Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Поиск и разведка месторождений полезных ископаемых >> Металлогения | Книги
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

МЕТАЛЛОГЕНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА

Авторы: В.В.Авдонин, В.В.Кругляков

назад | содержание | вперед


Глава VI. МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ

Металлогеническая зональность рассматривает закономерности размещения месторождений и их ассоциаций, обусловленные особенностями геологического строения и развития различных участков земной коры, в пределах которых локализованы рудные объекты. Металлогеническая зональность оперирует объектами металлогенического районирования.

Металлогеническое районирование - это выделение рудоносных площадей различного ранга, характеризующихся определенным типом тектонического развития, набором рудоносных формаций, принадлежностью к определенным эпохам и потому различающихся спектром расположенных на них месторождений. Принципы металлогенического районирования, разработанные для континентальных условий, предусматривают подразделение площадей распространения полезных ископаемых на четыре группы: 1) провинции, 2) области (пояса, бассейны), 3) районы (узлы), 4) поля (В. Смирнов, 1982). Далее в этом ряду могут быть выделены месторождения и рудные тела.

Металлогеническая провинция - это крупная структура земной коры (платформа, складчатый пояс) с размещенными в ее пределах месторождениями. Примерами металлогенических провинций могут служить Русская и Сибирская платформы, Уральский складчатый пояс и т.д. В пределах провинций бывают проявлены несколько (во всяком случае более одной) металлогенических эпох, развиты различные типы геодинамических обстановок, многочисленные геологические формации. Металлогеническим провинциям свойственно большое разнообразие геолого-промышленных типов месторождений полезных ископаемых.

Металлогеническая область представляет собой часть провинции, приуроченную к определенному тектоническому элементу первого порядка. Такими элементами на платформах являются синеклизы, щиты, зоны активизации и т.д. К ним бывают приурочены области изометричной формы, бассейнового типа. В пределах складчатых поясов месторождения приурочены к антиклинориям и синклинориям, внутренним и периферическим зонам, наложенным структурам и т.д. Благодаря этому размещение месторождений приобретает поясовый характер.

Металлогенические или рудные пояса, входящие в эту категорию структур, контролируемые региональными структурно-формационными областями, характеризуются развитием однотипных или близких по составу руд и генезису месторождений. Они имеют протяженность в несколько сотен км, и ширину в несколько десятков км. Примерами могут служить полиметаллический пояс Рудного Алтая, платиновый пояс Урала и т.д.

Бассейновый характер размещения свойственен рудным месторождениям первично осадочного происхождения; в пределах бассейнов также располагаются преимущественно однотипные месторождения. Площади бассейнов измеряются от нескольких сотен до тысяч квадратных километров. Примерами могут служить Никопольский марганцевый, Западно-Сибирский и Аятский железорудные бассейны.

Рудные районы (рудные узлы, зоны) - являются частью металлогенических областей. Их положение контролируется региональными рудоносными структурами, структурно-формационными зонами. Площади их составляют сотни квадратных километров, иногда достигают и больших размеров. Примерами могут служить Змеиногорский, Зыряновский, Прииртышский рудные районы в пределах Рудноалтайского полиметаллического пояса.

Рудное поле представляет собой группу месторождений, приуроченных к единой геологической структуре и связанных общностью происхождения. Площади их измеряются несколькими, а иногда - десятками квадратных километров.

Металлогеническое районирование Мирового океана существенно отличается от того, что имеет место на континенте.

Эндогенные рудные объекты океана, как видно из материала, изложенного выше (см. гл. IV), обладают многими чертами сходства с континентальными месторождениями. Поэтому принципиальные подходы к металлогеническому районированию территории океана на рудные провинции гидротермальных месторождений тоже имеют много общего с районированием континентальных территорий, хотя есть и существенные особенности.

Одна из основных особенностей заключается в том, что все проявления эндогенных руд океана относятся к единой металлогенической эпохе - альпийской эпохе рудообразования.

Вторая существенная особенность - это однотипный состав руд. Все разновидности руд, непосредственно связанных с гидротермальными системами - и массивные сульфидные, и металлоносные осадки, относятся к единому колчеданному семейству.

