Геологическое положение медно-порфировых провинций

Мезозойские и более молодые порфировые рудные месторождения располагаются в сильно нарушенных, пересеченных разломами и приподнятых регионах обрамления Тихого океана. Палеозойские и мезозойские месторождения восточной Австралии приурочены к Тасманскому поясу — орогеническому району, характеризующемуся теми же тектоническими особенностями, что и Тихоокеанское обрамление. Более древние месторождения пояса Тетис располагаются в толще, которая имеет такое же сложное строение. Поскольку медно-порфировые месторождения образовались в определенных регионах в самое различное время (например, на северо-западе Канады в триасе, юре, мелу и в третичном периоде; на юго-западе США в юре, мелу и в третичном периоде), достижение полного понимания геологической обстановки требует тщательного анализа пород, структур и влияния тектонических перемещений. Сложная геология регионов, в которых размещаются месторождения, а также многократное проявление интрузивных и деформационных процессов делают такой анализ чрезвычайно трудным; однако результаты нескольких подобных исследований освещены в литературе. В основном именно в процессе этих региональных исследований были выявлены некоторые характерные черты геологии медно-порфировых месторождений; оказалось, что многие провинции сходны по тектоническому строению и геологической истории.

Во многих региональных обобщениях специально обращалось внимание на медно-порфировые месторождения и их позицию. Юго-западной части США посвящены работы Андерсона, Шмитта, Батлера, Лоуэлла и Титли, северо-западной части США, Канадским Кордильерам и Аляске — исследования Филда и др., Нея и Холлистера и Холлистера, районам Южной Америки — статьи Петерсена, Кларка и др. и Холлистера. Геологическое положение порфировых систем Тасманского пояса было описано Хортоном, а региональное размещение месторождений на Филиппинах обрисовано Брайнером. Региональное положение месторождений юго-западной части Тихого океана охарактеризовали Томпсон и Фишер, Титли и Титли и Хейдрик. Эти, а также другие исследования составляют хорошую основу для последующей дискуссии.

Тектонический характер и история медно-порфировых провинций, размещающихся по периферии Тихого океана. Начиная с раннего мезозоя континентальные окраины, ограничивающие восточную часть Тихоокеанского бассейна, были неоднократно деформированы под влиянием тектонических сил, действовавших с различными скоростями и в различных направлениях. В ходе нескольких этапов разноплановых деформаций либо преобразовывались ранее существовавшие очертания краев континента, либо происходила аккреция этих краев за счет добавления новых порций пород. Особенно сильно подверглись такому воздействию краевые зоны Южной Америки, большей части северо-запада Канады, а также западной части США. Начиная с ларамийского времени тектонической деформации подверглись Центральная Америка, Аляска и Филиппины, а в середине третичного периода в процесс всеобщей деформации тихоокеанского обрамления были вовлечены острова в юго-западной части океана.

Лишь за малым исключением, характер геологического строения рассматриваемых регионов, а также позиция их медно-порфировых месторождений во времени и пространстве оказываются очень сходными. В общем установлено, что месторождения восточной части Тихоокеанского обрамления располагаются между линией мезозойских батолитов и краем докембрийского — нижнепалеозойского кратона или на краю расколотого кратона и прибрежной части поднятого более древнего фундамента. Район, в котором происходило внедрение порфировых интрузий, представляет собой место развития протяженных линейных структур (складчатых или разрывных), контролировавших характер седиментации в течение мезозоя и, по-видимому, многократно активизировавшихся. Здесь накапливались также мезозойские и третичные вулканические толщи, мощность которых изменяется от умеренной до очень большой, измеряемой километрами. Нa Новой Гвинее, где месторождения имеют среднетретичный или более молодой возраст, границы между зоной батолитов, кратоном и линейным структурным поясом нечеткие, однако они становятся более заметными, когда несколько последовательных стадий орогенеза и интрузивной деятельности накладываются одна на другую. Только на изолированных островах Тихого океана, например на острове Бугенвиль и островах Фиджи, где порфировые месторождения являются частью очень молодой вулканической системы и где отсутствует влияние краев континентов, рудопроявления имеют необычный характер. В такого рода менее зрелых участках они, по-видимому, связаны с вулканогенными системами, которые обусловили образование островов.

Новая Гвинея. Месторождения на острове Новая Гвинея размещаются в пределах мобильного пояса центральной возвышенности между средиемиоценовыми батолитами (рис. 3). Полагают, что батолиты контролировались системой крупных разломов, которые располагаются севернее Австралийского континентального блока и, по-видимом, обрамляют край древнего кратона. Наиболее древние медно-порфировые месторождения региона имеют возраст ~ 12—13 млн. лет и залегают в центральной части пояса. По направлению к срединной части острова происходит омоложение и медно-порфировых месторождений, и интрузий; количество меди становится ограниченным. Разломы, по-видимому, контролировали размещение батолитов, а после изменения направления стрессовых усилий — и некоторых более молодых медно-порфировых систем.

