CC BY
55
УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
Том 148, кн. 1
Естественные науки
2006
УДК 553.2(001.57)+551.242.31
МОДЕЛИ РУДООБРАЗОВАНИЯ В ОФИОЛИТАХ НА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ СТАДИЯХ РАЗВИТИЯ ПОДВИЖНЫХ ПОЯСОВ НЕОГЕЯ
В. С. Полянин Аннотация
На основе систематизации литературных и авторских данных по геологическому строению и истории структурно-вещественных (в том числе рудогенных) преобразований офиолитов и вмещающих их геологических комплексов разработаны оригинальные модели размещения и функционирования рудообразующих систем в офиолитах для областей господства рифтогенно-спредингового, островодужного (энсиматических дуг и активных континентальных окраин) и коллизионного геодинамических режимов.
Одним из наиболее перспективных направлений при разработке теоретических основ и проведении прогнозно-минерагенических исследований офиолитов является создание моделей геологических обстановок формирования минеральных месторождений и функционирования рудообразующих систем, их генерирующих.
Важность проведения подобных исследований применительно к офиолито-вым комплексам определяется тем, что минеральные месторождения в составляющих офиолитовую ассоциацию комплексах пород формировались как в процессе их становления (хромиты, медь, марганец, нормальный хризотил-асбест, нефрит), так и позднее, когда офиолиты попадали в области господства островодужного и активных континентальных окраин (жадеит, ломкий и продольно-волокнистый хризотил-асбест, изумруд, золото, тальк и тальковый камень), платформенного (силикатный никель, пелитоморфный магнезит, хризопраз) и эпиплатформенного орогенеза (ртуть, россыпные месторождения золота, нефрита и др.) геодинамических режимов [1, 2].
В соответствии с определением Д.В. Рундквиста рудообразующая система - это физическая система (геологическое пространство - В.П.), объединяющая источник вещества, пути его перемещения и места локализации орудене-ния, которые являются ведущими ее элементами.
В ходе геологического развития подвижных поясов неогея офиолиты (в роли рудогенерирующей, рудоносной и рудовмещающей формаций) входили в состав различных рудообразующих систем, обмениваясь с окружающими породами энергией и веществом. Участвующие в процессе рудогенеза и формирования различных типов месторождений полезных ископаемых геологические формации офиолитовой ассоциации всегда являются рудовмещающими, а для
большинства видов сырья также и рудоносными, реже члены офиолитовой ассоциации выступают в качестве рудогенерирующих формаций.
Основные недостатки разработанных в 1980-1990 гг. моделей формирования месторождений полезных ископаемых в офиолитах [3-7] сводятся к тому, что, с одной стороны, они не полностью учитывают пострудную структурно-вещественную эволюцию ультpамафит-мафитовых комплексов, предшествующую рудообразованию, и, с другой стороны, процессы минерало- и рудообра-зования в них рассматриваются вне связи с геодинамическими обстановками и развитием вмещающих офиолиты структурно-вещественных комплексов. Разработанные автором геологические модели размещения и функционирования минерало- и рудообразующих систем (далее - модели), элементами которых являются офиолиты, для областей господства отмеченных, последовательно проявленных геодинамических обстановок базируются на установленных фактах (и, естественно, основанных на их интерпретациях, предположениях и представлениях), отражающих современное тектоническое положение и вещественный состав рудоносных и безрудных офиолитовых комплексов, строение и условия локализации в них минеральных месторождений, последовательность, предполагаемые геодинамические, структурные и физико-химические условия формирования в офиолитах минеральных месторождений и рудовме-щающих метасоматитов, пространственные и временные взаимоотношения их друг с другом и с реперными (свойственными определенным геодинамическим обстановкам) геологическими формациями [1-9].