Третья особенность, непосредственно влияющая на металлогеническое районирование, связана с масштабами рудоносных площадей - объектов районирования всех рангов.

Излагаемая ниже общая схема металлогенического районирования океанского дна по размещению эндогенных объектов отражает все перечисленные особенности.

Прежде всего, в океане выделяется уникальный по своим масштабам планетарный металлогенический пояс, приуроченный к системе срединно-океанических хребтов. Наиболее крупные металлогенические пояса континентов, также относимые к рангу планетарных (Тихоокеанский, Средиземноморский), значительно уступают ему в размерах и отличаются длительностью и многоэтапностью формирования и проявлением разнообразного и разновозрастного оруденения.

Планетарный металлогенический пояс срединно-океанических хребтов, подробная геологическая характеристика которого содержится в предшествующих разделах, по сравнению с континентальными поясами, имеет довольно простое строение. Общая тектоническая структура и геодинамическая обстановка всех сегментов пояса однотипна. На всем своем протяжении он сложен сходными по составу и одновозрастными базальтоидными, преимущественно толеитовыми формациями, кайнозойского до голоценового возраста. Производными этих формаций являются в целом однотипные месторождения и более мелкие проявления массивных сульфидных руд колчеданной формации. Этот грандиозный пояс естественно разделяется на несколько частей, которые по своим масштабам могут соответствовать металлогеническим провинциям, выделяемым на континенте. Таковыми провинциями являются Тихоокеанская, Атлантическая, Индоокеанская. В свою очередь в пределах указанных провинций можно выделить, опираясь на особенности тектонической сегментации, отдельные блоки - сегменты, которым присущи некоторые отличительные особенности геологического строения и рудоносности. Подобные блоки, по принятой для континентов классификации, относятся к металлогеническим областям - рудным поясам.

В Тихоокеанской провинции можно выделить 5 рудных поясов: 1. Хуан-де-Фука (блок хребтов срединного типа северного продолжения ВТП). 2. Калифорнийский. 3. ВТП (Северный). 4. Галапагосский. 5. ВТП (Южный). Разделение Восточно-Тихоокеанского пояса на два самостоятельных - Северный и Южный - достаточно условно, поскольку оба они относятся к одной петрологической провинции (Говоров и др.,1996).

Каждый из указанных рудных поясов в свою очередь разделяется трансформными разломами на более мелкие сегменты, которые могут быть сопоставлены с рудными узлами и рудными полями.

В Атлантической провинции (планетарного пояса срединно-океанических хребтов) гидротермальные проявления массивных сульфидов сосредоточены между 11° и 40° с.ш. на отрезке хребта длиной в 2500 км. Несмотря интенсивную сегментацию САХ, геологическое строение и состав руд не обнаруживают различий, которые позволили бы обосновать разделение этого внушительного отрезка хребта на части, соответствующие рудным поясам. Зато здесь отчетливо выражены сегменты более высокого порядка - рудные узлы и поля; некоторые из них существенно различаются между собой по характеру оруденения.

В Индоокеанской провинции в ранге рудных поясов можно выделить две структуры - Центрально-Индоокеанский пояс и Красноморский рифт.

В качестве самостоятельной Западно-Тихоокеанской металлогенической провинции следует выделять западную окраину Тихого океана, которая по особенностям геологического строения, истории развития, комплексу магматических формаций и выявленному оруденению весьма существенно отличается от всей остальной площади океанского дна. В этой провинции выделяются металлогенические области двух типов - пояса островных дуг и бассейны окраинных морей. Некоторые металлогенические пояса островных дуг имеют сложное строение, представляя собой параллельные дуги, разделенные структурами междуговых бассейнов.

Выделение рудных узлов и полей в пределах указанных структур определяется степенью их изученности.

Районирование Мирового океана по размещению экзогенного оруденения существенно отличается от районирования эндогенного оруденения.

