каков вклад колчеданных месторождений вулканической ассоциации в формирование мировых запасов цветных металлов, как и в результате каких причин изменялось со временем соотношение этого и других геолого-промышленных типов месторождений свинца и цинка.
Главная цель работы заключалась в выяснении общей направленности и особенностей эволюции процессов вулканогенного колчеданообразования - одного из древнейших рудообразующих процессов в геологической истории Земли.
Основные решаемые задачи:
1. Выявление важнейших эпох колчеданообразования и геологических, минералогических, геохимических особенностей отвечающих им месторождений, обусловленных специфическим для каждой эпохи состоянием литосферы и внешних геосфер Земли.
2. Подразделение семейства фанерозойских колчеданных месторождений вулканической ассоциации на типы и их сравнительная характеристика, определение общих тенденций в эволюции важнейших признаков месторождений этих типов и их докембрийских аналогов и прежде всего геохимических особенностей их руд.
3. Разработка критериев выделения колчеданных месторождений, крупных и особо крупных по запасам металлов, анализ закономерностей их пространственного расположения и распределения по типам и в геологической истории; анализ структурных, формационных, палеовулканических, палеогеоморфологических и других факторов, влиявших на формирование и возможности сохранения крупных запасов колчеданных руд.
4. Оценка вклада колчеданных месторождений вулканической ассоциации как одного из важнейших геолого-промышленных типов месторождений цветных металлов (особенно свинца и цинка) в их мировые запасы, выяснение роли колчеданных месторождений вулканической ассоциации в распределении этих запасов по времени образования, анализ изменявшегося в геологической истории соотношения вулканогенного колчеданного и других типов рудообразования.
Фактический материал и методика исследований. Для решения поставленных задач использовались материалы, собранные автором при разномасштабных (1:50000 - 1:2000) исследованиях колчеданоносных рудных районов Рудного Алтая, в том числе Лениногорского, Николаевского, Камышинского, Березовско-Белоусовского рудных полей, а также докембрийской провинции Абитиби и Ньюфаундленда. Факторы образования месторождений крупных и особо крупных по запасам установлены на основе наблюдений автора, выполненных на месторождениях крупнейших колчеданоносных рудных провинций мира: Рудного Алтая (Николаевском, Риддер-Сокольном, Чекмарь, Орловском), пояса Абитиби (Кидд-Крик, Хорн), Аппалач (Баканс на Ньюфаундленде).
Главным методом исследований являлся палеовулканологический анализ колчеданоносных рудных районов и полей, позволивший выявлять региональные и локальные вулканические и вулкано-тектонические структуры, выяснять геолого-геоморфоло-гические признаки рудоносных вулканогенных структур и определять степень их сохранности, выполнять формационное расчленение рудоносных толщ, исследовать фациальную принадлежность рудовмещающих вулканогенных и вулканомиктовых образований, устанавливать особенности палеовулканического режима, благоприятствовавшего образованию крупных запасов колчеданных руд, а также разрабатывать палеовулканологические критерии поисков вулканогенных колчеданных месторождений (<Палеовулканологический анализ >, 1984). Результаты палеовулканологического анализа и детального (1:10000 - 1:2000) картирования колчеданоносных рудных полей и месторождений явились основой для использования специальных методов исследования, в том числе тектонофизических реконструкций и структурно-петрофизического анализа (Старостин, 1979).
Фактической основой работы являлась также составленная автором оригинальная база данных по колчеданным месторождениям мира, которая учитывает широкий спектр данных (около 20 позиций) по 691 колчеданному месторождению вулканической ассоциации, в том числе по всем известным в литературе месторождениям мирового класса, и всем крупнейшим колчеданоносным рудным провинциям мира.
Фактической основой работы являлась также составленная автором оригинальная база данных по колчеданным месторождениям мира, которая учитывает широкий спектр данных (около 20 позиций) по 691 колчеданному месторождению вулканической ассоциации, в том числе по всем известным в литературе месторождениям мирового класса, и всем крупнейшим колчеданоносным рудным провинциям мира.
Научная новизна.