По времени появления в истории развития подвижных поясов и по геодинамическим режимам, господствовавшим в областях их функционирования, рудообразующие системы, элементами которых являлись офиолиты, подразделены автором на 6 групп: 1) рифтогенно-спрединговую (океанических рифтов); 2) островодужную энсиматическую (энсиматических островных дуг); 3) остро-водужную энсиалическую (активных континентальных окраин); 4) коллизионную; 5) платформенную и 6) эпиплатформенную орогенную. В свою очередь, по глубинности проявления процессов рудогенеза (рудообразующих процессов), термодинамическим параметрам, минерагенической специализации и предполагаемой локализации в период рудогенеза в определенных структурных элементах литосферы в составе названных групп выделены отдельные виды рудообразующих систем.
Основными элементами разработанных моделей являются:
- дорудные геологические комплексы, минеральные ассоциации и рудные скопления, сформированные до начала функционирования данной рудообра-зующей системы;
- интрарудные (новообразованные) геологические комплексы, минеральные ассоциации и рудные скопления, сформированные в период функционирования данной рудообразующей системы;
- предполагаемые рудогенерирующие геологические формации и другие источники вещества и энергии, необходимые для осуществления процессов минерало- и рудогенеза;
- вероятные направления и пути перемещения необходимых для рудообра-зования потоков энергии и вещества;
24
В.С. ПОЛЯНИН
- изолинии определяющих функционирование рудообразующей системы термодинамических характеристик (температура, давление, фации метаморфизма и др.), контуры полей устойчивости реперных минералов и др.
На рис. 1-3 приведены графические структурно-вещественные (формаци-онного и внутриформационного уровней) модели размещения и геологических обстановок формирования в офиолитах месторождений неметаллических (и сопутствующих им металлических) полезных ископаемых ведущих геолого-промышленных типов в областях проявления рифтогенно-спредингового (рис. 1), островодужного (рис. 2) и коллизионного (рис. 3) геодинамических режимов и функционирования в их контурах разнотипных и разноглубинных рудообразующих систем. Эти модели фиксируют пространственное и временное положение ведущих элементов минерало- и рудообразующих систем, существовавшее в названные периоды и, частично, позднее времени формирования тех или иных типов (или групп типов) минеральных месторождений. Нетрудно заметить, в частности, что рудообразующие системы, функционировавшие при формировании в рифтогенно-спрединговых структурах членов офио-литовой ассоциации, в этот период еще пространственно разобщенных (рис. 1), образуют, с одной стороны, одновозрастную колонну (вертикальный ряд одновременно существовавших систем) и, с другой - временной ряд, в котором каждая расположенная выше по разрезу рудообразующая система (за исключением последней) является более поздней по времени существования по сравнению с более глубинными. При этом матрицей каждой менее глубинной (и более молодой) рудообразующей системы являются продукты функционирования системы, расположенной ниже (и более древней).
Разработанные модели, кроме объяснительной (объясняющей известные геологические факты и закономерности размещения полезных ископаемых в офиолитах, временные ряды структурно-вещественных и минерагенических их преобразований), несут и предсказательную функцию, т. е. позволяют прогнозировать неизвестные геологические факты и формулировать факторы, определяющие формирование и сохранность минеральных месторождений, и на их основе - дополнительные прогнозные предпосылки потенциальной рудоносно-сти офиолитов.
Выводы
Анализ разработанных моделей позволил сформулировать следующие выводы.
