Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




18.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » Магматизм и оруденение

Магматизм и оруденение

14.11.2017

Существенным в этой ответственной части поставленной петрографами проблемы является вопрос о магматическом или немагматическом происхождении гранитоидных пород — подавляющей части глубинных изверженных пород, обнажающихся на современной земной поверхности.
Ряд материалов по проблеме гранитов был обсужден на прошедшем в 1961 г. в Москве симпозиуме по проблеме магмы и генезиса изверженных горных пород.
В свете данных, изложенных в моем докладе на симпозиуме, о синхронности интрузивных и эффузивных проявлений верхнепалеозойского, верх-пемезозойского и третичного гранитного магматизма, о геохимической специфике гранитоидов и их соотношениях с вмещающими породами, сопровождаемых данными по изучению абсолютного возраста, становится очевидной реальность существования гранитной магмы и ее активного взаимодействия с вмещающими породами.
Примерно таковы и выводы Е.К. Устиева, а также Баддингтона о плутоно-вулканическпх ассоциациях.
Вместе с тем необходимо отметить, что, признавая примат магмы в образовании гранитов, мы тем не менее должны большую группу гранитоидных пород рассматривать как гетерогенные образования.
Схематично намечаются собственно два типа магматических гранитов: 1) активные, относительно высокотемпературные, с соответствующей спецификой состава и структуры контактных новообразований; соотношения минеральных фаз в этой группе близки к анхиэвтектическим; 2) относительно низкотемпературные граниты аляскитового состава с соотношениями кварца, калиевых полевых шпатов и плагиоклаза, полностью близкими к анхиэвтектическим.
Кроме того, с последней группой обычно ассоциируются во времени порфировидные, точнее, порфиробластовые гранитоиды метасоматического происхождения, для которых точки их кварцево-полевошпатового состава оказываются вне поля, характеризующего на треугольной диаграмме Таттла—Боуэна антиэвтектические отношения этих компонентов.
Геохимические исследования гранитов и контактирующих пород показывают, что образованию гранитов не сопутствует обеднение их такими рудными компонентами, как радиоактивные элементы, что следовало бы ожидать при образовании гранитоидных пород при ультраметаморфизме. В настоящее время вряд ли имеет смысл говорить о едином и единственном способе образования гранитных пород. Образование гранитов — процесс гетерогенный, но метасоматическпе граниты и метасоматизированные гнейсы — явление второго порядка, обусловленное эволюцией магматических очагов, магма которых способна генерировать дифференциаты собственно гранитного и более низкотемпературного аляскитового состава.
Обращаясь к общим проблемам металлогении как к отправной точке прогнозных соображений, следует отметить, что общие положения о связях эндогенного оруденения с активным магматизмом, послужившие основой для разработки гидротермальной теории рудообразования, неоднократно подвергались критике с разных точек зрения. Вопросы генетической связи оруденения с конкретными гранитными интрузиями больше, чем какая-либо другая часть учения о рудных месторождениях, вызывали споры даже с позиций магматистов.
Если генетическая связь контактных метасоматических (скарновых) и многих высокотемпературных гидротермальных рудных формаций с интрузиями для магматистов является доказуемой, то связи гидротермальных месторождений типа свинцово-цинковых или ртутно-сурьмяных с определенными интрузивными циклами или их этапами обычно трудно выявляются.
При рассмотрении условий эндогенного рудообразования в докембрии Н.Г. Судовиков затрагивает вообще проблему связи эндогенного оруденения с гранитами. Он считает, что представление о прямой связи месторождений с гранитными интрузиями в последнее время поколеблено новыми исследованиями, показавшими малую рудообразующую способность гранитной магмы.
Это вытекает, как считает Н.Г. Судовиков, из ставшего известным факта, что гранитная магма в соответствии с условиями своего образования может содержать очень ограниченное количество летучих компонентов и возникает из субстрата, который до превращения в магму претерпевает изменения, приводящие к выносу многих рудных компонентов. Такое обобщение по всем без исключения проявлениям гранитного магматизма опровергается многочисленными конкретными фактами изучения интрузий, с которыми определенно находятся в генетической или парагенетической связи рудные месторождения.
