В. В. Зайков

Южно-Уральский государственный университет, г. Миасс

zaykov@ilmeny.ac.ru

 

 

Строение и минерагения океанических окраин наиболее детально изучены в западном секторе Тихого океана. Аналогичные древние рудоносные обстановки реконструированы и исследованы в палеозойских и мезозойских океанах: Япетусе, Палеоазиатском, Палеоуральском, Палеотетисе и Тетисе. Среди эндогенных полезных ископаемых окраинно-океанических структур установлены сульфидные, колчеданные, золото-полиметаллические руды, марганценосные и баритовые залежи. Сравнительный анализ минерагении окраинных морей разного возраста предпринят для уточнения геодинамической позиции палеозойских рудоносных структур, условий и механизма рудообразования.

Исследования выполняются при поддержке Министерства образования и науки (проект 01.1204ф), РФФИ (проект 04-05-96014-р2004урал_а), интеграционного проекта УрО РАН – СО РАН по изучению физико-химических параметров рудных месторождений, Президиума РАН по приоритетной Программе “Мировой океан” (проект № 14).

 

 

Сульфидные и золото-полиметаллические руды установлены в трех обстановках: задуговых бассейнах (трог Окинава), рифтах окраинных морей (Манус, Вудларк, Фиджи) и междуговых бассейнах (Тонга-Кермадек). Данные проявления приурочены к риолит-базальтовым и базальтовым комплексам и обогащены золотом [1, 2, 4, 10]. Уникальные по размерам баритовые залежи обнаружены во впадине Дерюгина в западной части Охотского моря [3].

В троге Окинава (Восточно-Китайское море) гидротермальное поле приурочено к кальдерообразной депрессии в рифтовой долине. На ее дне обнаружены активные и неактивные сульфидно-сульфатные трубы и обломки массивных сульфидов. Главными рудными минералами являются сфалерит и галенит, второстепенными – пирит, марказит, халькопирит и блеклая руда. Отмечены редкие для подводных сульфидных построек реальгар, аурипигмент, кермесит, киноварь, ялпаит, серебро. Рассматриваемым постройкам свойственны высокие содержания Zn (10–38 %) и Pb (4–25 %) при незначительном количестве Сu (0.3–5.5 %). По особенностям минерального состава, строения и содержания рудных компонентов данные руды близки к соответствующим разновидностям руд месторождений типа куроко.

В бассейне Вудларк гидротермальные отложения приурочены к кальдере и представлены коническими постройками высотой 1–2 м, сложенными баритом и опалом с примесью сфалерита, пирита и галенита. Они имеют аномально высокие концентрации золота и серебра (4–21 и 120–505 г/т, соответственно). Среди минералов серебра установлены пираргирит, миаргирит, диафторит, Fe-фрейбергит, Sb-сульфосоли серебра, серебра и ртути.

В бассейне Манус выявлены две группы гидротермальных полей. Западная (Манус) содержит холмообразные сульфидные сооружения, которые венчаются коническими постройками и трубами со сфалеритом, вюртцитом, пиритом, галенитом. Максимальная температура гидротермальных растворов (276 ºС) замерена в сульфидной трубе на вершине башни. Здесь же располагаются “белые курильщики”, состоящие из ангидрита и опала, и баритовые постройки с включениями сульфидов.

Восточная группа полей (Пакманус) вмещает активные “черные курильщики” с температурами извергающегося флюида до 300 ° C. На них были пробурены десятки скважин глубиной несколько м, которыми подтверждено распространение золотой минерализации и ассоциирующих эпитермальных изменений под поверхностью морского дна. Керн скважин содержит реальгар, аурипигмент, галенит, сфалерит, халькопирит и пирит вместе с аморфным кремнеземом.
В образцах установлены максимальные концентрации: золота 58 г/т, свинца 2.6 %, мышьяка 0.8 % и сурьмы 0.1 %, что свойственно магматическому гидротермальному стилю минерализации.

В бассейне Фиджи сульфидные постройки установлены в области тройного сочленения зон спрединга в пределах треугольного грабена размером 10×30 км. На поле “Белая леди” выявлены две площадки диаметром 50 и 200 м, вмещающие сульфидные сооружения с ангидритовыми трубами. Максимальная температура изливающихся растворов 295 ° C. В основании построек преобладают халькопиритовые разности с высоким содержанием Mo (до 0.14 %), а в трубках преобладает сфалерит в ассоциации с сульфидами железа. Для внешней каймы рудоподводящих каналов характерны мирмекитовые срастания халькопирита и сфалерита. Гидротермальное поле “Пер Лашез”, имеющее длину около 1 км при ширине первые сотни м, содержит несколько десятков сульфидных шпилей высотой до 20 м.
Их формирование произошло в три этапа: сульфидный высокотемпературный с отложением сульфидов Cu, Fe, Zn (300–350 ° C); опал-баритовый среднетемпературный (150–300 °C), последовавший за тектоническими подвижками; низкотемпературный тальк-опал-ангидритовый.

