Рундквист Д., Ю. Гатинский, А. Ткачев. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ И СУПЕРКРУПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ


Начиная с 1980-х годов интерес к образованию и закономерностям размещения крупных и суперкрупных месторождений полезных ископаемых непрерывно растет. Развитие теории металлогенического анализа, начавшееся в 60-70-е годы XX в., позволило перейти от прогноза соответствующих перспективных территорий к оценке возможных потенциальных их ресурсов в количественном выражении. С другой стороны, принятые теперь методики позволяют совершенствовать критерии оценки интересующих нас регионов, а глобальное обобщение данных по природным ресурсам, запасам, добыче полезных ископаемых, проведенное в США, Канаде, Австралии, Франции, убедительно свидетельствует: практически все сырьевые запасы базируются именно на таких месторождениях-гигантах.

В России около 70% запасов полезных ископаемых сосредоточено в гигантских и крупных месторождениях, составляющих 5% от общего их количества, но в сумме обеспечивающих более 50% объема добычи минерального сырья.
Среди них можно назвать залежи железных руд Курской магнитной аномалии, хромитов и апатитов на Кольском полуострове, слюд (мусковита) в Карелии, никеля, меди, платины и палладия в районе Норильска (север Красноярского края), золота на севере Иркутской области и в верховьях реки Колымы, алмазоносные кимберлитовые трубки в Центральной Якутии, олова на северо-востоке Якутии и Чукотке, редкие металлы в Туве и Восточном Саяне.
Из зарубежных можно упомянуть месторождения ртути на юге Испании, меди и полиметаллов в Польше, олова на юго-западе Англии, в Южном Китае, Малайзии и Индонезии, редкоземельные элементы на севере Китая, золота и алмазов в ЮАР, бокситов в Гвинее, фосфатов в Египте и Марокко, меди, свинца, цинка, редких металлов и урана в Австралии и др.

В Российской академии наук с 2003 г. проводят исследования по программе «Крупные и суперкрупные месторождения стратегических видов минерального сырья: геологические особенности, условия формирования, фундаментальные проблемы комплексного освоения и глубокой переработки». К выполнению задачи привлечены 22 института Отделения наук о Земле РАН. В рамках программы в Государственном геологическом музее им. В.И. Вернадского составлена электронная «Металл oкeаническая карта крупных и суперкрупных месторождений» масштаба 1:2 500 000. Ее анализ и сопровождающей базы данных показывает приуроченность рассматриваемых месторождений к пяти глобальным металлогеническим поясам (Тихоокеанскому, Периатлантическому Центрально-Азиатскому. Средиземноморскому, Афро-Азиатскому) и к аналогичным крупным металлогеническим провинциям на щитах древних платформ. Не столь закономерно распределение таких полезных ископаемых в пределах чехлов древних и молодых платформ, где, скорее, можно говорить о различных типах оруденения, связанных с характером отложения осадочных пород, палеогеографическими и палеоклиматическими условиями.
 
