Дрейф материков и глобальная эволюция Земли

ДРЕЙФ МАТЕРИКОВ И РАЗМЕЩЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Гипергенные и экзогенные месторождения

Становление и развитие концепции новой глобальной тектоники и построенные на ее основе геодинамиче- ские модели позволяют с новых позиций рассмотреть строение и эволюции рудных поясов и провинций. Исходя из теории тектоники литосферных плит и значительной роли горизонтальных движений становится возможным существенное уточнение региональной геотектонической обстановки, когда происходило формирование как эндогенных, так и экзогенных полезных ископаемых. Кроме того, удается выявить условия формирования полезных ископаемых, сосредоточенных в континентальной и океанической коре и в различных крупнейших геоструктурных элементах Земли (островные дуги, рифтовые зоны, зоны трансформных разломов и т. д.).

В подавляющем большинстве случаев использование актуалистического метода исследования дает возможность выявить условия образования и закономерности размещения месторождений многих полезных ископаемых. Современная геодинамическая обстановка на континентах и островных дугах позволяет наблюдать, как протекают различные экзогенные и эндогенные процессы, способствующие формированию тех или иных полезных ископаемых.

Одной из главнейших особенностей при прогнозировании гипергенных месторождений полезных ископаемых и обосновании региональных и локальных критериев их поиска является разработка объективной концепции их генезиса, учитывающая как тектоническую обстановку, так и палеокли- мат. Целый ряд полезных ископаемых обладает достаточно четкой приуроченностью к определенным геологическим формациям, основным типам структурных элементов земной коры. Например, хромиты обычно залегают в ультрабазитах, образованных в риф- товых зонах срединно-океанических хребтов.

В пределах платформ и кристаллических щитов известны многие крупнейшие месторождения полезных ископаемых, весьма разнообразных в генетическом отношении и принадлежащих к различным промышленно- генетическим типам. Отдельные месторождения, приуроченные к фундаменту платформ, были образованы в доплатформенную стадию и ниже не ра ссматрив аются.

На платформенной стадии развития в основном возникли месторождения так называемого экзогенного типа. К их числу относятся месторождения металлоносных кор выветривания и каолинов, бокситов, континентальных и прибрежно-морских россыпей (россыпи золота, платины, олова, алмазов, титана), нефти и газа и т. д.

Кроме экзогенных месторождений для платформенной стадии характерен комплекс эндогенных месторождений, чье образование связано с многофазными кольцевыми глубинными интрузиями. К ним относятся месторождения апатитоносных нефелиновых сиенитов (Кольский полуостров), апа- тит-магнетитовых руд (Уганда, Южная Африка). Платформенными эндогенными месторождениями являются алмазоносные кимберлитовые трубки взрыва, а также месторождения, связанные с платформенным трапповым вулканизмом.

Более подробно рассмотрим месторождения бокситов. Мелкомасштабность палеоклиматических реконструкций, неопределенность возраста некоторых бокситоносных отложений, ошибочные представления о современном или четвертичном возрасте ла- теритных покровов, распространенных в пределах современного экваториального пояса, и предполагаемая некоторыми исследователями гидротермальная или хемогенная природа месторождений бокситов способствовали возникновению недостаточно четкой трактовки физико-географических условий образования бокситов. Проведенные в последние годы детальные палеогеографические, в том числе и палеоклиматические, исследования убедительно показали, что лате- ритный процесс как в настоящее время, так и в геологическом прошлом развивается в экваториальном и тропическом поясах со среднегодовыми температурами выше 22° С, причем в областях с равномерным и обильным увлажнением. В качестве современного эталонного латеритного процесса принимается обстановка формирования бокситов на Гавайских островах. Условия денудации и состав конечных продуктов выветривания здесь теснейшим образом связаны с ландшафтом. В пределах тропических влажных лесов со среднегодовыми температурами 25—28°С в верхней части профиля выветривания накапливается гибб- сит, а в районах с сезонным увлажнением (ландшафт ксерофильных лесов) гидроокислы железа и алюминия образуют кирасу конкреционного строения (Nicolas, Bilgen, 1979).

Образование месторождений бокситов элювиального и осадочно-элю- виального классов теснейшим образом зависит от баланса тепла и влаги на земной поверхности. Неравномерное распределение солнечной радиации, изменение радиационного баланса во времени и связанное с этим изменение, циркуляционных особенностей атмосферы оказывали влияние на возникновение и размещение месторождений бокситов.

Наиболее интенсивное бокситооб- разование осуществлялось в среднем девоне, в раннем карбоне, в середине и в конце меловой эпохи и в эоценовую эпоху. Перечисленные эпохи боксито- образования соответствуют глобально выраженным периодам наивысшей гумидизации климата и высокого температурного режима. Хотя наличие очень высоких среднегодовых температур не приостанавливает процессов бокситообразования, но одновременно с увеличением температур уменьшается влажность, которая и в данном случае регламентирует интенсивность преобразования алюмосиликатных пород. Среднегодовая изотерма 18° С служит границей формирования элювиальных и осадочно-элю- виальных месторождений бокситов.

