Анализ закономерностей размещения эндогенной минерализации связан главным образом с проявлениями современной гидротермальной деятельности. Из эндогенных руд более древнего возраста можно говорить лишь о колчеданных и колчеданно-полиметаллических месторождениях, локализованных в вулканогенно-осадочных формациях островных дуг. Это прежде всего ранне- и среднемиоценовые колчеданно-полиметаллические месторождения в Японской энсиалической дуге. Это - пользующиеся мировой известностью месторождения <куроко>. Кроме этого, подобные по составу, условиям локализации и генезису колчеданные месторождения известны в меловых и палеогеновых андезито-базальтовых толщах Филиппинской островной дуги, в меловых островодужных комплексах о. Куба (Антильская островная дуга), в миоцен-плиоценовых вулканитах архипелага Фиджи. Менее значительные проявления имеются и в других местах.
Рудопроявления и месторождения гидротермального и магматического генезиса, несомненно имеющие место в более глубинных частях океанической коры, пока не обнаружены. О том, что они действительно могли формироваться в эффузивных толщах и интрузивных массивах фундамента, можно судить, как отмечалось выше, по наличию сульфидной вкрапленности в магматических породах, драгированных в тех структурах, где вскрываются глубинные горизонты разреза коры. О том, что такие месторождения действительно могут быть найдены среди базальтоидных комплексов, свидетельствуют теоретические и эмпирические выводы о связях месторождений с геологическими формациями и комплексами. Тем не менее, реальные закономерности их размещения не известны. Поэтому предметно можно обсудить лишь особенности размещения руд, образованных современными гидротермальными системами.
Процессы современного гидротермального сульфидного рудообразования на океанском дне развиты чрезвычайно широко и отличаются существенным разнообразием формирующихся руд.
Гидротермальные поля располагаются в различных геодинамических обстановках, в различных типах структур.
Выделяются две главные группы структур: а) рифтовые зоны срединно-океанических хребтов, б) островодужные системы, включающие структуры островных дуг, междуговых и задуговых бассейнов. Помимо этого признаки гидротермальных систем и сульфидной минерализации обнаружены в участках развития внутриплитного вулканизма, связанного с <горячими точками>. Правда, в настоящее время такие находки весьма немногочисленны и представлены низкотемпературными слабоминерализованными системами.
Как видно из вышеприведенного обзора главнейших гидротермальных полей, основные черты обстановок их формирования обусловлены скоростями спрединга, наличием или отсутствием рыхлых осадков, гидродинамической обстановкой и др. Эти особенности иногда используются как основа классификации придонных гидротермальных объектов (Богданов, 2000).
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, благодаря чему сопоставляются обычно с месторождениями <кипрского> типа континентов. Вторые - более разнообразные, среди них нередко присутствуют руды колчеданно-полиметаллического типа и в них усматриваются черты, свойственные известным на континенте - уральскому, рудноалтайскому, куроко типам.
Утверждение прямых аналогий между современными рудами и древними рудами месторождений в палеопровинциях на континенте - неуместно, но о некоторых, вполне очевидных чертах сходства можно говорить вполне обоснованно.
В настоящее время имеется две принципиально различные концепции генезиса сульфидных руд океанского дна. Одну из них можно назвать рециклинговой, другую - условно - эволюционной.
Согласно рециклинговой концепции, разделяемой в настоящее время едва ли не большинством исследователей, рудные залежи, образующиеся на морском дне, являются продуктом гидротермального раствора, формирование которого связано с трансформацией океанской воды в процессе ее взаимодействия с породами океанической коры и мантии. Это взаимодействие осуществляется в циркуляционных конвективных системах. Последние возникают вследствие миграции океанской воды в кору, нагревании ее за счет теплового потока из недр и подъему к поверхности по трещинным зонам. Возникновение гидротермального раствора происходит при наличии устойчивого локального нагревателя, роль которого выполняют внутрикоровые магматические камеры. Эволюция конвективной рециклинговой системы проходит три этапа (Богданов, 2000):
- миграция океанской воды вниз, взаимодействие ее с породами, выщелачивание рудных компонентов наиболее активное в реакционной зоне над локальным нагревателем и постепенное преобразование ее в гидротермальный рудоносный раствор;
- подъем гидротермального раствора к поверхности океанского дна;
- отложение рудного вещества в приповерхностной зоне, на дне вблизи выхода раствора на поверхность, рассеяние значительной части гидротермального вещества.
Согласно этим представлениям, состав рудоносных растворов, в первую очередь, определяется составом пород, взаимодействующих с океанской водой, глубиной реакционной зоны. Формирование залежей на поверхности дна определяется фациальными условиями рудоотложения. По этому фактору выделяется три группы залежей: 1) формирующиеся из раствора на поверхности вулканических пород; 2) отлагающиеся из раствора, мигрирующего через осадочную толщу, перекрывающую базальты; 3) формирующиеся из высокоминерализованных придонных рассолов, в которые поступает гидротермальный раствор.
