Текст книги "Геотектоника и геодинамика"

21.2 Геологические условия образования месторождений с позиции геосинклинальной концепции

Этот раздел составлен с использованием материалов П.А.Игнатова[3], В.И.Старостина и П.А.Игнатова. [5] Геосинклинальная или фиксистская концепция развивается ведущими геологами уже более 100 лет и далеко еще не исчерпала своих потенциальных возможностей. Геосинклинальные системы являются генераторами подавляющей массы эндогенных месторождений полезных ископаемых. В.И.Смирнов в геосинклинальной истории развития земной коры выделяет три главных стадии: раннюю, среднюю и позднюю.

1 Ранняя (начальная, доскладчатая, доорогенная, рифтогенная, инициальная, собственно геосинклинальная) стадия охватывает интервал времени от заложения геосинклинали до главных фаз складчатости, приводящих к инверсии геосинклинального режима. В это время возникают глубинные расколы, проникающие в подкоровые области, по которым поступает базальтовая магма. Вдоль расколов в прогибающемся дне геосинклинального прогиба накапливаются мощные толщи вулканогенно-осадочных пород, пронизанные интрузиями ультраосновного и основного состава, формирующими офиолитовые комплексы, которые при метаморфизме превращаются в зеленокаменные пояса. В раннюю стадию образуются четыре магматические формации:

1) базальт-липаритовая субформация (спилит-кератофировая). С ней ассоциируют гидротермальные колчеданные медно-свинцово-цинковые и оксидные железо-марганцевые месторождения;

2) перидотитовая с магматическими месторождениями хромитов и платиноидов (осмия и иридия);

3) габбровая с магматическими месторождениями титаномагнетита и платиноидов (платины и палладия);

4) плагиогранит-сиенитовая со скарновыми месторождениями железа и меди.

2 Средняя (соскладчатая, предорогенная) стадия приходится на период главных фаз складчатости. Режим прогибания сменяется воздыманием в форме центрального поднятия. Формируются крупные батолиты гранитоидов:

–умеренно-кислых ( от габбро до гранодиоритов ), для которых характерны скарновые месторождения шеелита и гидротермальные месторождения золота, меди, молибдена и нормальных кислых гранитов и аляскитов, с которыми ассоциируют пегматитовые и албитит-грейзеновые месторождения олова, вольфрама, тантала, ниобия, лития, бериллия.

3 Поздняя ( постскладчатая, орогенная ) стадия – это стадия перехода мобильного комплекса в молодую платформу, рассеченную разломами. В это время образуются две магматические формации:

1) гипабиссальных интрузий по составу от диорит-порфиритов до гранитпорфиров и сиенит-порфиров. С этой формацией связаны плутоногенные гидротермальные месторождения руд цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов и скарновые месторождения свинца, цинка, вольфрама и молибдена, олова и вольфрама;

2) формация наземных вулканогенных пород андезито-дацитового состава, с которой связаны золото-серебрянные и медные руды. В позднюю стадию формируются осадочные формации: молассовая, пестроцветная с осадочноинфильтрационными месторождениями железа, меди, ванадия и урана;

3) эвапоритовая, содержащая месторождения солей, нефти и газа;

4) песчано-глинистая углеводородсодержащая с залежами углей и нефти.

В пределах геосинклиналей выделяют семь тектоно-металлогенических элементов: срединные массивы, внутренние зоны, геосинклинальные рвы, периферические зоны, передовые прогибы, платформенные рамы и пограничные глубинные разломы. Срединные массивы сложены древними породами. В их пределах локализуются интрузии лейкократовых гранитов с пегматитами, альбитит-грейзеновыми и гидротермальными месторождениями.

Внутренние зоны фиксируют наиболее прогнутые участки, где накапливаются мощные толщи тонкозернистых терригенно-вулканогенных пород ранней стадии. В среднюю стадию здесь возникает осевое поднятие и внедряются гранитоидные комплексы с пегматитовыми, альбититгрейзеновыми и гидротермальными месторождениями редких металлов.

