|
|
Статьи Соросовского Образовательного журнала в текстовом формате
На примере медно-молибденовых месторождений рассматривается роль фактора времени в формировании крупных рудных концентраций. Определяющими являются существование в геологической истории Земли периодов максимального рудообразования, повторяющихся через 30-40 млн или 50-60 млн лет, и длительное многоактное развитие рудообразующих систем.
ФАКТОР ВРЕМЕНИВ ФОРМИРОВАНИИ КРУПНЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
В. И. СОТНИКОВ
Новосибирский государственный университет
ВВЕДЕНИЕ
За длительную геологическую историю Земли были сформированы тысячи рудных месторождений и еще большее количество мелких рудопроявлений. На их фоне выделяются крупные и уникальные месторождения-гиганты, в которых заключены огромные массы руды. Большинство исследователей появление крупных месторождений рассматривают как результат закономерного развития геологических процессов и их оптимального сочетания. Наряду с этим иногда выдвигаются предположения о формировании крупных месторождений вне прямой связи с геологическим развитием Земли. Так, высказано предположение о том, что образование медно-никелевого месторождения Садбери в Канаде явилось результатом падения крупного метеорита. Подобные гипотезы требуют особого обсуждения и в статье не рассматриваются.
ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ ФОРМИРОВАНИЯ КРУПНЫХ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рудные месторождения многообразны по происхождению и условиям формирования. Рассмотрим группу гидротермальных месторождений, образование которых было связано с циркуляцией горячих (200-600?С) водных растворов, несущих рудное вещество [1]. Возникновение и перемещение таких растворов тесно связаны с магматической деятельностью. Для этой группы выявлены следующие благоприятные факторы формирования крупных скоплений руд:
связь месторождений с высокопродуктивными рудообразующими системами, которые зарождаются и развиваются в особо благоприятных геодинамических обстановках [2];
устойчивость, длительность и многоактность функционирования рудообразующей системы;
оптимальные условия отложения рудного вещества из гидротермальных растворов: наличие экранов и разного рода ловушек, а также вмещающих пород, состав которых благоприятен для осаждения рудных минералов.
Данные о возрасте месторождений и продолжительности их формирования, полученные в последние годы для многих рудных районов, приводят к выводу, что возникновение крупных гидротермальных месторождений в значительной мере определяется фактором времени. Покажем это на примере медно-молибденовых месторождений.
ВОЗРАСТ МЕДНО-МОЛИБДЕНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Основная масса медно-молибденовых месторождений была сформирована в мезозое (250-60 млн лет назад) и кайнозое (менее 60 млн лет назад), когда образовались многочисленные месторождения Тихоокеанского кольца (Северная и Южная Америка, восток России, Китай, Филиппины, Индонезийские острова) и Средиземноморского пояса (Югославия, Болгария, Армения). В те периоды возникли такие уникальные по запасам меди и молибдена месторождения, как Гендерсон и Клаймакс (около 500 тыс. т Mo) в США, Эндако (200 тыс. т Mo) в Канаде, Чукикамата (35 млн т Cu и более 500 тыс. т Mo) в Чили, Бугдая (около 500 тыс. т Mo) в Восточном Забайкалье.
Для палеозоя (600-250 млн лет назад) медно-молибденовые месторождения менее характерны, и они, как правило, меньше по масштабам. Но и в то время образовались месторождения, которые также можно отнести к крупным: Эрдэнэтуин-Обо (около 10 млн т Cu и 100 тыс. т Mo) в Северной Монголии, Сора (более 150 тыс. т Mo) в Хакасии, Кальмакыр (около 10 млн т Cu) в Узбекистане. Более древние (докембрийские) медно-молибденовые месторождения со столь крупными запасами неизвестны, да и общее их количество невелико.
