Дергачев Александр Лукич

Положение 2. В фанерозойское время завершилась дифференциация вулкано-генных колчеданных месторождений на кипрский, бесcи, уральский и куроко ти-пы, 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.

Принимая в качестве основополагающих классификационных признаков состав рудоносных вулканогенных формаций и состав руд как объективно наблюдаемых и поддающихся качественной и количественной оценке характеристик месторождений, в группе колчеданных месторождений вулканической ассоциации предлагается выде-лять: 1) медно- и медно-цинково-колчеданные месторождения в недифференцированных базальтоидных формациях и 2) медно-цинково-колчеданные и колчеданно-полиметаллические (иногда с баритом) месторождения в бимодальных базальт-риолитовых и последовательно дифференцированных базальт-андезит-дацит-риолитовых формациях. Дальнейшее подразделение месторождений основывается на особенностях минерального состава их руд, содержаниях и соотношениях цветных и благородных металлов в них, характере и составе рудовмещающих вулканогенных толщ, относительной роли вулканогенно-осадочных пород в рудовмещающем разрезе, специфике рудоконтролирующих вулканогенных структур, геодинамических обстановках рудообразования и других признаках. На этой основе месторождения первого из названных выше множеств могут быть подразделены на типы кипрский и бесси, а второго - на типы куроко и уральский, некоторые характеристики которых приведены в табл. 3.

Медные и медно-цинковые месторождения в недифференцированных базальтоидных формациях

К кипрскому типу в базе данных отнесены 93 месторождения, установленные на Ньюфаундленде, Урале, Кипре, в Омане, Сев. Апеннинах и др. районах. Они связаны с 25 из более чем 200 известных офиолитовых комплексов, рассматриваемых как фрагменты древней океанической коры, и являются закономерной частью их разрезов. Большинство месторождений и особенно крупнейшие из них располагаются между отдельными потоками базальтовых лав, либо на контакте подушечных лав с зоной щитовых даек или (при ее отсутствии) серпентинитов.

Геодинамические обстановки формирования месторождений кипрского типа разнообразны. Сравнительно немногочисленные и мелкие по запасам месторождении этого типа связаны с низкокалиевыми океаническими толеитами, аналогичными типу MORB (Swinden et al., 1988; Еремин и др., 2003) и, возможно, образовывались в об-становках срединно-океанических спрединговых зон (некоторые месторождения Ньюфаундленда и Британской Колумбии). В большинстве колчеданоносных офиолитовых комплексов встречаются бониниты и толеитовые базальты с аномально низкими содержаниями Ti, Zr, Hf, U, Th и других высокозарядных элементов с высокой валентностью, а также более высокими содержаниями легких редкоземельных элементов. Они и связанные с ними колчеданные месторождения интерпретируются как образования надсубдукционных спрединговых зон и формировались на ранних стадиях рифтогенеза при раскрытии задуговых бассейнов. В исключительных случаях подобные месторождения связаны с толеитовыми базальтами повышенной щелочности и щелочными базальтами, формировавшимися во внутриплитных обстановках.

Ведущим типом рудолокализующих вулканогенных структур являются конседи-ментационные троги, полуграбены, ограниченные сериями параллельных наклонных сбросов. Тела сплошных руд характеризуются пластообразной или уплощенной линзовидной формой, удлинены вдоль синвулканических разломов, асимметричны в разрезе из-за образования вблизи стенок грабенов и выражены холмообразными по-стройками в палеовулканическом рельефе. Месторождения включают одно, реже се-рию сближенных согласных рудных тел, незначительно различающихся по страти-графической позиции или разобщенных по латерали. Рудные тела сложены рудами брекчивой текстуры, иногда представляют собой шаровые лавы с богатыми сульфидными желваками в межшаровом пространстве или ритмично-слоистые сульфидные песчаники или гравелиты.

Большинство месторождений относится к проксимальным образованиям. Подрудные жильно-штокверковые зоны имеют линейные очертания в плане, уплощены в разрезе и достигают размеров до нескольких сотен метров в любом сечении. Масса сульфидов в составе таких зон превышает массу сплошных руд в 4-5, местами - в 40 раз. Типичные процессы околорудных изменений подрудных пород - окварцевание, хлоритизация, реже - карбонатизация, серицитизация, эпидотизация, оталькование (по ультрабазитам). Обычными типами эксгаляционно-осадочных образований являются кремнистые породы, яшмы, сульфидные фации железистых кварцитов, а на наиболее молодых месторождениях - умбры и охры.

Наиболее распространенные рудные минералы - пирит (90% сульфидов), пирротин, халькопирит, реже встречаются сфалерит, пентландит, магнетит, гематит, хромит, арсенопирит, кобальтин, валлериит, миллерит, бравоит, линнеит, борнит, марказит, самородное золото, блеклые руды (теннантит). Руды месторождений характеризуются низкими средними содержаниями металлов (в среднем 1,9% Cu, 0,6% Zn). Им свойственно преобладание Cu над Zn, отношение 100Cu/(Cu+Zn) на 66% месторождений с 58% запасов руды изменяются от 0,9 до 1,0. Свинец в рудах отмечен только на 9 из 71 месторождения, его содержания не превышают 0,09%. В ряде случаев колчеданные руды содержат в повышенных количествах Co (0,002-0,52% на 20 месторождениях), Ni (0,001-0,3% на 14 месторождениях), Mn (0,004-0,11% на 4 месторождениях) и иногда As. Отношения Co/Ni колеблются от 0,03-0,7 до 15-19, но в подавляющем большинстве случаев превышают 1,0. Пирит, пирротин, изредка встречаются сульфиды, арсениды и сульфоарсениды металлов являются основными минералами-носителями Co и Ni (Еремин и др., 1999, 2000; Зайков, 1999). Содержания Ag в рудах низкие (9-69 г/т, в среднем 23 г/т по 23 месторождениям), а отношения Au/Ag сравнительно высокие (в 50% случаев превышают 0,050).

