CC BY
93
B.C. Полянин
Казанский государственный университет, Казань
РЕГИОНАЛЬНАЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ МИНЕРАГЕНИЯ ОФИОЛИТОВ
В статье дана количественная оценка минepaгичecкиx xapaктepиcтик офиолитов, пpинaдпeжaщиx paзличным пла-нeтapным подвижным поясам и вoзpacтным ypoвням. Установленні глобальные и peгиoнaльныe тpeнды изменения в геологическом вpeмeни масштабов и интенсивности пpoявлeния в oфиoлигax oднoтипныx пpoцeccoв pyдoгeнeзa.
Вопросы, связанные с выявлением глобальных и региональных закономерностей пространственного распределения рудных концентраций в целом (региональная минерагения) и связанных с офиолитами - в частности, постоянно привлекали внимание геологов - металлогенистов. Изучению региональной минерагении подвижных поясов посвящены работы Г. А. Твалчрелидзе, К.К. Золоева с соавторами, В.Н. Козеренко и др.
Одной из важнейших проблем исторической минерагении офиолитов является проблема эволюционирования во времени рудообразующих процессов, ведущих к формированию в них однотипных (принадлежащих одному и тому же геолого-промышленному и рудно-формационному типам) минеральных месторождений. Различным аспектам общей проблемы эволюционирования процессов рудообразования в геологической истории посвящены работы Ю.А. Билибина, В.И. Смирнова, Н.Л. Добрецо-ва, В.С. Домарева, К.К. Золоева, М.С. Контаря, М.Б. Боро-даевской, А.И. Кривцова, Д.И. Горжевского, Г.А. Твалчрелидзе, В.Н. Козеренко, А. Митчелла, М. Г арсона и др., применительно к процессам рудогенеза в офиолитах - Ю.А. Билибина, К.К.Золоева, М.С. Контаря, Н.В. Павлова, И.И. Григорьевой-Чупрыниной, В.С. Полянина и др. Однако, до настоящего времени количественная оценка минера-генических характеристик офиолитов, принадлежащих различным планетарным подвижным поясам и возрастным уровням, не проведена, тенденции их изменения в геологическом времени не определены.
Наиболее информативными показателями, дающими возможность количественно оценить масштабы проявления, сравнить и определить направленность и динамику эволюционирования процессов рудогенеза в офиолитах отдельных подвижных поясов и Земного шара в целом, в геологическом времени являются следующие характеристики офиолитов, входящих в состав последовательно сформированных структурно-вещественных комплексов земной коры и подвижных поясов:
1. Минерагеническая специализация (наличие в офиолитах данного возрастного уровня и/или региональной принадлежности промышленных месторождений определенных рудно-формационных и геолого-промышленных типов, их размеры и качественные характеристики руд) является качественным показателем характера рудоносности офиолитов.
2. Минерагенический потенциал (общие запасы/сумма запасов и достоверных прогнозных ресурсов полезных ископаемых по геолого-промышленным типам месторождений) - количественный показатель масштабов проявления процессов рудогенеза в офиолитах, принадлежащих изучаемому поясу, региону и/или возрастному уровню.
3. Удельная рудоносность/продуктивность (отношение
величины минерагенического потенциала полезного ископаемого к площади вмещающих его геологических комплексов, например, альпинотипных ультрамафитов, или временному отрезку его формирования) - мера интенсивности проявления процессов рудогенеза в офиолитах исследуемого пояса, региона и/или возраста.
Подвижные пояса неогея Земного шара полициклич-ны в своем развитии и поэтому вмещают офиолитовые комплексы, принадлежащие нескольким последовательным этапам развития Земли (Рис. 1).