Экзогенные рудные объекты не имеют аналогов на континенте не только по условиям образования, особенностям залегания и составу, но по масштабам проявления. Те объекты, которые в океане выделяются в качестве рудных залежей, месторождений, по размерам на несколько порядков превосходят континентальные месторождения. Одна рудная залежь ЖМК в провинции Кларион-Клиппертон по площади крупнее, чем практически любое колчеданное рудное поле. В этой провинции нередки рудные залежи площадью 1000 км2, отдельные залежи достигают площади 4000 км2. Подчеркнем, это - площади отдельных оконтуренных рудных залежей. Сравним: все месторождения Керченского полуострова распространены на площади 150 км2, Лотарингский бассейн имеет площадь 1100 км2. Соответственно с этим, площади более крупных таксонов - месторождений, рудных узлов и т.д. в океане,- соизмеримы с рудными областями и провинциями полезных ископаемых на континенте.

Экзогенные рудные объекты океанского дна, как и эндогенные, характеризуются однородностью. В настоящее время речь может идти только о месторождениях, относящихся к двум формациям - формации железомарганцевых конкреций абиссальных котловин и формации кобальтоносных железомарганцевых корок подводных поднятий. Среди скоплений железомарганцевых конкреций, подобно тому, как это принято для континентальных рудных объектов, выделяют (на примере наиболее детально изученной области Кларион-Клиппертон) рудные залежи (тела), месторождения, рудные районы. Если и далее следовать логике подобной иерархии, то скопления, традиционно называемые провинциями (например, Северо-Западная, Северо-Восточная, Кларион-Клиппертон и др. в Тихом океане и т.д., см. раздел V.5), следует относить к категории металлогенических областей, а в качестве металлогенических провинций будут выступать Тихоокеанская, Атлантическая, Индоокеанская.

Корки пользуются значительно меньшим площадным распространением и современный уровень изученности позволяет выделить одну металлогеническую область в северо-западной части Тихого океана, называемую Западной Пацификой (<Гайоты >, 1995; <Петрологические >, 1996). Эта область характеризуется широким развитием подводных гор и гайотов. По данным И. Говорова и др. (1996), площадь распространения рудоносных гайотонесущих структур на северо-востоке ограничивается Северо-Восточной котловиной; на юге - Южной котловиной; на западе - двумя обширными площадями (одна с поднятиями Шатского и Хесса, другая - с валом Капингамаранги), где рудоносные гайоты не получили развития. В пределах области выделено пять главных районов, по рангу соответствующих рудным узлам: Срединно-Тихоокеанский (Мид-Пацифик), Восточно-Марианский, Огасавара-Гейш, Императорско-Гавайский, Лайн (рис. VI.1). Некоторые рудные узлы могут подразделяться на различные зоны, представленные группами близких по структурным особенностям гайотов. Отдельные гайоты по масштабам и характеру распространения оруденения чаще соответствуют рудным полям, другие могут быть отнесены к рангу месторождений.

Надо заметить, что проблема таксономии рудных объектов океана еще очень далека от решения. Предлагаемая здесь классификация является сугубо предварительной.

Схема металлогенической зональности Тихого океана (составлена с использованием материалов С.Андреева, 1997; С.Краснова, 1992; И.Говорова, 1996; В.Хаина, 2000; P.Rona, 1993).
Рис. VI.1. Схема металлогенической зональности Тихого океана (составлена с использованием материалов С.Андреева, 1997; С.Краснова, 1992; И.Говорова, 1996; В.Хаина, 2000; P.Rona, 1993).
Как видно из приведенного краткого обзора главнейших элементов металлогенического районирования, основные области распространения сколько-нибудь значительных проявлений эндогенного и экзогенного рудообразования в океане повсюду разобщены и практически нигде не перекрываются даже частично. В основном это объясняется недостаточной изученностью и надо полагать, что со временем на обширных территориях распространения экзогенных руд могут быть обнаружены значительные проявления эндогенной минерализации. К такому выводу приводят, во-первых, установленные факты проявления внутриплитного вулканизма в пределах абиссальных котловин, во-вторых, находки (правда, пока единичные) в областях ЖМК образцов вкрапленных сульфидных руд и скоплений металлоносных осадков гидротермально-осадочного происхождения.

Нельзя исключить также возможности обнаружения различных типов эндогенной минерализации на гайотах, представляющих собой длительно развивавшиеся вулканические центры, в которых сформированы разнообразные магматические комплексы.

