Лекция 14

Вопрос 27. Эволюционная металлогения: тектоно-метал­логени­чес­кая периодизация эволюции земли, железное и хромитовое оруденение

В истории Земли рядом исследователей (Д.В.Рундквист, В.Е.Хаин, О.Г.Сорохтин и др.) выделяется 5 основных металлогенических периодов: I − тонких литосферных плит (3,2-3,0 млрд. лет), II − высокой тектонической ак­тивности, образования ядра земли и появления континентальной коры (3,0-2,7 млрд. лет), III − возникновения первых суперконтинентов и начала действия механизма тектоники литосферных плит (2,7-1,8 млрд. лет), IV − многократной переработки земной коры (1,8-0,54 млрд. лет), V − циклического функционирования механизма тектоники плит (0,54-0,0 млрд. лет).

I период (ранний архей, AR₁) — начало формирования континентальной коры, возникновение первых гранитоидов и гранит-зеленокаменных поясов, первый пик возникновения пегматитовых про­винций. Характерно образование железистых кварцитов (Гренландия, Канада) и других месторождений железа.

II период (поздний архей AR₂, ранний протерозой PR₁) — интенсивная тектоническая активность, складчатые деформации, магматическая деятельность. Увеличение роста континентов, образовалось более 50% современного объёма континентальной коры. Первоначальный Na тип магматизма сменился на калиевый. Знаковым событием явилось формирование Au-U месторождений провинции Витватерсранд (2,7 млрд. лет), железистых кварцитов КМА, золоторудных полей Австралии (Калгури), Индии (Колар).

III период (ранний − средний протерозой PR_1-2) − возникновение крупнейших структур Моногеи (2,6-2,3 млрд. лет) и Мегагеи (2,3-1,9 млрд. лет). Образование плутонов анартозитов и гранитов-рапакиви, второй в истории земли пик формирования пегматитов (2,0-1,78 млрд. лет). В связи с гранитоным калиевым магматизмом − формирование Sn-W скарнов и золоторудных месторождений (Сухой Лог и др.). С вулканизмом рифтогенных зон базальт-риолитовой формации связаны крупнейшие месторождения Австралии (1,75 млрд. лет) − Броке-Хилл, Мацнт-Айза, Финляндии (2,3-1,8 млрд. лет) − Оутокумпу и др. С расслоенными интрузиями базит-ультрабазитов ассоциировались Cr-Pt и Cu-Ni месторождения − Бушвельд (1,95 млрд. лет), Седбери (2,0-1,8 млрд. лет). Продолжение формирования железистых кварцитов (Кривой рог, КМА), формирование месторождений медистых песчаников − Удокан (2,1-1,8 млрд. лет).

IV период (рифей − венд, R-V) − относительно стабильная эпоха, формирование колчеданного оруденения (Холоднинское месторождение), образование магматических Ti Mg месторождений Норвегии, Канады, России (Урал).

V период (фанерозой, PZ-MZ) − усиление тектоно-магматической активности, образование Пангеи, её раскол в середине юры, образование современных океанов − Атлантического, Индийского, Северного Ледови­того. Циклическое развитие тектоно-магматических процессов и металлогении, в том числе, субдукционных. Увеличение разнообразия рудных формаций, появление таких рудных формаций, как Sb-Hg, W-грейзеновая, Cu-Mo, Au-кварц-халцедоновая и других. Образование всех месторождений бокситов, серы, различных россыпей.

Эволюция железного оруденения. В соответствии в направленной эволюцией Земли менялись интенсивность железонакопления и типы Fe-

месторождений.

В I период (3,8-3,0 млрд. лет, ранний архей, AR₁) в авлакогенах на тонкой коре формировались силикатно-железорудные (пироксен-магнетито­вые) эксгаляционно-осадочные руды с невысокими содержаниями Fе, но обладающие большими объёмами рудной массы. Пример − некоторые руды КМА нижних горизонтов Fe-рудной серии.

