История развития минерагении

Минерагения

Лекция 4-2017. 25.09.2017

Изучили

Часть 1. Общая минерагения

Раздел 1. Основные понятия

Понятие о минерагении. Содержание дисциплины. Основная литература

1. Генетические типы месторождений полезных ископаемых

2. Геологические формации и их совокупности

3. Минерагенические формации горных пород

4. Понятие о палеотектонических обстановках

5. Классификация палеотектонических обстановок

6. Минерагеническое районирование земной коры

7. Методология, принципы и методы минерагенических исследований

История развития минерагении

В истории минерагении можно наметить четыре этапа.

Этап первичного накопления сведений о размещении месторождений полезных ископаемых.

Л. де Лоне (1860–1938) «Traite de metallogenie» (Paris, 1913).

Позднее идеи минерагении были восприняты в России, где по заданию ВСНХ (Высший совет народного хозяйства) в 20-х гг. ХХ в. изучением закономерностей размещения месторождений занимался Институт прикладной минералогии и металлургии. В этот период В.А. Обручевым была опубликована монография «Металлогенические эпохи и области Сибири» (М., 1926), А.Е. Ферсманом – книга «Геохимия России» (М., 1922).

Владимир Афанасьевич Обручев (1863–1956)	Александр Евгеньевич Ферсман (1883–1945)

 

Накопление сведений продолжается и в настоящее время в современной России и в мире в целом.

МИНЕРАГЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ОБСТАНОВОК

Минерагения современных океанов

(Серия обстановок окраинно-плитной тектоники фанерозоя)

 

Формирование тектонических обстановок происходит в результате горизонтальных перемещений литосферных плит по относительно пластичной поверхности астеносферы под действием конвекции вещества мантии.

 

Континентальная кора Океаническая кора

"Гранитный" слой

Граница Конрада

"Базальтовый" слой

Граница Мохоровичича

Верхняя мантия

Астеносфера

 

Нижняя мантия

 

Ядро

 

Дж. Уилсоном (Wilson, 1966) в истории существования современных океанов выделяются три этапа.

I. Зарождения океанов.

II. Собственно океанический

III. Закрытия океанов.

Минерагения обстановок зарождения океанов

Группа обстановок: платформенная континентальная

Режим (класс обстановок): внутриконтинентальной активизации

Внутриконтинентальные рифты

Совокупность близко расположенных горячих точек провоцирует образование рифтов.

 

Рис. 4.2. Схема зарождения внутриконтинентального рифта вдоль горячих точек на примере Восточно-Африканской рифтовой системы: 1 – Красноморский рифт, 2 – Аденский рифт, 3 – тройная точка. Стрелками показано направление раздвига континентальной коры

 

Континентальный рифт – впадина в рельефе, образовавшаяся в результате опускания территории по параллельным сбросам, грабен.

 

Рис. 4.3. Схема вертикального разреза грабена и подстилающего его астеносферного клина

 

Рифты закладываются на участках континентальной коры, отличающихся пониженной мощностью, обусловленной подъемом астеносферы в виде мантийных? диапиров. Анализ результатов геофизических исследований глубинного строения рифтовых зон показывает, что под ними существуют восходящие потоки мантийного вещества (Хаин, Ломизе, 1995), чем и обусловливается сам процесс рифтогенеза и активный магматизм рифтов.

Пример современного рифта – Восточно-Африканская рифтовая система. Она входит в мировую систему рифтов, продолжая на континенте оси спрединга срединно-океанических хребтов. Рифтовые зоны тяготеют к тройным сочленениям литосферных плит (северная часть Восточно-Африканской системы).

Ширина грабенов – n10км, длина – от n100 до n1000 км. Поперек рифтов фиксируются трансформные разломы.

Рифтовая долина, заполнена вулканогенно-терригенными осадками

(молассоидная формация)

 

☼ Трахибазальты

Трахириолиты ♂ Разлом трансформный

 

☼

Выходы гидротерм♂

Карбонатиты

n10км

Характерен бимодальный вулканизм:

- щелочной и субщелочной базальтовый,

- субщелочной кислый.

Присутствуют вулканы центрального типа ультраосновного щелочного состава с карбонатитами, приуроченные к пересечениям грабенов поперечными разломами.

Действующий карбонатитовый вулкан Олдоньо-Ленгаи, извержение которого наблюдалось в 1967 г. Высота облака выбросов достигала 7–9 км, а карбонатитовый пепел разносился на сотни километров (Горячев, 1968). Вулкан расположен в рифтовой долине, в месте, где рифт разветвляется на три части, пересекая склон Восточно-Африканского сводового поднятия, сложенного докембрийскими гнейсами и кристаллическими сланцами. Склоны стратовулкана сложены чередующимися толщами рыхлого вулканического материала, фонолитовых и нефелинитовых лав, имеются кальцитовые карбонатиты и потоки соды.