Основные принципы металлогенического районирования, изложенные выше, использованы при составлении схемы Тихоокеанской провинции (рис. VI.2).

Типы металлогенической зональности. Как и металлогеническое районирование, зональность эндогенных и экзогенных образований имеет различную природу и проявления. В общем случае металлогеническая зональность обусловлена генезисом рудных объектов и их связью с рудоносными формациями.

Металлогеническая зональность гидротермальных и гидротермально-осадочных образований. Среди гидротермальных и гидротермально-осадочных образований Мирового океана выделено две группы. Одна из них связана с системой СОХ, представлена преимущественно современными гидротермальными системами с массивными сульфидными рудами, приуроченными к рифтовым долинам. К этой группе относятся и металлоносные (сульфидные) осадки в межконтинентальных рифтах. Вторая группа гидротермальных сульфидных систем располагается в структурах континентальной окраины - островных дугах, междуговых и задуговых бассейнах.

Как было показано выше, сульфидные рудные поля СОХ довольно существенно различаются по составу руд. Прежде всего, обращает на себя внимание различие между рудами крупных сегментов СОХ. Наиболее наглядно это различие проявляется при сопоставлении рудных объектов САХ и ВТП. Пожалуй, не менее значимыми индивидуальными особенностями геологической позиции, структурной приуроченности, состава руд характеризуются и другие сегменты, выделяемые в ранге рудных поясов: хребет Хуан-де-Фука, Галапагосский хребет, Красноморский рифт, Калифорнийский залив. Все эти образования являются элементами латеральной металлогенической зональности, свойственной глобальной рифтовой системе СОХ. Разумеется эта картина зональности является предварительной, дальнейшие исследования, вероятно, внесут в нее значительные коррективы.

При анализе причин этих элементов латеральной зональности большинство исследователей обращает внимание на различную скорость спрединга всех упомянутых сегментов СОХ. Несомненно, этот фактор является весьма важным. Однако, сама по себе скорость раздвижения литосферных плит не может рассматриваться как первопричина металлогенических процессов. Скорее и она является следствием глубинных явлений. Поэтому, как нам кажется, более продуктивным направлением анализа причин металлогенической зональности является рассмотрение связи рудных объектов с магматическими процессами. К этому есть все основания, если принять во внимание, что и магматические комплексы обнаруживают подобные же признаки латеральной зональности, выраженные в геохимических и петрологических различиях.

Выделенные в Тихоокеанской системе СОХ рудные пояса соответствуют петрологическим провинциям, которые сложены преимущественно различными геохимическими подтипами главного типа MORB (<Петрологические >, 1996).

Значительно более сложная картина имеет место в Западно-Тихоокеанской металлогенической провинции. Эта провинция в целом практически полностью соответствует Западно-Тихоокеанской активной окраине, которая включает в себя несколько серий, представленных триадами основных структурных элементов: глубоководный желоб, островная дуга, котловина окраинного моря.

Из числа этих структур наиболее детально изучены островные дуги, в первую очередь благодаря тому, что они в большинстве случаев достаточно полно обнажены на суше. В строении островных дуг участвуют разнообразные, разновозрастные геологические формации, с которыми связаны многочисленные месторождения различных геолого-промышленных типов. Широким распространением на островных дугах пользуются, в частности, молодые и древние месторождения колчеданного семейства, подобные современным сульфидным рудам океанского дна. Следует подчеркнуть, что колчеданные месторождения островных дуг различного возраста, в том числе и современные, характеризуются общностью условий локализации, особенностей строения и состава руд.

Проблемы детального металлогенического районирования и особенностей металлогенической зональности тихоокеанских островных дуг, таких как Японская, Курило-Камчатская, Филиппинская и др. традиционно рассматриваются в соответствующих работах наряду со структурами континентов. Геологические, структурные, металлогенические особенности современных островных дуг служат моделями при палеовулканологических реконструкциях областей древнего вулканизма. Не останавливаясь на характеристике какой-либо из островных дуг, повторим еще раз, что в основе районирования и оценке элементов зональности лежит структурно-формационный анализ и выявленные закономерности размещения и локализации месторождений.