Эксперименты Р. Горансона и Н.И. Хитарова показывают, что в расплаве гранита (а по Н.И. Хитарову и базальта) при 900° С и 3000 кг/см2 давления водяного пара содержание воды в расплаве гранита свыше 6% (Н.И. Хитаров) и в базальтах около 3%. Это говорит о возможности отделения гидротерм при кристаллизации гранитной магмы.
В отношении гидротермального рудообразования Н.Г. Судовиков считает, что определяющая роль в миграции рудного вещества падает на процессы последовательного регионального метаморфизма и ультраметаморфизма.
Рудообразование определяется тремя процессами: мобилизация рудного вещества, его перенос и отложение. Мобилизацию он рассматривает из общих соображений, конкретно приводя в пример гранитизацию (как показательный пример!!!). Переход биотитовых сланцев и гнейсов в лейкократовые гранитоидные породы сопровождается, по Н.Г. Судовикову, не только выносом железа и магния (распад биотита), но и исчезновением большого числа элементов, входящих в малых количествах в биотит и не удерживаемых решеткой кварца и полевых шпатов.
Следует в связи с этим сказать, что Н.Г. Судовиков берет в качестве примера весьма ограниченную группу гранитов, образовавшихся при щелочном метасоматозе, и не говорит о гранитах, образовавшихся магматическим путем. Кроме того, поведение ряда элементов, например урана, чаще противоречит этому утверждению. В целях той же аргументации Н.Г. Судовиковым приводятся данные Л.В. Таусона и Л.А. Кравченко о распределении цинка в кварце и полевом шпате, с одной стороны, а с другой — в биотитах гранитоидов, свидетельствующие о том, что в некоторых случаях биотит содержит цинка в десять раз больше, чем кварц и полевой шпат; то же касается титана и олова.
По-видимому, Н.Г. Судовиков считает этот биотит не относящимся к системе гранита, а реликтовым, что надо сначала доказать; кроме того, требуется доказать, что указанные элементы потерялись при преобразовании сланца в гранит, т. е. надо было показать, что в биотите кристаллических сланцев содержатся данные элементы, а в биотите гранитов их нет. Ho прежде всего надо выяснить, не являются ли сами кристаллические сланцы результатом переработки кровли активными производными гранитов, т. е. и для решения этих вопросов следует рассмотреть конкретный материал с доказательством того, что граниты — это низкотемпературная кварцево-полевошпатовая гранитизация, а биотиты кристаллических сланцев образовались в результате регионального метаморфизма и содержат все те элементы, и притом в больших количествах, которые присутствуют и в биотитах гранитов. В настоящее время имеется много фактов, подтверждаемых радиологическими исследованиями, что слюда (Bi) контактных ореолов образуется при внедрении гранитной магмы, а не в результате предшествовавшего метаморфизма. Перенос, как правило, по Н.Г. Cyдовикову, определяется с большими трудностями. Остаются неясными способ переноса, расстояние, условия миграции вещества и причины переноса.
Рудоотложение обычно, как пишет Н.Г. Судовиков, освещается, исходя из представлений о рудообразующей роли гранитов. Поскольку сейчас, мол, доказано, что граниты в этом отношении «не виноваты», Н.Г. Судовиков считает, что вопрос о рудоотложении должен быть пересмотрен.
С указанных позиций (метаморфизм, мобилизация) он объясняет все те положения о гидротермальном рудообразовании, которые зиждились до сих пор на фактах связи гидротерм с активными гранитными интрузиями.
В работе наших петрографов по проблеме разработки научных основ прогнозирования полезных ископаемых основополагающими являлись идеи Ф.Ю. Левинсон-Лессинга, А.Н. Заварицкого и С.С. Смирнова о генетических связях между магматическими и рудогенерирующими процессами.
На 1-м Всесоюзном петрографическом совещании в 1953 г. я обратил внимание на некоторые важные мысли С.С. Смирнова об изучении магматизма конкретных рудных районов и о гипотезе эволюции магматической минерализации во времени. Остановлюсь на некоторых моментах, вытекающих из конкретных исследований наших петрографов, а также на некоторых примерах исследований зарубежных геологов по сходным вопросам.