Геосинклинальные рвы – это узкие продольные рифтогенные структуры, в пределах которых развиваются вулканогенные базальт-липаритовые формации ( офиолитовые пояса ) с колчеданными месторождениями меди, свинца и цинка. Здесь же образуются плагиогранит-сиенитовые формации со скарновыми месторождениями железных руд, медными и кобальтовыми рудами.

Периферические зоны охватывают краевые части геосинклиналей, здесь накапливаются грубозернистые терригенные породы, переслаивающиеся с вулканогенными и карбонатными формациями. В эти зоны внедряются батолитовые интрузии гранитоидов с глубинными гидротермальными месторождениями золота, меди, молибдена, свинца и цинка, и гипабиссальные интрузии поздней стадии со скарновыми шеелитовыми месторождениями.

Передовые прогибы образуются на заключительной стадии геосинклинального процесса, они отличаются отсутствием магматизма, выполнены терригенными, пестроцветными и эвапоритовыми отложениями. С ними ассоциируют осадочные месторождения солей, осадочноинфильтрационные месторождения урана, ванадия, меди, крупные месторождения нефти и газа.

Платформенная рама определяет ширину геосинклинали и колеблется в пределах от 35 до 65 км.

Пограничные глубинные разломы разграничивают тектонометаллогенические зоны и контролируют пояса магматических образований и размещение эндогенных месторождений.

Установлено, что разновозрастные геологические формации не надстраивают друг друга по вертикали, а сочленяются по латерали, повторяясь с омоложением в различных частях геологического пространства. Следствием этой закономерности является асимметрия геосинклинально-складчатых поясов. Так на Урале нет восточных, а на Кавказе – южных границ геосинклиналей. В пределах Кавказской протерозойско – нижнепалеозойской пангеосинклинали проявились протерозойские, каледонские, герцинские, киммерийские и альпийские режимы и соответствующие им металлогенические эпохи. Ярким примером такой асимметрии может служить изученная А.И.Кривцовым Магнитогорская эвгеосинклиналь на Южном Урале позднесилурийского – раннеэйфельского возраста. Им установлена латеральная миграция с запада на восток зон вулканизма, сопровождаемая расширением тыльных прогибов, продвигающихся за фронтом вулканизма и захоранивающих ранние зоны. Отражением этого процесса в металлогении явилась смена во времени и пространстве вулканогенно – осадочных медно– цинковых колчеданных месторождений железо-марганцевыми и плутоногенными меднопорфировыми.

В докембрийских платформах различаются два отчетливых структурнометаллогенических элемента: допалеозойский фундамент и постпалеозойский чехол.

В строении фундамента выделяют четыре класса геологических структур: архейские кратоны, эпикратонные впадины, протерозойские мобильные пояса, области протоактивизации. Наиболее изученными являются кратоны: Западно-Австралийский, Сьюпириор (Канада), Северо-Ляопинский (Китай), Карнатака (Индия), Чаро-Олекминский (Россия). В их пределах развиты гранито-гнейсовые комплексы и зеленокаменные пояса. Эти пояса имеют трехчленное строение (снизу вверх): 1-базальтовые и ультраосновные комагматитовые лавы с магматическими медно-никелевыми месторождениями; 2-контрастные вулканогенные андезито-риолитовые и осадочные толщи с колчеданно-полиметаллическими месторождениями; 3терригенные осадочные и вулканомиктовые серии с гидротермальным золотым оруденением. В гранитогнейсовых комплексах – месторождения слюд и редких металлов в пегматитах.

На стабильных кратонах архея в раннем протерозое формировались крупные. ,длительно развивающиеся впадины, выполненные мощными ( до 20 км.) сериями терригенных пород и эффузивов базальтового состава. С этими структурами связаны крупнейшие месторождения в мире:

1) золота и урана (в конгломератах Витватерсранда);

2) медных руд ( в песчаниках Удокана);

3) железистых кварцитов (впадина Хаммерсли).