Вдоль разломов, ограничивающих рифты, отмечается гидротермальная деятельность, которая приводит к концентрации в терригенных породах цветных металлов (тип медистых песчаников и терригенный полиметаллический).

 

Рис. 4.5. Схема распределения магматических пород в пределах Восточного рифта Восточно-Африканской рифтовой системы (схематизировано по данным Blatt et al., 2006, с. 199)

 

Таблица

Эндогенные проявления полезных ископаемых

(Фролова, Бурикова, 1997)

Формация	Комплекс	Минерализация	Группа	Класс
Базальт-долеритовая	Габбровый	Сульфидная медно-никелевая с кобальтом и платиной. Титаномагнетитовая	Магматическая	Ликвационный     Кристаллизационный
Щелочно-ультрамафитовая	Карбонатитовый   Кимберлитовый	Апатит-магнети-товая, флогопитовая, редкометалльная.   Алмазоносных кимберлитов	То же	Флюидно-магматический     То же
Малых интрузий гранитов	Лейкогранитовый	Вольфрамовая Редкоземельная   Золоторудная	Альбитит-грейзеновая Гидротермальная	Грейзеновый Плутоногенный
Щелочных гранитов и сиенитов		Молибден-сульфидная, редкометалльная, флюоритовая	Гидротермальная	Плутоногенный

 

Осадочные образования

Терригенные осадки, снесенные с бортов рифта (озерных, речных и склоновых фаций, плохо отсортированы). Сопоставляются с ископаемыми осадками грубообломочной молассоидной формации.

В условиях аридного климата в озерах формируются залежи

солей калия и

натрия,

магнезита и

фосфатов.

Широко распространены вулканогенные и вулканогенно-осадочные отложения.

Межконтинентальные рифты

 

Межконтинентальные рифты находятся на дивергентных границах плит, имеют океаническую кору и заполнены морем.

Пример. Красноморский рифт, сформировался в миоцене (ранний неоген кайнозойской эры).

 

Км

Море

Кора Океаническая кора

Кора

Км

Рис. Вертикальный разрез рифта

 

Трансформный разлом Металлоносные осадки – линзы длиной несколько км

Карбонатиты, кимберлиты

* *

Соли,

Карбонаты

Хребет спрединга

Рис. Схематический план рифта

 

Колонка	Мощность	Состав слоя
		Морская вода
		Рассол с минерализацией 270‰ (27%), температурой до 620С
	n 1 м	Монтмориллонит железистый NaAl2[AlSi3O10](OH)2·4Н2О
	Гетит FeOOH
	Сульфиды: пирит FeS2, халькопирит CuFeS2, сфалерит ZnS
	Гетит FeOOH с манганитом Mn+3O(OH) и мангансидеритом (Fe,Mn)CO3
	Сульфиды: пирит FeS2, халькопирит CuFeS2, сфалерит ZnS
		Карбонаты с проявлениями полиметаллов (Pb и Zn) и барита
		Толеитовое габбро

 

Рис. 4.8. Разрез толщи металлоносных осадков одной из впадин Красного моря

 

Таким образом, для современных межконтинентальных рифтов наиболее характерны вулканогенно-осадочные полезные ископаемые

- железомарганцевые,

- галогенные,

- колчеданные (цинково-медной) типов минерализации.

Карбонатиты

Кимберлиты.

Полезные ископаемые рифтов благодаря нахождению в отрицательных структурах могут сохраняться в ископаемом состоянии на дивергентных границах древних плит.

12.2. Минерагения тектонических обстановок существования океанов (группа океанических обстановок)

Включает три тектонических режима (класса обстановок):

- спрединговый,

- субдукционный,

- коллизионный.

 

-

 

Рис.1 Схема тектонических обстановок современных океанов.

1 – группа платформенных обстановок (кора континентальная)

Режим спрединговый (2–5)

2 – обстановка пассивной окраины континента(кора переходная);

Внутриокеаническая обстановка, условия:

2-3, 3-5, 5-6 ложа океана

3 - спредингового хребта,

4 - океанического трансформного разлома,

5 - океанического линейного хребта.

Режим субдукционный (6–9)

Обстановки активной окраины континента:

6 - зона Заварицкого-Беньофа,

7 - внешняя дуга,

8 - трог внешней дуги,

9 - магматическая дуга;

Фундамент (10–12)

10 - литосфера,

11 – астеносфера,

12 – океаническая кора.