1. Ведущими факторами, во многом определяющими особенности структурно-вещественной и минерагенической эволюции офиолитов в областях функционирования на последовательных стадиях развития подвижных поясов разнотипных рудообразующих систем, являются: а) скорость спрединга, определяющая степень деплетирования мантийного пиролита по мере его продвижения из глубинных зон к поверхности, характер и интенсивность проявления трещинообразования в ультрамафитах и др. (рифтогенно-спрединговая геодинамическая обстановка); б) положение и развитие офиолитов в составе определенных структурных элементов (зоны субдукции, аккреционные призмы и др.) островодужных и окраинно-континентальных систем; минерагеническая спе-
Рис. 1. Модель размещения и функционирования рудообразующих систем в рифтоген-но-спрединговой структуре межконтинентального или задугового (тыловодужного) бассейна:
1-11 - геологические комплексы (а - в процессе формирования, б - сформированные): 1 - габброид-ный; 2 - лерцолит-гарцбургитовый; 3 - дунит-гарцбургитовый; 4 - дунитовый; 5 - дунит-клинопирок-сенитовый; 6 - лизардитовых мелкопетельчатых серпентинитов и лизардитизированных дунитов, гарцбургитов и лерцолитов; 7 - лизардит-хризотиловых и антигорит-хризотил-лизардитовых серпентинитов по высокомагнезиальным гарцбургитам, с промышленной асбестоносностью; 8 - то же с непромышленной асбестоносностью; 9 - ультрамафиты и мафиты нерасчлененные (строение как в правом плече рифтовой структуры); 10 - толеит-базальтовый (недифференцированных натриевых базальтов, спилит-диабазовый); 11 - вулканогенно-осадочный с железо-марганцевыми конкрециями; 12-15 -рудные тела минеральных месторождений (а - в процессе формирования; б - сформированные): 12 -хромитов (Сг1 - кракинского типа, Сг2 - кимперсайского типа, Сг3 - ключевского типа); 13 - нефрита (Ж1 - долизардитовые, формируемые ниже зоны гидратации, Ж2 - постлизардитовые, формируемые в зоне гидратации, КГ - сформированные); 14 - медных руд кипрского типа; 15 - хризотил-асбеста ба-женовского типа; 16 - разрывные нарушения (а - крупноамплитудные, выполненные дайками габб-роидов, б - приразломные зоны трещиноватости хрупкого разрушения); 17 - направления тектонических напряжений; 18-22 - границы: 18 - астеносферы; 19 - верхняя граница области магматогенно-ме-тасоматической дифференциации лерцолит-гарцбургитового комплекса и формирования за счет него дунит-гарцбургитового и дунитового комплексов; 20 - нижний уровень гидратации ультрамафитов и мафитов; 21 - нижняя граница устойчивости хризотила; 22 - верхняя граница зоны гидратации ультрамафитов; 23 - конвекционные течения в астеносфере; 24 - область частичного плавления и деплети-рования мантийного пиролита; 25-28 - направления и пути перемещения: 25 - продуктов деплетиро-вания - базальтовых расплавов (в прямоугольнике - основные выносимые из пиролита компоненты); 26 - деплетированных вязко-пластичных масс ультрамафитов и мафитов (гарцбургит-лерцолитовый, дунит-гарцбугитовый, габброидный комплексы, хромитовые руды) в зону гидратации; 27 - хрупко-пластичных масс гидратированных ультрамафитов; 28 - химических компонентов (81, Са, А1, Р1, 08, 1г) в процессе формирования дунит-гарцбургитового комплекса; 29 - пути циркуляции метеорных и морских вод; 30 - пути движения мантийных флюидов (водород и др.)
Континентальная окраина западно-тихоокеанского типа Межконтинентальная Континентальная окраина кордильерского типа
[^23 ЩЩ24 | "/ ¡25 Fr^26 ^¡27 ^28 [^29 [^30 [^31 £Дз2
Рис. 2. Модели размещения и функционирования рудообразующих систем в reo динамических обстановках тыловодужных (задуговых) бассейнов, энсиматических и энсиалических (окраинно-континентальных) островных дуг:
