Региональные геологические условия образования Региональные закономерности образования и размещения м-ний полезных ископаемых можно оценить с позиции двух альтернативных геотектонических концепций: геосинклинальной и мобилистской (плейтектонической).
Геосинклинальная концепция • Существует > 100 лет. Разработана Ю. А. Билибиным и В. И. Смирновым. Её развивали Е. Т. Шаталов, Ю. Г. Старицкий, А. Д. Щеглов, А. И. Кривцов и многие др. . В основе концепции - выделение трёх типов глобальных структур: геосинклинали , платформы и области тектономагматической активизации. • В современном виде эти представления изложены в трудах В. И. Смирнова. В развития геосинклинального пояса выделятся три главных стадии: ранняя, средняя, поздняя.
• Ранняя (начальная, доскладчатая, доорогенная, рифтогенная, инициальная, собственно геосинклинальная ) охватывает время от заложения геосинклинали до главных фаз складчатости, приводящих к инверсии геосинклинального режима. • Возникают глубинные расколы доподкорового пространства; поступает базальтовая магма. • Накапл. вулканогенно- осадочные толщи, пронизан. интрузиями ультраоснов. и основного составов, формир. офиолитовые комплексы - преобразуются в зеленокамен. пояса.
• Четыре магматические формации: • 1. Базальт – липаритовая субмаринная (спилит- кератофировая). гидротермальные колчедан. Cu – Zn – Pb и оксид. Fe - Mn м-ния. • 2. Перидотитовая с магматическими мниями хромитов с осмием и иридием (Pt). • 3. Габбровая с магматическими м-ниями титаномагнетитов, а так же Pt и Pd. • 4. Плагиогранит – сиенитовая со скарновыми м-ниями Fe и Cu.
• Пять осадочных формаций: • Обломочная – конгломераты, алевролиты, глины – строительные материалы. • Карбонатная – известняки и доломиты, лимониты, карбонатно – оксидные руды Мn, залежи бокситов и фосфоритов. • Шамозитовая (шамозит в гр. хлорита с Fe и Mg) с оолитовыми железными рудами и Mn. • Кремнистая (или яшмовая) – роговики, убогие Fe – Mn руды. • Битуминозная (или аспидная) – сланцы с органикой и рассеянными металлами, U, V, Fe, Cu, Zn, Mo, Au и др.
• Средняя (соскладчатая, предороген. ). Смена режима прогибания – вздыманием -центральное поднятие. • Батолиты гранитоидов двух формаций: –Умеренно кислых гранитоидов (от габбро до гранодиоритов). • 1. скарновые W (шеелита) • 2. гидротерм. Au, Cu, Mo.
• - Нормальных и крайне кислых гранитов (граниты -аляскиты). Пегматитовые и альбитит – грейзеновые м-ния. • Две осадочные формации: • Флишевая – строительные материалы (известняки, глины, мергели) • Каустобиолитовая (глины, песчаники), горючие сланцы, угли, битум. и нефтеносные фации.
• Поздняя (постскладчатая, орогенная) переход мобильного пояса в молодую платформу. • Две магматические формации: • 1. Гипабиссальных интрузий – от диорит – порфиров до гранит – порфиров и сиенит – порфиров. • 1). плутоногенные гидротермальные м-ния цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов. 2). скарновые м-ния Pb – Zn, W – Mo, Sn - W. 2. Наземных вулканогенных пород андезит – дацитового состава с вулканогенными гидротермальными м-ниями (Ag, Au, Cu).
• • Четыре осадочных формации. Молассовая – стройматериалы (галечник, песок) Пестроцветная с осадочно – инфильтрационными м-ниями Fe, Cu, V, U. Эвапоритовая – карбонатные глины, мергели, доломиты, гипсы. М-ния: солей, газ, нефть Песчано – глинистая углеводородсодержащая (уголь, нефть).
• Типы геосинклиналей. Их два: • Ⅰ. Базальтофильный. Интенсивный магматизм и металлогения ранней стадии. Поздняя стадия проявлена слабо. Палеозойская геосинклиналь Урала. Колчеданные, Pt, хромитовые, тетаномагненетитовые и скарновые Fe-Cu месторождения. • Ⅱ. Гранитофильный. Интенсивный магматизм и металлогения поздней стадии. Мезозойская складчатая обл. Верхоянья. •
• • Тектоно – металлогенические зоны геосинклиналий. В их пределах выделено 7 структурно – металлогенических элементов: срединные массивы внутренняя зона, геосинклинальные рвы, периферическая зона, передовой прогиб, геосинклинальная платформенная рама, пограничные разломные прогибы.
• 1. Срединные массивы – блоки древних пород. Им свойственны интрузии лейкократовых гранитов с пегматитовыми и альбитит – грейзеновыми месторождениями редких металлов. • 2. Внутренняя зона – наиболее прогнутые участки, где накапливаются мощные толщи тонкозернистых терригенно – вулканогенных фаций ранней стадии. • В период главных фаз складчатости здесь формировалось осевое поднятие, и внедряются лейкократовые граниты средней стадии и образуются: • 1. Пегматитовые, альбититовые, грейзеновые • 2. Плутоногенные месторождения редких металлов.
• 3. Геосинклинальные рвы – узкие продольные ложбины рефтогенного типа. Развиты: 1. вулканогенные базальт – липаритовые формации (офиолитовые пояса) с колчеданными м-ниями; 2. плагиогранит – сиенитовые формации со скарновыми Fe. Cu, Co рудами. • 4. Периферические зоны – участки пониженной мощности грубозерн. терриген. осадков, переслаив. с вулканогенными и карбонатными породами. Сюда внедряются крупные батолитовые массы гранитоидов средней стадии и гипабиссальные интрузии поздней стадии умеренно кислого состава. Типичны: 1. Скарновые шеелитовые и 2. Плутоногенные гидротермальные месторождения Cu, Mo, Au, Pb – Zn.
