В палеоокеанических структурах Уральского и Центрально-Азиатского складчатых поясов установлены колчеданные и марганцевые руды гидротермально-осадочного происхождения. Важными факторами, которые определяли закономерности локализации рудоносных гидротермальных полей, являются геодинамические, палеовулканические, палеотектонические и палеогеографические условия. В статье суммированы принципы определения перечисленных характеристик на основании обобщения многолетних исследований автора с коллегами. Выполнение работы стимулировалось интеграционным проектом специалистов Уральского и Сибирского отделений РАН, грантов Минобрнауки РНП.2.1.1.1840 и РФФИ (04-05-96017/р2004урал_а).

Геодинамические условия устанавливаются методом актуализма путем сравнения геологических формаций палеозойских складчатых поясов и современных рудоносных обстановок. На основании разноплановых реконструкций [2, 9] определено, что колчеданное оруденение формировалось в рифтах окраинных морей, задуговых, междуговых и внутридуговых бассейнах (табл.). Основные залежи руд кремнисто-марганцевой формации отлагались в междуговом бассейне после затухания вулканической деятельности и в локальных депрессиях на подводных островодужных структурах.

Палеовулканические условия, включающие набор и состав рудоносных формаций, типы вулканогенных сооружений и гидротермальных систем, определяют металлогеническую специализацию руд и масштаб оруденения. Объем выносимых металлов зависит от длительности функционирования гидротермальных систем, что обусловлено энергетическими и структурными параметрами. В формации натриевых базальтов, образующейся при спрединге, время действия гидротермальных источников меньше, чем в формации натриевых базальтов-риолитов. Последней свойственны периферические магматические очаги, длительное время инициирующие рудообразование. Судя по имеющимся данным, продолжительность вулканизма и сопутствующей гидротермальной деятельности на рудных полях первой формации – десятки тысяч лет (как в рифтах срединно-океанических хребтов), а второй – на порядок дольше [7]. Таково же соотношение запасов цветных металлов в рудных районах, приуроченных к этим формациям в палеозойских складчатых поясах Евразии: 0.1–0.7 и 3–9 млн т соответственно.

Палеогеографические условия определяют параметры и характер бассейнов и рудовмещающих структур. Ширина междуговых и задуговых бассейнов реконструируется исходя из расчетной скорости и прерывистости спрединга в сочетании с длительностью соответствующего вулканизма [4]. Рассчитанная ширина междуговых и задуговых бассейнов Уральского палеоокеана составляет 150–200 км. Рельеф днав участках рудоотложения определялся соотношением вулканических сооружений и разрывной тектоники. Судя по отсутствию наземных фаций, вершины вулканов на рудоносной стадии развития островных дуг не достигали водной поверхности.

Батиметрические условия определяют возможность формирования сульфидных гидротермально-осадочных руд. Оно осуществимо ниже уровня компенсации давления, который соответствует глубине вскипания гидротермальных растворов примерно на 500 м [10]. Глубина бассейнов, в которых происходило накопление металлоносных отложений, определяется по комплексу литологических признаков, включающих информацию о критической глубине карбонатонакопления, кислородного минимума и уровня компенсации давления. Типоморфными являются красноцветные и сероцветные силициты, органогенные, хемогенные и обломочные карбонатные отложения.

Палеотектонические условия формирования палеогидротермальных полей зависят от зон локального спрединга в задуговых и междуговых бассейнах; локальных зон раздвига при сдвиговых дислокациях во внутридуговой обстановке; просадок над опустошенными магматическими камерами. Индикаторными для определения этих структур являются дайки и силлы, ксенолавокластитовые, эдафогенные и олистостромовые отложения. Палеотектонический анализ позволил установить, что существование на островодужных рудных полях двух типов дайковых систем (каркасных и параллельных) вызвано влиянием блоков, на которые был расчленен фундамент палеоостровных дуг при сдвигах. Между блоками в зоне сдвига, где формируются трещины скола и отрыва, образуются каркасные системы. В тыловой (относительно перемещения) части блоков, для которых свойственны структуры растяжения, образуются пакеты даек поперечных к простиранию рудоносных зон [2].