В пределах Урало-Азиатского подвижного пояса, занимающего область, заключенную между Восточно-Европейской, Сибирской, Таримской и Китайско - Корейской платформами и «срезаемую» более молодыми геологическими структурами Средиземноморского (на юго-западе) и Тихоокеанского (на востоке) поясов, известны офиолиты рифейского (Таймыр, Енисейский Кряж, Восточный Саян, Средневитимская область), венд-раннекембрийского (Ал-тае-Саянская область, Центральный Казахстан), раннепалеозойского (Урал, Казахстан), среднепалеозойского (Южный Тянь-Шань, Урал) возраста. Среди мафит-ультрамафитовых комплексов подвижных поясов офиолиты Урало-Азиатского (а в его контурах - Уральского сегмента) занимают особое место как по разнообразию сконцентрированных в них рудно-формационных типов минеральных месторождений, так и по качественным показателям их руд и высоким величинам минерагенических характеристик многих полезных ископаемых. Они вмещают уникальные и крупные по запасам месторождения высоко-, среднесортных руд металлургических и химических хромитов (Донская группа месторождений в Кимперсайском массиве), нормального и ломкого хризотил-асбеста (Баженовское и др. месторождения, Средний и Южный Урал), изумруда (поле «Изумрудные копи», Средний Урал), кобальт-никелевых силикатных руд (Бурыктальское месторождение, Южный Урал), нефрита (Восточно-Саянская группа месторождений: Оспинское и др.), золота (Березовское рудное поле), а также многочисленные рядовые месторождения как отмеченных видов минерального сырья, так и жадеита (Полярный Урал и Западный Саян), меди (Ивановское и др. на Южном Урале), ртути (Горный Алтай), антофиллит-асбеста (Средний Урал), режикит-асбеста (Средний Урал), деман-тоида (Средний и Южный Урал) и др.
Средиземноморский подвижный пояс протягивается от Пиренеев через Восточный Атлас, Северные Апеннины, Альпы, Карпаты, Эллениды, Черноморско-Анатолийскую зону, Кавказ, Туркестано-Иранский и Афгано-Пакистанский сегменты к Гималаям и складчатым структурам Бирмы и Индонезии. Он находится в соприкосновении: на западе - с Атлантическим подвижным поясом, на юге - с Аф-
^научно-технический журнал
4 (21) 2006 Георесурсы Я2Ш
(уникальные по размерам и качеству сырья объекты Мьянмы), хрома (мелкие-средние месторождения западной части пояса), никель-кобальтовых арсенидных руд (пояс Эль-Граара в Северной Африке), хризотил-асбеста (мелкие месторождения Альп, Тавра, Балкан и Китая), силикатного никеля и, в меньшей степени, талька, пелитомор-фного магнезита и нефрита. Тихоокеанский подвижный пояс вмещает офиолиты раннего и среднего палеозоя (Восточная Австралия), позднего палеозоя - раннего мезозоя (Верхояно - Чукотская область, Корякское нагорье, Японские о-ва, Североамериканские Кордильеры) и позднего мезозоя- раннего кайнозоя (Восточная
Рис. 1а. Минерагени-
ческая карта офиолитовых комплексов континентов земного шара. 1 - 6 - офиолиты: 1 - рифейские (а - в контурах планетарных подвижных поясов неогея; б - мафит -ультра-мафитовые комплексы в пределах щитов древних платформ); 2 - венд - раннекембрийские; 3 -раннепалеозойские; 4 - среднепалеозойские; 5 - позднепалеозойские-раннемезозойские; 6 - позднемезозойские раннекайнозойские; 7 - 23 - месторождения полезных ископаемых в офиолитовых комплексах (а - рядовые, б - крупные, весьма крупные и объекты с высокосортными рудами): 7 - хромитов;
8 - меди - цинка (кипрский тип); 9 - никеля, кобальта (арсенидный тип); 10 - ртути (лиственитовый лия; 12 - золота; 13 - никеля, кобальта (силикатный тип); 14 - хризотил - асбеста (баженовский и ■ мально - метаморфизованный тип; 16 - антофиллит-асбеста; 17-режикит-асбеста; 18 - талька и талькового камня (апоультра-
мафитовый тип); 19 - магнезита пелитоморфного; 20 - изумруда; 21-демантоида; 22 - жадеита; 23 - нефрита; 24 - щиты
древних платформ, краевые и срединные массивы подвижных поясов, сложенные дорифейскими комплексами; 25 - плиты древних платформ, фанерозойский чехол дорифейских структур в подвижных поясах; 26 - 32 - геологические комплексы подвижных поясов неогея (выделяются по возрасту заключительной складчатости, гранитизации и метаморфизма): 26 - позднепротерозойские; 27 -каледонские ; 28 - герцинские; 29 - раннемезозойские; 30 - позднемезозойско-раннекайнозойские; 31 - позднекайнозойкие ; 32 -фанерозойские орогенные комплексы нерасчлененные; 33 - плиты молодых платформ; 34 - дорифейские зеленокаменные пояса; 35 -границы подвижных поясов неогея (I - Урало - Азиатского; II - Средиземноморского; III - Тихоокеанского; IV - Атлантического).