• 5. Передовые прогибы слагаются пестроцветными и эвапоритовыми толщами поздней стадии с залежами солей, осадочно – инфильтрационными рудами Cu, мниями нефти и газа. Иногда на месте таких прогибов возникают наземные краевые вулканогенные пояса (поздняя стадия) андезито – дацитового состава, заключающие вулканогенные гидротермальные месторождения цветных, редких и благородных металлов. • 6. Геосинклинальная рама пропорциональна ширине геосинклинали (ее рудоносной части) – 35 -65 км. В ее пределах развиты как более ранние месторождения, так и возникшие в процессе геосинклинального цикла. • 7. Пограничные глубинные разломы, разграничивают зоны геосинклинали и контролируют пояса магматических пород и эндогенных месторождений.
• 7. Пограничные глубинные разломы, разграничивают зоны геосинклинали и контролируют пояса магматических пород и эндогенных месторождений. • На ранней стадии здесь локализуются породы перидотитовой и габбровой формации , месторождения хромитов, титаномагнетитов и платиноидов. • На поздней стадии – гипабиссальные малые интрузии и вулканические андезит- дацитовые породы с плутоногенными и вулканогенными гидротермальными месторождениями.
Полицикличность и ассиметрия геосинклинального развития. • Развитие от пангеосинклиналей к их сужению, появлению локальных, мигрировавших прогибов. • Доказано, что разновозрастные формации сочленяются по латерали, повторяясь с омоложением в различных частях геологического пространства. • Как следствие ассиметрия геосинклинальных поясов. На Урале нет восточных, а на Кавказе – южных границ. • В пределах Кавказской Prt-Pz 1 пангеосинклинали проявились протерозойские, каледонские, герцинские, киммерийские и альпийские режимы. Локальные прогибы от цикла к циклу отступали с севера на юг.
Месторождения платформ. • В докембрийских платформах различают два отчетливых структурно – металлогенических элемента: допалеозойский фундамент и фанерозойский чехол. • Рудоносность фундамента. • В строении фундамента выделяют четыре класса геологических структур: архейские картоны (3, 82, 6 млрд. л), эпикратонные впадины (3, 2 -2, 1 млрд. л), протерозойские мобильные пояса (2, 61, 6 млрд. л), области протоактивизации (2, 1 -0, 9 млрд. л).
• Архейские кратоны. • Наиболее крупными и изученными являются кратоны: Западно – Австралийский, Сьюпириор (Канада), Северо – Ляопинский (Китай), Карнатака (Индия), Чаро – Олекминский (Россия). В их пределах развиты: 1. гранито – гнейсовые комплексы и 2. зеленокаменные пояса. Пояса имеют трехчленное строение (снизу вверх): 1. базальтовые и коматиитовые лавы с медно – никелевыми м-ниями; 2. вулканогенные андезит – риолитовые и осадочные толщи с колчеданно – полиметаллическими м-ниями и 3. терригенные осадочные и вулканомиктовые серии с гидротермальным золотым оруденением. В гранито – гнейсовых комплексах - слюдяные и редкометальные пегматиты.
Эпикратонные впадены. • На стабильных архейских кратонах в раннем протерозое формировались крупные, развивавшиеся (10 – 100 млн. л) впадины, выполненные мощными (более 20 км) сериями терригенных пород (песчаники, граувакки и др. ) и эффузивов (преобладают базальтоиды). С этими структурами связаны крупнейшие в мире месторождения: 1. Золота и урана в конгломератах Витватерсранда, 2. Медных руд в песчаниках Удокана и 3. Железистых кварцитов впадины Хаммерсли в Австралии.
Протерозойские подвижные пояса. • К ним относятся региональные разломные структуры, с которыми ассоциирует широкий спектр эндогенных формаций – от субмаринных базальтоидных, через островодужные до кислых субаэральных. • В локальных трогах, маркирующих эти пояса, развиты все типы осадочных формаций – от граувакковой до карбонатной. В больших объемах представлена впервые появившаяся в разрезах земной коры черносланцевая формация.
• Отмечаются широкие вариации метаморфизма – от низких ступеней зеленосланцевой до амфиболитовой и гранулитовой фаций. • С Prt поясами связаны четыре типа м-ний: • 1. колчеданно – полиметаллические (Броккен - Хилл, Австралия и др. ) • 2. железистые кварциты; распространены на всех платформах мира • 3. золоторудные в черносланцевых сериях (Мурунтау, Узбекистан, Сухой Лог, Россия и др. ) • 4. урановые в зонах стратиграфического и структурного несогласия (Рейнджер, Австралия; Сигар Лейк, Канада и др. )
• Области протоактивизации. • Начиная с границы архея и протерозоя и до Prt 3 стабилизированные блоки земной коры неоднократно испытывали деформации и рассекались глубинными разломами. Тектонические процессы сопровождались субаэральным вулканизмом и осадконакоплением, внедрением впервые в геологической истории Земли гигантских интрузий ультраосновного, щелочного и кислого состава, прогрессивным и регрессивным метаморфизмом, мощным и разнообразным эндогенным оруденением (Бушвельд и Великая Дайка Зимбабве, Ю. Африка; Чинейский массив, Забайкалье, Россия; Стиллуотер, США и др. ).