Месторождения отличаются относительно малыми запасами руды (от 10 тыс. до 25 млн т), составляющими в среднем 3,58 млн т, и металлов (в среднем 69 тыс. т Cu, 22 тыс. т Zn). Около 50% месторождений содержат менее 1,23 млн т руды. Крупнейшими для типа являются месторождения Леккен (норвежские Каледониды; 25 млн т руды) и Меденкой (ЮВ Анатолия; 23,5 млн т руды). Лишь на одном месторождении этого типа (Леккен) сумма запасов Cu и Zn достигает 1 млн т. Месторождениям кипр-ского типа свойственна отчетливая кластеризация, в пределах кластера обычно устанавливается одно сравнительно крупное месторождение (35-90% запасов руды в кластере), несколько меньших по запасам (суммарно 5-25% запасов) и множество мелких проявлений. Выборка месторождений кипрского типа резко контрастирует как с остальными колчеданными месторождениями вообще, так и с отдельными их типами по соотношениям максимальных, медианных, минимальных и средних запасов. Причиной является исключение из базы данных чрезвычайно широко распространенных практически во всех офиолитовых комплексах очень мелких, но чрезвычайно многочисленных проявлений колчеданной минерализации, которые не разведывались, плохо изучены и не учтены никакой статистикой, поскольку не представляют промышленного интереса. Именно экономическими причинами, а не редкой встречаемостью в природе объясняются относительная малочисленность месторождений кипрского типа в базе данных и искажения параметров их выборки.

Таблица 3. Характеристики фанерозойских типов колчеданных месторождений вулканической ассоциации и их древних аналогов
Типы месторождений	Количество месторождений	Запасы руды месторождений, тыс. т			Средние содержания металлов					Соотношения металлов
		суммарные запасы руды	средние	медианные	Cu, %	Zn, %	Pb, %	Au,г/т	Ag,г/т	Cu/Zn	Pb/Zn	Au/Ag	Ag/Pb
Медные и медно-цинковые месторождения в недифференцированных базальтоидных формациях
кипрский	73	261262	3579	1230	1,9	0,6	<0,01	0,9	23,2	3,1 : 1		0,042
бесси	42	793587	18895	2500	1,3	0,4	<0,01	0,2	5,7	3,0 : 1		0,033
Медно- цинковые и свинец- медно- цинковые месторождения в контрастных и последовательно- дифференцированных вулканогенных формациях
уральский докембрийские аналоги: PP NA	106 68 137	1679861 343237 1097744	16143 5048 8013	3420 1100 1300	1,5 1,7 1,1	1,6 3,4 3,3	0,06 0,1 0,07	0,7 2,05 0,9	17,8 31,3 33,9	1 : 1 1 : 2 1 : 3	1 : 28 1 : 33 1 : 44	0,034 0,065 0,025	68 87,4 224
куроко докембрийские аналоги: PP NA	185 37 10	3127247 320920 49818	16904 8674 4382	3000 6500 3000	1,5 0,7 0,6	3,7 4,5 6,6	1,3 0,9 0,96	1,3 1,2 0,48	62,8 41 152	1 : 2,5 1 : 6,0 1 : 10,3	1 : 2,9 1 : 5,1 1 : 6,9	0,020 0,038 0,003	36,5 48 158

Ограничения на запасы руды колчеданных месторождений кипрского типа накладывал ряд взаимосвязанных причин. Важнейшей из них является связь этих месторождений с недифференцированными базальтоидными формациями и относительно низкие содержания металлов в очагах базальтовой магмы. Другим фактором являлась высокая степень нарушенности базальтовой коры крупными глубокопроникающими разломами сбросового типа и густой сетью трещин, что в сочетании с приповерхностным положением очагов базальтовой магмы и малой мощностью коры обусловило ее высокую проницаемость для магматических расплавов и гидротермальных растворов и препятствовало образованию узких локальных зон циркуляции флюидов. Малые масштабы месторождений, возможно, отчасти обусловлены высокой скоростью спрединга, следствием которой являлись быстрое смещение участков рудоотложения относительно магматического очага и частое повторение извержений базальтов, препятствовавшие накоплению крупных рудных тел.

Месторождения кипрского типа исключительно неравномерно распределены в геологической истории. В ходе суперконтинентальных циклов они появлялись снача-ла при распаде суперконтинентов, когда рифтинг переходил в спрединг и появлялись офиолиты, а позднее - при рифтогенезе в задуговой области при раскрытии задуговых бассейнов. Древнейшими для этого типа являются позднедокембрийские месторождения Южных Аппалач, однако важнейшие эпохи рудообразования для этого типа приходятся на ранний ордовик и особенно мел - палеоцен. С первой связано 27% из этих месторождений и около 21% запасов руды (месторождения Центрального Ньюфаундленда, Квебекских Аппалач, норвежских Каледонид). Во вторую образовалось свыше 53% месторождений и 61% запасов руды (месторождения Кипра, ЮВ Анатолии, Сербии, Сев. Апеннин, Омана, Аляски, Ирана). Меньшим был масштаб колчеданообразования этого типа в юрское время (Зап. Понтиды, Кордильеры, Сев. Апеннины; суммарно 8% месторождений и 7% запасов).