В работе Тернера разбирается вопрос об отношении металлогении к возрасту, к изверженным породам и тектоническим структурам. Он рассматривает размещение разных рудных формаций в структурно различных областях — щитах и складчатых подвижных поясах.
В качестве примера остановлюсь на его данных по Аппалачской системе, так как магматизм и металлогения Аппалачского пояса в общих чертах сходны с магматизмом Северного Кавказа.
Внутри мобильного пояса — Аппалачской системы (от Ньюфаундленда до Алабамы) — он различает три орогенических периода: 1) таконский — позднеордовикский; 2) акадийский — позднедевонский; 3) аппалачский — позднекарбоновый. Деформации других возрастов имеют местное значение. Главная интрузивная активность, с проявлением больших гранитных интрузий, связывается с акадийской орогенией в северной части и с верхнекарбоновой (аппалачской) — в южной части. Ультраосновные интрузии внутри Аппалачского пояса развиты от Джорджии до Ньюфаундленда. Они считаются позднеордовикскими или позднедевонскими.
Северная часть Аппалачского пояса с развитием акадийской (позднедевонской) складчатости включает месторождения сульфидных руд (особенно Юго-Восточный Квебек). Линзы и неправильные тела сульфидов меди и железа залегают в метаморфизованных осадочных породах и эффузивах. Руда образовалась позднее, чем метаморфизм, который связывается с ньюгэмпширской магматической серией посленижнедевонского возраста.
Все эти черты позволяют сопоставлять колчеданные месторождения Северного Кавказа (Уруп, Бескес) с сульфидными месторождениями Аппалачской системы. С нормальными карбоновыми гранитами связаны месторождения золота, вольфрама и меди (месторождения Северной Каролины). Свинцово-цинковая провинция Южных Аппалачей похожа на Caдонскую группу полиметаллических месторождений. В западных горных системах, образующих Тихоокеанский пояс, проявлены невадийская (позднеюрского—раннемелового времени) и ларамийская (позднего мела— раннетретичного возраста) орогении.
Из схематичного рассмотрения металлогении всех этих систем проступают черты сходства магматизма и металлогении различных эпох подвижных поясов Северной Америки с магматизмом и металлогенией соответствующих эпох, запечатленных в развитии подвижных поясов СССР.
Общетеоретические позиции Тернера сводятся к признанию генетических связей рудных месторождений с изверженными породами. Сульфидные месторождения (меди, железа) связаны с основными и ультраосновными породами, но свинцово-цинковые месторождения — с кислыми, включая известную связь с риолитами серебряно-оловянных руд Боливии; Тернер в общем не детализирует вопрос о связях. При специальном, но кратком обзорном рассмотрении отношения оруденения к гранитизации он учитывает представления Сулливана, Баклунда, Магнуссона, но сам определенно не высказывается.
Кратко рассматривая вопрос о металлогенических эпохах, Тернер считает построения Шнейдерхёна спекулятивными. В целом Тернер склонен считать эпохи «металлизации» крупными событиями в истории Земли. В частности, по его мнению, ларамийская металлогеническая эпоха проявилась в разных районах в течение третичного времени.
Как видим на примере этой работы, общие металлогенические закономерности еще не вышли за пределы предварительного осмысливания наиболее широко известных фактов.
Своеобразный подход к выяснению связей между медно-цинковым оруденением и мелкими гранитоидными интрузиями сложного состава осуществил Бенк Белт, изучая ряд объектов в Нью-Мексико. He останавливаясь на полной характеристике этого исследования, скажу лишь, что в контактовом ореоле изученных им интрузий Гаповер, Магдалена и Лордсбург имеются рудные месторождения цинка и меди. Третичные интрузии формировались на глубинах, не превышающих 3,5 км. Для того чтобы выявить соотношения их с оруденением, рассматриваются геологические карты интрузивов со всеми жильными и вмещающими породами. Затем только для площадей, занятых собственно гранитоидными породами, на основе систематического опробования даются карты изолиний равных отношений ортоклаз — плагиоклаз, распределение в тех же пробах по гранитоидным породам плутона, меди и цинка и измененности пород. При наложении таких карточек не происходит совмещения максимумов каких-либо процессов. Автор принужден оставить решение вопроса о выносе цинка и меди во вмещающие породы из интрудированпых монцонитов и тоналитов до исследования других объектов, более благоприятных для решения этой проблемы. Скрупулезно изучив гранитоидные породы плутонов площадью до 2—3 км2, Бенк Белт оставил не затронутыми специальным изучением другие породы, ассоциирующиеся с интрузией, — дайки лампрофиров, дайки риолитов и т. д. Точно так же осталось неизученным небольшое тело диоритов в западной части района плутона Гановер, хотя явно в гранитоидах интрузий, как в этой краевой части, концентрация меди в пробах поднимается до максимума.