• В зависимости от ведущего геологического и рудообразующего процесса выделяют три типа областей : тектоно - плутонический, тектоно – вулканический и тектоно – метасоматический. Типоморфные м-ния этих областей представлены: магматическими залежами медно – никелевых, хромовых, платиноидных и титановых руд, в ассоциации с базит – гипербазитами; метаморфогенными редкометальными и слюдяными пегматитами; постмагматическими гидротермальными мниями: олова, вольфрама, молибдена, золота, урана, флюорита, стратиформных свинца и цинка, кимберлитов и лампрофиров.
Платформенный чехол. • В истории развития докембрийских платформ Ю. Г. Старицкий выделяет три этапа. • Первый этап, охватывающий период от нижнего протерозоя до нижнего палеозоя, на платформах господствовал континентальный режим и во впадинах формировались карбонатные и эвапоритовые толщи. • Второй этап (палеозой – средний мезозой) - крупные эпиконтинентальные моря с мощными карбонатными, терригенными и угленосными формациями. • Поздний этап (верхний мезозой - кайнозой) отличается контрастными перемещениями жестких блоков, возникновением глубоких впадин с терригенно – карбонатными толщами.
• В процессе формирования платформенного чехла образовалас, ь помимо осадочных, три магматические формации: трапповая (основная), щелочная ультраосновная и трахибазальтовая. Объем магматитов платформ превосходит объем этих образований складчатых областей. • С трапповой формацией связаны месторождения: медно – никелевые (Норильское, Россия), самородной меди, железных руд (Коршуновское, Сибирь, Россия), исландского шпата, графита и хризотил – асбеста. • С щелочной ультраосновной и трахибазальтовой формациями ассоциируют месторождения: карбонатитовые редких земель, фосфора, урана, флюорита, апатитовые и редких земель в нефелиновых сиенитах, алмазоносных кимберлитов и лампроитов. • В чехле платформируются следующие типы экзогенных месторождений: осадочные: железа, марганца, фосфоритов, серы, солей; инфильтрационные – меди, россыпные: алмазов, циркона, золота, платины, олова. •
• • • Месторождения современных морских и океанических бассейнов. В мировом океане выделяются следующие геоморфологические единицы: 1. континентальные шельфы и склоны – 15, 3% 2. континентальные возвышенности – 5, 3% 3. абиссальные возвышенности – 41, 7% 4. океанические хребты и поднятия – 32, 6% 5. вулканические сооружения - 3, 2% 6. глубоководные желоба – 3, 7% Выделяются три группы месторождений, находящиеся в океанических условиях: – Образованные в континентальных обстановках. Это континентальные месторождения – Образованные или преобразованные в прибрежно – морских условиях. Россыпи. – Образованные на дне океанов фосфориты, Fe, Mn конкреции и сульфидные руды.
А. Прибрежно – морские и морские россыпи 1. Ильменит – рутил – циркон – монацитовые - Индийск. и Атлантический океаны 2. Магнетитовые и титаномагнетитовые - Сев. Америка, Япония. 3. Золотосодержащие (о. Лусон, Филиппины; Аляска, США) 4. Платиноносные (Аляска) 5. Хромитоносные (шт. Орегон, США) есть и Au и Pt. Б. Образованные на дне океанов Ⅰ. Фосфориты и фосфатные отложения (о. Науру) на континентальных окраинах и подводных поднятиях. • Ⅱ. Железо – марганцовые конкреции содержат Ni, Co, Cu. • Средняя плотность на минерализованных площадях 10, 9 кг/ м 2. Богатые участки располагаются между 10 º и 40 º северной и южной широты. Максимальная концентрация Ni + Cu (2, 5 – 3, 5 %) наблюдается на глубинах 3, 5 – 6 км. Выделяются особые кобальтоносные Fe – Mn корки на подводных возвышенностях и на склонах Гавайи: 1, 15% Со; 0, 35% Ni, 0, 35 Си. до 2, 5% Со на поднятиях. • • •
• Сульфидные руды известны в трех обстановках: • а. в океанических хребтах и сопряжен. рифтах (ВТП, Хуан де Фука, Галапагоссы) • б. в окраинно – континентальных прогибах (Гуаймас, Калифорнийский залив) • в. в межконтинентальных рифтах (Красное море) • Особый тип руд составляют сульфидоносные илы (осевая часть Красного моря). Они образуют слоистый комплекс во впадине: • придонный слой рассола 56 – 60 ºС, солен. 25, 7% • или окисно – силикатной фации 7 -8 м • или окисно – железо – окисной фации 7 – 8 м • или окисно сульфидной фации – 1 м • в донной части сульфидно – обломочные фации • запасы: Zn – 2, 9 млн. т, Cu – 1 млн. т, Pb – 0, 8 млн. т, Ag – 4500 т. , Au – 45 т.
Области тектоно-магматической активизации (ТМА) В фанерозое в послеплатформенную стадию развития земной коры на обширных территориях жестких континентальных плит протекал сложный комплекс наложенных тектонических и магматических явлений, приводивший к структурной перестройке платформенных и консолидированных складчатых сооружений. Согласно А. Д. Щеглову существует два основных типа таких областей - один формируется в пределах консолидированных рам геосинклиналей и называется отраженным, а второй - возникает на любых структурах и не связан с предшествующими геосинклинальными образованиями.
Первый тип ТМА представлен двумя вариантами развития геологических процессов. В одном варианте в активизированных областях консолидированных геосинклинальных рам формируются магматические комплексы и эндогенные месторождения, близкие по составу и синхронные по возрасту с соответствующими образованиями, возникшими в смежных, активно развивающихся геосинклинальных прогибах. Примерами могут служить медно-молибденовые, золоторудные и полиметаллические м-ния поздней стадии геосинклинального развития, ассоциирующие с интрузиями гранодиоритов. Они широко представлены в Забайкалье, Горном Алтае и др. регионах.