Основное внимание уделено типизации залежей океанических рифтов, к которым принадлежит большинство известных рудных проявлений. Наиболее разнообразны среди них залежи осевых гидротермальных циркуляционных систем, деятельность которых обусловлена наличием приповерхностных магматических камер в спрединговых зонах СОХ. Поскольку камеры расположены на небольшой глубине, на состав руд определяющее влияние оказывает наличие или отсутствие перекрывающих базальты образований - (рыхлые осадки, рассолы). Кроме этого, важным фактором является и скорость спрединга.
 |
| Рис. IV.11. Модели формирования гидротермальных рудоносных флюидов в рифтах низкоспредингового хребта (Богданов, 1997). |
К особому типу отнесены залежи так называемых глубинных циркуляционных систем. Предположение о функционировании таких систем базируется на особенностях структурной позиции и состава руд в некоторых гидротермальных системах САХ (район полей Рейнбоу, Логачев и др.). В отличие от большинства систем, развивающихся в осевых частях внутреннего рифта над приповерхностными внутрикоровыми магматическими камерами, системы глубинной циркуляции рассматриваются как производные процессов серпентинизации (рис. IV.11). Эти процессы развиваются в пределах низкоспрединговых хребтов в периоды длительной тектонической фазы, когда локальные камеры прекращают активное существование и не препятствуют проникновению морской воды в более глубокие части коры и мантии. Развивающиеся в результате этого процессы серпентинизации обеспечивают повышение температуры воды и формирование первичных рудоносных растворов, которые должны отличаться от растворов осевой циркуляционной системы. Отличия проявляются, в частности, повышенными содержаниями кобальта и никеля, утяжеленным изотопным составом серы в сульфидах.
Таким образом, признавая, что формирование колчеданных руд обусловлено развитием магматизма, сторонники рециклинговой концепции основную роль в рудообразовании отводят приповерхностным магматическим очагам, которые служат источниками энергии для возникновения и функционирования конвективных гидротермальных систем. При этом допускается, что в случае заполнения этих приповерхностных магматических очагов водонасыщенными расплавами, они одновременно могут и поставлять металлоносные магматические флюиды. В то же время подчеркивается, что основным источником рудообразующих компонентов являются вулканогенные породы и перекрывающие их осадки, из которых эти компоненты экстрагируются и переносятся гидротермальными растворами в рециклинговых системах.
Так называемая эволюционная концепция в значительной степени базируется на теории колчеданного рудообразования, выработанной исследователями, изучающими месторождения колчеданного семейства в палеовулканических провинциях (Смирнов, 1982).
Как это ни покажется странным, но сопоставление современных гидротермальных систем с древними рудами континента помогает не только решить многие генетические проблемы этих образований. Выясняется, что создать современную концепцию колчеданообразования нельзя без учета тех положений, которые установлены на колчеданных месторождениях мира и, прежде всего, проблем связи месторождений с геологическими формациями. Как известно, для колчеданных месторождений палеовулканологических провинций достаточно детально разработана концепция обусловленности основных особенностей рудных объектов (структурная позиция, условия локализации рудных тел, состав руд, зональность, околорудные породы, элементы-примеси и т.д.) - составом, строением рудоносных вулканогенных формаций. Проблемы генезиса колчеданных месторождений, источников рудного вещества, связи гидротермальных рудообразующих процессов с эволюцией вулканизма детально разработаны в трудах В.И. Смирнова, М.Б. Бородаевской, Д.И. Горжевского, А.И. Кривцова, А.А. Маракушева, Г.Н. Щербы, Г.Ф Яковлева и др. Использование важнейших достижений теории вулканогенного колчеданного рудообразования и, в частности, формационного анализа при изучении современных гидротермальных систем является необходимым условием создания научно обоснованной концепции их генезиса.
Анализ особенностей связи современных сульфидных руд с вулканогенными формациями осложняется тем обстоятельством, что и вулканогенные формации и генерируемые ими рудные объекты находятся в процессе формирования. С одной стороны, это дает уникальную возможность непосредственного наблюдения процессов рудообразования на всех стадиях их развития, с другой - вынуждает довольствоваться весьма неполными сведениями о несформированном месторождении. Очевидно, что сведения о составе современных массивных сульфидных руд базируются на единичных и не всегда представительных пробах. Эти месторождения изучены с несопоставимо меньшей детальностью, чем месторождения континента. У нас практически нет представлений о зональности этих объектов (не считая зональности отдельных сульфидных построек, которая ни в коей мере не равновелика зональности месторождения). Поэтому разброс составов руд различных рудопроявления в известной степени сопоставим с разнообразием руд, какой нередко наблюдается, например, на многих палеозойских месторождениях.
То же относится и к формациям - состав, строение, распространенность которых изучены весьма схематично; взаимоотношения с другими образованиями часто не ясны. Поэтому выводы о строении формаций, в значительной мере, представляют собой интерпретации, базирующиеся на геодинамических моделях и петрологических закономерностях.
Таким образом, формационный анализ магматических комплексов, равно как и типизация сульфидных рудопроявлений имеют условный характер в связи с незавершенностью процессов образования вулканогенных формаций и месторождений, а также вследствие невозможности детального изучения этих объектов в полном объеме. Несмотря на это, есть все основания утверждать, что состав современных руд гидротермальных систем определяется типом рудоносных формаций, характером процессов магматической дифференциации. Это положение подтверждается многочисленными примерами, часть которых приведена выше.