II период (3,0-2,7 млрд. лет, поздний архей, AR₂ − начало раннего протерозоя, PR₁) ознаменовался формированием мощных толщ железистых кварцитов в зеленокаменных поясах. В этот период (беломориды) метаморфогенные, первоначально вулканогенно-осадочные железорудные месторождения занимали различное положение в разрезах зеленокаменных поясов. В Южной Африке они приурочены к верхам разреза, локализуясь среди терригенных осадков, завершающих вулканический мегацикл. На Канадском щите месторождения железистых кварцитов занимают место внутри вулканогенных толщ основания поясов, локализуясь между базальтовыми и кислыми породами. В зеленокаменных поясах Канады в конце цикла возникают руды железисто-известково-кремнистой формации. В Михайловской серии КМА железистые кварциты располагаются на трёх уровнях: нижнем, где руды ассоциируются с амфиболитами, среднем, наиболее продуктивном, в ассоциации с гнейсами и верхнем, в ассоциации с кислыми эффузивами.

III период (2,7-1,8 млрд. лет, карельский, PR₁ и среднепротерозойский этапы, PR₂) − главная эпоха формирования желези­стых кварцитов. В это время сформировалось 60% мировых промышленных запасов этого вида полезных ископаемых. Железистые кварциты формировались в протерозойских зеленокаменных поясах, уже прошедших 1^й этап эволюции и подвергшихся складчатости. В таких условиях образовались наиболее продуктивные курская (КМА) и криворожская серии железистых кварцитов. Кроме того, образовались железо-кремнисто-сланцевая (таконитовая) и марганцево-желе­зисто-кремнисто-карбонатная (итаберитовая) рудные формации. Источником железа были, главным образом, коры выветривания, а способ рудообразования − осадочный.

В этот период образовались гигантские расслоенные комплексы ультрабазит-базитового состава (Бушвельдский, Седбери), содержащие комп­лекс­ное оруденение магматического генезиса, в том числе и титаномагне­титовое с ванадием.

IV период (1,8-0,54 млрд. лет, рифей, R, венд, V; готская, гренвильская, байкальская эпохи). Этот период, отличавшийся относи­тельной стабильностью и повышением тектоно-магматической активности лишь к концу периода, к началу фанерозоя, не был таким продуктивным в отношении Fе-рудообразования, как предыдущий. Тем не менее, он характеризуется формированием различных типов железооруденения.

Типичны железо-кремнисто-обломочные месторождения, образовавшиеся за счет разрушения, перемыва и переотложения железистых кварци­тов, а также − месторождения кор выветривания. Кластогенные месторождения Fe развиты во многих провинциях железистых кварцитов, в том числе, на КМА и Кривом Роге.

Встречаются магнетитовые месторождения, залегающие в толщах вулканитов кислого субщелочного состава − сиенитов, трахитов, кварцевых порфиров (тип Кируновара, названный по месторождению в северной Шве­ции). Эти месторождения одними исследователями считаются вулканогенно-осадочными, связанными с островодужным вулканизмом, другие исследователи признают их магматическое происхождение.

Магматические месторождения формировались в связи со щелочно-габ­бровыми интрузиями (ильменит-титаномагнетитовые месторождения Каре­ло-Кольской провинции) или в связи с анартозитами и габбро (титаномагнетитовые месторождения Гренвильского пояса в США).

Для IV периода характерно образование осадочных месторождений железа в передовых прогибах складчатых поясов. Здесь образовались гематитовые руды среди карбонатно-терригенных отложений (Ангаро-Питский прогиб Сибири и др.). Сидеритовые первоначально осадочные место­рождения формировались в авлакогенах на пассивных окраинах (Бакальская группа на Урале).

Широкое развитие получили месторождения оолитовой группы осадочных формаций: гидрогётитовой и лептохлорит-гематитовой (СЗ Афри­ка), гематит-шамозит-сидеритовой (Северная Австралия).

V период (0,54 млрд. лет − по ныне фанерозой, PZ-MZ-KZ; каледонский, герцинский и альпийско-киммерийский этапы) характери­зуется вторым по продуктивности периодом железонакопления и продолжившимся увеличением разнообразия типов месторождений.

Каледонский этап (Є-D₁, в некоторых регионах − до D₂ f) был весьма продуктивен (12% мировых запасов Fe). В начале этапа преобладало образование осадочных и вулканогенно-осадочных месторождений, в конце − магматических и скарновых. Например, в Грампианском поясе (Северная Америка, Англия и Западная Скандинавия ещё не разделённые Атлантикой) в ордовике в ассоциации с черными сланцами, яшмами, основными вулканитами (эффузивами и туфами) образовались оолитовые руды гематит-лепто- хлорит-сидеритовой формации (тюрингский тип). Позднее, в связи со щелочно-ультрабазитовыми массивами центрального типа образовались бадделеит-апатит-магнетовые и перовским-титаномагнетитовые руды Финляндии и России. Близкая к Грампианской зоне смена осадочно-вулканогенных месторождений железа − магматогенными и скарновыми происходила в Алтае-Саянской области.