• В другом варианте в геосинклинальных рамах проявляются магматизм и эндогенная минерализация не известные в смежных геосинклинальных прогибах, но синхронные определенным стадиям развития последних. К этому типу относят рудные образования (медные, молибденовые и др. ) наземных вулканических поясов, например, Ц. Казахстана, обрамления Иранского срединного массива. Крупные гидротермально-осадочные м-ния свинца, цинка, марганца и железа Успенской зоны Казахстана также относят к отраженной активизации.
• Второй тип областей тектоно-магматической активизации возникает на любом жестком континентальном субстрате и полностью независим от процессов, протекающих в смежных геосинклинальных системах. Формирование этих областей протекает в две стадии - раннюю и позднюю. В обоих случаях ведущим типом структур являются глубинные разломы. • В первую стадию в ассоциации с разломами возникают наложенные изометричные пологие прогибы, выполненные континентальными вулканогеннообломочными формациями. На пересечении разломов образуются рудные узлы грейзеновых и плутоногенных гидротермальных м-ний олова, вольфрама и молибдена (редкоземельные карбонатиты, колумбитоносные граниты) гидротермальные рудные районы и поля с золотой и полиметаллической минерализацией. Примеры месторождений - Джидинское вольфрамовое (Забайкалье), Кураминская полиметаллическая зона (Тянь-Шань), Эльдорадо урановое (Канада) и др.
• Во вторую стадию также возникают наложенные впадины, но они выполнены главным образом грубообломочными континентальными угленосными отложениями. Разрез часто венчают излияния базальтов. Отмечаются небольшие щелочные интрузии. В эту стадию формируются эпитермальные низкотемпературные флюоритовые, баритовые, полиметаллические, урановые, сурьмяные и марганцевые м-ния (Забайкалье, Родопы, и др. регионы). • В областях активизации второго типа могут присутствовать или отсутствовать наложенные впадины. Кроме того, отмечается различная степень проявления дизъюнктивной тектоники, магматизма и рудоносности.
• По масштабам воздействия на докембрийские платформы процессов тектоно-магматической активизации последние разделяются на четыре категории: • интенсивно активизированные (восточная часть Китайской, юг Сибирской); • активизированные (Сибирская, Африканская, Балтийский щит Восточно-Европейской); • слабо активизированные (юг Северо. Американской) и • неактивизированные (крупные части Восточно. Европейской, Бразильской и Австралийской).
Мобилистская концепция. • Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который обычно охватывает промежуток времени 2 ОО-25 О млн. л. • Цикл разделяется на пять стадий: 1. внутриконтинентального рифтообразования, 2. расширения океанического дна, 3. поглощения океанической коры, 4. столкновения литосферных плит и 5. заключительная (стабилизационная).
Литература по оруденению с мобилистской позиции • Зоненшайн Л. П. , Кузьмин М. И. , Натапов Л. М. Тектоника литосферных плит территории СССР, М. : Недра, 1990. • Митчелл А. , Гарсон, М. Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений, М. : Мир, 1984. • Сорохтин О. Г. Жизнь Земли, М. : Ин-т комп. исслед. , 2007. • Хаин В. Е. Тектоника континентов и океанов, М. : Научн. Мир, 2001. • Wilson J. T. Static or Mobile Earth: The Current Scientific Revolution, Proc. Am. Phil. Soc. , 1968, no. 112, pp. 309 -320.
Глубинное строение Земли (Пущаровский, 2001)
По мнению Ю. М. Пущаровского (1996), последние данные японских и др. геофизиков свидетельствуют, что гипотеза тектоники плит далека от совершенства. Нельзя ограничиваться только литосферой и верхней мантией, а нужно рассматривать весь земной шар. В этой связи предлагаются три концепции: • 1. тектоники роста ядра Земли; • 2. плюмовой тектоники, связанной с нижней мантией; • 3. тектоники плит, связанная с верхней мантией.
• Формирование континентальной коры началось около 4, 0 -3, 8 млрд. лет назад, т. е. с задержкой приблизительно на 600 -800 млн. лет по отношению к моменту образования самой Земли. • После начала образования континентальной коры происходило последовательное, но весьма неравномерное наращивание ее массы вплоть до современных размеров. • В течение почти всего архея крупных континентов еще не существовало, а их зародыши – нуклеары и древние щиты, скорее всего, развивались изолированно друг от друга.
Изменения числа ячеек в конвектирующей мантии архея и формирование зародышей (нуклеаров) архейских континентальных щитов
• Первый же крупный суперконтинент – Моногея, по-видимому, сформировался только на рубеже архея и протерозоя, около 2, 6 млрд. лет назад в момент образования у Земли плотного окисножелезного ядра. • В последующие эпохи неоднократно возникали другие суперконтиненты, происходило их дробление на отдельные материки, дрейфовавшие в стороны друг от друга, и новые их объединения в новые суперконтиненты типа вегенеровской Пангеи на рубеже палеозоямезозоя.
Зависимость числа конвективных (тектонических) мегациклов в протерозое и фанерозое от времени
• Последовательность формирования и разрушения суперконтинентов определяется последовательностью смены одноячеистых и двухячеистых структур конвективных ячеек в мантии. • Все суперконтиненты последовательно возникали друг за другом приблизительно через 800 млн. лет, а в промежутках между этими моментами происходило их разрушение. • При обычной скорости поддвига океанических плит около 5 -10 см/год уже через несколько десятков миллионов лет эти плиты опускаются до уровня ядра
Механизм разрушения суперконтинента за счет возникновения под ним нового восходящего мантийного потока вместо существовавшего ранее нисходящего потока
• Под центром незадолго до этого возникшего суперконтинента постепенно начинают накапливаться крупные массы прошедшего дифференциацию и поэтому более легкого мантийного вещества. • В результате через нескольких десятков миллионов лет под суперконтинентом на месте бывшего нисходящего потока возникает мощный восходящий конвективный поток. • Этот процесс приводит к расколу суперконтинента и центробежному дрейфу его материковых осколков в разные стороны от бывшего центра.
