцах с лейкоксеном значительно меньше золота и сульфидов, чем в сланцах, в которых лейкоксен отсутствует.

Металлогеническим феноменом является наличие в породах осадочно-вулканогенной формации прослоев магнетитсодержащих сланцев мощностью от 5 до 50 м и протяженностью до 1—2 км, иногда целых пачек и толщ более значительной (до 200—300 м) мощности и протяженности (до 17 км). Магнетит занимает до 25—30%, реже до 40% объема породы. Существует мнение, что магнетитсодержащие сланцы образованы при метаморфизации стратиформных прослоев металав андезитов, андезитодацитов, их туфов и метатуфолав.

Однако расположение магнетитсодержащих сланцев субпараллельно крупным зонам разломов, к которым приурочены крупные массивы базитов на глубине (по геофизическим данным), падение пластов магнетитсодержащих сланцев в сторону зоны разломов и этих массивов позволяют предположить генетическую связь магнетитовой минерализации с вероятными базитовыми массивами и зонами глубинных разломов.

Магматогенные формации байкальского тектономагматического цикла представлены в пределах Канино-Тиманского палеорифга широким рядом пород синскладчатой, синорогенной (постскладчатой) и посторогенной фаз байкальского магматизма. Каждая фаза имеет свою металлогеническую и минералогическую специализации.

В синскладчатую фазу байкальского магматического цикла широко проявился основной (габбро-диорит-диабазовая формация) и, возможно, основной—ультраосновной (габбро-перидотитовая формация) магматизм с очагами абиссального и гиперабиссального типов (плутоны). Для этой фазы магматизма определен возрастной интервал в 640—620 млн. лет. В эту фазу в ослабленных зонах вдоль бортовых и на пересечении субмеридиональных и субширотных глубинных разломов локализовались очаги основной магмы в виде вытянутых по простиранию палеорифта пластообразных тел с раздувами, пережимами и с широким развитием апофиз в виде сигнальных даек. Размеры отдельных массивов по данным геофизики довольно значительны. По простиранию они протягиваются до 10—15 км, а ширина их иногда достигает 3—5 км. Так как в период становления они были абиссальными образованиями, то в современном эрозионном срезе они проявлены не широко. Наиболее крупные массивы вскрыты скв. 3,17 на мысе Малом Румяничном, а также прослежены геофизическими методами в Бугровской зоне разломов (массивы "Юнко", "Озеро Долгое" и "Васькина Губа"). Мощность базитовых массивов довольно значительна. По данным бурения она составляет от 140 м (скв. 3) до 270 м (скв. 17), По данным геофизики мощность базитов в массивах "Юнко", "Васькина Губа" и "Озеро Долгое" предполагается до 500—600 м и более.

Синорогенная (постскладчатая) фаза байкальского тектономагматического цикла соответствует заключительным этапам инверсии Канино-Тиманского палеорифта, когда широко проявились блоковые движения в основном положительного знака различной амплитуды, В эту фазу широкое развитие получил кислый и щелочной магматизм с формированием крупных плутонов, хорошо выраженных в современном эрозионном срезе.

В связи с активизацией разломов и блоковой тектоники в эту фазу также были образованы дайки и жилы базитового и, возможно, ультрабазитового состава, так как глубинные разломы рассекали крупные массивы базитов, сформированных в синскладчатую фазу, уже закончивших дифференциацию, но не полностью остывших.

Среди кислых и щелочных пород синорогенной фазы в пределах Канино-Тиманской структуры некоторые авторы выделяют формации гранит-лейкогранитовую, липаритовую и щелочных граносиенитов — щелочных и нефелиновых сиенитов (по классификации Д.С. Харкевича). Для пород гранитового ряда определен абсолютный возраст 640 млн. лет, для пород щелочного ряда — 575—520 млн. лет [4].

Металлогеническая специализация кислых и щелочных пород в пределах Северо-Тиманского рудного поля характеризуется широким проявлением полиметаллической (свинец, цинк), редкометальной (вольфрам, молибден, ртуть, олово), редкоземельной (ниобий, тантал, лантан, цирконий, иттрий, иттербий) минерализации, а также повышенными содержаниями благородных металлов (золото, серебро) в отдельных разновидностях гранитов и сиенитов. В сиенитовых и гранитных массивах на границах с массивами базитов, где широко развиты габброидные породы, в кислых и щелочных дериватах отмечается повышенное содержание меди и никеля по данным спектрального анализа.