Автором установлено существование в геологической истории планеты четырех относительно непродолжительных периодов образования колчеданных месторождений вулканической ассоциации, во время которых возникло подавляющее большинство этих месторождений и большая часть соответствующих запасов руды и металлов. Выявлена корреляция этих эпох с крупнейшими событиями тектонической истории Земли. Впервые обосновано возрастание со временем интенсивности процессов колчеданообразования и численности возникавших крупных месторождений. Изучена эволюция важнейших признаков разновозрастных колчеданных месторождений (минералого-геохимических, структурных особенностей руд, характера околорудных изменений и сопутствующих гидротермально-осадочных пород) и впервые обосновано влияние на них текущего состояния литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы планеты.
Обосновано подразделение фанерозойских колчеданных месторождений вулканической ассоциации на четыре главных типа, дана их детальная сравнительная характеристика, продемонстрирована возможность отнесения докембрийских (неоархейских и палеопротерозойских) месторождений к аналогам этих типов. Выявлена связь месторождений разных типов с определенными стадиями суперконтинентальных циклов. Впервые установлена направленность эволюции состава руд месторождений разных типов и их докембрийских аналогов по мере дифференциации вещества Земли.
С использованием большого статистического материала впервые разработаны критерии выделения колчеданных месторождений, крупных и особо крупных по запасам металлов. Установлена преимущественная связь крупнейших месторождений с контрастными или последовательно-дифференцированными вулканогенными формациями, их позиция в пределах крупнейших колчеданоносных провинций. На основе анализа факторов, обусловивших формирование крупных месторождений и возможность сохранения их от разрушения, сделан вывод об отнесении крупных месторождений вулканической ассоциации к группе обычных.
Впервые проанализировано распределение по времени образования месторождений свинца и цинка важнейших геолого-промышленных типов и их запасов металлов. Установлено существование в истории Земли крупнейших максимумов накопления руд Pb и Zn. Обосновано отнесение колчеданных месторождений к числу древнейших на Земле типов месторождений цветных металлов. Доказана роль колчеданообразования в раннем начале накопления Cu, Zn и Pb. Дан анализ соотношения вулканогенного колчеданного и других типов рудообразования, изменявшегося во времени под влиянием эндогенных и экзогенных факторов.
Практическое значение и внедрение результатов. Установленные закономерности образования и размещения колчеданных месторождений вулканической ассоциации позволяют сделать более эффективными поисково-разведочные работы на цветные металлы в известных районах распространения таких месторождений, прогнозировать новые перспективные площади для постановки поисковых работ, целенаправленно вести поиски месторождений определенных типов, а также обладающих крупными и особо крупными запасами.
Исследования автора проводились в рамках НИР кафедры полезных ископаемых геологического факультета МГУ (1974-1991 гг.), а в последующем по тематическим планам геологического факультета МГУ (1991-2009 гг.), инициативным проектам РФФИ (97-05-64804) и программам фундаментальных исследований ОНЗ РАН (программа N14, проект 1.2.5,а), а также договору с Министерством образования и науки РФ <Развитие научного потенциала> N РНП.2.1.1.1374 (2006-2008 гг.). Результаты исследований вошли в 5 отчетов Алтайской рудной партии МГУ, были переданы геологическим экспедициям ПГО <Востказгеология>, Восточно-Казахстанскому медно-химическому и Лениногорскому полиметаллическому комбинатам и использованы ими для планирования поисково-разведочных работ в рудных районах Рудного Алтая.
Основные защищаемые положения.
1. В геологической истории Земли выделяются четыре кратковременных пика образования вулканогенных колчеданных месторождений: неоархейский (2,72-2,69 млрд лет), палеопротерозойский (1,89-1,85 млрд лет), кембрийско-ордовикский (542-472 млн лет) и девонско-раннекаменноугольный (416-330 млн лет), связанные со стадиями быстрого сближения блоков континентальной коры различных суперконтинентальных циклов. Со временем возрастала интенсивность процессов колчеданообразования и численность образующихся месторождений, крупных по запасам руды, расширялась география распространения месторождений и нарастало их многообразие, усложнялся химический и минеральный состав руд, изменялись облик сопутствующих гидротермально-осадочных образований, характер изменений околорудных пород и другие признаки.
