Геотектонические концепции и металлогенические построения.

Любые металлогенические построения невозможны без опоры на представления о тектонической природе геологических структур, благоприятных для формирования и размещения месторождений полезных ископаемых. Более ста лет господствовала геотектоническая концепция геосинклиналей, сыгравшая огромное значение в познании геологии вообще и закономерностей размещения полезных ископаемых, в частности.

Основная идея основоположника концепции геосинклиналей Дж. Холла, опубликованная в 1859 году, заключается в следующем: «Горы возникли в результате гигантской инверсии рельефа, за счет опущенных регионов, где они зародились» (Ж. Обуэн, 1967, с. 5 [50]). Сам термин «геосинклиналь» был введен позже Дж. Дэна, в 1873 году. Выработанные за более чем вековой период представления о закономерностях размещения месторождений полезных ископаемых в эволюционной истории формирования складчатых геосинклинальных областей в сжатой форме изложены в монографии В.И. Смирнова «Геология полезных ископаемых», выдержавшей четыре издания [40].

В развитии геосинклиналей наиболее отчетливо различаются три главные стадии (по В.В.Белоусову и др.) – ранняя, средняя и поздняя, каждая из которых характеризуется своими особенностями магматизма, седиментогенеза, тектоники и металлогении (табл. 5).

Типоморфные месторождения главных стадий геосинклинального развития

Таблица 5.

Ранняя или доскладчатая, доорогенная, или собственно геосинклинальная, стадия занимает время от заложения геосинклинали до главных фах складчатости, приводящих к инверсии геосинклинали. Ранняя стадия определяется наличием глубоких расколов, вдоль которых в устойчиво прогибающемся ложе геосинклинали накапливаются мощные толщи вулканогенно-осадочных и осадочных пород, пронизанные интрузиями основного и ультраосновного состава.

Ранней стадии соответствует ряд характереных геологических формаций и сопутствующих месторождений полезных ископаемых: 1) формация субмаринных вулканогенных базальт-риолитовых пород, с которой ассоциируют колчеданные месторождения руд меди, свинца, цинка, а также оксидных руд железа и марганца; 2) формация ультраосновных пород (перидотитов) с магматическими месторождениями хромитов и элементов платиновой группы (осмий, иридий); 3) формация габбровых пород с магматическими месторождениями титаномагнетитовых руд и элементов платиновой группы (платина, палладий); 4) формация плагиогранит-сиенитов, для которой очень характерны скарновые месторождения железных и медных руд.

Среди осадочных пород ранней стадии можно выделить пять главных формаций: 1) обломочная формация конгломератов, песчаников, алевролитов и глин, используемых в качестве строительного сырья; 2) карбонатная формация с пластовыми залежами осадочных месторождений лимонитовых и карбонатно-оксидных руд марганца, бокситов, фосфоритоф, известняков и доломитов; 3) шамозитиовая формация с характерными силикатными рудами железа, реже марганца; 4) кремнистая, или яшмовая, формация иногда содержащая убогую железную или марганцевую руду; 5) битуминозная, или черносланцевая, формация, сложенная сланцами с повышенным количеством рассенянного органического вещества и тяжелых металлов, главным образом в форме сульфидов железа, меди, цинка, молибдена и других, реже в форме оксидов (уран, ванадий).

Средняя (соскладчатая или предорогенная) стадия геосинклинального развития характеризуется сменой прогибания геосинклинального ложа его воздыманием, обычно в осевой части, в форме срединного поднятия с последующим разрастанием приподнятой области к периферии. В эту стадию формируются батолитовые массивы гранитоидов двух формаций – 1) форомация умеренно кислых гранитоидов состава от габбро до гранодиоритов и гранитов, для которой типичны образования скарновых месторождений вольфрамовых руд, а также гидротермальных месторождений золота, меди, молибдена, иногда свинца и цинка; 2) формация нормальных и крайне кислых гранитоидов состава гранитов - аляскитов, для которой особенно устойчива ассоциация пегматитовых и альбитит-грейзеновых месторождений руд олова, вольфрама, молибдена, лития, бериллия.

Для средней стадии геосинклинального развития особенно характерны две осадочные формации – флишевая и каустобиолитовая. Флишевая формация накапливается за счет размыва быстро растущих центральных поднятий, распространяясь на крылья геосинклинали; с ней связан разнообразный комплекс месторождений строительных материалов – известняков, глин, мергелей, в том числе цементных. Каустобиолитовая формация характеризуется глинисто-песчанистым составом с пластами горючих сланцев, иногда углей; местами угленосные фации по простиранию переходят в битуминозные и даже нефтеносные толщи.