Даечная и жильная серия магматизма широко проявилась в посторогенную заключительную стадию байкальского тектогенеза. Возраст пород этой серии определен в 525—520 млн. лет. В этот этап на Северном Тимане сформировались целые "рои" даек и жил базитового состава с преобладанием щелочных габброидов, которые секут как вмещающую осадочно-вулканогенную метаморфическую толщу рифея, так и все магматические образования синскладчатой и синорогенной фаз байкальского магматического цикла. Так как все эти тела формировались из базитовой магмы, прошедшей глубокую дифференциацию, их химический состав изменяется в широких пределах. Была сформирована группа основных гипабиссальных пород с вариациями от меланократовых до лейкократовых разностей нормального ряда. В даечной и жильной серии пород преобладают габбро и габбро-нориты, нориты, реже встречаются дайки и жилы конга-диабазов, диабазов, диоритов, анортозитов. К этим образованиям приурочена медно-никелевая с платиноидами и кобальтом сульфидная минерализация с рудной концентрацией медно-никелевых минералов в отдельных даечных телах. К этой же даечной серии относятся широко развитые на Северном Тимане дайки и жилы, связанные с массивами лейкократовых гранитов и выполненные аплитами, пегматитами, гранит-порфирами, граносиенитами. Металлогеническая специализация основных, кислых и щелочных даек аналогична металлогенической специализации крупных материнских интрузий, с которыми они связаны генетически, часто рассекают их и выходят в экзоконтакты.

Заключительная фаза байкальского магматического цикла на площади Северо-Тиманского блока, как и по всей Канино-Тиманской структуре, проявилась в формировании штокообразных магматических тел и аппаратов трубочного типа. Такие типы магматических аппаратов характеризуют стадию консолидации и затухания региональных тектонических процессов с сохранением повышенных термодинамических параметров в районах крупных магматических массивов более ранних магматических циклов и фаз. Для кислых и щелочных магм характерно формирование штокообразных аппаратов. Они локализуются в апикальных частях остывающих массивов с широким проявлением магматического диапиризма во вмещающих породах. На Северном Тимане зафиксированы штоки лейкократовых гранитов и аплитов с абсолютным возрастом 500—445 млн. лет.

Металлогеническая специализация штоков, выполненных щелочной и кислой маг мой, такая же, как и в более крупных щелочных и кислых массивах; однако концентрация отдельных полезных компонентов в штоках часто выше, особенно для редкометальной и благороднометальной групп.

Аппараты трубочного типа и близкие к ним, широко развитые на площади Канино-Тиманского палеорифта, наиболее характерны для базитовых магм, богатых летучими компонентами. Это эксплозивные сооружения, заполненные эруптивными породами с включением глубинных, в том числе и мантийных, ксенопород и ксено-минералов.

Сейчас доказано, что формирование и заполнение эксплозивных диатрем сопровождаются широким проявлением процессов магматической, пневматолитовой и разнообразной гидротермально-метасоматической минерализаций, родственных рудному процессу. В результате в эксплозивных породах, заполняющих диагрему, может сформироваться более высокая концентрация полезных компонентов, чем в материнском интрузивном массиве, эксплозивные дериваты которого — флюидно-эксплозивные брекчии с цементом из материнской магмы или с рудным цементом. Вот поэтому эксплозивные сооружения с повышенной минерализацией предложено называть рудно-эксплозивными (РЭС).

Сейчас доказано, что РЭС — главные элементы строения, а зачастую и главные рудовмещающие структуры крупнообъемных рудных месторождений редких металлов, золота, свинца, цинка, железа, меди, никеля и др. Установлено, что РЭС широко развиты на площади большинства медно-никелевых месторождений как в России (Майское в Северном Прибайкалье, Норильское, Октябрьское и Талнахское месторождения Норильского рудного поля), так и за рубежом (Седбери — месторождение Фрунд; Бушвельд — месторождение Флакфонтейн; Мексика — месторождение Кананеа-Дулут и др.). Большинство рудных медно-никелевых проявлений и точек с сульфидной медно-никелевой минерализацией на площади Северо-Тиманского рудного поля тоже связано с РЭС. Это подтверждается тем, что все наиболее богатые медно-никелевые проявления в пределах Северо-Тиманского рудного поля связаны с РЭС основной магмы. В результате опробования оказалось, что наиболее обогащены флюидно эксплозивные брекчии с габбровым и габбро-норитовым цементом. На отдельных проявлениях брекчии имеют рудный цемент в виде сплошных сульфидов меди и никеля (скв. 26, рудопроявление "Дальнее"). По-видимому, и на площади других рудных полей Канино-Тиманского металлогенического пояса РЭС играли значительную роль в формировании рудных узлов с медно-никелевой специализацией.

Изучение рудоматеринских пород, слагающих РЭС, показало их простой минеральный состав. Главные породообразующие минералы их — плагиоклаз, пироксен, амфибол, хлорит, в подчиненном количестве биотит, магнетит, сфен, эпидот, карбонат, микропегматитовые сростки кварца с калиевым полевым шпатом. Минеральный состав медно-никелевых руд Северного Тимана представлен в таблице.