Герцинский этап (D₂-P, местами O₂-T₂) характеризовался цикличными формированием экзогенных и эндогенных руд железа. В Европе, на Урале и Зауралье проявилось 4 таких цикла (подэтапа): 1) ордовикский, в течение которого в рифтовых структурах образовались оолитовые руды тюрингского типа; 2) в девонский подэтап формировались оолитовые вулканогенно-оса­доч­ные и гематитовые руды типа ллан-дилль; 3) в позднедевонско-раннека­мен­ноугольное время на Урале и в Зауралье были сформированы скарновые контактово-метасоматические месторождения (горы Магнитной, пояса Тургая); 4) в каменноугольное − пермское время в континентальных усло­виях формировались озерно-болотные сидеритовые руды Англии, многие экзогенные остаточные месторождения бурых железняков.

Альпийско-Киммерийский этап (MZ-KZ) характеризуется продолжением образования месторождений кор выветривания, особенно крупных в неоген-четвертичное время (например, на Кубе), осадочных Fe-Mn руд в океанах, оолитовых Fe руд Лотарингии и многочисленных разнообразных эндогенных месторождений. Среди последних можно отметить гидротермальные жильные месторождения и месторождения в карбонатитах в разных районах Альпийско-Гималайского пояса, месторождения Ангаро-Илимского типа, связанные с триасовыми траппами Сибирской платформы и многие другие.

Таким образом, на протяжении истории земли железорудное оруденение эволюционировало от метаморфогенного и осадочного до разнообразного эндогенного. Эволюция происходила циклично, с образованием 2^х главных максимумов продуктивности — в протерозое и палеозое (герцинское время).

Эволюция хромитового оруденения. Хромиты, в отличие от Fe и других металлов, в подавляющем объёме связаны с базит-ультрабазитовыми породами и имеют эндогенное происхождение. Выделяется 2 главных типа месторождений:

I — в расслоенных массивах, залегающих в континентальной коре,

II — в альпинотипных гипербазитах − фрагментах океанической коры.

В I типе (среди интрузивных пород гарцбургит-ортопироксенит-норитовой формации) заключено 85,9% мировых запасов хромитов. II тип (дунит-гарцбургитовая, габброидная и дунит-перидотит-пироксенитовая формация) содержит 12,8% запасов хромита. Встречаются хромитсодер­жа­щие коры выветривания и хромитовые россыпи, но эти типы 1,3% мировых запасов хромитовых руд.

В I периоде (AR₁) хромитовыетруды известны в зеленокаменных поясах
Гренландии, Канады и Северной Америки (Сталлуотер), но они не имеют значительных запасов. Во II периоде (AR₂-PR₁) хромитовые руды не известны.

Континентальные расслоенные интрузивы III периода содержат уникальные запасы хромитовых руд (Великая дайка и Бушвельдский комплекс) — фиг. 14-1.

В комплексе Хартли Великой дайки подтвержденные запасы хромитов составляют до гл. 150 м 540 млн.т. В Бушвельдском массиве хромиты содержатся в норитах, в нижней части массива, ассоциируясь с габброидами. Запасы составляют 3 100 млн.т. при среднем содержании Cr₂O₃ 45%.

IV период не был особенно продуктивен в отношении хромитового оруденения. Небольшие месторождения этого периода (до 10 тыс. т) были связаны с массивами габбро-дунит-перидотитовой формации, расположены- ми по юго-восточному и восточному краю Африканского континента и пе-

риферии Аравийского щита.

V период ознаменовался высокой продуктивностью хромитового ору­денения, формировавшегося преимущественно в альпинотипных гипербазитах, в меньшей мере − в интрузиях континентальных ультрабазитов гарубкргит-ортопироксенит-норитовой формации. Наиболее продуктивны были герцинская (D-P) и альпийско-киммерийская (T-Q) эпохи. В палеозое альпинотипные гипербазиты, представляющие собой фрагменты океанической коры, выведенные на поверхность при обдукции в процессе коллизии, встречаются в большинстве складчатых поясов − на Урале, в Аппалачах и других поясах.

На Урале выделяются 2 геодинамические обстановки формирования хромитов: 1) рифтогенная, на континентальной коре и 2) океаническая (альпинотипных гипербазитов, обдуцированных на континентальную кору при шарьировании в западнои направлении).