Мобилистская концепция. • Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона, который обычно охватывает промежуток времени 2 ОО-25 О млн. л. • Цикл разделяется на пять стадий: 1. внутриконтинентального рифтообразования, 2. расширения океанического дна, 3. поглощения океанической коры, 4. столкновения литосферных плит и 5. заключительной (стабилизационной).
I. Стадия внутриконтин. рифтообразования ( магматизм и металлогения горячих точек). По конвективной модели в ослабленных участках плит мантийные струи нагревают литосферу, образуют купола, в ядрах которых генерируются кислые, основные, щелочные магмы. В платфор блоках возникают радиаль. , а внутри орогенных поясов - линейные рифты.
• В межматери. рифтах накапл. (впадины Красного моря) рассолы и осадки с медью, цинком, серебром и др. элементами. • В рифтах контин. базит-ультрабазитовые интрузии с Cu-Ni, платиноид, хромитовыми и титаномагнетит. м-ниями (Бушвельдское, ЮАР; Великая Дайка, Зимбабве; Норильское, Печенга, Россия). • В зонах тма предрифтовой стадии образуются: • а) алмазоносные кимберлитовые и лампроитовые трубки (Ю. Африка, Якутия, Австралия);
• б) ультрабазито-щелочные интрузии с карбонатитами. В них заключены м-ния; апатитомагнетитовые с флогопитом, вермикулитом и флюоритом (Ковдорское, Россия); карбонатитовые тантало-ниобиевые, редкоземельные, урановые и медно-молибденовые м-ния (Южная Африка, Канада и др. ). • в) интрузии нефелиновых сиенитов с апатитнефелиновой и редкоземельной минерализацией (Хибинское, Россия); • г) интрузии щелочных гранитов с олововольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными м-ниями (Джос, Нигерия; Рондония, Бразилия).
• Во внутриконтинентальных рифтах формируются: • в терригенных толщах стратиформные полиметаллические руды (Салливан, Канада; Маунт-Айза, Австралия; Гамсберг, ЮАР), • урановые м-ния роллового типа (Канада); • в эвапоритовых комплексах залежи натриевых и калиевых солей, магнезиты, фосфориты. • II. Расширение (спрединг)океанич. дна • При прогреве в мантийных струях единый континент раскалывается на несколько частей.
• Процесс контролир. двумя режимами- вращением земли и конвективным потоком вещества в мантии. • Первый режим проявляется при движении блоков на восток. При этом скорость их движения ниже течения вещества в астеносфере. • Второй режим для плит, движущихся на запад. • Их скорость превышает течение астеносферных струй. В эту стадию возникают срединноокеанические хребты --глубинные расколы литосферы, по которым в придонные области поступают базальтовые толеитовые магмы. Они формирует океаническую кору. По мере удаления в обе стороны от хребта отмечается удревнение возраста коры.
• Спрединговая стадия разделяется на две подстадии - начальную и зрелую. Начальная подстадия (Красноморский тип) моменты зарождения океана после раскола континентальной плиты (Красное море). Зрелая (Атлантический тип) подстадия – развившийся бассейн с центральным поднятием (СОХ). С одной стороны от поднятия процессы активной, а с другой стороны - пассивной окраины расколовшегося континента. • В эту стадию 1. В областях срединноокеанических хребтов, на их склонах и в осевых рифтах образуются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметал. и оксидные Fe-Mn м-ния.
Красноморская рифтовая зона: 1 – направления перемещения литосферных плит; 2 – оси спрединга; 3 – сдвиговые разломы; 4 – границы плит.
Гидротермальное поле ТАГ с участками Мир и Альвин в районе Срединно-Атлантического хребта
Активные черные курильщики гидротермального поля Рейнбоу (САХ 36. 14 С. Ш. ). Фрагменты активных медных трубок: одноканальной (а) и двухканальной (б).
Гидротермальные поля трога Окинава и бассейна Лау, приуроченные к спрединговой зоне юго-западной части Тихого океана.
Анализ закономерностей размещения, условий формирования, особенностей состава рудоносных гидротермальных систем в различных структурах Мирового океана позволяет нам сделать следующие выводы: 1. Широко развитые на океанском дне процессы гидротермального рудообразования, характеризующиеся большим разнообразием сульфидных и оксидных руд, обнаруживают отчетливую связь с вулканогенными формациями.
2. В настоящее время на дне океанов открыто более ста активных гидротермальных полей, в пределах которых формируются разномасштабные сульфидные залежи. Такие зоны обычно окружены зонами металлоносных осадков, формирующихся, как правило, у подножий гидротермальных построек в результате их разрушения и перемещения обломков массивных сульфидных руд и продуктов их изменения вниз по склону.
3. Сульфидные залежи океанского дна, образованные в рифтовых зонах СОХ, с одной стороны, и в островодужных системах, с другой, существенно различаются по составу руд. • Первые характеризуются в основном медноцинковым составом, • вторые – более разнообразные и среди них нередко присутствуют руды колчеданнополиметаллического типа.
4. Залежи, приуроченные к глубинным циркуляционным системам (гидротермальные поля Рейнбоу, Логачев и др. в пределах Срединно-океанического хребта в Атлантическом океане), отличаются от большинства сульфидных залежей, развивающихся в осевых частях внутреннего рифта, повышенными содержаниями кобальта и никеля.