Основные крупные и суперкрупные месторождения и металлогенические пояса


ГЛОБАЛЬНЫЕ МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИЕ ПОЯСА
Эти пояса развивались в основном в фанерозое (в последние 540 млн лет), в отдельных случаях — с конца мезопротерозоя — начала неопротерозоя (1200—850 млн лет назад). Наиболее активно рудонакопление шло на границах океанических и континентальных плит при преобладании геодинамических обстановок пассивных и активных окраин последних, островных дуг, зон коллизии (столкновения континентов) и рифтогенеза. Наиболее распространенными и продуктивными в пределах этих поясов являются, несомненно, активные окраины лигосферных плит (исключение составляет Афро-Азиатский пояс).
Так, Тихоокеанский обрамляет с востока Сибирскую, Кшайскис и Австралийскую платформы, а также ряд срединных массивов на северо-востоке России и на Индокитайском полуострове, с запада — обе Американские платформы, с юга — Антарктическую Многократное проявление различных геодинамичсских процессов в пределах этого пояса привело к необычайному богатств} и разнообразию типов оруденения, что повышает вероятность обнаружения здесь новых крупных и суперкрупных месторождении. Отметим четкую зональность рассматриваемого пояса, впервые установленную академиком Сергеем Смирновым в 1946 г.: к его внутренним зонам приурочено колчеданное и медно-порфировое оруденение, а к внешним — редкие металлы.
Вместе с тем результаты геофизических исследовании указывают на существенную неоднородность строения земной коры в ряде узлов Тихоокеанского пояса, что, по-видимому, повышает се проницаемость для флюидов (разогретых восходящих потоков газов различного химического состава) и рудных растворов. Наиболее перспективными в этом oi ношении являются, на наш взгляд, комплексы кайнозойских (последние 70 млн лет) активных окраин в центральном и северном сегментах Анд в Южной Америке, Восточной Индонезии, Папуа-Новой Гвинее, в западной части Филиппин (медно-порфировое и медно-молибденопорфировое оруденение, часю с золотом и серебром) и позднемезозойских (140—70 млн лет назад) охотско-чукотского и катазиатского типов на северо-востоке России и в Юго-Восточном Китае (месторождения золота, серебра, вольфрама, молибдена и др.).
Высоки также перспективы зон растяжения коры, рифтогенеза и внутриплитного магматизма в позднем мезозое на северо-востоке России (олово) и в кайнозое на западе США, в Южном Китае, Северном Вьетнаме и Восточной Австралии (полиметаллы, олово, вольфрам, бор, бериллий, редкоземельные элементы и др.). Ряд таких узлов скопления крупных и суперкрупных месторождений совпадают с результатами кластерного анализа плотности их распределения.
Периатлантический пояс приурочен к палеозойским (570—250 млн лет назад) складчатым сооружениям Аппалачей, Ньюфаундленда и Западной Европы. С востока он обрамляет Севере-Американскую, а с запада — Восточно-Европейскую платформу и сформировался в основном при развитии и закрытии раннелштеозойского океана Япетуса (570—400 млн лет назад).
С этим поясом мы пространственно объединяем (в известной мере условно) поздпепалеозойские складчатые зоны Западной и Центральной Европы, возникшие при закрытии около 250 млн лет назад другого древнего океана — Палеотетиса. В целом же единство Периатланти-ческого пояса было нарушено в конце мезозоя—кайнозое при раскрытии Северной Атлантики. Зональность роднит его с Тихоокеанским: к внутренним частям приурочены колчеданные месторождения, к внешним — редкие металлы. Однако на востоке Северной Америки положение данных зон по отношению к Атлантике противоположно отмеченному выше для Тихоокеанского пояса, что вызвано более молодым возрастом океанической впадины в первом. Но в целом металлогения и здесь укладывается в довольно простую схему, в которой наиболее перспективными на открытие новых крупных проявлений оруденения следует считать палеозойские островодужные и орогенные (коллизионные) комплексы на востоке США, юго-востоке Канады, в Испании, Португалии, Франции и на юго-западе Англии (полиметаллические массивные сульфидные руды, олово, вольфрам, литий, мусковит, флюорит и др.). Представляют интерес и палеорифтовые структуры палеозоя и мезозоя в Испании, Франции, Германии (ртуть, флюорит, барит, оолитовые (с округло-зернистой структурой) железные руды).

Центрально-Азиатский пояс расположен между Восточно-Европейской, Сибирской, Таримской (Северо-Западный Китай) и Северо-Китайской платформами с ответвлением между последней и платформой Янцзы (Южный Китай). Он формировался с мезопротерозоя до середины мезозоя и отвечает периоду развития Палеоазиатского океана от раскрытия до окончательного закрытия. Его зональность выражена слабее по сравнению с предыдущими, что объясняется сложностью строения вмещающих складчатых комплексов и их частичным перекрытием чехлами впадин и молодых платформ.