В последовательности образования рассматриваемых месторождений отмечается определенная периодичность. Для кайнозойской и мезозойских эпох четко выражены максимумы проявления медно-молибденового оруденения: 2-5, 30, 60, 110, 150, 180 и 210 млн лет назад. Это были пики наибольшей активности рудообразующих процессов, когда резко увеличивалось общее количество месторождений и возникали особенно крупные рудные объекты. Именно в те периоды (особенно в кайнозое и позднем мелу - 100-60 млн лет) были сформированы крупнейшие медно-молибденовые месторождения Тихоокеанского обрамления Северной и Южной Америки и Карибского бассейна. В периоды 150, 180 и 210 млн лет образовались основные медно-молибденовые месторождения на Аляске и в Канадских Кордильерах. В то же время были сформированы крупные молибденовые месторождения на востоке России и в Китае.
В палеозое для медно-молибденового оруденения отмечаются возрастные пики 220, 240-250, 280, 330, 390, 440 млн лет, которые фиксируют периоды наибольшей рудной активности на территории Средней Азии, Южной Сибири, Монголии, Австралии.
Таким образом, в истории земной коры отмечаются возрастные ритмы (импульсы) рудообразующих процессов, приводящих к формированию месторождений меди и молибдена. Эти импульсы повторяются или через 30-40 млн, или через 50-60 млн лет.
Периодичность интенсивного медно-молибденового рудообразования не является уникальным геологическим явлением, а отражает основные закономерности геологических процессов [3]. Она отчетливо выражена в общей геохронологической шкале развития Земли от кембрия до неогена. Действительно, средняя продолжительность длинных геологических периодов (мел, юра, девон, ордовик, кембрий) составляет 64 млн лет, а коротких (неоген, палеоген, триас, пермь, силур) - около 34 млн лет.
Периодичность с интервалами 15, 30, 60 млн лет проявлена в изменениях биот (группа особей в пределах одного биологического вида, отличающаяся особенностями образа жизни), трансгрессиях (наступаниях моря на сушу в связи с ее опусканием) и регрессиях (отступания моря в связи с поднятием суши), циклах накопления осадков, в том числе рудоносных, и образования нефтяных месторождений.
По мнению академика Н.Л. Добрецова [3] и других исследователей, такая периодичность связана с отделением крупных масс глубинного вещества, так называемых плюмов и суперплюмов, от границы ядро-мантия. Как показывает моделирование, суперплюмы рождаются в среднем каждые 30 млн лет в результате периодического накопления тепла и летучих компонентов (водород, углеводороды) на границе ядро-мантия. Время подъема таких плюмов к поверхности Земли оценивается в 5 млн лет. Отрываясь от границы ядро-мантия, плюм уносит избыток тепла и внешнее ядро охлаждается. Затем начинаются образование нового плюма и его последующий отрыв. Поднимающиеся мантийные плюмы сопровождаются интенсивной магматической деятельностью, существенными изменениями в строении земной коры, возрастанием вулканической и тектонической активности и интенсивным развитием рудообразующих процессов, которые в конечном итоге приводят к формированию крупных и уникальных месторождений.
ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ФОРМИРОВАНИЯ
МЕДНО-МОЛИБДЕНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Для некоторых гидротермальных месторождений получены оценки, указывающие на их образование в течение очень коротких промежутков геологического времени. Например, для крупного ртутного месторождения Сульфур-Бенк в Калифорнии (США) это время оценивается в 10 тыс. лет, а для золоторудного месторождения Мак-Интайр в Канаде - всего 750 лет.
Однако приведенные оценки относятся к месторождениям одноактного формирования. Вместе с тем на крупных медно-молибденовых месторождениях обычно устанавливается многократное проявление рудообразующих процессов, связанных с несколькими магматическими импульсами, в результате которых образуются серии разновозрастных внедрений магматического материала. Разный возраст изверженных пород устанавливается по пересечениям одних внедрений другими. Каждый магматический ритм сопровождается рудообразованием, интенсивность которого на месторождениях меди и молибдена обычно снижается от ранних ритмов к поздним.
Так, на крупном молибденовом месторождении Клаймакс в США зафиксированы четыре периода внедрения магмы, с которыми связано образование самостоятельных рудных тел, частично совмещенных в пространстве. На медно-молибденовом месторождении Эль-Сальвадор (Чили) отмечаются шесть магматических импульсов.