Процессы современного гидротермального рудообразования в Западно-Тихоокеанской провинции установлены преимущественно в окраинных бассейнах, где приурочены в основном к спрединговым зонам. Как было отмечено выше (см. гл.IV), руды современных гидротермальных систем окраинных бассейнов существенно отличаются от руд гидротермальных систем СОХ своей <полиметалличностью>, то есть резким увеличением содержания свинца, бария, серебра и других элементов. При этом каждый из бассейнов характеризуется индивидуальными чертами металлогении в зависимости от особенностей геологического строения и развитых в их пределах геологических формаций. Рудоносные формации этих областей представлены бимодальными контрастно и последовательно дифференцированными базальтоидными вулканогенными комплексами.

Металлогеническая зональность эндогенного сульфидного оруденения Мирового океана выражается отчетливо проявленными закономерностями размещения руд. В пределах Тихоокеанской провинции, в различных сегментах ВТП и Галапагосском рифте развиты гидротермальные системы с рудами медно-цинкового профиля, связанные с дифференцированными формациями повышенной флюидонасыщенности. В сегментах САХ локализованы сульфидные руды медной специализации, связанные с базальтовыми формациями, генерированными более глубинными очагами медленноспрединговых хребтов. Разнообразие колчеданно-полиметаллических руд Западно-Тихоокеанской провинции определяется связью их с бимодальными формациями.

Все основные особенности металлогенической зональности эндогенного оруденения определяются геодинамической обстановкой, господствующей в металлогенических областях, поясах, рудных полях, типом и мощностью земной коры, характером и степенью дифференциации рудоносных геологических формаций.

Металлогеническая зональность экзогенных оксидных железомарганцевых образований. Обе формации экзогенных железомарганцевых образований - и ЖМК, и кобальтоносные корки, обладают многими чертами сходства, в том числе подчиняются некоторым общим закономерностям размещения. Рудные объекты этих формаций на уровне металлогенических провинций входят в единую систему глобальной зональности. Она может быть определена как субширотная климатическая зональность (Андреев и др., 1997). Выражением этой зональности является факт сосредоточения 95% железомарганцевой рудной массы в интервале широт 40° с. ш. - 40° ю. ш., что определяет положение глобального мегапояса, опоясывающего земной шар вдоль экватора через Тихий, Атлантический, Индийский океаны. В пределах мегапояса, как отмечено выше (см. гл. V), можно выделить три самостоятельных, относительно обособленных пояса.

Можно ожидать, что субширотная климатическая зональность должна была бы проявиться в закономерном изменении продуктивности и геохимических особенностей полей распространения железомарганцевых руд в направлении от экватора на север и юг. Однако современная степень изученности не дает оснований для подобных выводов.

Металлогеническая зональность более высокого уровня для ЖМК и корок имеет различную природу и выражена неодинаково.

Металлогеническая область Западной Пацифики, в которой сосредоточены главные проявления кобальтоносных корок, разделяется на пять районов (узлов), металлогенические особенности которых и рудоносность определяются в первую очередь петрологическими свойствами развитых здесь магматических формаций. По данным И. Говорова с соавторами (<Петрологические >, 1996), указанные районы (провинции, по авторской терминологии) могут быть охарактеризованы следующим образом.

Срединно-Тихоокеанский (Мид-Пацифик) район представляет собой широтную структуру области, сложенную юрско-раннемеловой ассоциацией автономных анкарамитов и трахибазальтов, отличной от других структур более молодого возраста. Все породы ассоциации характеризуются повышенным кларковым содержанием платиноидов, чем, вероятнее всего и обусловлена более высокая концентрация платины в кобальтоносных корках именно этого района по сравнению со всеми другими. В пределах района известно не менее 110 потенциально рудоносных гайотов. Наиболее крупные из них могут заключать значительные запасы рудных компонентов: Со - 300 тыс. т, Ni - 250, Cu - 70, Mn - 12000, P2O5 - 50000 тыс. т; Pt - 20 т.

Восточно-Марианский район, включающий свыше 75 потенциально рудоносных гайотов, характеризуется широким развитием вулканической ассоциации гавайского типа (титанистые толеиты и субщелочные базальты). Восточная часть района (системы островов Маршаловых-Гилберт) входит в зону особых экономических интересов США, восточная - Магеллановые горы - детально изучается отечественными экспедициями. Район расценивается как один из наиболее крупных и перспективных районов развития кобальт-марганцевой минерализации.