На Урале преобладают месторождения внутренней и промежуточной зон (медно-колчеданные, магматические и метасоматические железорудные, золотые), в Центральной Азии и Забайкалье — внутренней и внешней (медно-порфировые, редкие металлы). Оценивая вероятность открытия новых крупных и суперкрупных месторождений в Центрально-Азиате ком поясе, необходимо прежде всего обратить внимание на комплексы палеозойских и ран немезозойских активных окраин (медно-порфировое оруденение, молибден и др.), коллизионных зон, особенно на участки развития разрывных нарушений в терригенных породах (золото), а также на районы проявления щелочного магматизма в пределах плит (тантал, ниобий, бериллий и др.).

Средиземноморский пояс по своей природе во многом сходен с предыдущим, отличается только молодым возрастом (в основном мезозой—кайнозой) и более четкой зональностью. Он приурочен к складчатому орогенному поясу того же названия и заключен между древними и прилегающими позднепатеозойскими Восточно-Европейской, Таримской, Южно-Китайской платформами на севере, Африканской, Аравийской и Индийской на юге. Говоря о зональности пояса, следует отметить приуроченность к его южной, а на востоке — западной (гондванской) части большинства месторождений, возникших на пассивных окраинах (фосфориты, марганец, полиметаллические залежи), и проявлений, связанных с надвиганием и последующим латеритным (происходящим в условиях жаркого климата) выветриванием пластин тектонически внедренных ультраосновных пород (никель). В то же время северная и восточная части пояса наиболее богаты медно-порфировыми, редкими металлами и другими месторождениями, связанными с субдукционным и коллизионным вулканизмом и интрузиями. Именно эти последние типы оруденения наиболее перспективны в пределах всею пояса с точки зрения выявления новых крупных и суперкрупных месторождений.

Афро-Азиатский пояс тянется от Восточно-Африканской рифтовой системы (с ответвлением в сторону Красного моря) вдоль современной пассивной окраины Аравии, систем разломов Пакистана, Памира и Центральной Азии до Байкало-Становой зоны на востоке Азии. Наиболее характерная особенность кайнозойской геодинамики здесь — преобладание процессов растяжения и утонения континентальной коры вплоть до полного ее разрыва в Красноморском рифте, крупных сдвиговых перемещении прилегающих блоков и разнообразных проявлении магматизма в пределах плит — от кислого и щелочного до основного. На юге пояса процессы рифтогенеза начались еще в середине мезозоя, при распаде этой части Гондваны, и сопровождались внедрением карбонатитов с оруденением редкоземельных элементов и стронция в Малави. Севернее, в Танзании и Кении, с ранними стадиями кайнозойского рифтогенеза связано образование алмазоносных кимберлитовых трубок в эоцене (50—34 млн лет назад) и гидротермальных флюоритовых проявлений вдоль разломов в миоцене (23—5 млн. лет назад). В оси Красноморского рифта в илах установлено крупное эксгаляционно-осадочное полиметаллическое месторождение Атлантис.

На основе сказанного наметим наиболее вероятную зональность месторождений в пределах этого пояса. К осям рифтов могут быть приурочены проявления полиметаллических руд типа красноморских или связанные с вулканитами контрастной серии. В бортовых частях структур на ранних стадиях рифтогенеза со щелочными оливиновыми базальтами и континентальными лавами основного состава обычно ассоциируют расслоенные, часто дифференцированные габбро-норитовые интрузивные породы аналогичного состава с сульфидным медно-никелевым оруденением и минералами платиновой группы. На более зрелых стадиях к бортам рифтов приурочено внедрение гранитоидов повышенной щелочности, щелочных и щел очно-ультраосновных интрузий с карбонатитами. Они несут широкий комплекс оруденения от оловянно-вольфрамового до ниобиевого и редкоземельных элементов. Таким образом, по аналогии с другими рифтогенными структурами можно ожидать открытие новых месторождении и в пределах Афро-Азиатского пояса.