При изучении сложной ассоциации пород он применил в сущности формально статистический метод изучения распределения различных особенностей состава в собственно гранитоидных породах плутонов, без специального исследования геохимии плутона на фоне его эволюции с развитием различных этапов становления интрузивного массива. В частности, дайки, видимо, не представляли интереса для автора, и его цель заключалась лишь в выяснении возможности генерации руд самими интрузивными гранитами. Естественно, что без изучения, вероятно, предшествовавших диоритов и последующих жильных гранодиоритов и лампрофиров статистическое распределение содержания меди и цинка дало невразумительную картину генетической связи оруденения и неоднократных проявлений гранитного процесса, образовавших сложные интрузивные комплексы Нью-Мексико.
Большая литература по проблеме генетических связей между магматизмом и оруденением, как отечественная, так и зарубежная, позволяет считать, что представления о генетических связях между магматизмом и эндогенным оруденением являются основополагающими для современного учения о генезисе рудных месторождений и петрологии. Однако не для всех типов рудообразования это может быть показано с достаточной убедительностью.
Рудные месторождения, типа ртутных или даже жильных свинцово-цинковых, обычно значительно удалены от генерирующих магматических источников, и только общегеологическая обстановка и геохимические исследования позволяют высказать в той или иной мере убедительные на этот счет соображения.
Пример Северного Кавказа позволяет более четко выявить генетические связи ртутной минерализации с меловым магматическим комплексом субщелочных пород.
В отношении многих рудных месторождений типа медноколчеданных руд общие представления большинства геологов не расходятся с концепцией о генетической связи этого типа оруденения с магматизмом, но есть разнообразные подходы в этих представлениях. Одни рассматривают их как месторождения, генетически или парагенетически связанные с субинтрузивными образованиями, некоторые придерживаются вулканогенно-эксгаляционной гипотезы.
В последнее время много убедительных фактов было получено в отношении генетических связей рудных месторождений с конкретными гранитными интрузиями. Нельзя при этом забывать, что во многих случаях то, что мы называем интрузией гранитов, является лишь небольшой, вскрытой денудацией частью больших гранитных масс, протягивающихся на значительную глубину.
Критерии, определяющие наличие генетических (частью парагенетических) связей конкретных магматических пород с рудопроявлениями и рудными месторождениями, как сформулировано мной в 1950 г, могут основываться на: 1) структурно-территориальной сопряженности магматических и рудных комплексов; 2) близости возраста и степени метаморфизованности магматических пород и территориально с ними сопряженных рудных комплексов; 3) специфике вещественного состава магматических пород (акцессорные минералы и элементы), сходной с особенностями состава рудных образований, и наоборот; 4) определенных соотношениях (имея в виду условия залегания — удаленность от интрузий) оруденения разных типов с изверженными породами.
М.Г. Руб на примере изучения некоторых гранитов показала генетическую связь с ними месторождений олова и редких элементов. В ее исследованиях особо убедительны геохимические данные, свидетельствующие о накоплениях специфических элементов в породообразующих минералах гранитов, например олова в биотитах. То же касается общности таких элементов, как рубидий, литий, бериллий, фтор и др. В связи с геохимическим изучением вмещающих пород ею получены интересные выводы, сводящиеся к тому, что преобладающее количество элементов, имеющих «рудное» значение, привносилось во вмещающие породы активными интрузиями. В свою очередь, магма, взаимодействовавшая с вмещающими породами, заимствовала из них малые количества лишь некоторых чуждых нормальной гранитной магме элементов — ванадия, хрома, кобальта и, может быть, меди. Непосредственная связь оловянных месторождений кварцево-касситеритовой формации с верхнемеловыми марьяновскими гранитами, помимо прочих данных, достаточно убедительно иллюстрируется развитием касситерита в миароловых пустотах гранитов. М.А. Фаворская и М.Г. Руб, выделяя на примере Дальнего Востока субвулканические интрузии, генетически связывают с ними полиметаллическое касситерит-сульфидное и кварцево-касситеритовое оруденение, обосновывая это геологическими, петрографическими и геохимическими данными.