Поздняя (орогенная, постскладчатая) стадия соответствует переходу мобильного складчатого пояса в молодую платформу. В эту стадию проявляются магматическая формация малых интрузий и эффузивная формация андезито-дацитового состава.

Формация малых интрузий одна из самых продуктивных магматических формаций, с которой парагенетически связаны гидротермальные месторождения руд цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов, а также скарновые месторождения свинцово-цинковых, вольфрам-молибденовых и других руд. Формация представлена серией гипабиссальных изверженных пород от диорит-порфиритов до гранит-порфиров и сиенит-порфиров. С эффузивной формацией пород преимущественно андезито-дацитового состава связано формирование различных, часто сложного минерального состава вулканогенно-гидротермальных месторождений.

Для поздней стадии геосинклинального развития характерны разнообразные осадочные формации, важнейшие из которых молассовая, пестроцветная, соленосная, углеводородосодержащая песчано-глинистая. Молассовая формация накапливается в предгорных прогибах, сложена пестроцветными песчано-конгломератовыми породами более грубозернистыми в верхних частях разреза. Пестроцветная формация представляет собой чередование плстов глин, песчаников и алевритов бордово-красной и серо-зеленой окраски, что обусловлено сменой окисно-закисного режима седиментогенеза. С формацией связаны осадочно-инфильтрационные месторождения железа, меди, ванадия и урана. Соленосная (эвапоритовая или лагунная) формация характеризуется значительным накоплением каменной и калийной солей, гипсов и ангидрита в составе карбонатных глин, мергелей и доломитов; с ней иногда ассоциируют месторождения газа и нефти. Углеводородосодержащая песчано-глинистая формация может включать две субформации: 1)угленосную и 2) нефтеносную с битуминозными породами и газонефтяными месторождениями.

Следует заметить, что выше приведенная последовательностьобразования магматических и осадочных формаций является обобщающей и нигде в полном обьеме не проявлена. Для металлогенической характеристики геосинклиналей наибольшее значение имеет сравнительная интенсивность магматизма ранней и поздей стадий их развития. В этом аспекте полезно различать две полярные разновидности геосинклиналей – базальтоидные (например, Уральская) и гранитофильные (например, Верхоянская). Между этими крайними по металлогенической характеристике типами геосинклиналей располагаются переходные типы, не обладающие такой резкой поляризацией базальтоидного и гранитоидного магматизма.

Концепция тектоники литосферных плит, в отличие от фикситских представлений сторонников концепции геосинклиналей, создана на мобилистских представлениях о постоянном перемещении литосферных плит, взаимодействие которых и определяет облик поверхности Земли [5, 6, 9]. Представления о закономерностях размещения полезных ископаемых с позиций гипотезы тектоники литосферных плит впервые наиболее полно изложены в работе А.Митчела и М.Гарсона [30]. По их мнению, геосинклинальную гипотезу можно легко примирить с гипотезой тектоники плит: «последняя может обьяснить то, чему не дает обьяснения первая».

Рассмотрим кратко наиболее общие черты металлогении главных стадий орогенического цикла Вильсона [9, 28] (рис. 2).

1. Стадия сводового воздымания (или стадия горячих точек) характеризуется образованием системы глубинных разломов в связи активизацией мантийных источников энергии и сводовым воздыманием литосферной плиты. Следствием являются проявления на щитах и платформах кимберлитового и карбонатитового магматизма с формированием соответственно месторождений алмазов, редкометального и редкоземельного минерального сырья.

2. Стадия континентальных рифтов. Сводовое воздымание приводит к формированию линейных депрессий – рифтов, в осевой части которых сохраняется утонченная земная кора континентального типа. В пределах рифтогенных структур характерны проявления базит-гипербазитового магматизма с формированием ликвационных месторождений медно-никелевых сульфидных руд.

В осадочных формациях континентальных рифтов формируются месторождения угля, нефти и газа, солей, а также стратиформные залежи свинцово-цинковых руд, золота в составе черносланцевой формации.

