1.10. 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.

Ранняя или доскладчатая, доорогенная, или собственно геосинклинальная, стадия занимает время от заложения геосинклинали до главных фах складчатости, приводящих к инверсии геосинклинали. Ранняя стадия определяетсмя наличием глубоких расколов, вдоль которых в устойчиво прогибающемся ложе геосинклинали накапливаются мощные толщи вулканогенно-осадочных и осадочных пород, пронизанные интрузиями основного и ультраосновного состава. С формированием комплекса эффузивных, интрузивных и осадочных пород ранней стадии ряд характерных геологических формаций и сопутствующих месторождений полезных ископаемых.

Формация субмаринных вулканогенных базальт-риолитовых пород, с которой ассоциируют колчеданные месторождения руд меди, свинца, цинка, а также оксидных руд железа и марганца.

Формация ультраосновных – перидотитовых – пород с магматическими месторождениями хромитов и элементов платиновой группы ( осмий, иридий).

Формация габбровых пород с магматическими месторождениями титаномагнетитовых руд и элементов платиновой группы (платина, палладий).

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, алевролитоы 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 (или соскладчатая, предорогенная) стадия геосинклинального развития характеризуется сменой прогибания геосинклинального ложа его выоздыманием, обычно в осевой части, в форме срединного поднятия с посмледующим разрастанием приподнятой области к периферии. В эту стадию формируются баролитические массы гранитоидов двух формаций.

Форомация умеренно кислых гранитоидов состава от габбро до гранодиоритов и грангитов. Типична ассоциация скарновых месторождений вольфрамовых руд, а также гидротермальных месторождений золота, меди, молибдена, иногда свинца и цинка.

Формация нормальных и крайне кислых гранитоидов состава граниов- аляскитов, для которой особенно устойчива ассоциация пегматитовых и альбитит-грейзеновых месторолждений руд олова, вольфрама, тантала, лития, бериллия.

Для средней стадии геосинклинального развития особенно характерны две осадочные вормации – 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-песчанитсым 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 местороэдения руд цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов, а также скарновые мемсторождения 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 нефтематеринскими битуминозными породами и газонефтяными месторождениями.

Следует заметить, что приведенная выше 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, геосинклиналь Верхоянская). Между этит крайними по металлогенической характеристике типами геосинклиналей располагаются переходные типы, не обладающие такой резкой поляризацией базальтоидного и гранитоидного магматизма.

Концепция тектоники литосферных плит представляется альтернативной. В отличие от фикситских представлений сторонников концепции геосинклиналей, в ее основе лажат мобилистские представления 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 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 различных стадий орогенического цикла Вильсона [9, 28].

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 характерен базит-гипербазитовый магматизм и формирование ликвационных месторождений медно-никелевых сульфидных руд. В осадочных формациях формируются месторождения угля, нефти и газа, солей, а также стратиформные залежи свинцово-цинковых руд, благородных металлов (в черносланцевой формации).

3. Стадия океанических рифтов (Красноморская). Раздвигание литосферных плит приводит к исчезновению континентальной коры в осевой зоне рифтов, подъему магматических масс ультраосновного состава и формированию месторождений хроми-

товых руд. В субмаринных условиях накпливаются стратиформные полиметаллические руды.

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

5. Стадии субдукции (Тихоокеанская, Средиземноморская) литосферных плит. 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. Металлогения этих геодинамических обстановок обладает своими отличительными чертами.

Магматические дуги подразделяются на окраинно-континентальные и океанические. К ним принадлежат (по Л.Н.Овчинникову, 1992 [34]:

А) интузивные и субвулканические тела известково-щелочного состава от диоритов до кварцевых монцонитов и адамеллитов как вместилище широко развитых месторождений медно-молибден-порфирового типа окраинно-континентальных систем западной окраины Америки (Анды, Береговой хребет). К этому порфировому типу относятся также медно-золотые (Филлипины) и золотые (о. Фиджи и др.) месторождения островных дуг;

Б) подводные вулкано-кластические образования риолитового состава в островных дугах содержат многочисленные колчеданно-полиметаллические стратиформные месторождения типа Куроко (Япония, о.Фиджи, Австралия и др.);

В) андезитовые лавы, туфы и вулканокласты окраинно-континентальных дуг со стратифицированными месторождениями чилийского типа (Баэна, Эсперансо, Чили; месторождения юга Перу);

Г) агпаитовые (щелочные) граниты внутренних приконтинентальных зон магматических дуг с месторождениями оловянных и вольфрамовых руд (Аляска, Япония, Восточный пояс Юго-Восточной Азии);

Д) 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);

Е) кислые вулканиты с апатит-геметит-магнетитовыми месторождениями (вулкан Эль-Лако, Чилия; Кируна, Швеция);

Ж) основные вулканиты со стратифицированными месторождениями сурьмы, вольфрама, серебра (Восточные Альпы, Сардиния, Турция);

З) андезиты, дациты с гидротермаьными месторождениями ртути (Филлипины, Мексика, Камчатка).

Тыловодужные и надвиговые пояса. Месторождения, непосредственно сформированные в зонах надвигов неизвестны. К областям тыловых дуг приурочены многие месторождения олова, вольфрама, молибдена, а также некоторые проявления медно-молибденовых руд (Боливия. Западный оловорудный пояс Юго-Восточной Азии), плутоногенно-гидротермальные месторождения молибдена, вольфрама, олова, золота, серебра, свинца и цинка (батолит Айдахо, США), гидротермальные жилы с рудами меди, золота, серебра в кварцевых порфирах (Бьют, Монтана, США).

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 Тиланде 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. Таким образом к внешним дугам относятся залежи хромитов в обдуктированных офиолитах Индо-Бирманского хребта, золотоносные кварцевыежилы в аспидных сланцах и деформированном флише (Таивань), ртутное оруденение в кремнисто-карбонатных породах и измененных серпентинитах (Нью-Альмаден, Калифорния; Тянь-Шань), сурьмяное оруденение в кварцевых и карбонатных жилах флишевых толщ (Пакистан).

6. 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.