Преобладающая часть месторождений бокситов элювиального класса была сформирована в эоценовое и неоген-четвертичное время. Небольшие месторождения этого класса известны в раннем карооне и в меловом периоде. Основная масса месторождений бокситов осадочно-элювиального класса приурочена к среднему девону, раннему карбону, меловому периоду и миоценовой эпохе. Важнейшие в промышленном отношении осадочно- элювиальные бокситы карстового типа были образованы в среднем девоне и миоцене в пределах подвижных поясов, а в меловой период как в подвижных поясах, так и на платформах.

Все известные месторождения бокситов могут быть сгруппированы в виде определенных рудных поясов различной ширины и протяженности. Рудные пояса подчиняются определенной закономерности. Палеозойский бокситовый пояс приурочен к областям каледонид, пермо-триасовый — к герцинидам, а мезозойский и кайнозойский — к киммеридам и альпийскому поясу.

Знание причин, регламентирующих течение бокситорудного процесса, и пространственное распределение бокситовых месторождений различного генетического типа, с одной стороны, позволяют оценить степень достоверности различных геодинамических моделей, с другой — дают возможность проводить глобальное и региональное прогнозирование. Появление новых, более усовершенствованных геодинамических моделей и новые данные о происхождении бокситов дают основание выявить закономерности географического распространения бокситов в связи с концепциями новой глобальной тектоники. С этой целью были использованы глобальные модели JI. П. Зоненшайна, А. И. Городницко- го, Е. Р. Канасевича, П. Мореля и Э. Ирвинга.

На всех моделях месторождения бокситов располагаются в низких широтах по обе стороны от экватора. В это время в северном полушарии на Восточно-Европейском континенте возникло Вежаю-Ворыквинское (Средний Тиман) месторождение, а на его активной окраине — Южно-Уральская группа месторождений. В пределах Палео-Уральской островной дуги были сформированы месторождения Северо-Уральского бокситового рудного пояса.

Ранний карбон — формирование Уральского океана и превращение системы островных дуг в активную континентальную окраину. Бокситовые месторождения, как и ранее, располагались на Еврамериканском континенте по обе стороны от экватора. В северной приэкваториальном области Еврамериканского континента находились Тихвинское, Северо- Онежское, Южно-Тиманское. В южном полушарии на активной окраине Северо-Американского континента были образованы отдельные месторождения бокситов в США (ныне они расположены в штатах Миссури, Пенсильвания).

Исходя из климатических особенностей девонского и раннекарбонового времени представляется маловероятным возможность нахождения месторождений бокситов в пределах Сибирского континента. В то время этот континент располагался значительно севернее 30° и в его пределах температуры были сравнительно низкими. Маловероятно образование бокситов в пределах Гондванского мегаконти- нента, основная часть которого, за исключением Иранской и Индостан- ской глыб, находилась в средних и высоких широтах южного полушария.

В триасовый период месторождения бокситов также располагались в приэкваториальной зоне. К этому времени приурочен распад Пангеи и посте- 'пенный отход Северо-Американского континента от Евразиатского материка и Южной Америки — от Африки. Несмотря на наличие благоприятного субстрата и даже нахождение многих континентальных глыб в приэкваториальной части, формирование бокситов было весьма ограниченным. Только в тех районах, где обеспечивалось высокое увлажнение, как, например, на островах или микроконтинентах в пределах Тетиса, появились небольшие по размерам бокситовые залежи.

Основная масса бокситов мелового возраста сосредоточена на островных поднятиях и микроконтинентах, расположенных в пределах Тетиса, который к этому времени начал замыкаться. Отсутствие бокситов нижнемелового возраста в Австралии может быть объяснено только тем обстоятельством, что данный континент в то время располагался за пределами экваториального и тропического поясов.

Наиболее благоприятные условия для бокситообразования во второй половине мелового периода существовали на Южно-Американском и Африканском континентах. Высокий температурный режим, большое количество атмосферных осадков и равномерное их распределение в течение года, наличие приподнятых выровненных возвышенностей, покрытых тропическими влажными лесами, способствовали возникновению мощных кор выветривания. Хотя они в настоящее время не сохранились, но высокозрелые продукты их размыва, а также обломки латеритных (структурных) бокситов довольно часто встречаются в толще континентальных отложений крупнейших впадин Центральной Африки.

Существование в меловой период в Евразии сравнительно высоких среднегодовых температур (до 22—24° С) и благоприятных ландшафтных обстановок (низменные приморские слабовсхолмленные равнины, покрытые влаголюбивыми лесами) способствовало возникновению кор выветривания и дополнительной переработке ранее сформированных элювиальных и осадочно-элювиаль- ных бокситоносных отложений. Хотя Евразия в течение юрского и мелового периодов располагалась в средних широтах северного полушария, здесь господствовал тропический климат. В это время северная граница тропического пояса проходила примерно по широте 45—50°. Довольно большой радиационный баланс и высокая влажность, обусловленная как близостью океанов (Тетис, Северная Атлантика), так и значительной площадью эпиконтинентальных морей, способствовали возникновению бокситовых месторождений не только в пределах подвижных поясов, но и на платформах.