Кстати, необходимо заметить, что черты сходства современных и древних сульфидных проявлений не ограничиваются близостью минерального состава и соотношениями металлов в рудах. Подобие этих образований подчеркивается и сходством сопровождающих их нерудных проявлений: имеются в виду часто встречающиеся на участках придонных гидротермальных систем образования нонтронита, алунита, железокремнистых, гидрооксидных железомарганцевых и других проявлений, которым, к сожалению, не уделяется должного внимания, хотя они занимают вполне закономерное место в общем процессе формирования колчеданных месторождений.
При непредвзятом анализе накопленных фактов становится очевидной несостоятельность концепции рециклинга, которая долгое время претендовала на господствующую роль в развитии теории вулканогенного колчеданного рудообразования. Согласно этой концепции, как известно, состав руд определяется возможностью выщелачивания металлов из пород морского дна циркулирующей морской водой. Поэтому постулируется, что в рифтовых зонах океана все многообразие состава гидротермальных рудопроявлений обусловлено неодинаковостью изменения первичного гидротермального раствора при его миграции от зоны мобилизации химических элементов к поверхности дна. Появление в рудах кроме меди и цинка существенного количества свинца в рудопроявлениях задуговых бассейнов объясняется выщелачиванием его из субстрата, сложенного породами кислого или среднего состава, или из залегающих на базальтовом субстрате терригенных осадков (С. Краснов и др., 1992).
А в тех случаях, когда сколько-нибудь мощные осадочные чехлы отсутствуют, как, например, в бассейне Манус, в качестве источников Pb, Sb, As, Ag указываются пелагические осадки, вовлекшиеся вдоль зон субдукции при пододвигании океанской плиты под островную дугу (Н. Бортников, А. Лисицын, 1995).
Сторонники рециклинговой концепции полностью отрицают возможность поступления рудного вещества из эндогенных источников, или считают их вклад ничтожным. Иными словами, роль вулканизма сводится к обеспечению теплового режима, при котором должна происходить циркуляция морской воды (С. Краснов и др., 1992; Ю. Миронов и др., 1999). Само понятие рудоносной формации становится бессмысленным.
В противоположность этому эволюционная концепция отводит решающую роль в формировании гидротермальных систем глубинным процессам, происходящим в мантийных и коровых магматических очагах. Опираясь на материалы изучения включений в минералах современных сульфидных руд, изотопию серы и другие факты, многие исследователи признают значительную роль эндогенных флюидов в гидротермальных системах. Наиболее детально связь колчеданного рудообразования с дифференциацией вулканогенных формаций рассмотрена в работах А.А. Маракушева и его соавторов (А. Маракушев и др., 1996).
Приведенный выше анализ закономерностей размещения рудных залежей на океанском дне показывает, что они обнаруживают отчетливую связь с вулканогенными формациями. Океанский гидротермальный рудогенез определяется составом и характером дифференцированности вулканогенных формаций.
Гидротермальные проявления и сульфидные руды медно-цинкового профиля ВТП связаны с базальтовыми формациями осевой зоны, отличающимися высокой степенью дифференциации, флюидонасыщенностью, повышенной магнезиальностью. Медная специализация руд САХ обусловлена особенностями дифференциации базальтовой формации в более глубинных очагах медленноспредингового хребта.
Разнообразные колчеданно-полиметаллические руды в Западно-Тихоокеанской переходной зоне связаны с бимодальными, контрастно и последовательно дифференцированными вулканогенными формациями. Одним из важнейших факторов высокой степени дифференциации рудоносных вулканогенных формаций является относительно низкая проницаемость земной коры. В тех геодинамических обстановках, в которых обычно возникают рудоносные гидротермальные системы, низкая проницаемость земной коры определяется либо ее большей мощностью, либо более медленным спредингом, либо возникновением обстановки сжатия. Все это способствует большей длительности существования магматических очагов, продолжительности процессов магматической дифференциации.
Рассмотренные выше свидетельства обусловленности состава руд петрологическими особенностями вулканогенных формаций, с которыми связаны гидротермальные системы, утверждают ведущую роль глубинных процессов, происходящих в мантийных и коровых магматических очагах. Необходимо заметить в связи с этим, что приповерхностные магматические камеры, вероятнее всего, не являются источником рудоносных растворов. Источник их, как и магматических масс самих камер, вероятнее всего, располагается на значительно большей глубине.
Известные в настоящее время факты, свидетельствующие о характере связи океанских руд с рудоносными вулканогенными формациями, полностью соответствуют закономерностям, установленным в палеовулканических провинциях, что подтверждается в частности и возможностями сопоставления современных руд океанского дна с известными мировыми типами месторождений на континенте.
Из этого следует, что единая универсальная концепция генезиса руд колчеданного семейства должна базироваться на результатах изучения и современных гидротермальных систем и рудных полей палеовулканических провинций.
|