тип); 11 - берил-баженовский тер-
риканской, Аравийской, Индостанской платформами, на севере - с Восточно-Европейской, Таримской, Китайско-Корейской платформами и Урало-Азиатским поясом, на юго-востоке - с Тихоокеанским подвижным поясом. В его контурах наиболее широко проявлены мезозойские (Альпы, Малый Кавказ, Гималаи, Юго-Восточная Азия) офиолиты, меньшим распространением пользуются офиолиты более ранних возрастных уровней: рифейские (Юго-Западное Средиземноморье), нерасчлененные позднерифейские -раннепалеозойские (Бирманский пояс), среднепалеозойские (Большой Кавказ, южное обрамление Таримской и Китайско-Корейской платформ). Минерагенический облик офиолитов пояса определяется месторождениями жадеита
Камчатка). Последние развиты по внутреннему периметру всего Тихоокеанского кольца. По сравнению с УралоАзиатским офиолиты Тихоокеанского пояса отличаются значительно более низкой продуктивностью. В них сконцентрированы, в основном, мелкие и средние промышленные месторождения металлургических и огнеупорных хромитов (о-в Лусон, Филлипины; о-в Новая Каледония и др.); ртути, золота, хризотил-асбеста и поделочного жадеита (Пояс Береговых Хребтов на западном побережье США); золота, хризотил -асбеста, талька и нефрита (Канадские Кордильеры); колчеданной меди и поделочного жадеита (Японские о-ва), ювелирного нефрита (о-в Тайвань) и демантоида (Корякское нагорье) и др.
■— научно-технический журнал
ГеоресурСЫ 4 (21) 2006
В пределах Атлантического подвижного пояса, геологические структуры которого развиты на северо-западе (Аппалачи) и северо востоке (Скандинавия, Северная Англия) Атлантического океана, офиолиты имеют преимущественно раннепалеозойский возраст. В не больших количествах развиты также позднедокембрийские (рифейские) офиолитовые комплексы.
Промышленный потенциал офио- ч1у литов пояса достаточно ограничен: в них локализованы крупные месторождения средне-, низкосортного хризотил-асбеста (Аппалачи), антофиллит-асбеста и талька, а также мелкие и непромышленные объекты меди и хрома.
Зоны срединно-океанических спре-динговых хребтов и задуговых спрединго-вых бассейнов являются областью проявления наиболее молодых (позднекайнозойских) офиолитов. Минерагения позднекайнозойских мафит-ультрамафитовых комплексов названных структур, изученных несравненно слабее локализованных на континентах, определяется, прежде всего, наличием в них крупных месторождений меди-цинка и скоплений марганцевых руд.
Рис. 2. Сравнение величин минераге-нических потенциалов (левые столбцы), масштабов проявления ульт-рамафитов (жирные точки) и удельной рудоносности (правые столбцы) офиолитов планетарных подвижных поясов (УАПП-Урало-Азиатско-го;СПП-Средиземноморского; ТПП-Тихоокеанского;АПП-Атлан-тического; СОХ-мировой системы срединоокеанических хребтов). Масштаб логарифмический. За единицу приняты минерагенические характеристик офиолитов УАПП.
Отн. ед. 10,001
1,00
0,10
0,01
0,00
Хромиты
5,9
• 2,35
Проведенная автором систематизация больших массивов информации о минера-генических потенциалах металлических и неметаллических (включая цветные камни) полезных ископаемых, качественных характеристиках руд минеральных месторождений, локализованных в офиолитах, принадлежащих различным подвижным поясам и возрастным уровням, оценка по ним величин удельной продуктивности позволили сделать ряд новых выводов об их минерагенической специализации и интенсивности проявления однотипных рудообразующих процессов в офиолитах, кратко охарактеризованных ниже.