1-2 - дорудные элементы модели: 1 - континентальная кора окраин материков и микроконтинентов; 2 - древняя консолидированная океаническая кора с месторождениями хромитов, меди, нефрита и хризотил-асбеста; 3-28 - интрарудные элементы модели: 3-5 - геологические комплексы тыловодужных бассейнов на океанической коре: 3 - мафит-ультрамафитовые; 4 - базальтоидные; 5 - осадочно-туфогенные и осадочные; 6-8 - геологические комплексы энсиматических островных дуг: 6 - липарит-базальтовый и др. с бонинитами; 7а - осадочно-туфогенный, 76 - осадочный, в т. ч. олистостромовый; 8 - габбро-плагиогранитовый и габбро-диорит-плагиогранитовый; 9 -13 - геологические комплексы окраинно-континентальных магматических дуг: 9 - мафит-ультрамафитовые в зонах субдукции; 10а- осадочные нелитифицированные, 106 - то же литифицированные; 11 - липарит-дацитовый оловоносный; 12 -тоналит-гранодиоритовый; 13 - апотерригенных глаукофановых сланцев; 14-23 - области/зоны функционирования минерало-, рудообразующих систем и формирования минеральных месторождений в офиолитах: 14 - хромитов (а - деплетирования мантийного пиролита / хромиты кракинского типа; б - магматогенно-метасоматического преобразования деплетиро-ванного рестита / хромиты кимперсайского типа, в - магматогенно-метасоматического преобразования ультрамафитов в экзоконтактах интрузий габбро / хромиты ключевского типа); 15 - зон приразломного трещинообразования / хризотил-асбест баженовского типа; 16 - метасоматического преобразования ультрамафитов в экзоконтактах даек и массивов габбро / нефрит апоультрамафитового типа; 17 - вулканогенно-осадочного рудогенеза / медь кипрского типа; зон вторичной десерпентинизации, оталькования, карбонатизации и лиственитиза-ции ультрамафитов в экзоконтактах даек и интрузий гранитоидов / хризотил-асбест баженовского термально-метаморфизованного типа, золото лиственитового типа, тальк и тальковый камень; 19 -приразломной деформации тел асбестоносных ультрамафитов / хризотил-асбест баженовского динамометаморфизованного типа; 20 - верхних приповерностных частей зон субдукции океанической коры / хризотил-асбест борусского типа; 21 - глубинных частей зон субдукции (а) и глубинной обдукции (б) океанической коры / жадеит апоофиолитового типа; 22 - кор выветривания силикатного типа на ультрамафитах / железо, никель, кобальт, хризопраз силикатных кор выветривания; 23 - начальной гидратации ультрамафитов / лизар-дитовые мелкопетельчатые серпентиниты безрудные; 24 - пути транспортировки минерало- и рудогенерирующих расплавов (а - базальтового состава, б - известково-щелочных); 25 -разрывные нарушения; 26 - геоизотермы; 27 - верхняя граница области частичного плавления и деплетирования мантийного пиролита; 28 - верхняя граница области магматогенно-метасоматической дифференциации лерцолит-гарцбургитового комплекса и формирования за счет него дунит-гарцбургитового и дунитового комплксов; 29-31 - пострудные элементы модели: напраления и пути движения: 29 - блоков мафит-ультрамафитового состава; 30 - то же, метаморфизованных в условиях глаукофансланцевой фации (с месторождениями жадеита); 31 - то же с месторождениями хризотил-асбеста борусского типа; 32 - то же с месторождениями хромитов
Уровен!
О о
00 Ив & & ЕЗ-
ю [/^11 | I у |12
13 ГУм
Е517 Е]18 1^191 V
^21 ~ 22 [ ' ' ' ¡23
Рис. 3. Модель размещения и функционирования рудоообразующих систем в коллизионную стадию подвижных поясов:
1-8 - дорудные элементы модели: 1 - континентальная кора окраин материков и микроконтинентов; 2а - офиолиты (древняя консолидированная океаническая кора); 26 - подкоровый мантийный субстрат океанической стадии; 3 - осадочные и осадочно-вулканогенные комплексы океанической и островодужной стадий; 4 -осадочные комплексы пассивных окраин континентов и микроконтинентов; 5 - мафит-ультрама-фитовые комплексы, преобразованные в зонах субдукции; 6-8 -минеральные месторождения доколлизионных стадий: 6 - хромитов; 7 - жадеита; 8 - хризотил-асбеста; 9-22 - интрарудные элементы модели: 9-11 - геологические комплексы: 9 - осадочные; 10 - олистостромовые фронта надвигов; 11 - осадочные красноцветные; 12-13 - гранитоидные: 12 - гранит-гранодиоритовая формация; 13 - гранит-лейкогранитовая формация; 14 - новообразованная континентальная кора; 15-20 - области функционирования минерало-, рудообразующих