В рифтогенной обстановке на западном склоне Урала образовалась Сарановская группа расслоенных массивов ордовикского возраста. Хроми­товые руды приурочены к нижней перидотитовой части расслоенного массива. Содержание Cr₂O₃ невысокое, 34-38%.

Альпинотипные гипербазиты содержат многочисленные месторож­де­ния Южного Урала (Кемпирсайский, Нуралинский массивы, Крака), находящиеся в зоне Главного Уральского разлома и в составе краевых аллохтонов. Наиболее крупные и многочисленные месторождения (более 150) связаны с Кемпирсайским массивом (см. фиг. 7-11). Руды отличаются высоким качеством (Cr₂O₃ 49%). На Северном Урале хромитовое месторождение выявлено в массиве Рай-Из.

Хромитовые месторождения альпийско-киммерийского метало­ге­ни­ческого этапа развиты в Альпийско-Гималайском и Циркум-Тихоокеан­ском складчатых поясах Земли, где представлены месторождения в альпинотипных гипербазитах. Глобальный хромитовый пояс Альпийско-Гималай­ской складчатой системы содержит месторождения Альп, Динарид, Тавра, месторождения Ирана, Пакистана, Мьянмы, Тайланда. Наиболее крупные месторождении известны в Албании (23 млн. т), Иране (59 млн. т), Филлипинах (25 млн. т).

Месторождения хромитов известны в Омане (юго-восток Аравийского полуострова), гдк они залегают в офиолитовом аллохтоне мезозойского возраста.

Таким образом, хромитовое оруденение в истории Земли наиболее интенсивно проявлялось в раннем докембрии и фанерозое. При этом, в ранний период оно было исключительно связано с расслоенными комплексами, формировавшимися в континентальных рифтах, затем, в герцинскую эпоху, преимущественно ассоциировалось с альпинотипными гипребазитами, при подчинённой роли континентальных гипербазитов и в последний период, в альпийско-киммерийскую эпоху — исключительно с альпинотипными гипербазитами.

Вопрос 28. Эволюционная металлогения: свинцово-цинковое оруденение

Pb-Zn ружы, часто в ассоциации с Cu и Ag, формировались на протяжении почти всей истории развития Земли, исключая её I, ранний период, когда рассеянные концентрации этих металлов сопровождали железные руды и минерализацию V, Mo, Sn в амфиболитах.

Основными типами месторождений Pb и Zn являются:

1) колчеданные месторождения вулканической ассоциации,

2) колчеданные месторождения типа SEDEX,

3) стратиформные Pb-Zn месторождения в терригенных породах (тип Салливан) и карбонатных тощах (тип Миссисипи),

4) скарновые месторождения, связанные с гипабиссальными гранитоидами,

5) жильные гидротермальные месторождения.

Роль этих типов на разных этапах эволюции была существенно различной.

Во II период (AR₂-PR₁) в зеленокаменных поясах формировались Cu-Zn колчеданные месторождения с небольшим содержанием Pb, например, месторождения пояса Абитиби (Кидд-Крик) и медноколчеданные месторож­дения с более значительными содержаниями Pb в провинции Сьюпериор Канадского щита (месторождения округа Норанда − 2700 млн. лет) и Тимманс (2717 млн. лет). Запасы металлов этого периода в сравнении с общемировыми составляют для Zn 10,2%, для Pb 5,1%.

III период (PR_1-2) характеризуется продолжением формирования колчеданных месторождений в зеленокаменных поясах и в рифтовых зонах на окраинах континентов. Примером может служить провинцияЧерчилл в центральной части Канадского щита (крупное месторождение Флин-Флон). На Балтийском щите в зеленокаменном поясе было сформировано крупное месторождение Оутокумпу. На юго-восточке Австралийского континента в рифтовой зоне с проявлением кислого вулканизма образовалось гигантское Pb-Zn месторождение Броккен-Хилл. Увеличение объёма континентальной коры повлияло на профиль колчеданного оруденения, представленного типом SEDEX с преимущественным развитием Pb-Zn руд.