Среди рудно-формационных типов месторождений полезных ископаемых офиолитового семейства выделяются такие, которые известны во всех подвижных поясах континентов. Это месторождения хромитов, ртути, антофиллит-и хризотил-асбестов, талька. Другие типы месторождений развиты более локально и отмечаются в офиолитах не всех подвижных поясов. К ним относятся промышленные скопления золота, жадеита, демантоида. И, наконец, представители третьей группы полезных ископаемых (режикит-асбест, изумруд, арсенидный кобальт) относятся к эпизодически встречаемым, месторождения которых локализованы лишь в офиолитах некоторых подвижных поясов.
Обобщение данных о рудоносности офиолитов Земного шара показывает, что офиолиты, принадлежащие каждому из планетарных подвижных поясов, обладают индивидуальным минерагеническим обликом, вмещая специфические (свойственные только данному поясу) ассоциации рудно-формационных и геолого-промышленных типов месторождений полезных ископаемых.
Величины минерагенических потенциалов полезных ископаемых, значения удельной продуктивности офиолитов, размеры и качественные характеристики руд месторождений отдельных видов минерального сырья, локализованных в офиолитах различных поясов, не одинаковы и в большей или меньшей степени различаются (Рис. 2). Это является свидетельством того, что общие масштабы и интенсивность проявления сходных (однотипных, т.е. приводящих к формированию минеральных месторождений, принадлежащих одному и тому же рудно-формационному и геолого-промышленному типам) процессов рудоге-неза в офиолитах, индивидуальны для каждого из планетарных подвижных поясов. Так процессы промышленно-
Отн. ед. 10,001
1,00
0,014
О,(К
УАПП СПП ТПП АПП Подвижные пояса
0,10
0,01
0,00
10 Медь
5,9,
" 2,351
0,09
Отн. ед. 10,00-1
1,00
УАПП СПП ТПП АПП СОХ Подвижные пояса
0,10
0,01
0,00
Хризотил-асбест
• 5,9
• 2,35 ' “
Отн. ед.
10,00п
1,00
0,10
0,01
0,00
5,9*
Нефрит
Х65
111
УАПП СПП ТПП АПП Подвижные пояса
Отн. ед. 10,001
1,00
0,10
0,01
0,00
Жадеит
2,35
5*9
§5,9
Отн. ед. 10,001
09
05
1,00
• 0,09 °д°
0,01' ------, 0,00
УАПП СПП ТПП АПП Подвижные пояса
Тальк
• 5,9
• 2,35 !
М 0.5~ од
УАПП СПП ТПП АПП Подвижные пояса
УАПП СПП ТПП АПП Подвижные пояса
^научно-технический журнал
4 (21) 2006 Георесурсы Ш5
го хромонакопления, режикито-, золото- и изумрудообра-зования наиболее интенсивно проявлены в офиолитах Урало-Азиатского пояса, процессы формирования скоплений ювелирного нефрита - в Тихоокеанском, нормального хризотил-асбеста - в Атлантическом.
Проблема общности и особенностей проявления процессов рудогенеза в одновозрастных офиолитах, локализованных в различных подвижных поясах Земного шара, до настоящего времени не рассматривалась в геологической литературе. Автором установлено, что общей особенностью, объединяющей офиолиты рифейского возраста, является локализация в них месторождений хризотил-асбеста, талька, нефрита и полное отсутствие даже проявлений жадеита (Рис. 1). Минерагенической спецификой рифейских офиолитов Урало-Азиатского подвижного пояса, отличающих их от одновозрастных офиолитов Средиземноморского и других поясов, является присутствие в них месторождений ювелирного нефрита (Восточный Саян), изумруда (Средний Урал), золота (Восточный Саян) и отсутствие промышленных скоплений никель-кобальтовых арсенидных руд, а также - меди и цинка кипрского типа. Минерагени-ческий облик офиолитов венда - раннего кембрия определяется локализацей в них месторождений хризотил-асбеста, талька, ювелирного жадеита и отсутствием промышленных объектов меди и цинка кипрского типа. При этом венд