К палеозойским подвижным поясам относятся региональные разломные структуры, с которыми связаны формации: базальтоидные до островодужных кислых .В локальных трогах широкий спектр формаций от граувакковой до карбонатной и черносланцевой. Широко проявлен метаморфизм от зеленокаменного до гранулитового. С протерозойскими поясами связаны месторождения:

1) колчеданно-полиметаллические (Броккен-Хилл, Австралия);

2) Железистых кварцитов ( на всех платформах мира);

3) золоторудные и черносланцевые серии (Мурунтау, Узбекистан, Сухой лог, Россия);

4) урановых в зонах стратиграфического и структурного несогласия (Рейнджер, Австралия, Сигар-Лейк, Канада).

В областях протоактивизации широко проявлялась разрывная тектоника. С глубинными разломами связаны внедрения крупных интрузивных массивов от ультраосновного до кислого и щелочного состава. С ним связаны такие месторождения, как Бушвельд в Зимбабве, Чинейский массив в Забайкалье, Стиллуотер в США и другие. В зависимости от ведущего процесса выделяют три типа областей протоактивизации: тектоноплутонический, тектоновулканический и тектонометасоматический. С ними связаны магматические месторождения медно-никелевых руд, хромитовых, платиноидных, титановых и титановых руд в гипербазитах, редкометальные и слюдяные месторождения в пегматитах, постмагматические гидротермальные месторождения олова, вольфрама, молибдена, поствулканические месторождения золота, урана, флюорита; стратиформных месторождений свинца, цинка; алмазоносные кимберлиты.

В палеозое и мезозое континентальные и морские условия сменялись неоднократно. Помимо осадочных формаций выделяются три магматических формации: трапповая (основная), щелочная ультраосновная и трахибазальтовая. С трапповой формацией связаны месторождения медноникелевые ( Норильское, Россия), самородной меди , железных руд (Коршуновское, Сибирь), исландского шпата, графита, асбеста. С ультраосновной и трахибазальтовой формациями связаны месторождения редких элементов в карбонатитах, фосфора, урана, флюорита, апатитов, редких земель в нефелиновых сиенитах, алмазоносных кимберлитов. Экзогенные месторождения в осадочных толщах – осадочных железных руд, марганца, фосфоритов. серы, солей, инфильтрационные месторождения меди, россыпные месторождения алмазов, циркона, золота, платины, олова.

21.3 Геологические условия образования месторождений с позиции концепции тектоники литосферных плит[3]

Основные положения указанной концепции разработаны в середине ХХ века Р.С.Дитцем, П.В.Гилдом, Ф.И.Савкиным, А Митчеллом, М.Гарсоном, Л.П. Зоненшайном, В.Е.Хаиным. Основу концепции составляет орогенический цикл Уилсона. Цикл разделяется на пять стадий: внутриконтинентального рифтообразования, расширения океанического дна, поглощения океанической коры, столкновения литосферных плит и стабилизационная (заключительная).

1. На стадии внутриконтинентального рифтообразования (или магматизма и металлогении горячих точек). В основе лежит гипотеза возникновения и действия « горячих точек », разрабатываемая Е.В.Артюшковым, Л.П.Зоненшайном, С.А. Ушаковым, А.А.Ковалевым и другими. По этой гипотезе в ослабленных участках литосферных плит мантийные магматические струи (?) нагревают литосферу, образуют купольные поднятия, в ядрах которых генерируются кислые, реже основные, щелочные магмы. В результате в однородных платформенных блоках возникают системы радиальных, а внутри орогенных поясов – линейных рифтов. С возникшими в эту стадию структурами связаны следующие типы и группы месторождений полезных ископаемых:

1. В межконтинентальных рифтовых системах накапливаются рассолы и металлоносные осадки с медью, цинком, серебром ( впадины Красного моря).

2. В рифтовых зонах континентов формируются базит – ультрабазитовые расслоенные интрузии с медно-никелевыми, платиноносными, хромитовыми и титаномагнетитовыми месторождениями ( Бушвельдский комплекс, ЮАР; Великая дайка, Зимбабве; Норильское, Печенга, Россия).