IV период (R-V-Є₁). Одной из ведущих эпох образования Pb-Zn месторождений является поздний рифей (R₃). Крупные стратиформные месторождения типа SEDEX, филизчайского или типа Силливан сформи­ровались на западе Североамериканского континента (фиг. 14-2). В этот же период образовалось одно из крупнейших рудных полей северо-восточной Австралии Маунт-Айза (фиг. 14-3). В этот же период, но в среднем рифее и в венде-раннем кембрии были сформированы полиметаллические месторождения в обрамлении Сибирской платформы. На южном фланге Сибирской платформы — Холоднинское колчеданно-полиметаллическое месторождение в черносланцевой свите среднего рифея (R₂), а на восточном краю платформы, в карбонатной свите венда-нижнего кембрия (V-Є₁) — месторождение Сардана. Таким образом, в эволюции Pb-Zn оруденения докембрия прослеживается отчетливый тренд в смене медно-цинковоколчеданного оруденения на полиметаллическое с формированием таких гигантов, как Броккен-Хилл и Маунт-Айза. Максимум формирования Pb-Zn руд приходится на поздний протерозой (R₃).

V период (фанерозой) — период цикличного развития механизма тектоники плит и субдукционно-коллизионных процессов — характеризуется большим разнообразием типов полиметаллических месторождений.

С субдукционными процессами в островодужных системах и окраинно-континентальных дугах формируются колчеданные месторождения Урала, Алтая, Иберийского пояса, Японии. На Урале — это медно-цин­ко­вокол­че­данные месторождения, главным образом, уральского типа, образовавшиеся в девоне на океанической коре. На Рудном Алтае и в Иберийском поясе, где в субдукционные процессы вовлекалась континентальная кора, сформировались колчеданно-полиметаллические месторождения, соответственно, девон ского и каменноугольного возраста. Миоценовые колчеданно-полиметалли­-

ческие месторождения типа куроко формировались в условиях зрелой островной дуги также с развитым сиалическим основанием. На пассивных окранинах континентов в связи с процессами рифтогенеза образовались Pb-Zn и Ba-Pb-Zn месторождения Каратау, на южной периферии континента Центрального Казахстана (D₃), в рифтах и авлакогенах пассивной окраины Северной Америки — месторождения в карбонатных породах бассейнов Миссисипи и Миссури.

Наряду с вулканогенно-осадочными колчеданными и стратиформными месторождениями, в окраинно-континентальных магматических поясах формировались эндогенные месторождения — скарновые и метасоматические гидротермальные. Примером первых могут служить Николаевское и Верхнее месторождения в Сихотэ-Алине (фиг. 12-4). Примером вторых — месторождения гидротермально-метасоматического генезиса, сформированные в связи с магматизмом окраинно-континентального Джунгаро-Балхашского пояса. Одно из таких Pb-Zn месторождений — Акжал образовалось в кремнисто-терригенно-карбонатной формации (D₃-C₁), прорванной интрузивными телами диорит-порфиритов и кварцевых диорит-порфиритов (фиг. 14-5).

Фиг. 14-5. Свинцово-цинковое месторождение Акжал [Металлогения Казахстана. … Месторождения руд свинца и цинка, 1978].

А ¾ Схема строения седловидных тел.

1 ¾ третичные глины; 2 ¾ песчанистые известняки; 3 ¾ верхние кремнисто-глинистые известняки; 4 ¾ массивные известняки; 5 ¾ нижние кремнисто-глинистые известняки; 6 ¾ дайки диабазовых порфиритов; 7 ¾ взбросо-сдвиги; 8 ¾ прожилковые руды; 9 ¾ вкрапленные руды.

Б ¾ Схема строения рудных тел, залегающих в известняках между штокообразными интрузивными телами.

1¾ кальцит-гранат-волластонитовые скарноиды; 2 ¾ мраморизованные, ороговикованные известняки; 3 ¾ диорит-порфириты; 4 ¾ кварцевые диорит-порфириты; 5 ¾ взбросо-сдвиги; 6 ¾ сплошные руды; 7 ¾ прожилковые руды; 8 ¾ вкрапленные руды.

С коллизионными процессами в складчатых поясах были связаны жильные полиметаллические месторождения Сардинии, Чешского массива и других регинов.

В мезозое процессы вулканогенно-осадочного рудообразования продолжались на Малом Кавказе (колчеданные месторождения Алаверды и др.), на Большом Кавказе (Филизчай, Кызыл-Даре), на Кипре. В рудах месторождений MZ-KZ эпохи сосредоточено 23,2% мировых запасов Pb и Zn. В целом же, в V (фанерозойский) период было образовано 70% мировых запасов Pb и Zn.

Дата добавления: 2014-01-13