Специальные изотопно-геохронологические исследования [4], выполненные на медно-молибденовом месторождении Эрдэнэтуин-Обо в Монголии, выявили значительный разрыв во времени между отдельными магматическими ритмами. Установлены три импульса рудоносного магматизма с возрастами (по данным Rb-Sr, K-Ar и Ar-Ar изотопных анализов): I импульс - 250-245 млн лет, II - 225-220 млн лет, III - 205-195 млн лет. Таким образом, общая продолжительность проявления рудоносного магматизма и ассоциирующего с ним гидротермального рудообразования на месторождении Эрдэнэтуин-Обо составила 50-60 млн лет. Характерно, что разрыв во времени между импульсами, равный около 30 млн лет, соответствует той величине, которая установлена при общем анализе периодичности образования медно-молибденового оруденения. Магматические тела, возникшие в результате каждого импульса, сопровождались рудной минерализацией, наиболее богатым является оруденение I импульса.
В Эрдэнэтском рудном узле выделяются три участка (месторождения) с разными запасами и содержаниями металлов. Самым крупным является месторождение Эрдэнэтуин-Обо (около 10 млн т Cu), расположенное в северной части рудного узла. В его пределах проявлены все три импульса магматизма и рудная минерализация, связанная с каждым из этих трех магматических импульсов, пространственно совмещена. Южнее находится участок Центральный, представляющий собой мелкое месторождение с запасами меди около 1,0-1,5 млн т. На этом участке слабо проявлен наиболее перодуктивный I импульс магматизма и оруденение в основном связано со II импульсом. Наконец, на самом юге рудного узла расположено еще более мелкое месторождение Оюут-Обо (около 500 тыс. т Cu), для которого характерно проявление только II и III магматических импульсов. Оруденение здесь отличается низкими содержаниями Cu и особенно Mo.
Таким образом, на месторождении Эрдэнэтуин-Обо пространственное совмещение оруденения, связанного с несколькими импульсами магматизма, привело к концентрации рудного вещества и увеличению его общей массы. Здесь фактически произошло совмещение нескольких разновозрастных месторождений. Другими словами, крупные месторождения являются многоэтапными образованиями, которые возникли в результате неоднократного проявления рудоносного магматизма и связанных с ним рудообразующих процессов на ограниченном пространстве.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Крупные гидротермальные месторождения обычно характеризуются многократным проявлением магматизма и связанного с ним рудообразования. Когда руда, образованная в разное время, отлагается в одном и том же месте, возникают наиболее крупные месторождения. Пространственное разобщение магматических и рудных образований разного возраста, наоборот, часто приводит к появлению мелких рудных проявлений. Этим объясняются неравномерное распределение оруденения в рудных узлах, а также наличие многоэтажных и эшелонированных рудных залежей. Для формирования крупных месторождений важным является наличие длительно существующих благоприятных магмо- и рудоконцентрирующих структур, которые контролируют неоднократное возобновление рудообразующих процессов в одном и том же месте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сотников В.И. Основные тенденции развития теории рудообразования // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. ╧ 12. С. 56-61.
2. Хаин В.Е. Современная геология: Проблемы и перспективы // Там же. ╧ 1. С. 66-73.
3. Добрецов Н.Л. Периодичность геологических процессов и глубинная геодинамика // Геология и геофизика. 1994. ╧ 5. С. 5-19.
4. Сотников В.И., Пономарчук В.А., Берзина А.П., Травин А.В. Геохронологические рубежи магматизма медно-молибден-порфирового месторождения Эрдэнэтуин-Обо (Монголия) // Там же. 1995. ╧ 3. С. 78-89.
* * *
Виталий Иванович Сотников, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры месторождений полезных ископаемых Новосибирского государственного университета, зав. лабораторией рудно-магматических систем Объединенного института геологии, геофизики и минералогии Сибирского отделения РАН, действительный член Международной академии минеральных ресурсов. Лауреат Государственной премии СССР. Область научных интересов: рудообразование и металлогения. Автор восьми монографий и более 270 научных статей.