В междуговом бассейне Тонга-Кермадек сульфидные руды выявлены на северном (Лау) и южном флангах. В центре гидротермального поля Лау-Северное находится сульфидное сооружение, состоящее из цоколя и построек трубообразной и конической формы высотой до 20 м. Преобладают полосчатые и пористые агрегаты сфалерита, пирита, халькопирита с трубчатыми каналами, заполненными сфалеритом и опалом. В гидротермальном поле Лау-центр выявлены две активные трубы высотой около 10 м, сложенные ассоциацией сфалерита, вюртцита, пирита, пирротина, марказита, халькопирита, изокубанита, ангидрита и опала. В южной части бассейна Лау установлены три гидротермальных поля с “черными” и “белыми” сульфидными и баритовыми постройками высотой до 17 м. Они сопровождаются штокверковой сульфидной минерализацией в андезитах фундамента. На южном фланге междугового бассейна, близ Новой Зеландии, П. Герцигом с коллегами [2004] описаны золото-полиметаллические сульфидные постройки.

Во впадине Дерюгина (западная часть Охотского моря) выявлено крупное (несколько сотен тысяч тонн) рудопроявление барита, аналогов которому по масштабам на дне Мирового океана пока не обнаружено. Бариты образуются в результате двух процессов. Первый – отложение чистых, сильнопористых баритов на поверхности дна в местах разгрузки насыщенных барием флюидов в результате реакции бария с сульфат-ионами морской воды. Изотопный состав серы этих баритов близок изотопному составу морской воды с некоторым утяжелением из-за частичного захвата серы из сульфата поровых вод. Бариты образуют холмообразные постройки высотой до 10 м. Второй путь – диагенетическое связывание бария в осадках в зоне сульфатредукции остаточным сульфатом поровых вод, обогащенным тяжелым изотопом серы. Подобные диагенетические бариты формировались в осадках в результате диффузионного просачивания бария на периферии основных полей разгрузки флюидов.

 

 

Автор с коллегами проводил исследования палеогидротермальных полей в окраинных спрединговых бассейнах Палеоазиатского и Палеоуральского океанов. Для колчеданных месторождений обосновано придонное формирование рудных залежей, принадлежность их к черным и белым курильщикам [5–8]. Принадлежность региональных колчеданоносных структур к задуговым бассейнам, внутридуговым рифтам или осевым рифтам окраинных морей дискутируется.
Оценка вклада гидротермальных, гипергенных, гальмиролитических, метаморфических процессов в формирование сульфидных залежей неоднозначна.

 

 

В Саяно-Тувинском окраинном море, структуры которого примыкают с запада к микроконтинентам (Тувино-Монгольскому и Протеросаянскому), колчеданоносные районы приурочены к вендско-кембрийским офиолитовым зонам. Среди офиолитов залегают месторождения пирит-пирротинового состава, представленные пластами кластогенных руд, которые испытали интенсивный динамометаморфизм (рудопроявления Эдыгейское и Подарок). На “плечах” офиолитовых зон состав месторождений меняется от медно-колчеданных (Маинское) до колчеданно-полиметаллических (Кызыл-Таштыг) по мере удаления от осей рифта. Геологическая история данных месторождений сложна: от формирования черных курильщиков до наложения гидротермальных барит-полиметаллических жил.

 

 

Сакмарское окраинное море реконструировано по ордовикско-силурийским отложениям на границе Магнитогорской палеоостроводужной системы и Восточно-Европейской платформы. Главной рудоносной структурой является рифт, вмещающий месторождения Яман-Касы, Комсомольское, Разумовское и Блявинское. Для определения синвулканического генезиса уральских колчеданных месторождений эти объекты сыграли огромную роль. Начало было положено А. Н. Заварицким, показавшим связь колчеданного оруденения с палеозойским вулканизмом. Была доказана принадлежность месторождения Яман-Касы к силурийскому черному курильщику с богатой пригидротермальной фауной – наиболее древнему придонному сооружению среди известных в палеоокеанических структурах Мира [6, 8].

Сибайский междуговой бассейн. Рудоносными структурами здесь являются риолит-базальтовые палеовулканы в ложе линейной депрессии, которые перекрываются яшмами и вулканокластическими отложениями. Наиболее известным является Сибайское месторождение, залежи которого реконструированы как связка линз черных курильщиков с остатками фауны палеовестиментифер и пелеципод. Мощность залежи около 100 м, а действующий карьер достиг глубины 500 м и является самым глубоким на колчеданных месторождениях Мира. Среди горизонтов яшм, перекрывающих палеовулкан, присутствуют марганцевые залежи в кровле и на флангах низкотемпературных гематит-кварцевых гидротермальных сооружений.

Западно-Мугоджарский задуговой бассейн располагается в тылу Западно-Магнитогорской палеоостровной дуги среднедевонского возраста. Известным медноколчеданным месторождением кипрского типа является месторождение Жарлы-Аша, представленное холмообразной залежью высотой 30–40 м в толще толеитовых базальтов.
В верхних горизонтах рифта формировались риолит-базальтовые палеовулканы с медно-цинково-колчеданными полигенными залежами, испытавшими интенсивный динамометаморфизм (Лиманное и Кундыздинское месторождения). В надрудных яшмах отмечены марганцеворудные пласты.