К возможным докембрийским аналогам месторождений кипрского типа относятся палеопротерозойские месторождения Свекофеннского пояса на Балтийском щите с возрастом 1970 млн лет (рудный район Оутокумпу). Эти месторождения по палеоструктурным условиям образования, связи с серпентинитами, наличию кварцитов эксгаляционно-осадочного происхождения с сульфидной вкрапленностью и по геохимическим признакам (величинам отношений Cu/Zn и Au/Ag, практическому отсутствию Pb в рудах, низким содержаниям Ag и Au и обогащению руд Se, Ni и Co) напоминают местрождения кипрского типа. Отличием от них являются ассоциация рудных тел с массивными дунитами и отсутствие полного разреза офиолитовых комплексов, существенно более низкие отношения Co/Ni. Ряд отличий связан со специфическим для палеопротерозоя низким уровнем оксигенизации атмосферы и гидросферы (отсутствие в рудах гематита, а в ру-довмещающем разрезе - яшм).

Поскольку настоящие офиолиты появились около 2 млрд лет назад (Хаин, Божко, 1988), обнаружение более древних месторождений-аналогов кипрского типа представляется маловероятным. По особенностям состава вулканогенных пород, позиции в вулканических структурах, минералого-геохимическим признакам современными аналогами месторождений кипрского типа являются проявления сульфидной минерализации в районах Ю. Эксплорер, сегменте Эндевор, южной части хребта Хуан-де-Фука, Срединно-Атлантическом хребте и других районах.

К типу бесси отнесены 49 месторождений, расположенных в Японии, Испании, Бразилии, в Южных Аппалачах и Британской Колумбии, на Аляске, Урале и Север-ном Кавказе. Месторождения залегают среди терригенных образований, переслаи-вающихся с вулканитами основного состава. Полного разреза офиолитовых комплек-сов обычно не наблюдается. Основные породы слагают силлы или потоки, в петрохимическом отношении отвечают иногда внутриплитным базальтам, но значительно чаще - толеитовым базальтам срединно-океанических хребтов или известково-щелочным породам. Это указывает на образование месторождений в обстановках задуговых бассейнов над зонами субдукции, в срединно-океанических хребтах вблизи континентальной окраины, а также внутриконтинентальных или окраинно-континентальных рифтов на ранних стадиях разделения континентов. Процессы вулканизма и рудообразования имели место вблизи крупных поднятий, на фоне интенсивного накопления турбидитов. В отличие от месторождений кипрского типа, эти месторождения не образуют крупных кластеров, встречаются поодиночке или по 2-3 сближенных объекта.

Рудные тела этих месторождений имеют пластовую, реже линзовидную форму и большую площадь в плоскости напластования (до 4000x500-800 м) при сравнительно малой мощности (до 3 м, в исключительных случаях 10-30 м). Развитые зоны подрудных изменений пород и штокверковой минерализации не типичны (встречены лишь на крупнейшем для этого типа месторождении Уинди-Крагги). Колчеданные руды по латерали сменяются эксгаляционно-осадочными образованиями: яшмами, магнетит-гематит-кремнистыми породами и пластовыми залежами марганцевых руд.

Наиболее распространенными минералами руд месторождений типа бесси являются пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит; в различных количествах могут встречаться магнетит, валлериит, галенит, борнит, тетраэдрит, кобальтин, кубанит, станнин, молибденит, халькозин, энаргит, арсенопирит, гессит, золото. Этот тип объединяет месторождения с медно-цинковыми рудами и довольно низкими средними содержаниями металлов (1,3% Cu, 0,4% Zn). Им свойственны очень высокие отношения Cu/(Cu+Zn), которые на 50% месторождений, вносящих 59% в запасы руды, колеблются от 0,9 до 1,0. Многие месторождения характеризуются высокими содержаниями Co (до 0,11%) и Ni при отношении Co/Ni, обычно превышающем 1,0. Заметные содержания Pb (>0,1%) установлены в рудах лишь двух месторождений. На 33% месторождений руды содержат значительные количества Au (обычно < 1г/т), а на 39% месторождений они обогащены Ag (3,9-50г/т, в среднем 5,7г/т). Отношения Au/Ag довольно высокие и в 33% случаев превышают 0,050 (в среднем в запасах составляет 0,033). Таким образом, по многим минералогическим и геохимическим особенностям руд месторождения типа бесси весьма близки к кипрскому типу, а наиболее существенными различиями являются более низкие средние содержания Cu и Zn, а также Ag и Au в рудах месторождений типа бесси и свойственное им несколько более низкое золото-серебряное отношение.

Месторождения типа бесси отличаются также сравнительно большими запасами руды (в среднем 18,9 млн т). Крупнейшими для типа являются месторождения Уинди-Крагги, Дактаун, Хайден-Крик, Бесси, Худесское, Янахара, которые вносят почти 79% в суммарные запасы руды для этого типа, что означает намного более высокую сте-пень концентрации запасов по сравнению с кипрским типом. На 50% месторождений запасы превышают 2,5 млн т. Вместе с тем из-за низких содержаний металлов лишь на двух месторождениях сумма запасов Cu и Zn превышает 1 млн т (Уинди-Крагги и Дактаун).

По времени образования месторождения типа бесси распределены весьма неравномерно. Древнейшими являются неопротерозойские месторождения Бразилии (862 млн лет), а также Антиатласа, пояса Дамара и наиболее древние из месторождений Аппалач (около 760 млн лет). В неопротерозое, в период распада Родинии в окраинно-континентальных и интраконтинентальных рифтах, неудавшихся рифтах образовались 17% месторождений типа бесси и 28% соответствующих запасов руды. После этого вплоть до 450 млн лет назад возникали лишь относительно мелкие и редкие месторождения, приуроченные к задуговым спрединговым зонам, связанным с развитием Япетуса. Новый подъем рудообразования этого типа имел место в силуре и девоне при сборе Пангеи (21% месторождений с 12% запасов руды). Крупнейшая эпоха образования месторождений типа бесси, когда накопились свыше 50% их суммарных запасов руды, пришлась на пермский и триасовый периоды (300-200 млн лет назад) и отвечала началу раскола палеозойского суперконтинента, а в дальнейшем - заложению задуговых спрединговых зон. Довольно многочисленные, хотя и мелкие месторождения этого типа сформировались во второй половине палеогена на Аляске.