3. В зонах тектономагматической активизации предрифтовой стадии образуются: алмазоносные кимберлитовые и лампрофировые трубки ( южная Африка, Якутия, Австралия), апатито – магнетитовые с флогопитом, флюоритом и вермикулитом ( Ковдорское, Россия) в ультрабазитощелочных интрузиях с карбонатитами; карбонатитовые месторождения тантало-ниобиевые, редкоземельные, урановые и медно-молибденовые (Южная Африка, Канада), интрузии щелочных гранитов с олововольфрамовыми грейзенами и тантало-ниобиевыми жильными месторождениями ( Нигерия, Бразилия).

4.Во внутриконтинентальных рифтах формируются стратиформные полиметаллические месторождения ( Канада, Австралия, ЮАР), урановые месторождения ( Канада ).

2 . В зоне спрединга:

В срединно – океанических хребтах формируются следующие месторождения полезных ископаемых:

1. На склонах хребтов и в осевых рифтах – вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические и оксидные железо-марганцевые.

2. В глубинных зонах срединных хребтов в дунитовых комплексахместорождения хромитов, в перидотитах – никелевые, титаномагнетитовые, золоторудные, платиноидные руды.

3. В зонах трансформных разломов – стратиформные баритовые месторождения, вулканогенно-осадочные колчеданно-полиметаллические месторождения.

4.На пассивных окраинах континентов, рассеченных рифтами, – стратиформные месторождения медных руд в зоне шельфа – эпигенетические пластовые свинцово-цинковые и барит-флюоритовые месторождения.

3 . В зоне субдукции океанического дна в связи с вулканическими дугами :

1.Во внешней дуге и глубоководном желобе – колчеданные месторождения кипрского типа, хромитовые , тальковые, асбестовые, магнезитовые месторождения в ультрабазитах;

2. Медно-молибден-порфировые и олово – вольфрамовые месторождения, инфильтрационные месторождения урана в осадочных толщах.

4 . В зоне коллизии :

1. В области надвигов по сутурной линии – олово-вольфрамовые месторождения в связи с анатектическими гранитами, и урановые месторождения в связи с лейкократовыми синтектоническими гранитами.

5. Заключительная стадия :

1. Эта стадия завершает цикл Уилсона. Она знаменуется, по гипотезам мобилистов, возвращением единого континента в его первоначальное состояние. Формируются эпитермические полиметаллические и инфильтрационные урановые руды, а в возникающих поздних континентальных вулканических поясах – золото-серебрянные и полиметаллические месторождения.

Геосинклинальная концепция, как отмечает П.И.Игнатов [3], ядро которых составляет постадийная гипотеза развития складчатых поясов, представляет собой фундаментальное эмпирическое обобщение. вобравшее в себя опыт более чем столетних исследований геологов всего мира. Главный недостаток этой концепции заключается в отсутствии убедительного объяснения металлогении двух типов резко контрастных структур земной коры – океанических и континентальных плит.

Список использованных источников

1 Белоусов, В.В. Основные вопросы геотектоники / В.В.Белоусов – М.: Госгеолтехиздат, 1995. – 589 с.

2 Бакулин, Ю.И Геологическое развитие Земли и геодинамические концепции / Ю.И.Бакулин // Сборник, научных статей Калининградского государственного унивеситета / под ред. В.В.Орленка. Калининград: [б.и.], 2004. -267 с.

3 Игнатов, П.А. Геологические условия образования месторождений с позиций геосинклинальной концепции и концепции тектоники литосферных плит / П.А.Игнатов // Сборник научных статей Калининградского государственного университета / под ред. В.В.Орленка. Калининград:[б.и.], 2004. -267с.

4 Михалев, Ю.М. Кризис новой глобальной тектоники / Ю.И. Михалев // Сборник научных статей Калининградского государственного университета / под ред. В.В.Орленка. Калининград:[б.и.], 2004. – 267 с.

5 Старостин, В.И. Геология полезных ископаемых / В.И.Старостин, П.А Игнатов М.: МГУ, 1997. – 420с.