5. Океанские гидротермальные сульфидные постройки ( «черные курильщики» ), образовывались как в древние эпохи, так и продолжают формироваться в настоящее время на километровых глубинах (2 -3 км) и в связи с этим представляют собой природные лаборатории полиметаллического рудообразования.
6. Большой практический интерес представляют гидротермальные сульфидные залежи в задуговых умеренно- и высокоспрединговых центрах (трог Окинава, впадина Лау и др. ). Эти залежи отличаются довольно высокими содержаниями Ag и Au и удивительно похожи на некоторые золотоносные колчеданные месторождения на суше.
Процессы спрединговой стадии: • 1. В областях срединно-океанических хребтов, на их склонах и в осевых рифтах образуются вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметал. и оксидные Fe-Mn мния. • 2. В глубинных зонах океанических хребтов вблизи границы Мохоровичича в дунитовых комплексах линзы хромитов; в массивах перидотитов никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные и
• 2. В глубинных зонах океанических хребтов вблизи границы Мохоровичича в дунитовых комплексах линзы хромитов; в массивах перидотитов никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные и платиноидные руды. • 3. В зонах трансформных разломов образуются стратиформные баритовые и вулканогенноосадочные колчеданно-полиметал. залежи. • 4. На пассивных окраинах континентов, рассеченных рифтами, накапливается осадочная серия в основании со стратиформ. Cu рудами, в средней части толщи эвапоритами и в верхней - фосфоритами. В карбонатных отложениях шельфа эпигенетич. Pb-Zn и барит-флюоритовые м-ния.
• III. Поглощение (субдукция) океанической плиты. Предыдущая стадия расширения океанического дна приводит к тому, что в бассейне на активных континент. окраинах происходит пододв. океанич. плиты под легкую континентальную. Образуется зона Беньофа. Заварицкого. Выделяют два основных типа систем - западный и восточный. • Западный или Андийский тип. Субдукция, связанная с охлаждением и увеличением плотности базальтов при движении океанич. плиты на восток приводит к появлению пологой зоны Беньофа и системы дуг (островных, вулкано-плутон. , магматических) вдоль континен. окраины.
• В возникшей системе можно выделить четыре основных структурно-металлогенических элемента (с запада на восток): внешнюю дугу и глубоководный желоб, вулкано-плутоническую дугу, тыловодужный магматический пояс и краевой бассейн сжатия. • 1. Внешние дуги и глубоководные желоба. В процессе движения океанической плиты на восток морские осадки тектонически наращиваются над зоной субдукции, формируя внешнюю дугу. В ее пределах образуется чешуйчатый флишевый комплекс с пластинами океанической коры.
• Здесь выводятся на поверхность возникшие ранее м-ния офиолитовой ассоциации: • а) колчеданные кипрского типа в эффузивах основного состава; б) хромитовые, тальковые, асбестовые и магнезитовые в ультрабазитах. Формируются низкотемпературные золотокварцевые жилы. В троге внешней дуги возникают золотые россыпи. • 2. Вулкано-плутоническая (магматическая) дуга отделяется от внешней дуги узким трогом. В ее пределах широко развиты известково-щелочные лавы среднего и кислого состава, а в ядерной части дугового хребта располагаются гранодиоритовые и гранитные плутоны.
• С ними ассоциируют: медномолибденпорфировые и олово-вольфрамовые мния. В связи с андезитовым вулканизмом отмечаются потоки магнетит-гематит-апатитовых лав и стратифицированные проявления сурьмы, вольфрама и ртути. • 3. Тыловодужный магматический пояс. Мощное давление континентальной плиты создает в тыловой части зоны субдукции систему чешуйчатых надвигов, падающих на восток и значительно утолщающих континентальную кору. В этой геодинамической обстановке формируются интрузии анатектических гранитов с оловорудными м-ниями.
• 4. Завершает систему меридиональных геологических структур краевой бассейн сжатия. Он выполнен терригенными осадками и содержит инфильтрационное урановое оруденение в песчаниках, залежи солей в эвапоритовых толщах и угольные пласты. • Восточный или Японский тип возникает при движении континента на запад. На его восточной границе формируется активная окраина. В данном случае скорость перемещения континента более высокая, чем скорость течения вещества астеносферы. Субдукция догоняющей океанической плиты происходит по крутопадающей зоне Беньофа-Заварицкого и приводит к напряжению растяжения в тыловой части дуги. В результате развивается тыловодужный спрединг и краевой бассейн.
• Рудоносность как внешней, так и вулканоплутонической дуги в целом соответствует описанной для западного типа систем. • Отличие заключается в более интенсивном проявлении вулканических процессов, риолитовом составе лав и широким распространением колчеданно-полиметаллических стратиформ-ных цинково-медно-свинцовых м-ний с высокими содержаниями золота и серебра и выделенных в самостоятельный тип Куроко. Кроме того, в базальтах, ассоциирующих с риолитами, встречаются м-ния серы, ртути и золота. Меднопорфировые руды, связанные с диоритовыми интрузиями, обеднены молибденом и обогащены золотом.
• IV. Столкновение в системах "континент" и "континент-дуга". Сближение континентов –закрытие океана; исчезновение остаточного бассейна между ними; возникновение надвигового пояса форланда и бассейна форланда. Сочленения плит маркируется сутурной зоной. В надвиговом поясе форландов анатектические плюмазитовые граниты с олововольфрамовыми м-ниями (Tr интрузии Гималаев, T массивы Малайзии и др. ); лейкократовые синтектонические граниты, содержащие урановое оруденение (герцинские граниты Ц. массива Франции и др. ). В бассейнах форландов образуются медные и урановые инфильтрационные м-ния в терригенных толщах (Tr молассовые комплексы Индии и Пакистана). • В сутурных зонах вулканогенно-осадочные колчеданные м-ния офиолитовой ассоциации, образованные раньше и выводятся на поверхность (Cr вулканиты Кипра, ордовикские офиолиты Ньюфаундленда). В глубинных частях сутурных зон м-ния жадеита, нефрита и ювелирных корундов (Cr комплексы Бирмы).