3. Стадия океанических рифтов (Красноморская). Раздвигание (спрединг) литосферных плит приводит к исчезновению континентальной коры в осевой зоне рифтов, подъему магматических масс ультраосновного состава и формированию месторождений хромитовых руд. В субмаринных условиях накпливаются стратиформные полиметалличе

ские руды, металлоносные осадки. Ярким примером формирования полезных ископаемых на данной стадии является Красноморский рифт.

4. Стадия срединно-океанических хребтов (Атлантическая). Характеризуется интенсивным спредингом (раздвиганием) литосферных плит с образованием срединно-океанического хребта. В условиях шельфа – прибрежно - морского литогенеза формируются местолрождения железных и марганцевых руд, в абиссальной обстановке океанического дна – железомарганцевые конкреции и корки, а в связи с деятельность субмариннхгидротермальных процессов колчеданные руды типа черных курильщиков.

5. Стадии субдукции. Зоны субдукции – поглощения океанического дна под литосферные плиты с континентальным типом земной коры – охватывают широкие области земной поверхности. Помимо сейсмически активных зон Заварицкого-Беньофа, вдоль которых происходит поглощение океанического дна, в зону субдукции входят и соседние обстановки, связанные с процессами субдукции: магматические (активные вулканические) дуги, тыловодужные и надвиговые пояса, внешние прогибы, платформенные краевые бассейны, внешние дуги. Каждая из этих геодинамических обстановок обладает своими отличительными чертами металлогении.

Магматические дуги подразделяются на окраинно-континентальные и океанические.

Окраинно-континентальные интузивные и субвулканические тела известково-щелочного состава от диоритов до кварцевых монцонитов и адамеллитов содержат руды медно-молибден-порфирового типа (Анды, Береговой хребет); агпаитовые (щелочные) граниты внутренних приконтинентальных зон магматических дуг с месторождениями оловянных и вольфрамовых руд (Аляска, Япония, Восточный пояс Юго-Восточной Азии);

Океанические вулкано-кластические образования риолитового состава в островных дугах содержат многочисленные колчеданно-полиметаллические стратиформные месторождения типа Куроко (Япония, о.Фиджи и др.); золотоносные массивы кальдерных андезитов, андезиты и дациты с с золотонсными кварцевыми жилами, диориты и гранодиориты с золотым оруденением в приконтактовых разломных зонах островных дуг (о. Фиджи, Новая Зелландия, Филлипины, о. Лоусон); андезиты, дациты с гидротермаьными месторождениями ртути (Филлипины, Мексика, Камчатка).

Месторождения, непосредственно сформированные в зонах надвигов неизвестны.

Внешние прогибы развиваются между внешними и внутренними вулканическими дугами. Магматическими процессами не затрагиваются.

Платформенные краевые бассейны выполняются осадочными обломочными породами и содержат соответствующие экзогенные месторождения (россыпи золота и касситерита (бассейн Магдалена, Колумбия); мощные слои калийных солей (плато Корат в Таиланде и Лаосе).

К внешним дугам относятся аккреционные призмы пород желобов, океанического дна и континентального подножия. Сами по себе они бесперспективны в отношении оруденения, но в этих дугах локализуются месторождения, заключенные в блоках офиолитов, тектонически сюда перемещенных и захороненных в олистостромах.

Стадия коллизии (Гималайская). Субдукционные процессы приводят к сближению и столкновению (коллизии) литосферных плит. В результате формируются грандиозные горные сооружения. Металлогения коллизионной стадии представляется ограниченной по сравнению с субдукционной. К числу специфических месторождений коллизионных обстановок по [25] относятся разнообразные метаморфогенные и, в первую очередь, метаморфогенно-гидротермальные месторождения золота в черносланцевых толщах. С анатектическими гранитами коллизионных складчатых поясов связана большая часть месторождений олова, олово-вольфрамовых месторождений, содержащих также тантал и ниобий. С ними ассоциируется некоторая часть урановых месторождений. Такую рудную специализацию имеют кайнозойские гранитоиды Высоких Гималаев, мезозойские гранитные пояса Юго-Восточной Азии, Дальнего Востока и Северо-Востока России.

Коллизионные обстановки перспективны также и в отношении нефтегазоносности в структурах краевых прогибов, образование которых связано с поддвиганием платформенных блоков под внешние края складчатых сооружений.

Месторождения, сформированные в предшествующие коллизии стадии геотектонического цикла Вильсона, подвергаются существенным структурно-метаморфическим преобразованиям. Некогда единые рудные пояса, узлы и даже отдельные месторождения могут быть расчленены на отдельные разобщенные между собой сегменты.