 

12.2.1. Минерагения пассивных окраин континентов

(атлантического типа)

 

Положение: пассивные окраины расположены внутри литосферных плит, на коре переходного типа.

Тектонический режим: спрединговый.

Основной тектонический процесс: прогибание земной коры, которое приводит к накоплению мощных осадочных толщ.

Тектонические (геоморфологические) условия: шельф, континентальный склон и континентальное подножие.

 

Обозначения	Тектонические условия
Шельф	Континентальный склон	Континентальное подножие
Чехол платформы Уголь Руды Нефть	Гранитный слой		Базальтовый слой
	Тип земной коры
	Континентальный	Переходный	Океанический

Рис. 4.10. Строение пассивной окраины и ее полезные ископаемые

Континентальный шельф - подводная равнина

- ширина 80 км,

- длина n1000 км,

- глубина моря на бровке шельфа 200 – 600 м (Гаврилов, 1990),

- толщина осадков до 12 км.

Осадки шельфа сопоставляют с ископаемой терригенно-карбонатной формацией (миогеосинклинальной).

Состав полезных ископаемых определяется климатом.

1. Гумидный климат.

Формация – терригенная прибрежно-морская.

Полезные ископаемые:

а) песчано-гравийные строительные материалы,

б) прибрежно-морские россыпи (магнетитовые, касситеритовые, золоторудные и др.),

в) оолитовые бурые железняки и глауконит.

2. Жаркий аридный климат.

Формация эвапоритовая морская.

Полезные ископаемые:

а) карбонаты (известняки, доломиты),

б) сульфаты (гипс-ангидрит),

в) соли (галит).

3. Жаркий гумидный (приэкваториальный) климат.

Формация карбонатная биогермная.

Полезные ископаемые:

а) ракушечниковые известняки,

б) ракушечниковые фосфориты,

в) микрозернистые биохимические фосфориты,

г) титан-циркониевые россыпи.

 

В толще шельфовых осадков могут быть залежи нефти и газа.

В субстрате (коренных породах под шельфовыми осадками) – полезные ископаемые бывшего континента: экзогенные (уголь) и эндогенные (касситерит в Корнуэлсе).

 

Континентальный склон

высота склона 2–3 км,

ширина десятки км.

На поверхности склона глинистые мелкопесчанистые илы (силты), тонкозернистые пески. В недрах склона могут быть залежи нефти.

 

Континентальное подножие -

наклонная равнина шириной от 200 до 1000 км, протягивается до глубины 5 км.

Осадки еще более мелкозернистые: турбидиты, илы (лютиты).

Характерно циклическое строение осадков, их сопоставляют с ископаемыми отложениями флишевой формации.

Встречаются

олистостромы (греч олистос – скользкий, строма – покрывало, подстилка) – неслоистые глинистые отложения потоков разжиженного осадочного вещества с примесью гальки и гравия, описаны во флишевых отложениях Италии;

контуриты – песчано-алевритовые осадки больших глубин со знаками ряби, косой слоистостью, образующиеся под действием придонных течений.

12.2.2. Минерагения современных внутриокеанических обстановок

 

 

Рис. 2. Схема строения дна и разрез океана. Схематизировано по А.Митчеллу и М.Гарсону.

1 - обломочные и карбонатные осадки и породы шельфа, 2 - осадки склона (турбидиты), 3 - осадки подножья (лютиты),

4 - кремни и бескарбонатные лютиты равнины,

5 - известковые илы,

6 - марганцевые конкреции,

7 - щелочные базальты (подушечные лавы),

8 - пучки и рои даек,

9 - габброиды,

10 - мантия,

11 - астеносфера,

I2 кора переходная, 13 - континентальная кора.

 

1. Океанические впадины – абиссальные равнины, располагающиеся на глубинах более 4 км. Мощность осадков небольшая, местами на поверхность выходят подстилающие их базальты, габбро и серпентинизированные перидотиты.

Полезные ископаемые: аутигенные (гидрогенные) железомарганцевые конкреции, реже корки, содержащие Ni, Co, Cu. Районы скопления конкреций:

– Кларион-Клиппертон (между Гавайскими островами и Северной Америкой);

– северная приэкваториальная часть Тихого океана;

– южная приэкваториальная часть Тихого океана.

В районе Кларион-Клиппертон плотность распределения конкреций составляет 8,45–11,94 кг/м². Однако даже в этих районах оруденение является весьма рассеянным, составляя в среднем 10 000 т/км².

2. Срединно-океанические хребты - дивергентные границы плит,

- длина – n1000 км,

- ширина 400–2000 км,

- высота до 4 км.

В осевой части хребтов - рифтовая долина

- шириной 10–40 км.

- относительной глубиной 1–4 км.