Древнейшие месторождения, несущие многие геологические и минералого-геохимические признаки типа бесси и рассматриваемые как месторождения-аналоги этого типа, имеют возраст около 1440 млн лет и встречаются в прогибе Белт-Пурсел на северо-западе США, входящем в систему взаимосвязанных мезопротерозойских рифтов, образовавшихся при деструкции Пангеи 1 и раскрытии Гренвиллского океана. Современными эквивалентами месторождений типа бесси являются сульфидные образования Срединной долины на севере хр. Хуан-де-Фука и троге Эсканаба хребта Южный Горда (срединно-океанические хребты с интенсивным накоплением терригенных осадков).

Медно-цинковые и свинец-медно-цинковые месторождения в контрастных и последовательно дифференцированных вулканогенных формациях

Многочисленные колчеданно-полиметаллические и медно-цинково-колчеданные месторождения в бимодальных базальт-риолитовых или последовательно дифференцированных вулканогенных толщах в зарубежной литературе традиционно относятся к типу куроко (Франклин и др., 1984). Они приурочены к вулканогенным формациям, в которых важная роль принадлежит кислым вулканогенным породам. Пространственная позиция месторождений в большинстве случаев определяется размещением центров активного вулканизма. Вместе с тем колчеданоносные провинции, где они встречаются, различаются по соотношению кислых и основных вулканитов в разрезе формаций. В некоторых из них (норвежские Каледониды, Урал, районы Британской Колумбии, Северо-Восточные Аппалачи, Ньюфаундленд, Филиппины, Зап. Шаста) рудовмещающими являются контрастные риолит-базальтовые или непрерывные базальт-андезит-дацит-риолитовые формации, сложенные вулканитами натрового профиля. Доля кислых вулканитов в разрезе изменяется от 30 до 10% и менее, а общая направленность в развитии вулканизма выражается в смене толеитовых вулканитов известково-щелочными. Формирование таких месторождений протекало в обстановках молодых энсиматических островных дуг при минимальном участии коры континентального типа в процессах магмообразования. Обобщение данных по 106 таким месторождениям дает основание выделять их в качестве самостоятельной группы месторождений уральского типа (Еремин, 1978; 1983; Прокин и др., 1992).

Вторую группу образуют месторождения тех рудных районов, где в составе рудовмещающих бимодальных базальт-риолитовых или риолитовых формаций доминируют, а нередко и господствуют кислые вулканиты, демонстрирующие кали-натровый, калиевый и реже натровый петрохимический профиль. Формирование таких рудных районов и провинций протекало в обстановках растяжения коры в пределах энсиалических (районы Батерст-Нью-Касл в Нью-Брансуике, Вост. Шаста в Калифорнии, Хокуроку в Японии, практически все колчеданоносные районы Австралии, и возможно, шведских Каледонид) и реже зрелых энсиматических остров-ных дуг и расщепленных дуг (некоторые рудные районы Брит. Колумбии и Ньюфаундленда), а также, возможно, задуговых интраконтинентальных рифтов удаленной зоны (Иберийский колчеданный пояс в Испании и Португалии, Рудный Алтай). Хотя вопрос о тектонических обстановках рудообразования в этих районах зачастую остается дискуссионным, энсиалическая природа большинства из них не вызывает сомнений. Только месторождения этой группы предлагается относить к типу куроко.

Месторождения уральского и куроко типов различаются по составу руд, хотя близки по содержаниям Cu и Zn. К уральскому типу относятся преимущественно медно-цинковые месторождения. Они характеризуются более высокими средними содержаниями металлов (1,5% Cu и 1,6% Zn), чем типы кипрский и бесси, и отличаются от них намного более равномерным распределением величины медно-цинкового отношения, сравнительно малой долей (12% месторождений с 10% суммарных запасов руды) среди них медноколчеданных объектов (100Cu/(Cu+Zn)>90), а также намного более низкими отношениями Cu/Zn в суммарных запасах. Свинец в промышленных количествах (< 0,86%) установлен только на трети из 106 таких месторождений, а его доля в сумме содержаний металлов не превышает 10%. На 87% месторождений (вносят 91% в запасы руды) величина 100Pb/(Pb+Zn) не достигает 10, а среднее отношение Pb/Zn в запасах ме-таллов составляет 1 : 27,9.

По сравнению с уральским типом, месторождения типа куроко демонстрируют обогащение Zn относительно Cu и Pb относительно Zn. На 30% месторождений типа куроко руды содержат Pb в количествах 2% и более. Почти половина из 185 месторождений (содержат 75% запасов) характеризуется величинами 100Pb/(Pb+Zn) от 20 до 40. Наряду с результатами изотопных исследований, выявивших более высокую долю радиогенного Pb на месторождениях типа куроко, эти данные указывают на более высокую степень участия материала сиалической (континентальной) коры в магмообразовании.

Лишь 50% месторождений уральского типа содержат промышленные концен-трации Au и Ag (в среднем соответственно 0,7 г/т и 17,8 г/т), а среднее значение золо-то-серебряного отношения составляет 0,034. В то же время месторождения типа куроко практически повсеместно обогащены Ag, содержат больше Au (в среднем соответственно 62,8 г/т и 1,3 г/т) и характеризуются намного более низким отношением Au/Ag в суммарных запасах руды (0,020). Обычными редкими и рассеянными компонентами руд месторождений уральского типа являются Se, Te, Tl, Sn; для их руд характерно присутствие теллуридов Ag, сульфотеллуридов Bi, сульфидов Ge, V, Sn. Руды месторождений типа куроко отличаются особенно высокими концентрациями Ba, Bi, Sb, а иногда и Sn, для них характерны сульфосоли Ag, Pb, Cu, Bi, сульфиды Ag и Cu, арсениды, сульфоарсениды, Sb-сульфосоли.