Филиппины. Медно-порфировые месторождения на Филиппинах локализуются вдоль географической оси архипелага или вблизи нее в пределах зоны разломов, имеющих сдвиговый характер. Большинство месторождений находятся западнее Филиппинского разлома, где они располагаются в местах пересечений разломов или их разветвлений и образовались в связи с порфирами, которые внедрялись вблизи осей третичных антиклиналей. Чтобы судить о контролирующих факторах внедрения порфиров в процессе тектонической истории региона, нет достаточных данных, однако в других регионах Тихоокеанского обрамления отмечается контроль со стороны сдвиговых разломов и складок.

Южная Америка. Немногие порфировые системы Южной Америки можно непосредственно связать с выявленной тектонической обстановкой внедрения батолитов, как это сделано в Новой Гвинее. Большинство известных медно-порфировых месторождений размещаются с внутренней стороны крупных мезозойских батолитов в пределах сильно деформированных поясов, сложенных геосинклинальными осадочными и вулканическими породами. Эти деформированные пояса располагаются между приподнятыми и обнаженными толщами пород Южно-Американского кратона на востоке (хотя изолированные выходы докембрийского и нижнепалеозойского фундамента отмечаются среди деформированных толщ) и батолитом на западе (рис. 4 и 5). Поскольку в деформированных поясах присутствуют рассредоточенные остатки древнего фундамента, то вряд ли здесь имела место сильная аккреция. Скорее всего, произошло воздымание, сопровождавшееся некоторым расширением и удлинением древнего основания, и развитие порфировых систем внутри верхней коры, интенсивно нарушенной сближенными разломами.

На основании изучения тектонической обстановки батолитов Перуанских Анд Питчер, Питчер и Басселл и Коббинг пришли к выводу, что они внедрились в пределах систем протяженных параллельных разломов, смещения по которым были в основном вертикальными. Свидетельства о крупных сдвиговых движениях отсутствуют, однако отдельные интрузии локализовались в связи со сдвиговыми нарушениями более низкого порядка. Среди батолитов Перу имеются молодые интрузивные комплексы, и Питчер пришел к выводу, что они контролировались ранее существовавшими системами трещиноватости. Такого типа контроль осуществлялся и в отношении более молодых и менее крупных порфировых плутонов к востоку от деформированного пояса.

На территории, окружающей батолиты и содержащей ряд порфировых систем, Холлистер обнаружил правосторонние сдвиги. Несмотря на то что они им рассматриваются в качестве локализующих месторождения Чауча, Мичикиллай, Копакире и Чукикамата, автор отмечает, что доказательства «участия правостороннего разлома в развитии этих месторождений редко хорошо документируются».

Канадские Кордильеры. Порфировые месторождения Канадских Кордильер находятся в пределах региона, который имеет длительную историю тектонических движений сдвигового характера по многочисленным разломам и системам разломов и располагается между Береговым батолитом на западе и краем Северо-Американского кратона на востоке (рис. 6). Этот мобильный пояс развился в породах, подстилаемых верхнепалеозойскими триасовыми осадочными и вулканическими образованиями, и, возможно, лежит на океанической коре. Внутри деформированного пояса мелкие плутоны, концентрирующие медные месторождения, сформировались во время сдвиговых тектонических движений, а не в периоды сжатия в северо-восточном направлении, однако сами месторождения не располагаются в сдвиговых разломах. В данном регионе многие месторождения, по-видимому, приурочены к пересечению разломов; детальное описание структурной локализации месторождений Хайленд-Валли было сделано Холлистером и др.

Юго-западная часть CША и прилегающая территория Мексики. Геологические соотношения, которые создались в этом регионе в течение длительного периода развития растяжения, вулканизма и горообразования в средне-и позднетретичное время, затрудняют расшифровку ларамийского тектонизма. Тем не менее данный регион — одна из самых продуктивных меднопорфировых провинций мира — обладает многими характерными чертами, выявленными в других менее сложных регионах, описанных выше. Меднопорфировые месторождения располагаются с внутренней стороны мезозойских батолитов западного побережья и на северо-востоке граничат с породами поднятого докембрийского фундамента (рис. 7). Однако в отличие от месторождений Канадских Кордильер эти медно-порфировые месторождения размещаются на Северо-Американском кратоне примерно в 500 км восточнее современного западного побережья. В ларамийское время провинция, возможно, находилась приблизительно в 300 км от береговой линии.