6 Томсон, И.Н. Океанизация Земли – альтернатива неомобилизму / И.Н.Томсон // Сборник научных статей Калининградского государственного университета / под ред. В.В.Орленка. Калининград: [б.и.], 2004. – 267 с.

7 Хаин, В.Е. Геотектоника с основами геодинамики / В.Е.Хаин – М.: МГУ 2005. – 870 с.

8 Шаталов, Е.Т. (Главный редактор). Геологическое строение СССР, тектоника /Е.Т.Шаталов– М.:«Недра», 1968. – 520с.

9 Милановский, Е.Е. Геология России и ближнего Зарубежья / Е.Е.Милановский – М.: МГУ, 1992. – 440с.

10 Гаврилин, В.П. Общая и региональная геотектоника / В.П.Гаврилин. – М.: Недра, 1986. 186с.

Приложение А
( обязательное )
Схемы тектоники крупнейших регионов Мира

1 –выходы докембрия (щиты); 2 – антеклизы на докембрии; 3 – синеклизы на докембрии,прогибавшиеся в палеозое; 4 – синеклизы на докембрии. Прогибавшиеся в мезо —кайнозое; 5 – каледонские складчатые зоны; 6герцинские складчатые зоны; 7 —герцинские передовые прогибы; 8 – синеклизы на герцинском складчатом основании; 9 – альпийские геосинклинали; 10 – альпийские парагеосинклинали; 11 альпийские передовые прогибы; 12 – срединные массивы в альпийских геосинклиналях.

Рисунок А.1 – Схема тектоники Западной Европы

Рисунок А.2 – Тектоническая схема Восточно —Европейской платформы ( по Белоусову)

А.1 – слои чехла Русской платформы; 2 – слои чехла Западно —Сибирской платформы; 3 – верхний палеозой Предуральского краевого прогиба; 4палеозойский складчатый комплекс уралид; 5 – гранитоиды; 6 – гипербазиты; 7 – доверхнедокембрийские образования (тараташская свита); 8 – верхний докембрий; 9 – кембрийско –нижнеордовикский комплекс южного окончания Уралтауского антиклинория; 10 – метаморфические образования палеозоя и докембрия; 11 – оси антиклиналей; 12 – разломы Б. 1 – тараташская свита; 2 – бурзянская серия; 3 – юрматинская серия; 4 – каратауская серия; 5 – ашинская серия; 6 – граниты; 7 – гипербазиты; 8разрывы каратауская серия; 5 – ашинская серия; 6 – граниты; 7 – гипербазиты; 8 – разрывы.

Рисунок А.3 – Распространение верхнедокембрийских отложений на Южном Урале (по Хераскову)

1 – зона байкальской складчатости; 2 – передовые прогибы; 3 – зона каледонской складчатости Западных Саян; 4 – герцинская складчатая зона Таймыра; 5 – зона герцинской складчатости Забайкалья; 6 – зона альпийской складчатости Верхоянья 7 – Приверхоянский передовой прогиб; 8 – выходы архея; 9 – антеклизы на докембрии; 10 – склоны антеклиз; 11 – крупные валы; 12 – Тунгусская синеклиза; 13 – Вилюйская синеклиза; 14 – юрские прогибы; 15 – Ангаро-Вилюйский юрский прогиб; 16 – Западно Сибирская эпигерцинская впадина.

Рисунок А.4 – Схема тектоники Сибирской платформы (по Спижарскому)

1 – области каледонской складчатости;2 – герцинские интрагеосинклинали; 3 – нижнепалеозойские парагеосинклинали; 4 – герцинские парагеосинклинали; 5 – герцинские передовые и межгорные прогибы; 6 – альпийские синеклизы, 7 – главные разрывы; 8 – палеозойские гранитные массивы; 9 – Русская платформа.