Обнажается океаническая кора, которая сопоставляется с ископаемыми офиолитовыми поясами геосинклиналей.

Таблица 4.1

Петрофизическая модель океанической коры

(скомпоновано по данным А. Митчелла и М. Гарсона, 1984)

Строение океанической коры	Строение офиолитов
Интервалы глубин, км	Мощность средняя, км	Скорость продольных волн, км/сек	Состав слоя	Гидротермальные изменения	Мощность средняя, км	Состав слоя
0,0-4,6	4,6	1,50	Морская вода
4,6-4,7	0,1	1,7	Осадки дна
4,7-5,5	0,8	4,12	Подушечные лавы	Хлоритизация	1,0	Подушечные лавы
5,5-6,5	1,0	5,76	Параллельные дайки	1,2	Массивные базальты. Параллельные дайки и силлы
6,5-8,3	1,8	6,77	Метагаббро с титаномагне-титом и ильменитом	Амфиболизация	1,7	Габбро. Кумулятивное габбро
8,3-11,3 Мохо	3,0	7,42	Дуниты, пироксениты, гарцбургиты схромшпинелями, платиноидами	Серпен-тиниза-ция	1,0	Кумулятивные пироксениты. Дуниты
11,3-...		8,2	Неизмененные гарцбургиты			Тектонизированные гарцбургиты с подчиненными дунитами

 

Лекция 5. 2015. 23.03.15

С подводной гидротермальной деятельностью (курильщиками) связаны проявления вулканогенно-осадочных полезных ископаемых:

- оксидные кобальтоносные железомарганцевые конкреции и корки,

- сульфидные медно-цинково-железные скопления (сфалерит, пирит, халькопирит с ангидритом, баритом, опалом).

Морская вода

 

Лавы подуше-

чные

Комплекс

параллель-

ных даек габбро

 

Магматическая камера

Рис. 4.12. Схема рециклинга (конвекции) морской воды, приводящего к образованию в восстановительных условиях сульфидных, а в окислительных – оксидных руд

 

3. Океанические трансформные разломы

- пересекают и смещают спрединговые хребты,

- протягиваются на n10 и n1000 км,

- прослеживаются за пределами рифтов и даже на континентах.

Образуются при остывании океанической коры (контракционные).

 

Океан

Трансформный сегмент (сбросо-сдвиг)

СОХ

 

Нетрансформный сегмент (сдвиг)

 

 

Проявления полезных ископаемых

 

Части разломов, заключенные между смещенными хребтами, называются трансформными сегментами, а расположенные за их пределами – нетрансформными. Для трансформной части разломов характерны сбрососдвиги, а для нетрансформной – сдвиги.

Проявления полезных ископаемых тяготеют к участкам пересечения спрединговых хребтов разломами (рудным узлам). Это

- серпентиниты с хромшпинелидами,

- габбро с титаномагнетитами,

- базальты с гидротермально-осадочными проявлениями

а) гидроксидов и оксидов железа и марганца (зоны Романш и Вема на Срединно-Атлантическом хребте),

б) барита (зона разлома Сан-Клементе, столбы рыхлого барита имеют высоту до 10 м и отличаются повышенным содержанием железа, алюминия и марганца).

4. Асейсмичные острова за пределами границ плит (Гавайские острова в Тихом океане, хребет Китовый в Атлантическом океане).

Магматические породы:

- щелочные базальты (преобладают),

- карбонатиты (Канарские острова и острова Зеленого Мыса)

Полезные ископаемые неизвестны.

Происхождение: как и на континентах, это следы «горячих точек».

Вывод: главные обстановки накопления полезных ископаемых:

- экзогенных –шельфы,

- эндогенных – СОХи и трансформные разломы.

 

12.3. Минерагения активных окраин континентов (тихоокеанского типа)

Режим субдукционный

Располагаются на конвергентных границах плит.

Различают активные окраины:

- островодужные (япономорского типа),

- приконтинентальные (андского типа).

 

Островодужные обстановки

 

 

 

Рис. 4.14. Отрыв островной дуги от континента при крутой субдукции под углом 45-80^о океанической плиты под континентальную

 

 

Минерагения

Лекция 4-2017. 25.09.2017

Изучили

Часть 1. Общая минерагения

Раздел 1. Основные понятия

Понятие о минерагении. Содержание дисциплины. Основная литература

1. Генетические типы месторождений полезных ископаемых

2. Геологические формации и их совокупности

3. Минерагенические формации горных пород

4. Понятие о палеотектонических обстановках

5. Классификация палеотектонических обстановок

6. Минерагеническое районирование земной коры

7. Методология, принципы и методы минерагенических исследований

История развития минерагении

В истории минерагении можно наметить четыре этапа.