С телами колчеданных руд на месторождениях уральского типа часто ассоции-руют сульфидные фации железистых кварцитов, яшмы, а на месторождениях типа куроко - скопления гипса и ангидрита, марганцовистые карбонатные осадки.

Месторождения обеих групп связаны с центрами активного кислого вулканизма (стратовулканами, экструзивными телами риолитов или дацитов среди преобладаю-щих по объему пирокластических пород), обычно удлиненными кальдерообразными депрессиями на склонах палеовулканов и демонстрируют поясовое размещение, обусловленное их формированием в обстановке растяжения в пределах рифтов, позади островных дуг или непосредственно в их пределах. Однако они различаются по составу рудовмещающих вулканогенных формаций, и следовательно, материнских магм и соотношениям мантийного и корового источников рудного вещества.

Сравнение четырех выделенных типов показало, что месторождения уральского и куроко типов обладают намного более крупными запасами, составляющими в сред-нем около 16 млн т руды (медианные запасы соответственно 3,42 и 3,0 млн т). К этим двум типам относятся практически все гигантские фанерозойские месторождения (Рио-Тинто, Гайское, Брансуик N12, Риддер-Сокольное и др.). Наряду с более высо-кими средними содержаниями цветных и благородных металлов это делает типы уральский и куроко наиболее значимыми в практическом отношении.

Древнейшие месторождения, с высокой надежностью относимые к уральскому типу, имеют возраст около 750 млн лет и известны в провинции Черчилл и Авалонской зоне Ньюфаундленда. Широкое распространение месторождения этого типа, как и типа куроко, получают в палеозое, в период сбора Пангеи. Первый значительный пик колчеданообразования уральского типа (26% месторождений и 11% суммарных запасов месторождений этого типа) отмечен в ордовике (месторождения Квебекских Аппалач, Ньюфаундленда, норвежских Каледонид), а крупнейшая эпоха рудообразования имела место в девоне (40% месторождений и 62% запасов), когда сформировались многочисленные и очень крупные месторождения Урала, а также Сев. Кавказа, района Зап. Шаста и наиболее поздние из месторождений Аппалач. С завершением сбора палеозойской Пангеи образование месторождений уральского типа прекратилось и возобновилось только в меловое время (10% месторождений, 14% запасов), когда в островодужных обстановках возникли месторождения Мексики и Вост. Понта.

Очень близкий характер носит распределение во времени месторождений типа куроко. Наиболее ранними из них являются месторождения Тасмании, Саян и Аппа-лач. Многочисленная группа месторождений сформировалась в ордовикское время (месторождения Ньюфаундленда, района Батерст и шведских Каледонид; суммарно 12% запасов). Важнейшим отличием в распределении месторождений типа куроко явилось то, что крупнейшая вспышка рудообразования этого типа началась в девоне и продолжилась в раннекаменноугольное время (месторождения Брит. Колумбии, Аля-ски, Рудного Алтая, Иберийского колчеданного пояса). В это время при завершении сбора Пангеи произошло подновление окраинноконтинентальных рифтогенных структур, которое сопровождалось продолжительными и мощными вспышками вул-канизма, носившего бимодальный характер, и колчеданным рудообразованием, дос-тигшим невиданного прежде размаха (свыше 43% месторождений типа куроко и 75% его суммарных запасов руды). После стабилизации Пангеи рудообразование этого типа практически прекратилось и приняло заметные масштабы только при формировании миоценовых месторождений Японии. Примеры современных аналогов месторождений уральского типа известны, например, в Идзу-Бонинской дуге, а типа куроко - в центральной части трога Окинава, Тирренском море и др. районах (Scott et al., 1997; Миронов и др., 1999; Богданов и др., 2006).

Древними, палеопротерозойскими аналогами месторождений типа куроко, вероятно, являются колчеданно-полиметаллические месторождения Свекофеннского пояса Балтийского щита в пределах рудных районов Бергслаген (месторождения с возрастом 1885-1875 млн лет) и Шеллефте в Швеции (1890-1880 млн лет), а также поясов Айяля-Ориярви и Виханти-Пюхясалми в Финляндии (суммарно 39 месторождений в базе данных). Эти рудные районы формировались в энсиалических обстановках, в режиме растяжения на активных континентальных окраинах и сложены известково-щелочными породами бимодальной базальт-риолитовой формации, с которыми ассоциируют конгломераты и турбидиты. В разрезе формации доля кислых разностей вулканогенных пород достигает 70% (Шеллефте) и даже 90% (Бергслаген). Геохимические особенности вулканитов позволяют интерпретировать тектоническую позицию рудных районов как островные дуги, задуговые, внутри- или междуговые рифты в пределах окраинно-континентальных вулканических дуг или континентальные рифты (Lofgren, 1979; Loberg, 1980; Allen et al., 1996; Oen, 1987; Weihed et al., 1992).