В трудах двух Всесоюзных петрографических совещаний (1955 и 1960 гг.), в многочисленных докладах показаны генетические связи оруденения с магматизмом на конкретных примерах.
Общеизвестна никем не оспариваемая генетическая связь месторождений хрома, платины с ультраосновными породами. Ряд редких элементов генетически связан с производными гранитной магмы, еще большее разнообразие концентраций редких элементов специфично для комплексов щелочных пород.
Из всей суммы изученных природных явлений мы можем утверждать наличие генетической или парагенетической связи оруденения и магматизма и во многих случаях можем доказать эту связь. Ho для прогнозирования эндогенных полезных ископаемых критерии генетической связи с магматизмом, охарактеризованные выше, еще недостаточны, так как они призваны подтвердить связи уже известных месторождений с уже вскрытыми интрузиями, что тоже важно, так как может благоприятно отразиться на перспективах развития данного рудного района. Нам известны бесконечно большие количества интрузивных тел разнообразного петрографического состава, с которыми не ассоциируются выявленные рудные месторождения. Задача, стоящая перед петрографами, следовательно, усложняется, так как сводится к разработке петрографических критериев для поисков скрытых месторождений.
Если мы станем на ту точку зрения, что известная рудоносность известных интрузий обусловлена так называемой специализацией магм, то это приведет, в сущности говоря, к признанию отрицания закономерных связен оруденения с магматизмом. Это вытекает из того, что, отрицая рудную контаминацию в месте становления интрузий, с чем согласны многие петрографы, мы переносим причину «специализации», т. е. рудоносности, интрузий на неизвестные глубины зарождения анатектических очагов магмы, молча считая, что рудная контаминация гранитной магмы за счет вмещающих пород имеет место, но она совершается на более глубоких уровнях земной коры.
Этот постулат (может быть, легко принимаемый) не удовлетворяет нас, так как эмпирически выявленная оловоносность многих районов Востока не дает ключа к пониманию причин отсутствия оловянных месторождений на Урале, Алтае, в Средней Азии и па Кавказе.
Вполне возможной причиной может быть не особая рудоносность гранитной магмы, определенной геоструктурной единицы земной коры, но не исключено, что потенциально рудоносные магмы локализовались в менее благоприятных структурных условиях или они не отличались другими специфическими особенностями состава, которые благоприятствовали концентрации и отделению тех или иных рудных компонентов. Возможно, в ходе кристаллизации магмы и ее производных действуют какие-либо еще не распознанные своеобразные катализаторы. Вполне естественно, что определенную роль играет обстановка места становления интрузий.
Из исследований многих наших петрографов вытекает эмпирическая закономерность обогащенности акцессорными минералами и акцессорными элементами изверженных пород магматических комплексов, с которыми генетически связано оруденение. А. В. Рабинович, наоборот, считает, что рудоносные магматические комплексы не содержат повышенного количества элементов, образующих рудные месторождения (Труды Второго петрографического совещания, 1960 г.).
Все это заставляет нас не возводить пока в общий принцип обнаруженные для одного района связи оруденения с магматизмом и критерии, их обосновывающие.
Позволю себе высказать некоторые самые общие наметки эмпирически выявленных закономерностей появления эндогенных месторождений в генетической связи с определенными этапами развития магматизма. Прежде всего, как это вытекает из сказанного выше, развитие магматизма геосинклинальных областей ведет к образованию двух различных типов магматических серий: а) магматические серии, образующие ряд ультра-основные породы — габброиды — плагиогранодиориты — плагиограниты и кали-натриевые (существенно натриевые) аляскиты — пегматиты. В благоприятных структурных условиях развитие этих серий завершается формированием щелочных пород; б) магматические серии, образующие батолитовые интрузии гранодиоритов, гранитов, аляскитов, не включающие ультраосновные и габбровые члены ряда, но также завершающиеся при благоприятных структурных условиях развития внедрением щелочных комплексов пород, отличных от щелочных пород предыдущего типа. Зарождение очагов родоначальпых магм для этих двух типов серий пород происходит на различных уровнях прогибания земной коры.