Структуры, которые могли локализовать медно-порфировые месторождения, остаются предметом умозрительных толкований. Майо полагает, что месторождения и рудные районы приурочены к пересечению крупных региональных структур, а Шмитт, рассматривая вопрос в более крупном масштабе, предположил, что обсуждаемая провинция располагается на пересечении меридионального орогена Джеро — Уосатч и широтного Техасского линеамента. В пределах этого сложного в структурном отношении региона имеются надежные доказательства существования разломов северо-западного простирания мезозойского, доларамийского возраста. Хотя есть свидетельство о левосторонних сдвиговых перемещениях по данной региональной системе разломов, о времени этих движений известно мало. Девис предположил, что ларамидам юго-восточной Аризоны свойственны складки северо-западного простирания, которые развивались под действием сжимающих усилий, имевших направление СB — ЮЗ, в результате чего возникли крупные надвиги вдоль ранее существовавших ослабленных зон северо-западного простирания. Джонс рассматривал воздымания в качестве доминирующих движений в ходе ларамийского орогенеза; другие исследователи предложили концепцию пологих надвигов, вызванных сжатием. Несмотря на различия в интерпретации, северо-восточное направление сжатия было признано практически всеми исследователями, а синхронность сдвигообразования с внедрением порфиров в этом районе не доказана.

Фундамент и вмещающие породы. Интрузии, с которыми связаны меднопорфировые месторождения, на разных горизонтах находятся в контакте с боковыми породами различного состава и возраста, в том числе с докембрижскими метаморфическими и интрузивными породами, карбонатными и преимущественно кластическими толщами палеозойских кратонов и мезозойских геосинклиналей и вулканическими породами плейстоценового возраста. Состав вмещающих пород в существенной степени контролирует эффективность гидротермальных процессов и, возможно, влияет на потоки гидротермальных флюидов. Природа глубоких частей коры, через которые проникала порфировая магма, меняется от района к району.

Хотя в пределах рудной площади западной части Южной Америки древний фундамент в общем слабо изучен, в южном Перу выявлены породы явно докембрийского возраста, залегающие ниже фанерозойских толщ. Гнейсовые породы, которые слагают Береговые Кордильеры, возможно, также являются докембрийскими, и Холлистер предположил, что докембрийские породы могут присутствовать в районах развития порфировых систем как в северном, так и в южном Перу. Однако отсутствие точных данных о возрасте не позволяет говорить с определенностью о распространенности докембрийских пород в Южной Америке. Наиболее широким признаннем в качестве пород фундамента пользуются метаморфизованные и смятые в складки пластические отложения нижнего палеозоя.

Многие месторождения юго-восточной Аризоны и прилегающих районов вскрыты эрозпей до уровня, на котором они контактируют со среднепротерозойскими (~1650 млн. лет) метаморфическими породами и более молодыми докембрийскими (~1450 млн. лет) гранитами. Среди метаморфических пород доминируют кварц-серицитовые сланцы; менее обычны вулканические боковые породы. В центральной и северо-западной Аризоне порфировые системы эродированы до горизонтов, на которых в контакте с порфирами находятся преимущественно вулканические толщи докембрия. Этот фундамент среднепротерозойского возраста (~1800 млн. лет) во многих отношениях сходен с древними зеленокаменными толщами щитов.

Наличие докембрийских отложений в качестве основания или толщ, вмещающих месторождения в Южной Америке и юго-западной части Северной Америки, сильно отличает эти регионы от других медно-порфировых провинций Тихоокеанского обрамления, где породы этого возраста редки или совсем отсутствуют. Кеслер и др. предполагают, что в Панаме фундаментом является океаническая кора, которая непосредственно перекрывается меловыми и более молодыми толщами. Отложения Канадских Кордильер, а также континентальных окраин Аляски и Каскадных гор имеют определенное сходство с докембрийскими образованиями Северной Америки, но, по-видимому, залегают к западу от кратона. В Канаде протерозойские слои, являющиеся эквивалентом надгруппы Перселл, залегают в пределах депрессии Скалистых гор восточнее Кордильер, но в самих Кордильерах они не известны. В Кордильерах вмещающими породами для порфировых штоков и батолитов часто являются вулканические отложения триасового возраста, залегающие на фундаменте неизвестного состава.

На Филиппинах месторождения залегают выше метаморфизованных пород предположительно палеозойского возраста и находятся в в контакте с мезозойскими и кайнозойскими осадочными и вулканическими породами миогеосинклинального типа. В юго-западной части Тихого океана рудные залежи Новой Гвинеи располагаются на северном краю Австралийской плиты над фундаментом, который, как полагают, не древнее палеозоя и, вероятнее всего, имеет мезозойский возраст. Рудные залежи и перспективные участки Новой Британии, Соломоновых островов и островов Фиджи расположены среди палеогеновых отложений или над ними и, по-видимому, подстилаются океанической корой.