По геохимическим признакам месторождения этих районов напоминают фанеро-зойские месторождения типа куроко. Они характеризуются полиметаллическим составом, преобладанием Pb над Cu, высокими содержаниями Ag (до 350 г/т), золота (до 15 г/т), Sb (0,06-0,23%), Hg (до 0,034%) и др. металлов, сходным спектром отношений Au/Ag. В то же время по сравнению с фанерозойскими месторождениями типа куроко они отличаются более низкими средними содержаниями Cu, Pb, а на соответствующих им гистограммах крупнейшие пики смещены в сторону более низких значений 100Cu/(Cu+Zn) и 100Pb/(Pb+Zn). Хотя в рудах палеопротерозойских аналогов типа куроко содержания Ag повышены по сравнению с одновозрастными месторождениями-аналогами других типов, в среднем они ниже, чем на фанерозойских месторождениях типа куроко (41 против 62,8г/т), а отношения Au/Ag более высокие (0,038). По величинам Cu/Zn и Pb/Zn в суммарных запасах металлов (соответственно 1:6,0 и 1:5,1) палеопротерозойские аналоги месторождений типа куроко занимают положение промежуточное между фанерозойскими и архейскими месторождениями.

В качестве древних, палеопротерозойских аналогов месторождений уральского типа рассматриваются сформировавшиеся в энсиматических обстановках месторож-дения палеопротерозойских зеленокаменных поясов южной части провинции Чер-чилл (Флин-Флон, Расти-Лейк, Линн-Лейк, комплекс Киссейнью), Лабрадорского трога, района Джером, а также провинции Южная Канадского щита. Их общей чертой является резкое преобладание вулканитов базальтового состава над риолитовыми, которые вносят не более 5 -10% в объем бимодальных рудоносных формаций. По сравнению с близкими им по возрасту месторождениями Балтийского щита эти месторождения характеризуются медно-цинковым составом руд при практически полном отсутствии Pb, более равномерным распределением как месторождений, так и запасов руды по величинам 100Cu/(Cu+Zn), повышенным средним содержанием Cu, относительно высоким отношением Cu/Zn в суммарных запасах (1:2), сравнительно низким средним содержанием Ag (31 г/т) и значительно более высоким отношением Au/Ag (0,065). Эти месторождения напоминают фанерозойские месторождения уральского типа очень низкими содержаниями Pb (0,1% и 0,06% соответственно) и отношениями Pb/Zn в суммарных запасах (1:33 против 1:28), широким спектром отношений Cu/(Cu+Zn), содержаниями Au и Ag, высоким отношением Au/Ag и средними величинами отношения Ag/Pb (87,4 против 68). Устанавливаемые отличия от фанерозойских месторождений уральского типа носят систематический характер: по средним содержаниям Cu, Zn, Pb и Ag в рудах, отношениям Cu/Zn и Ag/Pb в сум-марных запасах эти палеопротерозойские месторождения являются промежуточными между фанерозойскими месторождениями уральского типа и их архейскими месторождениями-аналогами.

Образование палеопротерозойских месторождений-аналогов, как и собственно фанерозойских месторождений уральского и куроко типов, по времени совпало со сбором суперконтинента (Пангеи 1) и пиком активности мантийных суперплюмов.

Мезо- и неоархейские месторождения встречаются в зеленокаменных поясах провинций Сьюпериор и Слейв Канадского щита, а также блоков Йилгарн и Пилбара Зап. Австралии. По ряду признаков заложение зеленокаменных поясов, видимо, про-исходило на протоконтинентальной коре в результате рифтинга, переходившего в спрединг, а в их строении принимают участие вулканогенные породы бимодальной или последовательно- дифференцированной формации, что отражает преобладание рифтогенной или субдукционной обстановки (Хаин, Божко, 1988; Хаин, 2000). Колче-данные месторождения приурочены к участкам развития кислых дифференциатов и контролируются палеовулканическими структурами (кальдерообразными депрессиями, экструзивными куполами и др.). Выборка архейских месторождений не является однородной и их можно подразделить на две группы, которые по ряду признаков близки месторождениям уральского и куроко типов, хотя и отличаются от них по некоторым характеристикам.

Намного более многочисленная группа включает 145 месторождений в зеленокаменных поясах Вава, Абитиби, Учи провинции Сьюпериор, Хай-Лейк и др. в провинции Слейв, блоках Пилбара и Йилгарн. Состав рудоносных формаций характеризуется сменой снизу вверх по разрезу толеитовых пород известково-щелочными, а также резко подчиненной ролью кислых вулканитов. Классическими являются месторождения зеленокаменного пояса Абитиби. Они связаны с участками проявления кислых вулканитов, в целом составляющих небольшую долю разреза формации, и напоминают более поздние месторождения уральского типа.

Неоархейские месторождения-аналоги уральского типа характеризуются медно-цинковым составом руд, существенным преобладанием Zn над Cu при их средних содержаниях соответственно 3,3 и 1,1% и практическим отсутствием Pb. Только среди неоархейских аналогов уральского типа встречены месторождения, которые правиль-нее было бы называть цинковоколчеданными в связи с отсутствием в их рудах промышленных количеств не только свинца, но и меди (7 небольших по запасам месторождений в поясе Абитиби). Месторождения этой группы характеризуются относительно равномерным распределением по величинам 100Cu/(Cu+Zn) и в то же время крайне незначительными вариациями величины 100Pb/(Pb+Zn), которая в подавляющем большинстве случаев не превышает 10. По этим характеристикам неоархейские аналоги месторождений уральского типа практически неотличимы от палеопротерозойских аналогов и от фанерозойских месторождений уральского типа. Средние отношения Cu/Zn и Pb/Zn в суммарных запасах для них составляют соответственно 1:3 и 1:44, т.е. оказываются намного ниже, а содержания Ag и величина серебро-свинцового отношения - намного выше, чем для палеопротерозойских аналогов и тем более фанерозойских месторождений ураль-ского типа.

Неоархейские месторождения-аналоги уральского типа обладают довольно крупными средними и медианными запасами руды, хотя по этому показателю они, безусловно, уступают фанерозойским месторождениям. Крупнейшими среди них являются месторождения Хорн, Кидд-Крик, Геко, на каждом из которых запасы превышают 50 млн т руды.