систем и формирования минеральных месторождений в офиолитовых и других комплексах: 15 - зон вторичной десерпентинизации, оталькования, карбонатизации и лиственитизации ультрамафитов (хризотил-асбест баженовского термально-метаморфизованного типа, тальковый камень, золото); 16 - приразломной деформации тел асбестоносных ультрамафитов (хризотил-асбест баженовского динамометаморфизованного типа); 17 - зон высокоградиентного зонального метаморфизма амфиболитовой фации (антофиллит-асбест сысертско-бугетысайского типа); 18 - экзоконтактов интрузий гранит-лейкогранитовой редкометальной формации (бериллий, изумруд, александрит); 19 - межгорных впадин (родусит-асбест, медь джезказганского типа); 20 - экзоконтактов интрузий гранитоидов (тальк, тальковый камень); 21 - направления активных тектонических напряжений; 22 - верхняя граница зоны метаморфизма амфиболитовой фации; 23 - то же эпидот-амфиболитовой фации; 24 - разрывные нарушения
о й И ¡=1 К
й О О
СП >
00 О
И
>
а
ю о е к о й к
Ч >
X
ю
-4
28
В.С. ПОЛЯНИН
циализация прорывающих ультрамафиты гранитоидов (геодинамические обстановки энсиматических островных дуг и окраинно-континентальная); в) «стартовые» (к началу стадии) структурная позиция (межконтинентальные или задуговые спрединговые бассейны, аккреционные призмы внешних невулканических дуг и др.) и минерагения офиолитов; положение и эволюционирование офиолитов в составе тех или иных структурных элементов (поясе шарьяжей, вулкано-плутоническом поясе и др.) коллизионных систем; минерагеническая специализация прорывающих офиолиты гранитоидов (коллизионные геодинамические обстановки).
2. Главными факторами, определяющими сохранность месторождений, сформированных в периоды, предшествующие данной стадии развития подвижных поясов, являются: а) для островодужной стадии - положение рудов-мещающих (хром, медь, хризотил-асбест и др.) офиолитов в составе амагмати-ческих аккреционных призм островодужных систем; б) для коллизионной стадии - положение рудовмещающих (хром, медь, хризотил-асбест) офиолитов в областях шарьирования океанических блоков-пластин на пассивные окраины палеоконтинентов и палеомикроконтинентов.
Summary
V.S. Polyanin. Models of ore creation in ophiolites on sequent stages of evolution of mobile belts from late proterozoic to now.
Based on the systematization of author s and literature data on geological feature and history of structural-material (including and ore-forming) transformations of ophiolites and containing of them geological complexes. The original models of distribution and operation of ore-forming systems in ophiolites for regions where predominate rifting, island are, active continental borderland and collisional geodynamics regimes.
Литература
1. Глубинное строение и металлогения подвижных поясов // К.К. Золоев, Б. А. Попов, М.С. Рапопорт и др. - М.: Недра, 1990. - 191 с.
2. Полянин В. С. Структурно-вещественная эволюция и минерагеническая классификация офиолитов // Руды и металлы. - 1998. - № 6. - С. 75-87.
3. Алиева О.З. Тектоническое скучивание, метаморфизм и асбестоносность ультраба-зитов (на примере месторождений Сибири) // Геотектоника. - 1988. - № 2. -С. 52-63.
4. Грязнов О.Н., Золоев К.К., Ляхович Э.М. Картирование рудоносных метасомати-тов. - М.: Недра, 1994. - 271 с.
5. Макеев А.Б. Минералогия альпинотипных ультрабазитов Урала. - СПб.: Наука, 1992. - 197 с.
6. Митчелл А., Гарсон М. Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений. - М.: Мир, 1984. - 496 с.
7. Нечеухин В.М., Волченко Ю.А., Алимов В.Ю. Хромитовые системы // Главные рудные геолого-геохимические системы Урала. - М.: Наука, 1990. - С. 57-78.
8. Зоненшайн Л.П., Кузьмин Н.И. Палеогеодинамика. - М.: Наука, 1992. - 192 с.
9. Ковалев А.А. Мобилизм и поисковые геологические критерии. - М.: Недра, 1978. -287 с.
Поступила в редакцию 02.11.05
Полянин Валерий Сергеевич - кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, заведующий кафедрой региональной геологии Казанского государственного университета.
