минерагения. Учебнометодическое пособие по курсу Минерагения Казань 2017 удк 55 551. 479 (4757) (083. 75) Печатается по решению
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
Казанский Федеральный университет Институт ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра региональной геологии и полезных ископаемых В.С. ПОЛЯНИН МИНЕРАГЕНИЯ Учебно-методическое пособие по курсу «Минерагения» Казань – 2017 УДК 55:551.4’79 (47+57) (083.75) Печатается по решению Редакционно-издательского совета ФГАОУВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» методической комиссии Института геологии и нефтегазовых технологий Протокол № 3 от 03.02.2017 г. заседания кафедры региональной геологии и полезных ископаемых Протокол № 3 от 15 декабря 2016 г. Автор-составитель: кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры региональной геологии и полезных ископаемых КФУ В.С. Полянин Рецензент: доктор геолого-минералогических наук В.Г. Чайкин Минерагения: Учебно-методическое пособие / В.С. Полянин. – Казань: Казан. ун-т, 2017. – 176 с. В пособии даны определения основных понятий и категорий минерагении, охарактеризованы палеогеодинамические обстановки формирования месторождений полезных ископаемых, приведены данные, характеризующие общую, региональную, историческую и специальную минерагению, определены принципы и методология прогнозной оценки территорий. Пособие предназначено для студентов направления 05.03.01 «Геология», изучающих курс «Минерагения». © Полянин В.С., 2017 © Казанский университет, 2017 СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ, ПОНЯТИЯ И КАТЕГОРИИ МЕТАЛЛОГЕНИИ Металлогения, или минерагения – наука о закономерностях образования и размещения месторождений полезных ископаемых (МПИ) в пространстве и времени. Термин был предложен Делоне в 1892 г. Металлогения (М.) подразделяется на 4 части: М. общая, М. региональная, М. историческая и М. специальная. М. общая – часть М., которая рассматривает теоретические основы и изучает общие закономерности размещения оруденения во времени и пространстве. В основе теории общей М., разработанной Билибиным и для складчатых областей, лежит представление о последовательности этапов тектоно-магматического цикла и о закономерностях размещения минерализации в связи с ними. В последние годы разрабатываются теоретические основы общей М. на базе тектоники литосферных плит с выделением типовых геодинамических обстановок развития наблюдаемых структурно-вещественных комплексов. М. региональная – часть М., выявляющая закономерности размещения МПИ в связи с геологической историей (во времени) и с геологическим строением (в пространстве) территорий применительно к обобщенным типам регионов (М. региональная Урала, СВ России и т. п.). М. историческая – раздел М., рассматривающий закономерности проявления различных рудообразующих процессов в геологическом времени, выявляющий специфику различных рудообразующих эпох и факторы, влияющие на распределение МПИ во времени. Эти задачи решаются путем установления эволюции металлогенических обстановок, оценки роли различных рудообразующих процессов, анализа интенсивности рудообразования, выявления характера распределения во времени рудообразующих процессов. М. специальная – часть М., рассматривающая закономерности пространственного размещения и времени образования месторождений какого-либо одного металла (неметалла) или узкой группы ассоциирующих металлов и/или неметаллов. Например, металлогения золота, металлогения апоофиолитовых полезных ископаемых. Формация рудная. Этот термин трактуется по-разному: 1) как сообщество месторождений, характеризующихся сходным минеральным составом и близкими геологическими условиями залегания; 2) как сообщество месторождений, объединяемых генетической связью с определенными геологическими формациями, сформированными на той или иной стадии геодинамического древних платформ и подвижных поясов неогея. Формация рудовмещающая – геологическая формация, к которой приурочена промышленно ценная минерализация, не обязательно связанная генетически и по возрасту с данной геологической формацией. Формация рудовмещающая – это среда рудоотложения. Формация рудогенерирующая – геологическая формация, которая играет роль источников вещества, энергии рудообразования и транспортирующих агентов для продуктов рудогенеза (при образовании рудных формаций, локализованных в среде рудоотложения). Рудогенерирующие формации – главный элемент, обеспечивающий развитие плутоногенных и вулканогенных