Вторая группа неоархейских месторождений включает 10 рудных объектов, очень компактно размещенных в пределах зеленокаменных поясов Вабигун в провинции Сьюпериор и Хакетт-Ривер в провинции Слейв. Важнейшим признаком месторождений этой группы, сближающим их с более поздними месторождениями типа куроко, является преобладание кислых вулканогенных пород (преимущественно пирокластических) в составе рудоносной формации. Руды месторождений характеризуются колчеданно-полиметаллическим составом при резком преобладании цинка (свыше 80% в сумме металлов). Как и на палеопротерозойских месторождениях-аналогах типа куроко, среднее содержание свинца (0,96%) превышает содержание меди (0,6%). Подобно многим фанерозойским месторождениям типа куроко, руды месторождений этой группы содержат разнообразные сульфосоли. По сравнению с одновозрастными месторождениями-аналогами уральского типа они беднее Cu и Au, но богаче Zn, Pb и Ag, а также характеризуются неравномерным распределением месторождений и соответствующих запасов руды по величинам 100Cu/(Cu+Zn) и несколько более широким спектром значений 100Pb/(Pb+Zn). Иными словами по этим показателям соотношения между неоархейскими аналогами уральского и куроко типов оказываются точно такими же, как и между палеопротерозойскими и фанерозойскими. Среди всех типов колчеданных месторождений вулканической ассоциации и их разновозрастных аналогов неоархейские месторождения-аналоги типа куроко отличаются наивысшей степенью обогащения цинком относительно меди (Cu : Zn = 1 : 10,3) и серебром относительно золота (Au : Ag = 0,003).

Среди неоархейских месторождений-аналогов типа куроко крупные по запасам объекты практически не встречаются (запасы крупнейшего месторождения Батерст-Норсмайнс составляют около 19 млн т руды). Как по медианным (3000 тыс. т), так и особенно по средним запасам (около 4400 тыс. т), они значительно уступают не толь-ко фанерозойским месторождениям типов куроко и уральского, но и их палеопротерозойским аналогам.

Подразделение месторождений неоархейского возраста на две группы согласуется с представлениями о двух типах неоархейских зеленокаменных поясов (Хаин, Божко, 1988), различия между которыми в конечном счете сводятся к масштабам растяжения сиалического протоконтинентального основания поясов. В зеленокаменные поясах Вабигун в провинции Сьюпериор и Хакетт-Ривер в провинции Слейв, где распространены месторождения-аналоги типа куроко, бимодальный характер вулканизма при преобладании кислых вулканитов в разрезе формации свидетельствует о сохранении под всем поясом сплошности сиалического основания, хотя и утоненного и пронизанного внедрениями основной - ультраосновной магмы (пояса неполного развития). В то же время месторождения-аналоги уральского типа тяготеют к поясам полного развития, которым был свойствен переход от рифтинга начальных стадий развития к ограниченному спре-дингу с образованием <протоофиолитовой> коры, и вероятно, субдукции. Она была ответственна за смену толеитового вулканизма известково-щелочным, который напоминал современный островодужный. Формирование неоархейских зеле-нокаменных поясов и в их пределах колчеданоносных рудных районов с месторождениями-аналогами уральского и куроко типов совпало с крупнейшим пиком активности мантийных суперплюмов, непосредственно предшествовало становлению Пангеи 0 и прекратилось после сбора суперконтинента.

Эволюция признаков колчеданных месторождений различных типов

В своем настоящем виде дифференциация колчеданных месторождений на типы проявилась в конце протерозоя - палеозое в ходе суперконтинентального цикла палеозойской Пангеи. Однако история формирования месторождений кипрского типа может быть прослежена до палеопротерозоя, вплоть до начала сбора Пангеи 1, а типа бесси - по крайней мере, до начала раскола этого суперконтинента в мезопротерозое. Аналоги фанерозойских типов уральского и куроко идентифицируются, уже среди месторождений неоархейского возраста. В дальнейшем каждый из них претерпевал эволюцию признаков в соответствии с развитием литосферы и внешних геосфер Земли.

Одним из важнейших аспектов этой эволюции явилось постепенное изменение состава руд месторождений разных типов при сохранении общих соотношений между ними. Поскольку не установлено месторождений-аналогов кипрского типа древнее 2,0 млрд лет и месторождений, аналогичных относимым к типу бесси, древнее 1,44 млрд лет, то в наиболее полном виде эта эволюция может быть прослежена на примере месторождений уральского и куроко типов и их древних аналогов.

При переходе от неоархейских месторождений-аналогов типа куроко к палеопротерозойским и далее к фанерозойским происходит закономерное обогащение их руд медью и свинцом относительно цинка (отношения Cu/Zn возрастают в 4 раза, а Pb/Zn - в 2,4 раза) (табл. 3, рис. 5). Это достигается за счет как роста средних содержаний Cu (в 2,5 раза) и Pb (в 1,4 раза), так и снижения средних содержаний Zn (в 1,8 раза). Смещение соответствующих точек на диаграмме <100Cu/(Cu+Zn) - Ag/Pb> (рис. 6) показывает, что в этом же ряду в целом закономерно уменьшается серебро-свинцовое отношение (в 4,3 раза). Это также является результатом снижения средних содержаний Ag (в 2,5 раза) и роста содер-жаний Pb.