Орско-Домбаровский задуговой бассейн находится между Восточно-Магнитогорской палеоостровной дугой и Восточно-Магнитогорским поднятием (микроконтинентом). Основные колчеданные залежи представлены пластовыми кластогенными рудами халькопирит-пиритового и магнетит-халькопирит-пирротинового состава (месторождения Летнее и Зимнее). Как и в Западно-Мугоджарской зоне, здесь присутствуют медно-цинково-колчеданные залежи в верхнем риолит-базальтовом комплексе (месторождение Барсучий Лог).

 

 

Определение геодинамической природы колчеданоносных районов проводится на основании комплексных геолого-структурных, палеовулканологических, седиментологических, петрологических методов многими коллективами. В последние годы распространено представление о том, что главными структурами Палеоазиатского и Палеоуральского океанов, вмещающими колчеданные месторождения, являются древние островные дуги. По мнению автора, данное заключение оправдано для месторождений Урала, где хорошо сохранилась Магнитогорская и Тагильская палеоостроводужные системы с полным набором островодужных вулканогенных формаций: бонинит-базальтовой, риолит-базальтовой, андезит-базальтовой. Исследование В. А. Симоновым расплавных включений в пироксенах и кварце рудовмещающих лав месторождения Яман-Касы показало принадлежность первичных магм к остороводужным толеитам. Геохимические данные, полученные в разных лабораториях А. М. Косаревым, В. А. Симоновым, Р. Херрингтоном, П. Йонасом с коллегами о распределении РЗЭ в вулканогенных породах основного и кислого состава также свидетельствуют об островодужной природе вулканитов.

Для месторождений Южной Сибири, приуроченных к более дислоцированным структурам, ситуация не так однозначна. Заключение об островодужной природе не основывается на конкретных исследованиях. Имеющиеся геологические и петрологические сведения показывают сложную ситуацию. Геологические данные по Каахемскому и Агардагскому рифтам, полученные в последние годы В. А. Симоновым с коллегами, показывают, что данные структуры формировались при расколе континентальной коры, подобно рифту бассейна Вудларк на западной окраине Тихого океана. Геохимические характеристики также свидетельствуют в пользу этой гипотезы.

 

 

Отличительной особенностью сульфидных гидротермальных отложений рифтов окраинных морей и задуговых бассейнов, по сравнению со срединно-океаническими, является приуроченность к риолит-базальтовым комплексам и преобладание среднетемпературных и низкотемпературных растворов и руд, обогащенных Pb, Ag, Au, Ba, Cd, Sb. Большинством исследователей это объясняется относительно низкой проницаемостью подрудных толщ, длительным взаимодействием воздымающихся гидротерм с этими отложениями, извлечением перечисленных элементов из подповерхностных “корней” рудных залежей и переотложением в поверхностных частях построек. В случае формирования руд в спрединговых офиолитовых бассейнах появляются минералогические и геохимические свидетельства извлечения кобальта и никеля из подрудных гипербазитов. Такая информация получена В. В. Масленниковым по месторождениям Сакмарского окраинного моря и Е. В. Белогуб по Орско-Домбаровскому бассейну. Состав гидротермальных растворов, определенный в результате термобарогеохимических исследований, свидетельствует об участии морских вод в рудообразовании, а примесь эндогенного компонента составляет первые проценты.

 

 

Выполненные специалистами разных стран в последнюю четверть XX века металлогенические исследования показали перспективность сравнительного анализа минерагении древних и современных океанов. С одной стороны, это содействовало выявлению сульфидных руд в подводных островодужных системах. Значительным импульсом для изучения палеозойских структур стала принципиально новая информация о подводных рудообразующих процессах и сопутствующей пригидротермальной фауне. Понятия “черные и белые курильщики” стали привычными для геологов.

Важной задачей дальнейших исследований является определение геодинамической обстановки рудоносных структур, основанное на сопоставлении вулканогенно-осадочных формаций разновозрастных океанических окраин, определении состава первичных магм путем исследования петро-геохимических особенностей вулканитов и расплавных включений в минералах. Принципиальное значение данной проблемы четко видно на примере островодужных систем и рифтов окраинных морей, которые вмещают различные месторождения. Современным островным дугам и задуговым бассейнам свойственны золотоносные руды, которые обладают высоким экономическим
потенциалом. Правильное выделение палеоостроводужных систем позволит прогнозировать подобные объекты в складчатых поясах. При исследовании современных океанических окраин целесообразно учитывать приуроченность колчеданных месторождений к вулканогенным формациям основания островных дуг и надсубдукционным офиолитам.

Автор благодарен академикам А. П. Лисицыну и В. А. Коротееву, коллегам из Института минералогии УрО РАН, Института геологии ОИГГиМ СО РАН за помощь в исследованиях.

 

Литература