Просадки над опустошенными магматическими камерами, признаки которых отмечены для базальтовых и риолит-базальтовых комплексов, были благоприятными для формирования низкотемпературных палеогидротермальных полей с кремнисто-железистыми и марганцеворудными отложениями.

Колчеданные месторождения, которые изучались автором, принадлежат следующим рудным формациям: серно-колчеданной, медно-колчеданной и колчеданно-полиметаллической (Палеоазиатский океан), кобальт-медно-колчеданной, медно-колчеданной, медно-цинково-колчеданной, золото-колчеданно-полиметаллической (Уральский палеоокеан). Состав, размеры и морфология сульфидных залежей определяются характером и мощностью гидротермальных систем, степенью разрушения первичных построек, условиями переотложения и захоронения рудокластического материала, а также масштабом преобразования залежей при пострудных магматических и динамометаморфических процессах [6, 8].

По уральским месторождениям имеется очень много публикаций, по рудным полям палеоокеанических структур Сибири информация ограниченная, поэтому в статье им уделено основное внимание. Учтены результаты геолого-минералогических работ Б. И. Бермана, Э. Г. Дистанова, К. Р. Ковалева, В. С. Кузебного, Е. А. Калеева, а также термобарогеохимических исследований В. А. Симонова, Е. О. Терени, В. В. Драничниковой.

Серно-колчеданная формация проявлена в венд-кембрийских рифтах Саяно-Тувинского окраинного моря. На Эдыгейском месторождении рудовмещающим является фтанит-терригенно-базальтовый комплекс, морфология сульфидных залежей пластовая, состав руд – пиритовый, пирротин-пиритовый, мощности рудных залежей от 3–5 до 10–20 м. Преобладающая текстура руд полосчатая, обусловленная чередованием полос с микрокристаллической, колломорфной и глобулярной текстурами. Рудоносными структурами являлись брахиформные и линейные депрессии, расположенные между вулканическими грядами. Рудные залежи формировались на трех–пяти уровнях в вулканогенно-осадочной толще мощностью 200–600 м. Накопление сульфидов сопровождалось осаждением гидротермальных силицитов на флангах и в кровле рудных тел.

На Анахемском рудном поле пирротиновые руды секутся кварцевыми жилами с гнездами галенита. В кварце по трещинкам присутствуют пленки золота, зерна теллуридов и сульфидов серебра размером первые десятки микрон. Галенит содержит мелкие обособления сульфида кадмия.

Медно-цинково-колчеданная формацияхарактерна для риолит-базальтовой формации двух структур: Северо-Саянской палеоостроводужной (Маинское месторождение) и Улугойской околорифтовой (Кызыл-Ташское месторождение). Рудные залежи имеют пластообразную форму и сложены халькопирит-сфалерит-пиритовыми, пирит-пирротиновыми рудами однородной и полосчатой текстур. На рудные залежи оказали влияние интрузии гранитоидов и габброидов, что привело к формированию скарнированных пород, магнетитовых и сульфидно-магнетитовых руд с порфиробластами роговой обманки. Наиболее золотоносными являются деформированные халькопирит-сфалеритовые разности с прожилками кальцита и кварца (содержание Au 2–3 г/т).

В результате термобарогеохимических исследований кварца установлено, что в растворах преобладали системы с участием MgCl₂, NaCl, CaCl₂, при возможном участии FeCl₂, соленостью 8–22 мас. % и температурой гомогенизации до 318 ºС. На этом основании сделан вывод, что в формировании наложенной минерализации участвовали магматогенные флюиды.

Колчеданно-полиметаллическая формация изучена в кембрийском риолит-базальтовом комплексе, развитом на бортах рифтов Саяно-Тувинского окраинного моря. Гидротермально-осадочное рудообразование наиболее полно проявилось в вулкано-тектонических депрессиях, разделявших палеовулканические хребты, параллельные рифтам. При изучении Кызыл-Таштыгского рудного поля установлено, что глубина грабенов достигала 600–900 м при ширине 3–7 км. При заполнении впадины сначала отлагались серно-колчеданные руды в кратерной воронке, а затем холмообразные и субпластовые колчеданно-полиметаллические тела, которые располагаются на трех уровнях и имеют значительные отличия по составу. Верхний уровень обогащен баритом и галенитом, а нижний – халькопиритом. В минералогическом отношении наиболее богатыми являются барит-полиметаллические руды в кровле серно-колчеданного тела. Барит содержит зерна электрума, агрегаты пирсеита и выделения теннантита с серебросодержащей каймой шириной первые мкм.