Причиной изменений такого рода является эволюция планеты, в частности дифференциация вещества Земли, ее остывание и связанные с этим изменения тектонических режимов и механизмов магмообразования. Мезо- и неоархейские колчеданные месторождения располагаются в пределах зеленокаменных поясов, средний состав которых отвечает коматиитам. Выплавление таких высокотемпературных (до 1800^oС) лав стало возможным благодаря зонной дифференциации земного вещества и связанному с этим выделению гравитационной энергии и разогреву верхней мантии. По мнению большинства исследователей, первые признаки горизонтальных перемещений литосферных плит проявились уже при формировании зеленокаменных поясов архея (например, Хаин, Божко, 1988; de Wit, 1998; Хаин, 2000; Сорохтин и др., 2001; Сорохтин, Ушаков, 2002; Smithies et al., 2003).

Практически общим является мнение, что в архее верхняя мантия имела более высокую температуру и могла подвергаться плавлению с образованием коры океанического типа, которая отличалась повышенной мощностью, была более горячей и в течение длительного времени сохраняла высокую плавучесть, а скорости раздвижения ее в рифтовых зонах того времени (результат пластического рифтогенеза; Хаин, Божко, 1988) были исключительно высокими (Сорохтин и др., 2001). Все авторы практически едины во мнении, что таких условиях континентальная кора развивалась преимущественно за счет плавления мощной протоокеанической коматиитовой коры в областях торошения и скучивания океанической коры (Сорохтин, Ушаков, 2002; Сорохтин и др., 2001; de Wit, 1998) или ее пологой субдукции (Abbott et al., 1994; Smithies et al., 2003) без участия мантийного клина. Имевшие при этом место вулканические процессы сопровождались образованием колчеданных месторождений тех металлов, которые претерпели предварительное обогащение при выплавке коматиитов. В районе крупнейшего неоархейского колчеданного месторождения Кидд-Крик, например, установлено сильное обогащение коматиитовых лав Ni (0,03-0,13%), Co (0,008-0,01%), Cr (0,17-0,28%), V (0,12-0,20%), а также Zn (0,003-0,007%); содержания Cu были в 10-20 раз ниже, чем Zn (Robinson, Hutchinson, 1982). Руды колчеданных месторождений (неоархейских аналогов месторождений уральского типа), связанных с образованием при переплавлении коматиитов базальтовых, андезитовых и риолитовых лав, состав которых изменялся от толеитового до известково-щелочного в верхней части разреза вулканогенных формаций, таким образом, наследовали обогащение Zn и низкие отношения Cu/Zn. Аналогичные причины действовали и в отношении месторождений-аналогов типа куроко.

По мере снижения температуры верхней мантии происходило снижение скорости субдукции, возросли углы погружения слэба, а в процессах магмообразования на активных окраинах плит возросла роль частичного плавления пород мантийного клина. Образование ювенильной океанической коры стало происходить за счет выплавки более легкоплавких базальтов, характеризовавшихся более высокими содержаниями Cu и отношениями Cu/Zn. Это повлекло соответствующие изменения составов руд протерозойских месторождений-аналогов типов уральского и куроко, а в дальнейшем и собственно месторождений эти типов.

Примечательно, что средние содержания Pb в рудах возрастают только на месторождениях, образовывавшихся в энсиалических обстановках, тогда как на месторождениях уральского типа и их древних аналогах они остаются почти неизменными в течение последних почти 2,8 млрд лет. Это указывает на эволюцию состава образующейся континентальной коры как на возможную причину обогащения свинцом руд месторождений типа куроко и их аналогов. При их образовании важную роль играли кислые магмы, связанные с переработкой вещества сиалической коры. Наиболее древние из таких месторождений формировались в пределах неоархейских зеленокаменных поясов неполного развития, где протосиалическая кора являлась результатом частичного плавления нижней части базальт-коматиитовой коры и отвечала по составу натровым гранитоидам тоналит-трондьемит-гранодиоритовой (ТТГ) ассоциации, бедным литофильными элементами с большим ионным радиусом. Колчеданные месторождения, формировавшиеся в энсиалических обстановках, стали по существу первыми в истории Земли месторождениями свинецсодержащих руд. Однако содержания свинца в них были еще очень низкими, как и отношение Pb/Zn.

В дальнейшем континентальная кора разрасталась за счет присоединения к кратонам островных дуг, сложенных известково-щелочными вулканитами. Последние являлись результатом частичного плавления метасоматизированной мантии при участии летучих, отделявшихся при дегидратации погружавшегося слэба. Известково-щелочным магмам были свойственны повышенные содержания элементов с крупными ионными радиусами, в том числе K, Rb, Cs, Pb, U, Th, Ba. Таким образом, со временем состав континентальной коры постепенно менялся, и в ходе каждого следующего суперконтинентального цикла в процессах магмообразования участвовала континентальная кора, обогащенная свинцом по сравнению с предыдущим циклом. Это обусловило возрастание как средних содержаний Pb, так и отношений Pb/Zn в рудах месторождений, при образовании которых кора континентального типа являлась одним из источников рудного вещества.

Сходным образом изменяются и соответствующие геохимические показатели ме-сторождений уральского типа и их аналогов. От древнейших, неоархейских, аналогов к палеопротерозойским и, наконец, классическим фанерозойским месторождениям уральского типа происходит увеличение отношения Cu/Zn в 3 раза. Оно является результатом возрастания средних содержаний Cu в 1,5 раза при одновременном снижении содержаний Zn в 2 раза. Хотя месторождений с промышленно значимыми содержаниями Pb среди этих месторождений мало, тем не менее можно говорить о возрастании в том же ряду отношения Pb/Zn в 1,6 раза (достигается, главным образом, за счет снижения средних содержаний Zn), а также о снижении величины Ag/Pb в 3,3 раза (в основном, за счет уменьшения содержаний Ag в рудах). Таким образом, можно говорить об однонаправленности эволюции составов руд месторождений разных типов и их докембрийских аналогов.