рудообразующих процессов, например, образование многих жильных, скарновых месторождений и др. Формация рудоносная – геологическая формация, обладающая специфическими чертами состава и строения, с которой в пространстве и времени генетически или парагенетически связаны промышленно ценные концентрации полезных ископаемых. В названии рудоносной геологической формации указывается обычно ее металлогеническая специализация, например, хромитоносная дунит-гарцбургитовая, сероносная карбонатно-сульфатная и т. п. Формация рудообразующая – геологическая формация, которая выполняет роль источников энергии при рудообразовании, реализуемом за счет вещества, содержащегося в иных геологических формациях. Рудообразующие формации как бы инициируют процессы рудонакопления в ранее возникших рудоносных формациях и выступают не только в качестве энергетического источника рудогенеза, но отчасти обеспечивают также систему транспортирующими агентами, например, скарнированные и регенерированные стратиформные или метаморфогенно-гидротермальные месторождения. ПАЛЕОГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Минеральные месторождения формируются на всех стадиях развития древних платформ и подвижных поясов неогея. Далее приводится краткая характеристика основных геологических событий, происходивших (и происходящих в настоящее время) в областях господства различных геодинамических режимов и проявления в их контурах определенных геодинамических обстановок. Древние платформы характеризуются трёхъярусным строением. В их структуре выделяются (снизу вверх): фундамент, авлакогенный этаж и плитный чехол. Металлогения фундамента древних платформ определяется развитием развитием крупных и уникальных месторождений Fe, Au, Cu, Ni, Cr, Pt, U, Мn, Zn, Cs, Ti, слюд, глиноземистого сырья, графита и некоторых других полезных ископаемых. В позднем архее наметилось разделение фундамента на две главные тектонопары – гранит-зеленокаменные (ГЗО) и гранулит-гнейсовые (ГГО) области. В раннем протерозое на месте ГЗО формируются наложенные осадочные и осадочно-вулканогенные впадины, протоавлакогены, проторифты и проточехлы. В пределах ГГО развиваются протогеосинклинали, подвижные пояса, зоны и области активизации, плутоно-вулканические пояса. Для ГГО наиболее характерны полигенные и полихронные месторождения, связанные со средне- и высокотемпературными региональными метасоматитами. Это архейские по возрасту месторождения Fе (Оленегорское – Кольский п-ов, Таежное – Алдан) и графита (Завальевское – Украина, Холодниканское – Алдан). Раннепротерозойский возраст имеют месторождения апатита (Селигдарское – Алдан), флогопита (Алдан), редкометалльных, мусковитовых и керамических пегматитов (Беломорье, Сев. Карелия, Украина), глиноземистого сырья (кианит, Кольский п-ов; корунд, Чайнытское, Алдан; силлиманит, Сушанское, Украина). С телами габбро-анортозитов связаны месторождения титаномагнетитовых руд. К вулканогенно-плутоническим поясам приурочены месторождения редких металлов (Акитканский пояс в Прибайкалье). С протогеосинклинальными областями, заложенными на гранулит-гнейсовом основании, связаны месторождения колчеданно-полиметаллических руд с золотом (Болиден – Швеция). В Ингуло-Ингулецком районе (Украина) в альбититовых метасоматитах располагаются крупные месторождения U. Металлогения ГЗО в позднеархейскую эпоху создаёт крупные и уникальные месторождения золота и сульфидные (Cu)-Ni-месторождения, приуроченные к зеленокаменным поясам (пояса Абитиби – Канада, Барбертон – Южн. Африка и др.). В фундаменте Восточно-Европейской и Сибирской платформ известны лишь мелкие месторождения такого типа (пояса Каменноозерский – Вост. Карелия; Олондинский – Алдан и др.). Кроме того, характерны месторождения Fе (Костомукша – Карелия) и серного колчедана (Карелия). Металлогения раннепротерозойской эпохи значительно разнообразнее, чем металлогения архея. В эту эпоху сформированы крупнейшие месторождения Fе (КМА – Кривой Рог; оз. Верхнее – Канада и др.), Аu и U в конгломератах (Витватерсранд – ЮАР), медистых песчаников (Удокан – Вост. Сибирь). В начале и конце раннепротерозойской эпохи происходит внедрение крупных расслоенных массивов перидотит-ортопироксенит-норитовой формации (Седбери – Канада; Бушвельд – ЮАР; Бураковский – Карелия; Монча – Кольский п-ов), несущих значительные запасы Ni, Со, Cr, Ti, Рt и др. металлов. Внедрившиеся в эпоху протоактивизации как в ГГО, так и ГЗО, щелочно-ультраосновные массивы (Гремяха-Вырмес – Кольский п-ов; Елетьозеро – Сев. Карелия) несут комплексные месторождения Fе, Ti, Р, Nb, Zr и др. Металлогения авлакогенов – определяется накоплением мощных терригенных и терригенно-карбонатных угленосных и нефтегазоносных толщ. Для авлакогенов характерны все типы месторождений, свойственные пассивным континентальным окраинам. Однако на разных стадиях развития авлакогенов могут внедряться интрузии (силлы) и дайки основного состава, несущие месторождения халькофильных элементов (Cu, Zn, Pb и др.). С развитием авлакогенов некоторые исследователи связывают месторождения золотоносных конгломератов (Витватерсранд – ЮАР), ураноносных конгломератов (Блайд-Ривер – Канада), свинцово-цинково-медных месторождений в терригенных толщах (Maунт-Айза – Австралия; Сулливан – Канада), урановых с Au, Ni, Co жил над поверхностями несогласия (Ки-Лейк – Канада). Металлогения плитного чехла древних платформ индивидуальна каждой из стадий тектоно-седиментационных циклов их развития. В каждом из выделяемых тектоно-седиментационном цикле (байкальском, каледонском и т.д.) выделяют 4 стадии: трансгрессивную (начальную), инундационную (среднюю), регрессивную (позднюю) и эмерсивную (конечную). В трансгрессивную стадию образуются в основном кластические и глинистые формации. Характерные полезные ископаемые: Fe(кремнисто-гематитовые и оолитовые гетит-шамозитовые руды), Mn (окисные пиролюзит-псиломелановые руды), Ti-Zr россыпи, фосфориты (ракушняковые и желваковые руды), янтарь. В инундационную стадию развиваются в основном карбонатные формации, с которыми связаны месторождения Pb и Zn, фосфоритов (в известняках и мергелях), флюорита. В регрессивную стадию образуются кластические, карбонатные, эвапоритовые, кремнистые формации. Основные полезные ископаемые: - Fe (офиолитовые гетит-шамозитовые руды); - U (в песчано-алевритовых отложениях); - Sr, каменная и калиевая соли, гипс(в эвапоритах); - B (в эвапоритах, преимущественно с калийными солями); - каменный уголь (паралические фации). В эмерсивную стадию образуются континентальные осадочные формации, коры выветривания. С ними связаны месторождения следующих видов ПИ: - Fe (латеритные коры выветривания); - Al (элювиальные и аллювиальные месторождения); - Ti и Zr (россыпи); - Cu (медистые песчаники); - Ni и Co (коры выветривания); - Mo (адсорбированный в углях); - U (гидрогенный в аллювии древних долин, в битумах, торфах); - алмазов (россыпи); - угля (лимнические фации); - каолина (элювиальные отложения). В течение эмерсивной стадии проявляется магматизм платформ и связанная с ним эндогенная металлогения. С базальт-долеритовой (трапповой) формацией связаны сульфидные и Cu-Ni с Co, Pt-Pd и Au месторождения (в дифференцированных интрузиях), месторождения аморфного графита (в контактах долеритовых тел с пластами угля), исландского шпата и цеолитов (в жилах и гнездах в лавах и туфах), Pb и Zn с Ag (в кварц-кальцитовых жилах), самородной Cu (с цеолитами в базальтах), Ti (в базальтах). С формацией щелочных ультрамафитов связаны месторождения Ti, Fe, Cr, Sr, Ta, Nb, редких земель, U, Pt-Pd, Ba, P (в многофазных интрузиях центрального типа с карбонатитами). С кимберлитовой и лампроитовой формациями связаны месторождения алмазов в диатремах (трубках взрыва), силлах и дайках, а с формацией агпаитовых нефелиновых сиенитов – месторождения апатита, Al (в нефелине); редких земель, Nb и Zr. Подвижные пояса неогея представляют собой линейно вытянутые, заключенные между кратонами (древними платформами), древние и современные океанические, окраинно-континентальные и внутриконтинентальные области, которые в течение более или менее продолжительного отрезка геологического времени (вероятно, не менее периода) были мобильными в отличие от лабильных (относительно стабильных) платформенных областей, отличаясь от последних следующими характеристиками: 1) повышенными на 1-2 порядка скоростями вертикальных движений; 2) резкой дифференцированностью и контрастностью движений; 3) неполной компенсацией поднятий денудацией, а опусканий – аккумуляцией; 4) резкой изменчивостью фаций вкрест простирания поясов. Подвижные пояса состоят из разновозрастных (возраст определяется по времени основных коллизионных событий) сегментов, представленных на континентах структурами типа складчатых областей, систем и молодых платформ (байкальская Тимано-Печеро-Баренцевоморская область, герцинская Уральская система, Западно-Сибирская молодая платформа и др.). Поясним некоторые используемые авторами термины. Геологическая формация – естественное сообщество (ассоциация) пород, сформированных в определенных геодинамических, структурно-тектонических, физико-химических и климатических условиях. Геодинамический комплекс (ГДК) – естественное сообщество (ряд) геологических формаций, сформированных в единой геодинамической обстановке. Геодинамическая обстановка (ГДО) – это локальная элементарная совокупность поверхностных и глубинных седиментационных, магматических, метаморфических и тектонических процессов, проявляющихся (функционирующих) на некоторой ограниченной территории в пределах области господства того или иного геодинамического режима, в определенный (продолжительностью, вероятно, не менее периода) отрезок геологического времени. Геодинамическая система (ГДС) – естественное сообщество (группа, ряд) геологических формаций, сформированных в области господства определенного геодинамического режима (ГДР). Геодинамический режим (ГДР) это совокупность (парагенез) геодинамических обстановок, объединяемых общностью порождающего их геодинамического процесса и функционирующих близодновременно в пределах крупного региона – части складчатой области, системы, молодой или древней платформы. Основные геодинамические процессы (в порядке последовательности их проявления в природе): - внутриконтинентальный рифтогенез (предспрединговый); - океанический рифтогенез (спрединг); - субдукционный процесс; - коллизионный процесс; - платформенная стабилизация; - внутриконтинентальный эпиплатформенный орогенез, не связанный с коллизией и внутриконтинентальным рифтогенезом. Геодинамические режимы носят одноименные названия. Время проявления того или иного геодинамического режима именуется стадией развития складчатой области и/или молодой платформы. Временной ряд последовательно проявленных в контурах складчатой области или молодой платформы геодинамических режимов объединяется в геодинамический цикл. В истории развития складчатых сооружений и молодых платформ авторы выделяют 6 стадий, именуемых по названию ведущего геодинамического процесса и объединяемых в геотектонический (геодинамический) цикл (в скобках приведены названия стадий в соответствии с геосинклинальной концепцией – по В.Е. Хаину): 1) внутриконтинентального рифтогенеза; 2) спрединговая, океаническая, или межконтинентального рифтогенеза (предгеосинклинальная, начальная, рифтогенно-геосинклинальная, раннегеосинклинальная); 3) субдукционная (позднегеосинклинальная, инверсионная – частных и общей инверсии); 4) коллизионная (орогенная: ранне- и позднеорогенная подстадии главной складчатости); 5) платформенной стабилизации; 6) эпиплатформенного орогенеза (дейтероорогенная). Названные стадии в целом соответствуют выделяемым Дж.Т. Вилсоном стадиям развития палеоокеанов. Одни и те же литосферные блоки в последовательные периоды своего становления и развития эволюционировали в областях господства различных геодинамических режимов и проявления тех или иных геодинамических обстановок. Так офиолитовые массивы, сформированные в межконтинентальных и тыловодужных структурах рифтогенно-спредингового типа, позднее входили в состав аккреционных призм островодужных систем или слагали основание фронтальных магматических дуг, эволюционировали в составе различных элементов коллизионных систем, образуя, в частности, пояса тектонических покровов в краевых частях континентальных блоков, развивались в платформенных условиях и областях проявления эпиплатформенного орогенеза и рифтогенеза. В ходе развития подвижных поясов геодинамические режимы и сопутствующие им геодинамические обстановки сменяли друг друга во времени. При общей закономерной последовательности их проявления (и смены во времени) в ходе развития конкретных подвижных поясов или их сегментов некоторые из геодинамических режимов не проявлялись вовсе или проявлялись в редуцированном виде. Отметим здесь также, что при определенных условиях развитие отдельных сегментов подвижных поясов как бы шло вспять, а какие-то геологические события и повторялись. Поэтому здесь уместно привести резкое, но правильное в принципе высказывание крупного американского тектониста П.Кони о том, что образование орогена к геосинклинали имеет такое же отношение, как несчастный случай к бамперу автомобиля. Кроме того, необходимо помнить, что каждый тектонический элемент и геологическая структура подвижного пояса и в новейшее время находится в области господства определенного геодинамического режима и, следовательно развивается на определенной стадии геодинамического (геотектонического) цикла. |