• При столкновения "континент-вулканическая дуга" происходит захлопывание океана и соединение обломков континент. плит в единый монолит. Столкновение дуги с континентом сопровождается надвиганием офиолитов на континентальный форланд с образованием тектонического покрова. • При этом подняты на поверхность колчеданнополиметаллические м-ния ранних стадий цикла Уилсона (обдуктированные офиолиты). • В бассейнах хинтерланда и форланда накапливаются: миогеосинкл. осадки со стратиформ. м-ниями медно-ванадиево-урановых руд; толщи эвапоритов и угольные формации. В надвиговом поясе форланда возникают анатектические граниты с м-ниями олова, вольфрама, урана, иногда серебра, никеля и кобальта.
• V. Заключительная стадия. Эта стадия завершает цикл Уилсона. Для нее характерно возвращение единого континента в его первоначальное состояние, затухание тектонических и магматических процессов, формирование систем амагматических рифтов, выполненных терригенно-карбонатными осадками с седиментогенными м-ниями и эпитермальными полиметалл. и инфильтрационными урановыми рудами. В эту стадию появляются поздние континентальные вулканические пояса с золото-серебряными и полиметаллическими м-ниями.
Taбл. 3 Историческая металлогения с геосинклинальной позиции Периоды разделяются на 11 этапов. В самом общем виде этапов цикл представлен триадой: 1) собственно геосинклинальный подэтап (или стадия); 2) орогенный подэтап с гранитофильным типом минерализации; 3) платформенный подэтап с экзогенным оруденением.
Taбл. 3 Историческая металлогения с геосинклинальной позиции Периоды разделяются на 11 этапов. В самом этапов общем виде цикл представлен триадой: 1) собственно геосинклинальный подэтап (или стадия); 2) орогенный подэтап с гранитофильным типом минерализации; 3) платформенный подэтап с экзогенным оруденением.
Taбл. 2 Историческая металлогения с геосинклинальной позиции Согласно представлениям В. И. Смирнова можно выделить шесть периодов: лунный, нуклеарный, протогеосинклинальный, интрагеосинклинальный, неогеосинклинальный и рифтовый.
Эволюционная металлогения • Геосинклинальная концепция.
Taбл. 4 Историческая металлогения с геосинклинальной позиции I. ЛУННЫЙ ПЕРИОД (5, 0 – 3, 8 МЛРД. ЛЕТ). Представлен I. одним этапом – Гренландским. II. НУКЛЕАРНЫЙ ПЕРИОД (3, 8 – 2, 8 МЛРД. ЛЕТ). II. Состоит из одного этапа – Кольского. На площадях его развития выделено два типа региональных геологических структур – зеленосланцевые пояса и гранито-гнейсовые области.
Историческая металлогения с геосинклинальной Taбл. 5 позиции III. ПРОТОГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (2, 8 – 1, 8 МЛРД. ЛЕТ). ПРОТОГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (2, 8 – 1, 8 МЛРД. ЛЕТ Беломорский этап (2, 8 – 2, 3 млрд. лет) Три подъэтапа: Протогеосинклинальный – м-ния хромитов, титано-магнетитов, таконитов, колчеданных руд. Протоорогенный – м-ния керамических и редкометальных пегматитов и Fe скарнов. Протоплатформенный – эндогенные м-ния хромитов и медно-никелевых руд; экзогенные процессы привели к образованию залежей золотоурановых конгломератов.
Историческая металлогения с геосинклинальной позиции III. ПРОТОГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (2, 8 – 1, 8 МЛРД. ЛЕТ). Taбл. 6 Карельский этап (2, 3 – 1, 8 млрд. лет) Протогеосинклинальный с м-ниями: А) хромитов, апатит-магнетитов Б) железистых кварцитов В) марганца Г) колчеданных Проторогенный. С гранитоидными комплексами ассоциируют мусковитовые и редкометальные пегматиты, гидротермальные серебряные руды, олово-вольфрамовые скарны. В черносланцевых толщах образуются золоторудные м-ния. Протоплатформенный. А) хромиты и платиноиды Б) медно-никелевые руды В) альбититы с ураном, Ta, Nb и Be В) меденосные карбонатиты
Taбл. 7 Историческая металлогения с геосинклинальной позиции IV. ИНТРАГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (1, 8 – 1, 5 МЛРД. ЛЕТ) Представлен одним этапом – Готским Образовывались только мелкие месторождения урана в осадочных породах, медно-кобальтовых, урановых и свинцовомедно-кобальтовых цинковых стратиформных руд.
НЕОГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (1, 5 – 0, 1 МЛРД. ЛЕТ). Историческая металлогения с геосинклинальной позиции Taбл. 12 Каледонский (0, 6 – 0, 4 млрд. лет) Три подъэтапа: Геосинклинальный – м-ния колчеданных руд, хромитов и титано-магнетитов. С плагиогранитами и плагиосиенитами ассоциируют рудные скарны. Орогенный подъэтап: А) редкометальные пегматиты, грейзены и альбититы Б) медно-порфировые руды В) гидротермальные руды полиметаллов и золота. Платформенный. Редкометальные карбонатиты и полиметаллическая минерализация.
V. НЕОГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (1, 5 – 0, 1 МЛРД. ). Историческая металлогения с геосинклинальной позиции Taбл. 9 Герцинский (0, 4 – 0, 25 млрд. лет) Три подъэтапа: Геосинклинальный. Хромиты, титано-магнетиты и колчеданы. Орогенный. Редкометальные пегматиты, альбититы, грейзены, скарны и плутоногенные гидротермальные полиметаллические и благороднометальные руды. Платформенный. С процессами тектоно-магматической активизации ассоциируют м-ния: А) редкометальных руд Б) медно-никелевых сульфидных руд В) алмазоносных кимберлитов Г) редкометальных карбонатитов
Taбл. 10 Историческая металлогения с геосинклинальной позиции V. НЕОГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД (1, 5 – 0, 1 МЛРД. ). Киммерийский этап (0, 25 – 0, 10 млрд. л/) Типичны гранитоиды с м-ниями редких, благородных и радиоактивных элементов.
Историческая металлогения с геосинклинальной позиции VI. РИФТОГЕННЫЙ ПЕРИОД (0, 1 – 0, 00 МЛРД. ЛЕТ). Taбл. 11 Представлен одним этапом: Альпийским. Три подъэтапа: Геосинклинальный. Колчеданные м-ния. Орогенный подъэтап с меднопорфировыми м-ниями. Платформенный. Третичные вулканические пояса с мниями Au, Ag, Sn и W, а также редкометальные карбонатиты и алмазоносные кимберлиты. В исторической геохронологии выделяется два рубежа: 1. 3, 8 млрд. лет 2. 2, 5 млрд. лет
Плейттектоническая концепция • Пять периодов (в млрд. лет ): • 1. Тонких литосферных плит (3, 8 – 3, 0). • 2. Формирование основной массы континентальной коры и ядра Земли(3, 0 – 2, 7) • 3. Первых суперконтинентов (2, 7 – 1, 8). • 4. Многократный рециклинг первичной континентальной коры (1, 8 – 0, 6) (слабая металлогеническая активность). • 5. Мантийно-коровая дифференциация (0, 6 – 0, 0)(циклическое функционирование механизма тектоники литосферных плит).
ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ И МЕТАЛЛОГЕНИЯ (ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ). II. Период формирования основной массы континентальной коры (3, 0 – 2, 7 млрд. лет). Тектоническая активность была максимальной (15 - 25× 1020 эрг/с), появились более крупные литосферные пластины (сотни км), с периодом существования до 200 млн. лет; увеличились скорости движения плит (120 – 270 см/год). В верхней мантии Т-1750 о. С, происходил рост континентальной коры, сначала достигала 7, 1 км 3/год, а в конце около 2, 0 км 3/год и в целом образовалось более 50% всего объема. Произошла смена натриевого гранитного магматизма калиевым. Первый пик в образовании пегматитовых провинций. Образование м-ний золота и урана в конгломератах провинции Витватерсранд и железистых кварцитов КМА. Активно формировались провинции, ассоциирующие с зеленокаменными поясами, эпиконтинентальные осадочные мния железа и м-ния мусковитовых и редкометальных пегматитов.
ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ И МЕТАЛЛОГЕНИЯ (ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ). III. Период возникновения первых суперконтинентов, начало функционирования механизма тектоники литосферных плит. В этот период тектонический режим стабилизировался. Возникли – Моногея (2, 6 -2, 3 млрд. лет) и Мегагея (2, 3 -1, 9 млрд. лет). Понижаются скорости перемещения плит (50 -30 см/год). Возникающие объемы новых океанических плит почти компенсировались поглощением корового материала в системе зон субдукции. Приращения составляли около 0, 4 -0, 5 км 3/год. Моногея и Мегагея на 300 и 380 млн. лет изолировали мантию, что стимулировало аномальный щелочной магматизм – плутоны анортозитов и гранитов-рапакиви. С поясом Квебека связаны м-ния титана.
III. Период возникновения первых ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ И МЕТАЛЛОГЕНИЯ (ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ). суперконтинентов, начало функционирования механизма тектоники литосферных плит. В конце периода произошел второй импульс пегматитообразования. Гранитный магматизм сопровождался появлением Гранитный магматизм редкометальных пегматитов, формированием олововольфрамовых скарнов и гидротермальных Au м-ний. гидротермальных м-ний С базальт-липаритовыми вулканическими формациями рифтогенных поясов связаны колчеданные м-ния. рифтогенных поясов колчеданные С областями тектоно-магматической протоактивизации ассоциируют расслоенные ультраосн. массивы. В ультраосновных массивы комплексах карбонатитовые м-ния с медной минерализацией, а в карбонатитовые медной линейных зонах урановые и редкометальные альбититы. урановые альбититы Возникали провинции: 1) с осадочными железными формациями; осадочными железными 2) с м-ниями медистых песчаников, U конгломератов и Mn. медистых песчаников Mn
Мобилистская концепция С первым периодом ассоциируют зеленокаменные пояса с зеленокаменные пояса колчеданно-полиметаллическими и золоторудными м-ниями в колчеданно-полиметаллическими золоторудными кратонах. Во втором периоде важным событием явилось образование крупных и уникальных экзогенных россыпных, гидротермальноосадочных м-ний золота и урана в конгломератах провинции золота и урана Витватерсранд. В третий период гидротермальные золоторудные м-ния, а в золоторудные рифтогенных структурах возникли обширные провинции колчеданных м-ний. колчеданных Четвертый относительно пассивный период. В пятый период возникли грандиозные металлогенические провинции Тихоокеанского кольца, большой размах приобрели провинции металлогенические пояса с мантийно-коровым источником металлогенические пояса рудного вещества.
Скачать презентацию Региональные геологические условия образования Региональные закономерности образования и
Пол-иск-регион-усл-18.pptx