2. В фанерозойское время завершилась дифференциация вулканогенных колчеданных месторождений на кипрский, бесcи, уральский и куроко типы, различающиеся по составу руд, формационной принадлежности вулканогенных толщ, а также относительной роли вулканогенных и осадочных пород в рудовмещающем разрезе и другим особенностям. Месторождения архейского и протерозойского возраста рассматриваются как близкие докембрийские аналоги этих типов. Образование месторождений каждого типа (или их аналогов) возобновлялось неоднократно в связи с определенными стадиями периодически повторявшихся суперконтинентальных циклов. Составы руд месторождений разных типов и их докембрийских аналогов однонаправлено эволюционировали по мере дифференциации вещества Земли, ее остывания и становления современных тектонических режимов и механизмов магмообразования.
3. В каждую из эпох колчеданообразования 25-75% запасов металлов сосредоточивалось на вновь образованных крупных и особо крупных месторождениях. Их численность возрастала от ранних к более поздним эпохам, они чаще связаны с бимодальными или последовательно дифференцированными формациями и относятся к тем типам, рядовые представители которых отличаются относительно большими запасами руды и металлов. Большинство их расположено в главнейших колчеданоносных провинциях мира, лидирующих как по общим запасам руды и металлов, так и по численности и суммарным запасам встречающихся в их пределах рядовых месторождений. Наряду с формационным, важными факторами образования крупных месторождений являлись также близость источников рудного вещества, благоприятные структурные условия, продолжительность процессов рудообразования и периодов спокойного вулканического режима.
4. Колчеданные месторождения вулканической ассоциации были древнейшим, а в период с 3,46 до 1,85 млрд лет назад - единственным типом месторождений свинца и цинка, ответственным за раннее начало накопления и пиковый характер распределения запасов этих металлов в ранней истории планеты. В последующем это распределение было обусловлено соотношением вулканогенного колчеданного с другими типами рудообразования, прежде всего с формированием эксгаляционно-осадочных месторождений в терригенных и терригенно-карбонатных породах. Это соотношение изменялось со временем под влиянием тектонического фактора, эволюции состава континентальной литосферы, а также необратимых изменений во внешних геосферах Земли.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации автором опубликованы 67 работ, в том числе 41 статья в периодических изданиях и сборниках научных трудов.
Основные положения диссертации докладывались на конференциях молодых ученых МГУ (1975-1977 гг.), конференции <Вулканогенно-осадочное рудообразование> (Санкт-Петербург, 1992 г.), I Всероссийском металлогеническом совещании <Металлогения складчатых систем с позиций тектоники плит> (Екатеринбург, 1994), V Международной конференции <Новые идеи в науках о Земле> (Москва, 2001 г.), конференциях <Ломоносовские чтения> (Москва, 2000, 2002-2005, 2007-2009 гг.), международной конференции <Фундаментальные проблемы геологии месторождений полезных ископаемых и металлогении (Москва, 2010 г.).
Благодарности. Подготовка диссертационной работы стала возможной благодаря разносторонней и многолетней помощи всех сотрудников кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых и моральной поддержке руководства гео-логического факультета МГУ. Автор считает своим долгом поблагодарить за помощь своих ныне ушедших учителей академика В.И. Смирнова и профессора Г.Ф Яковлева. Хочется выразить особую признательность чл.-корр. РАН, профессору Н.И. Еремину, который в течение многих лет осуществлял фактическое идейное руководство работой и своими советами и рекомендациями внес огромный вклад в ее совершенствование. На формирование научных представлений автора в разное время сильнейшее влияние оказали В.В. Авдонин и В.И. Старостин, под руководством которых автору посчастливилось работать в течение длительного времени. Диссертант с благодарностью вспоминает профессоров Х. Гибсона и Р. Ходдера (Канада), много способствовавших успешному проведению исследований на колчеданных месторождениях Канады.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 4 глав, включает 262 страницы текста, 99 рисунков и 18 таблиц и сопровождается списком литературы из 401 наименования. Защищаемое положение 1 раскрыто в главе 1, защищаемое положение 2 - в главе 2, защищаемое положение 3 - в главе 3, защищаемое положение 4 - в главе 4.