- раннекембрийские офиолиты Урало - Азиатского пояса по сравнению с развитыми в Средиземноморском вмещают неизвестные в контурах последнего месторождения хромитов (Западная Тува), ртути (Курайский хребет на Горном Алтае), золота (Западная Тува), ювелирного и поделочного нефрита (Западный Саян, Джида) и демантоида (Западный Саян). Раннепалеозойские офиолиты всех подвижных поясов специализированы на хризотил-асбест и тальк. Офиолиты Урало-Азиатского пояса, принадлежащие данному возрастному уровню, вмещают неизвестные в других поясах уникальные крупные месторождения хромитов (Южный Урал), золота, изумруда (Средний Урал), никель-кобаль-товых силикатных руд (Южный Урал), хризопраза (Центральный Казахстан), ломкого хризотил-асбеста и режикит-асбеста (Средний Урал), в то время как одновозрастные офиолиты Средиземноморского, Тихоокеанского и Атлантического поясов характеризуются иной (значительно менее разнообразной) минерагенической специализацией. Офиолиты среднего палеозоя, развитые в Урало-Азиатском и Тихоокеанском поясах, характеризуются самой низкой среди других офиолитовых комплексов континентов продуктивностью. Они вмещают промышленные месторождения ртути (Чарский пояс), ювелирного нефрита (Большой серпен-тинитовый пояс Восточной Австралии), мелкие месторождения и проявления хромитов (Восточная Австралия), жадеита (Чарский пояс) и хризотил-асбеста. Позднепалеозойские - раннемезозойские офиолиты вмещают месторождения хризотил-асбеста и талька. Специфической особенностью офиолитов Тихоокеанского пояса, принадлежащих данному возрастному уровню, является локализация в них мелких месторождений хромитов, меди (Японские о-ва) и ювелирного нефрита (Канадские Кордильеры, о-в Новая Зеландия). Офиолиты позднего мезозоя - раннего кайнозоя вмещают месторождения хромитов, меди-цинка, ртути, хризотил-асбеста, талька и нефрита. При этом, если локализованные в различных подвижных поясах промышленные скопления одних полезных ископаемых (медь, цинк,
нефрит) отличаются по размерам и/или качественным характеристикам руд, то другие виды (хромиты, хризотил-асбест) демонстрирует близость как названных характеристик, так и величин, сконцентрированных в офиолитах данного возрастного уровня минерагенических потенциалов и удельной продуктивности вмещающих их ультра-мафитов вне зависимости от региональной принадлежности офиолитов. Позднекайнозойские офиолиты специализированы на медь-цинк и марганец.
Таким образом, одновозрастные офиолиты, принадлежащие различным подвижным поясам, обладают как общими (свойственными всем поясам, вмещающим офиолиты данного возрастного уровня), так и индивидуальными (присущими отдельным поясам) минерагеническими чертами.
Среди полезных ископаемых, локализованных в составляющих офиолитовую ассоциацию комплексах пород, выделено две группы, по-разному распределенные в офиолитах разного возраста: а) группа сквозных (транзитных) полезных ископаемых, месторождения которых известны в офиолитах всех или большинства возрастных уровней (хромиты, медь, хризотил-асбест, тальк, нефрит, жадеит); б) группа эпизодически встречаемых полезных ископаемых, промышленные скопления которых локализованы в офиолитах одного или двух возрастных уровней (арсенидный кобальт, антофиллит-асбест, режикит-асбест, изумруд, демантоид).