Рисунок А. 5 – Схема тектоники Центрального Казахстана и Южного Урала (по Белоусову)

Цифрами в кружках обозначены: 1 – Кони —Тайгоносская складчатая зона; 2 – складчато —покровная система Корякского нагорья; 3 – Олюторско —Камчатская складчатая система;

Рисунок А.6 – Схема тектонического строения северо-западной части Тихоокеанского подвижного пояса, лист 1

4 – Наварггаская впадина; 5 – Алеутская глубоководная впадина; 6 – 7островная дуга Ширшова —Бауэре; 8 – Командорская глубоководная впадина; 9 – впадина Бауэре; 10 – 11 – Командорско —Алеутская островная дуга; 12Алеутский желоб; 13 —Алеутский краевой вал; 14 поднятие Обручева; 15 – Сихотэ —Алинская складчатая область; 16 – Восточно —Сихотэалинский вулканический пояс; 17 – Центральная Япономорская впадина; 18 —впадина Хонсю; 19 – Цусимская впадина; 20 – поднятие Ямато; 21 – складчатое сооружение Хонсю; 22 – Сахалинское складчатое сооружение; 222 – Охотоморский массив; 24 – впадина Дерюгина; 25 – впадина Тинро; 26Южно —Охотская (Курильская) глубоководная впадина; 27Большекурильская островная дуга; 28 —междуговой прогиб Витязя; 29 – Малокурильская островная дуга; 30 —Курило —Камчатский желоб; 31 – вал Зенкевича; 32 – островная дуга Идзу —Бонин; 33 – желоб Идзу Бонин; 34Буреинский метаплатформенный массив; 35 —Ханкайский метаплатформенный массив; 36 – Китайско —Корейская платформа; 37 – Охотско —Чукотский вулканический пояс; 38 – Верхояно —Чукотская складчатая область; 39 – Алдано —Становой щит.

Рисунок А.6, лист 2

1 – выходы докембрийского складчатого основания; 2 —выходы байкальского складчатого основания; 3 – антеклизы на докембрийском складчатом основании; 4,5 – синеклизы на докембрийском складчатом основании; 6 – каледонские геосинклинали; 7 – герцинские геосинклинали; 8 – герцинские передовые прогибы; 9 – альпийские интрагеосинклинали; 10 – альпийские парагеосинклинали и передовые прогибы; 11 – срединные массивы в альпийских геосинклиналях; 12 – области третичного опускания; 13 – островные дуги второго типа; 14 – платобазальты; 15 – подводные базальтовые хребты; 16 – глубоководные океанические рвы (желоба); 17 – граница области тектонической активизации; 18 – области магматизма, связанного с океанизацией; 19 – крупные сбросы.

Рисунок А.7 – Схема тектоники Южной Азии.(по Белоусову

1 —выходы докембрийского кристаллического фундамента; 2 —антеклизы на докембрии; 3 —синеклизы на докембрии; 5 – каледонская геосинклиналь; 6герцинская геосинклиналь; 7 – герцинский передовой прогиб; 8 —альпийская интрагеосинклиналь; 9 —альпийская интрагеоантиклиналь, занятая гранитным батолитом; 10 —альпийские передовые прогибы и парагеосинклинали; 11—альпийский срединный массив; 12 —эпигерцинская впадина; 13 – островные дуги второго типа; 14 – платобазальты; 15 —крупнейшие антиклинали; 16глубокие морские впадины; 17 —океанические рвы ; 18 —Крупнейшие разрывы планетарного значения.

Рисунок А.8 – Тектоническа схема Северной Америки (по Белоусову)

1 – Границы Западно —Сибирской плиты; 2 – Сибирская древняя платформа; 3 – 6 метаплатформенные области; 7 – 11 складчатое основание УралоМонгольского подвижного пояса; 12 – палеозойские карбонатные и терригенные отложения чехла; 13 – терригенные отложения срединных массивов; 14 – вулканогенно-терригенные молассы внутренних впадин в каледонидах и на массивах в герценидах; 15 – рифейские грабены; 16 – мезозойские грабены.

Рисонок А.9 – Гипотетическая схема строения домезозойского основания и доплитных комплексов чехла Западно – Сибирской плиты (по Рудкевичу)