Вместе с тем процесс бокситообразования протекал избирательно, и его масштабность по сравнению с экваториальными областями была меньшей. Это было вызвано в первую очередь тем обстоятельством, что общее количество солнечной радиации, приходящееся на тропический пояс, ниже, чем на экваториальный. Меньший баланс тепла хотя и не приостанавливал течение процесса бокситообразования, но в конечном счете способствовал сокращению элювиального покрова. Разница в тепловом балансе между экваториальным и тропическим поясами отражалась прежде всего на степени переработки пород различного состава.

Основная масса бокситов экваториального пояса была образована за счет преобразования пород кислого состава (Теняков и др., 1980). Однако в тропическом поясе развитие элювиальных бокситов и выветривание слабее обеспечивалось ресурсами тепла. В этой ситуации процесс преобразования горных пород протекал избирательно и породы кислого состава в большинстве случаев в своей приповерхностной части и не могли дать значительного количества минералов свободного глинозема. Поэтому бокситы. мелового возраста, известные на платформах Евразии, генетически связаны со стадийным преобразованием пород основного и среднего состава.

В палеогене континенты занимали примерно такое же положение, как и в современную эпоху. В то время были образованы кру пн е й шие э л юв и а л ь - ные месторождения бокситов. Все известные месторождения этого класса сосредоточены в экваториальном поясе и приурочены к ландшафтам влажных экваториальных лесов. Формирование месторождений осадочно- элювиального класса происходило в ограниченных масштабах и сосредоточено в тропическом поясе. В условиях тропического климата возникло Арканзасское месторождение (США), а также целый ряд более мелких месторождений и проявлений на островных поднятиях Западного Средиземноморья.

Формирование элювиальных бокситов в палеоцен-эоценовое время, вероятно, было наиболее интенсивным за всю фанерозойскую историю и происходило в пределах ландшафтов влажных экваториальных лесов (Бразильский и Либерийский щиты, Северная Австралия). С течением времени по мере увеличения площади областей с переменно-влажным климатом масштабность и интенсивность боксито- ворудного процесса сокращались.

В миоценовую эпоху осадочно-элю- виальные бокситы были сформированы на крупных островных поднятиях в пределах океанических плит и на островных дугах (месторождениеЯмайки и др.). В это же время продолжалось образование бокситов на платформах Африки и Южной Америки.

В голоценовую и современную эпохи бокситообразовательные процессы в небольших масштабах продолжались на довольно ограниченных областях, занятых влажными экваториальными лесами. При этом основная масса бокситов приурочена к островным поднятиям, расположенным в пределах обширных океанических плит.

Таким образом, на протяжении фанерозоя бокситообразование протекало с различной интенсивностью и тесно было связано не только с общим балансом тепла и влаги на земной поверхности, но и с положением на земной сфере континентальных и океанических литосферных плит и островных дуг.

Бокситообразование осуществлялось не только на положительных структурах континентальных литосферных плит, но и в пределах активных континентальных окраин и на островных дугах. Меньшую роль в общем балансе играют месторождения бокситов, связанные с океаническими плитами и приуроченные к различным островным поднятиям.

Достаточно четко прослеживается приуроченность крупнейших месторождений бокситов к экваториальному равномерно-влажному климату. Их возникновение контролировалось и регламентировалось положением континентальных и океанических плит в низких широтах. Образование бокситов в меловой период, в палеоценовую и эоценовую эпохи, на территории Советского Союза осуществлялось в условиях тропического климата и протекало только в ландшафтно-климати- ческих обстановках, характеризующихся наиболее высоким для данного пояса балансом тепла.

Теперь обратимся к рассмотрению палеогеографических условий образования россыпей. Тесная зависимость формирования континентальных и прибрежно-морских россыпей от климата, геоморфологических особенностей территории и состава субстрата вряд ли может подвергаться сомнению. Один из важных критериев прогнозирования месторождений россыпей основывается на связи как континентальных, так и прибрежно-мор- ских россыпей с орогенетическими периодами. Образование россыпей по времени совпадает с периодами развития интенсивного подъема поверхностей материков и последующим размывом их продуктов.

Континентальные россыпи, а главнейшие в промышленном отношении — аллювиальные, приурочены к наиболее устойчивым структурным элементам платформ. Так, например, древние россыпи в пределах Восточно- Европейской платформы тяготеют к Украинскому щиту, Воронежской и Тиманской антеклизам.

Крупнейшие современные при- брежно-морские россыпи приурочены к пассивным окраинам континентов.

Такими являются россыпи алмазов в Южной Африке, ильменитовые и ру- тиловые россыпи в Индии и Австралии, россыпи титаномагнетита и магнетита в Японии, цирконовые, мона- цитовые и содержащие редкие земли, торий и уран россыпи в Индии. По всей вероятности, к этому же типу должны быть отнесены оловоносные россыпи Малайзии, развитые в тыльной части плиты, несущей Зондскую островную дугу. Вероятно, многие крупнейшие россыпные месторождения геологического прошлого при- брежно-морского генезиса были сформированы на пассивных континентальных окраинах, в пределах которых интенсивно протекали процессы выветривания.