По данным термобарогеохимических исследований температуры гомогенизации флюидных включений в барите составляют 110–350 ˚С, состав растворов был близок составу морской воды (преобладание NaCl с незначительными примесями KCl и Na₂SO₄), концентрация солей 1.9–5.2 мас. %, что очень близко к соответствующему параметру морской воды. Сходные составы гидротермальных растворов характерны для флюидных включений в баритах и кварце медно-цинково-колчеданных и золото-колчеданно-полиметаллических месторождений Урала.

Марганцеворудные месторождения в палеоокеанических структурах Урала приурочены к девонским островодужным сооружениям андезито-базальтового и риолит-базальтового состава. Выделяется два основных типа месторождений: в кровле гематит-кварцевых придонных построек и в слоистых яшмах [1]. Для первых характерно неоднородное строение, сложная минералогия (главные марганцевые минералы – гаусманит, родохрозит, тефроит, родонит, пьемонтит и кариопилит). Вторые представлены горизонтами чередующихся браунитовых и яшмовых прослоек.

Обсуждаются две точки зрения о генезисе марганценосных гематито-кварцевых сооружений: гидротермальном [3] и гальмиролитическом [6]. Для решения этого вопроса Н. Н. Анкушевой при участии В. В. Зайкова выполнены термбарогеохимические исследования кварца из построек рудного поля «Лисьи Горы» (Восточно-Магнитогорская палеоостровная дуга). Установлено, что во флюидных включениях преобладают растворы NaCl с соленостью 2.9–3.5 мас. % и температурами гомогенизации 200–280 °С. Этим подтверждается гидротермальный генезис построек при участии морских вод и сходство с гидротермами, обусловившими формирование медно-цинково-колчеданных залежей Урала.

Анализ данных о гидротермально-осадочном рудообразовании в палеоокеанических структурах позволяет определить актуальные задачи дальнейших металлогенических работ. Среди них отмечу развитие исследований физико-химических параметров рудообразования путем изучения флюидных включений в объеме гидротермальных систем. Это позволит приблизиться к определению источников рудного вещества, условий его транспортировки, отложения и преобразования.

 

1.    Брусницын А. И., Жуков И. Г., Старицына Е. В. Формирование марганцевых месторождений Южного Урала как многоэтапный геологический процесс // Рудные месторождения: вопросы происхождения и эволюции. Миасс: ИМИН УрО РАН, 2005. С. 57–59.

2.    Зайков В. В. Вулканизм и сульфидные холмы палеоокеанических окраин (на примере колчеданоносных зон Урала и Сибири). М.: Наука, 1991. 206 с.

3.    Зайкова Е. В. Генетическая разнородность палеозойских кремнистых пород Северных Мугоджар // Доклады АН СССР, 1985. Т. 282. № 5. С. 1206–1209.

4.    История развития Уральского палеоокеана. М.: ИО АН СССР, 1984. 163 с.

5.    Магматические формации СССР. Л.: Недра, 1979. Т. 1, 317 с.; Т. 2, 277 с.

6.    Масленников В. В. Седиментогенез, гальмиролиз и экология колчеданоносных палеогидротермальных полей. Миасс: ИМин УрО РАН, 1999. 347 с.

7.    Митчелл А., Гарсон М. Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений. М.: Мир, 1984. 496 с.

8.    Овчинников Л. Н. Полезные ископаемые и металлогения Урала. М.: Геоинформмарк, 1998. 413 с.

9.    Пучков В. Н. Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 2000. 146 с.

10.                  Шопф Т. Палеоокеанология. М.: Мир, 1982. 311 с.