Рудные минералы составляют 10—30% объема оруденелой породы, за исключением жилок сплошных массивных руд. Соотношение главных рудных минералов варьирует в широких пределах. Как правило, среди рудных минералов преобладает пирротин. Его содержание колеблется от 10—15 до 70—85%. Пентландит составляет (в %) 15—30, халькопирит — 10—20 (редко 25—40), пирит и мельниковит-пирит — 5—10 (в отдельных гнездах до 20—60). Виоларит слагает от 5—7 до 10—15% рудной массы. Остальные минералы обычно встречаются в меньших количествах. Форма проявления рудной минерализации в рудоносных породах — вкрапленная, от бедновкрапленной до богатовкрапленной, гнездово-вкрапленной, прожилково-вкрапленной, шлировой. Размеры наблюдаемых гнезд и шлиров достигают 1,5—2 см, реже рудная минерализация имеет вид жилок до 2,5 см мощностью.

Наиболее распространенные текстуры в породах рудных тел — равномерно и неравномерно вкрапленная, гнездово-вкрапленная, прожилково-вкрапленная, реже массивная. Характерны следующие микротекстуры: прожилково-каемочная, пятнистокаемочная, каемочная, пятнистая, скелетная, скелетно-графическая, пятнисто-пластинчатая, сетчатая, сетчато-кружевная, брекчиевидная, псевдоморфно-каемочная и др. Наиболее распространенные структуры — гипидиоморфно-зернистая, неравномерно-полосчатая, порфировидная, сидеронитовая, распада твердых растворов — решетчатая и линзовидно-пластинчатая (парагенез — магнетит + ильменит), линзовидная и пламеневидная (парагенез — пирротин + пентландит), паркетная (парагенез — халькопирит + кубанит) и др.

Зона гипергенных изменений практически не развита, и вторичные (гипергенные) минералы отмечаются в ничтожном количестве. Среди них следует назвать гидрогетит, малахит и ковеллин, обнаруженные в поверхностных выходах рудных тел. Эти минералы встречены в виде тонких прожилков и примазок (сотые и тысячные доли миллиметра) на зернах первичных минералов.

Пример РЭС без развития флюидно-эксплозивных брекчий на Северном Тимане — штоки и дайки щелочных пород, широко развитых в пределах магматического массива Большой Камешек. В них хорошо выражена редкометально-редкоземельная металлогеническая специализация. При этом вкрапленная и гнездово-вкрапленная гидротермально-редкометальная минерализация богаче, чем в материнском массиве.

На завершающем этапе байкальского тектономагматического цикла также широко проявились процессы образования жильной серии пород гидротермапьно-метасоматического генезиса, которые тоже являются частным проявлением флюидно-эксплозивного процесса. К таким образованиям отнесены жилы кварцевые, кварц-карбонатные, кварц-полевошпатовые, полевошпатовые, амфибол-полевошпатовые с нефелином, флюоритом и мусковитом. Такие жилы могут быть локализованы как в осадочно-вулканогенной толще рифея, так и магматитах всех магматических циклов. Металлогеническая специализация этих жильных образований тесно связана с рудной специализацией магматических образований. Так, например, тонкие (0,5-0,7 мм) прожилки альбит-хлоритового и кварц-карбонатного состава в медь-никелевых габброидах несут богатую сульфидную минерализацию в виде пирротина, пирита, халькопирита, которая составляет значительный процент от общего количества эпигенетических медно-никелевых минералов, так как такие прожилки в рудных горизонтах в габброидах развиты довольно интенсивно — до восьми прожилков на 1 пог. м керна.

Как видим, заключительная фаза байкальского тектономагматического цикла имела большое металлогеническое значение при формировании проявлений и месторождений многих видов рудных и нерудных полезных ископаемых на площади Канино-Тиманского металлогенического пояса.

Терригенно-карбонатная формация (с проявлением магматитов и вулканитов в верхнедевонское время) сформирована в возрастном интервале от силура до голоцена включительно и образует перекрывающую толщу для всех проявлений широкого ряда полезных ископаемых, сформированных в дофанерозойский этап геологического развития в пределах Канино-Тиманского металлогенического пояса. Мощность перекрывающей толщи изменяется в значительных интервалах: от долей метра до нескольких сотен метров как по простиранию, так и вкрест простирания Канино-Тиманского палеорифта, что имеет большое значение для методики поисков полезных ископаемых. Характерно, что во всех рудных полях Канино-Тиманского металлогенического пояса (Канинское, Северо-Тиманское, Средне-Тиманское, Южно-Тиманское) есть участки, где рудовмещающая осадочно-вулканогенная толща с включением рудоносных магматических образований дофанерозойских тектономагматических циклов или приближена к дневной поверхности, или выходит на дневную поверхность. Такие участки должны стать первоочередными площадями для поисков различных видов полезных ископаемых согласно изложенным выше общим геолого-поисковым характеристикам рудовмещающих и рудоносных геологических объектов.