Плотность распределения крупных месторождений
 
МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИЕ ПРОВИНЦИИ НА ЩИТАХ ДРЕВНИХ ПЛАТФОРМ

Щиты платформ весьма разнородны по своему строению. В них присутствуют архейские ядра древних кратонов (3,6—2,5 млрд. лет) и аккреционно-коллизионные пояса палеопротерозойского (2,0—1,6 млрд. лет), мезо- и неопротерозойского (1,4—0,6 млрд. лет) возраста. Складчатые комплексы архея и палеопротерозоя на отдельных участках перекрыты протоплатформенными чехлами. Широкое развитие на щитах имеют магматические комплексы внутриплитной активизации. Каждый из них обладает своей спецификой металлогении. Ввиду различий в возрасте, строении, проявлении внутриплитнои активизации и характеристик кратонов Северного (Лавразийского) и Южного (Гондванского) рядов далее они рассматриваются раздельно.

Северный включает структуры Балтийского, Украинского, Алданского и Канадского щитов. Они характеризуются более молодым, чем у южных, возрастом зелено-каменных (сложенных измененными вулканическими породами основного состава) поясов (3,1—2,7 млрд. лет) высокой степенью метаморфизма (вплоть до гранулитов) вулканических комплексов ультраосновного состава этих поясов и других пород архея, широким развитием массивов анортозитов (магматических пород основного состава). Среди протерозойских орогенных структур большие площади, чем на юге, занимают палеопротерозойские.

Оценивая в целом металлогению архейских кратонов и протерозойских орогенов этого ряда, отметим: важны и перспективны для новых находок месторождения железистых кварцитов (джеспилитов), колчеданные залежи полиметаллов с золотом в зеленокаменных поясах архея и на активных окраинах палеопротерозоя, лития, тантала и слюды в пегматитах, титана, железа, ванадия с анортозитами (темноцветными интрузивными породами основного состава) и никеля, меди, кобальта, хрома и редкоземельных элементов с расслоенными интрузиями. Среди разновозрастных активизационных (внутриплитных) проявлении наибольшее значение имеют щелочные и шелочно-карбонатитовые интрузии с бериллием, цирконием, танталом, иттрием, ниобием, редкоземельными элементами, ураном, апатитом и флюоритом.

Кратоны и аккреционно-коллизионные пояса Южного ряда, приуроченные к докембрийским щитам Южной Америки, Африки, Индостана, Китая и Австралии, начали развиваться 3,6 млрд лет назад, а уже 700 млн лет спустя на некоторых из них накапливался протоплат-форменный чехол. Это говорит о значительно более древнем возрасте континентальной литосферы этого ряда. Степень метаморфизма пород зеленокаменных поясов здесь слабее, чем на Севере, в связи с чем обычны мало измененные коматииты (древние лавы ультраосновного состава). На них значительно реже встречаются основные массивы анортозитов и в то же время присутствуют весьма древние алмазоносные кимберлиты вплоть до ранне-мезопротерозойских. Металлогенические провинции щитов этого ряда более многочисленны.

Сопоставляя металлогению крупных и суперкрупных месторождений обоих рядов древних щитов, нетрудно заметить: в структурах Гондванского ряда наряду с общими с Лавразийским рядом железистыми кварцитами, редкометаллическими пегматитами, расслоенными основными интрузиями с хромом, минералами платиновой группы, медью, никелем появляются новые типы оруденения, неизвестные или слабо развитые на Севере. Это прежде всего гигантские месторождения золота и урана в проточехлах (Витватерсранд, ЮАР), широко распространенные на южных щитах полиметаллические рудные запежи среди осадочных пород, суперкрупные золото-сурьмянистые месторождения. Более широкий возрастной диапазон характерен здесь для алмазоносных кимберлитов и щелочно-карбонатитовых интрузий с фосфором, медью, ниобием, редкоземельными элементами и т.д. Шире представлены залежи латеритных* бокситов, осадочных фосфатов и железных руд. Для всех перечисленных типов можно ожидать открытие новых крупных месторождений в рассмотренных провинциях.
По данным кластерного анализа, самые большие узлы скопления крупных и суперкрупньгх месторождений расположены на востоке Канадского, на севере Балтийского и на Алданском щите, а также на щитах Южной Америки, Южной Африки и Западной Австралии.


МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ЧЕХЛАХ ПЛАТФОРМ И СРЕДИННЫХ МАССИВОВ

Среди проявлений полезных ископаемых, приуроченных к неопротерозойским и фанерозойским чехлам платформ и срединных массивов выделяются две самостоятельные группы. Первая — осадочные, хемогенные (образовавшиеся при осаждении из раствора), инфильтрационные и остаточные месторождения, находящиеся непосредственно в стратифицированных толщах чехлов, вторая — связанные с внутриплитной магматической активностью.

Осадочные и осадочно-вулканогенные комплексы и коры выветривания содержат месторождения, которые почти никогда не образуют протяженных металлогенических поясов или крупных провинций. Закономерности их размещения определяются не столько тектоническими и геодинамическими характеристиками, сколько обстановкой осадкообразования, палеогеографическими и палеоклиматическими условиями. Это преимущественно оолитовые проявления железных руд палеозойского, мезозойского и кайнозойского возраста, мезозойские и кайнозойские месторождения марганца с зонами окисления, инфильтрационные проявления урана.
 
Классические телетермальные месторождения свинца и цинка миссисипского типа в палеозойском чехле Северо-Американской платформы (США) и их аналоги на других платформах возникли под действием глубинных минерализованных вод. Отметим также осадочные фосфориты и латеритные коры выветривания преимущественно кайнозойского возраста, формировавшиеся главным образом в тропическом и субтропическом климате, с огромными залежами бокситов, железа, никеля и кобальта. Среди крупных и суперкрупных хемогенных месторождении следует назвать палеозойские и мезозойские соли. Широкое развитие имеют речные и прибрежно-морские россыпи на чехлах платформ, главным образом кайнозойские россыпи алмазов Можно предположить, что практически каждый из перечисленных типов перспективен на открытие новых крупных и суперкрупных месторождений.

Комплексы внутри плитного магматизма в пределах чехлов встречаются значительно реже. Прежде всего следует выделить расслоенные основные и ультраосновные интрузии, часто приуроченные к краевым зонам континентальных лавовых полей основного состава. С ними связаны месторождения железа, титана, вольфрама, меди, никеля, элементов платиновой группы, кобальта. К породам основного состава с повышенным содержанием щелочей и карбонатов приурочены проявления фосфора, риобия, редкоземельных элементов, иттрия, скандия, флогопита (слюды, богатой магнием). С зонами мезозойского рифтогенеза связаны крупные гидротермальные месторождения меди и мышьяка. Алмазоносные кимберлиты прорывают породы чехла на Русской и Сибирской платформах (девон), в ЮАР (кембрий и мел), в Анголе и Конго (мел), в Танзании (палеоген). К палеогену приурочено образование алмазов в образовавшейся в результате удара метеорита структуре Попигай на севере Сибирской платформы (вблизи побережья моря Лаптевых). Для большей части перечисленных типов проявлений внутриплитного магматизма в платформенных чехлах имеются перспективы обнаружения новых крупных и суперкрупных месторождений.

Установленные закономерности приуроченности поясов и провинций распространения крупных и суперкрупных месторождений к тектоническим и геодинамическим структурам являются лишь первым приближением в проводимом нами анализе. Важнейшее значение имеет связь этих месторождений с глубинными аномалиями в строении континентальной земной коры и подстилающей верхней мантии, выявленными по результатам геофизических исследований. Привлечение к тектоническому и металлогеническому анализу данных геофизики, чем в настоящее время занимается авторский коллектив рассматриваемого проекта, позволит в итоге выйти на обоснованный прогноз открытия новых крупных и суперкрупных месторождений.
 
 
Академик Дмитрий РУНДКВИСТ, научный руководитель Государственного геологического музея им В И Вернадского РАН,
доктор геолого-минералогических наук Юрий ГАТИНСКИЙ, главный научный сотрудник того же музея,
кандидат геолого-минералогических наук Андрей ТКАЧЕВ, старший научный сотрудник того же музея