Район Огасавара-Гейш является непосредственным продолжением Магеллановых гор на север и близок им по геологическому строению, характеру и масштабам рудоносности.

Районы Императорско-Гавайский и Лайн сложены титанистыми толеитами с подчиненным количеством субщелочных и щелочных базальтов. Они отличаются меньшим распространением карбонатных пород с фосфатной минерализацией, но перспективны в отношении кобальт-марганцевой минерализации.

На гайотах рассматриваемой провинции сосредоточено 4 млрд т железомарганцевой руды, в том числе около 800 млн т марганца, 23 млн т кобальта, 19 млн т никеля и 1900 т платины, не считая того, что ресурсы фосфоритов (которые мы не рассматриваем) оцениваются в 550 млрд т с содержанием порядка 24% P2O5 (<Петрологические >, 1996).

Т а б л и ц а   VI.1. Изменение химических составов Fe-Mn образований в зависимости от особенностей тектонического строения океанического дна и его возраста (по С.Андрееву и др., 1997)
Т а б л и ц а VI.1. Изменение химических составов Fe-Mn образований в зависимости от особенностей тектонического строения океанического дна и его возраста (по С.Андрееву и др., 1997)
Региональный уровень металлогенической зональности в полях развития ЖМК проявлен в первую очередь изменчивостью геохимических характеристик. Эта изменчивость обнаруживает связь с общетектонической обстановкой (Андреев и др., 1997). Достаточно наглядно характер этой связи отражен в таблице VI.1. Комментируя таблицу, авторы отмечают, что в направлении омоложения океанической коры происходит сужение специализации железомарганцевых образований и одновременно идет наращивание содержаний (вес.%) Mn: 20-28-38; Ni: 0,6-1,24-1,38; снижение концентраций Fe: 11-6,6-4,1 и Со: 0,25-0,20-0,07. Содержание Cu возрастает в конкрециях от старых к молодым океаническим плитам, но падает при приближении к осевой зоне СОХ.

Подобный характер изменчивости наблюдается и в пределах отдельных областей. В области Кларион-Клиппертон наблюдается возрастание концентраций Mn, Ni, Cu в восточном направлении, в сторону ВТП. По данным цитируемой работы (Андреев и др., 1997), на западном фланге области развиты конкреции Ni-Cu-Co специализации (средние содержания Mn - 21,6%, Ni - 0,89%, Cu - 0,58%), а на востоке преобладает Ni-Cu геохимический тип (Mn - 30,0%, Ni - 1,3%, Cu - 0,95%).

По другим данным (Лыгина, 2005), в западной части области конкреции характеризуются относительно повышенными содержаниями Fe (9,5%) и пониженными Mn (24,0%), Ni (0,95%), Cu (0,65%). В центральной части - средние содержания Mn, Ni, Cu в конкрециях повышаются до 29,0%, 1,6%, 1,2% соответственно, а содержание Fe понижается до 6,8%. В восточной части области зафиксированы наиболее высокие содержания Mn (34,0%), Cu (1,2-1,9%) и относительно низкие Ni (0,95%).

Причины такой зональности остаются невыясненными. Одни исследователи региональную металлогеническую зональность связывают с вулкано-тектонической обстановкой, полагая, что основным поставщиком рудных компонентов являются процессы вулканизма и поствулканическая гидротермальная деятельность (Юбко, 1992).

Другие пытаются латеральную геохимическую зональность связать с вертикальной гидрохимической структурой океанской водной толщи, выделяя в ней продуктивные батиметрические интервалы, связанные с положением КГК, в пределах которых формируются Fe-Mn продукты определенной геохимической специализации.

Поэтому геохимическая специализация конкреций определяется, по их мнению, не удаленностью от срединных хребтов, а положением дна относительно КГК (Андреев и др., 1997).

Вся эта неопределенность связана с недостаточной изученностью проблемы генезиса железомарганцевых образований и в частности проблемы источников рудного вещества.


назад | содержание | вперед


Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   
TopList Rambler's Top100