Отнесение источников двух типов магматических серий к различным уровням прогибания земной коры логично с точки зрения концепции, приемлемой для многих ученых, о первичной дифференцированности вещества Земли на оболочки разного вещественного состава. Здесь проблема родоначальных магм тесно соприкасается с проблемой глубинного строения земной коры. Мы не знаем пока истинных мощностей оболочек верхней части нашей планеты, но вряд ли они будут исчисляться единицами километров. Речь может идти, во всяком случае, о десятках километров.
С разнотипными сериями магматических пород ассоциируются и различные типы рудных месторождений, но разновозрастные, хотя и однотипные серии, естественно, имеют специфические особенности. Например, колчеданные руды, ассоциирующиеся с субинтрузивными телами каледонских серий, встречены во многих соответствующих структурах этого возраста всей нашей планеты. Вместе с тем колчеданные руды, ассоциирующиеся с магматическими сериями этого типа, но уже мезозойскими, отличаются своей спецификой. Я имею при этом в виду колчеданы каледонид на Северном Кавказе и аллавердские мезозойские колчеданы.
Герцинские интрузии мира собственно магматических (не микроклинизированных) гранитов сопровождаются месторождениями вольфрама, олова, радиоактивных и редкоземельных элементов. Такая специфичность минерализации свойственна герцинидам Сибири, Европы и Северо-Американского континента (Аппалачская система). Мощный мезокайнозойский гранитный магматизм восточной части Азии привел к созданию крупнейших оловянных месторождений.
В.Л. Барсуков считает, что гранитные массивы, не несущие оловянного оруденения, содержат олова 3—5 г/т, что отвечает кларку. Минералом-концентратором олова является биотит. В оловоносных гранитах содержание олова в биотите колеблется от 80—100 до 300—400 г/т, а в неоловоносных гранитах не превышает 30—50 г/т. Ho должен сказать, что для потенциальной рудоносности это может быть и так, однако если мы сравним оловоносные гранитоиды Приморья с пока «неоловоносными» мезокайнозойскими гранитоидами Северного Кавказа, то увидим, что геохимия их сходна. Есть основания думать, что меловые гранитоиды многих районов потенциально рудоносны, но рудные месторождения в них еще не обнаружены. Возможно, помимо потенциальной рудоносности, для образования месторождений необходимы и другие условия.
Ограничиваясь этими самыми общими данными, хочу подчеркнуть, что магматизм и связанный с ним рудогенез отражают эндогенные процессы внутренних частей земной коры, и, как всякое геологическое явление, эти процессы имеют развитие и, следовательно, свою историю со специфическими особенностями отдельных этапов развития. Отсюда и возникает идея, высказывавшаяся много ранее и Тиррелом, и В.А. Обручевым, и в известной мере С. С. Смирновым, о петрографических и металлогенических эпохах. При разработке научных основ прогнозирования эту идею сбрасывать со счетов нельзя.
Геохимическое изучение интрузий, их контактов и производных интрузий разного возраста, разной формы, разной степени обнаженности и различной фацнальной принадлежности безусловно будет способствовать выявлению петрографических критериев для прогнозных построений. Эти исследования должны проводиться по определенно разработанной программе, и не только для интрузий, ассоциирующихся с рудными месторождениями, но и для тех, с которыми пока не ассоциируются месторождения.
Должен сказать, что последнее условно и в громадной степени зависит от изученности территории.
Мне думается, что тезис о том, что все выходящие на поверхность рудные месторождения уже выявлены, не подтверждается практикой даже для таких, казалось бы, хорошо изученных районов, как Кавказ. Что же можно сказать о горных системах Сибири, ее тундрах, тайге? Надо много сил, нужны новые современные методы, хорошая геологическая основа и тщательно продуманные и по мере возможности апробированные идеи. Тогда обеспечение всевозрастающих потребностей народного хозяйства в минеральном сырье может быть проведено более быстрыми темпами и с меньшей затратой сил, средств и времени.