Установленные глобальные тенденции изменения масштабов, интенсивности и других особенностей проявления однотипных процессов рудогенеза в последовательном возрастном ряду офиолитов (от наиболее древних рифейских до кайнозойских), полностью (Урало-Азиатский пояс) или частично (Тихоокеанский пояс)совпадаю-щие с аналогичными региональными эволюционными трендами, индивидуальны для каждого из процессов формирования промышленных типов месторождений полезных ископаемых и состоят в следующем (Рис. 3):
- хромиты (кимперсайский тип) - в волнообразном изменении масштабов (максимумы - в офиолитах Р21 и М22 - К^), интенсивности (максимум - в офиолитах Р21) проявления процессов промышленного хромонакопления, размеров месторождений (наиболее крупные - в офиолитах Р21) и резком снижении интенсивности хромонакопления в офиолитах, начиная со среднего палеозоя;
- медь, цинк (кипрский тип) - в последовательном увеличении масштабов и интенсивности меде-, цинкона-копления, сопровождающемся увеличением размеров месторождений и улучшением качественных (общее содержание металлов в рудах) характеристик руд;
- хризотил-асбест (баженовский тип) - в последовательном уменьшении интенсивности проявления процессов промышленного асбестообразования в ультрамафи-тах, сопровождающемся постепенным ухудшением качественных (общее содержание в рудах волокна хризотил-асбеста и текстильных его сортов) характеристик руд;
- тальк (апоультрамафитовый тип) в постепенном и скачкообразном (например, в офиолитах среднего палеозоя по сравнению с раннепалеозойскими) уменьшении интенсивности проявления процессов формирования скоплений талькового камня в ультрамафитах;
- изумруд (слюдитовый тип), хризолит (апоультрамафитовый тип), антофиллит-асбест (сысертско-бугетысай-ский тип) - в проявлении процессов формирования промышленных скоплений изумруда и хризолита в офиолитах
■— научно-технический журнал
Ш2Л. ГеоресурСЫ 4 (21) 2006
7 декабря 2006 г. исполняется 60 лет со дня рождения и 35 лет научной и педагогической деятельности
МИХАИЛУ ДАВЫДОВИЧУ ХУТОРСКОМУ
доктору геол.-мин. наук, профессору, Заслуженному деятелю науки РФ, академику РАЕН, Зам. директора Геологического института РАН, заведующему кафедрой и зав. лабораторией, Председателю Научного совета РАН по проблемам геотермии, специалисту в области геотермии, геодинамики, моделирования геолого-геофизичес-ких процессов, автору более 160 монографий и статей.
Поздравляем замечательного ученого, внесшего неоценимый вклад в фундаментальную науку, желаем здоровья, творческих успехов и счастья на долгие годы!
по возрасту не моложе раннепалеозойских, антофиллит-асбеста, предположительно, не моложе рифейских;
- нефрит (апоультрамафитовый тип) - в волнообразном изменении масштабов и интенсивности проявления процессов нефритообразования при резком снижении величины этой характеристики в палеозойских офиолитах по сравнению с рифейскими и позднемезозойских - раннекайнозойских по сравнению с позднепалеозойскими -раннемезозойскими; качественные показатели камня (наличие и содержание ювелирных его разностей) в разновозрастных офиолитах остаются стабильно высокими;
- жадеит (апоофиолитовый тип) - в скачкообразном, начиная со среднепалеозойских офиолитов, снижении интенсивности проявления процессов промышленного жа-деитообразования, сопровождающейся резким ухудшени-
нении в течение неогея масштабов, интенсивности проявления однотипных процессов промышленного минерало-образования, количественных параметров и качественных характеристик руд промышленных скоплений полезных ископаемых, сформированных в последовательные эпохи рудогенеза (этапы тектоно-магматического развития Земли), и определяется, вероятно, с одной стороны, общей глобальной эволюцией сходных геодинамических режимов и обстановок и связанных с их функционированием рудогенных процессов минералообразования и, с другой, - региональными особенностями их (обстановок) проявления и металлогенической специализацией глобальных литосфер-ных блоков. В частности, установленные мировые и региональные тренды изменения в геологическом времени масштабов и интенсивности проявления процессов рудогене-
Рис. 3. Мировые эволюционные тренды изменения минерагенических потенциалов (сплошные линии), масштабов проявления ульт-рамафитов (точечные линии) и удельной продуктивности (пунктирные линии) офиолитов в геологическом времени. По верт. оси - масштаб логарифмический. За единицу приняты минерагенические характеристики офиолитов рифея.
ем качественных (отсутствие ювелирных разностей камня) показателей жадеита; при этом метаморфические преобразования офиолитов, приводящие к формированию промышленных скоплений ювелирного жадеита, имеют возраст не моложе позднепалеозойского.
Глобальная эволюция рудогенеза в офиолитах Земного шара в геологическом времени выражается, таким образом, в последовательном необратимо-направленном изме-
за, сопровождавших становление офиолитов в рифтоген-но-спрединговую стадию развития подвижных поясов (месторождения хромитов, колчеданной меди кипрского типа, хризотил-асбеста баженовского типа, нефрита апоультра-мафитовго типа), могут быть непротиворечиво объяснены, исходя из представлений о постепенном уменьшении в течение неогея средних скоростей спрединга и движения литосферных плит (Сорохтин, Ушаков, 1976; Семенов, 1998).
4 (21) 2006
научно-техническим журнал
Г еоресурсы
