Глава 11. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (1119273), страница 2
Текст из файла (страница 2)
рис. 6.20 и 11.2). Мобилизация рудных элементов и ихперенос в континентальную кору происходит благодаря процессам дегидратации ипереплавления в зонах поддвига плит пород океанической коры и затянутых в эти же зоныпелагических и терригенных осадков. При этом освобождается много связанной вгидросиликатах воды, и возникают мощнейшие горячие и минерализованные флюидныепотоки, переносящие с собой в континентальную кору большое количество преждерассеянных элементов.Рис.
11.2. Металлогеническая зональность островной дуги, по А. Митчеллу и М. Гарсону (1984)Реакции дегидратации пород океанической коры в зонах поддвига литосферныхплит во многом протекают по обратной (по сравнению с рифтовыми зонами) схеме – сусвоением уже выделившихся соединений, например SiO2 и (Сa,Mg)CO3, и сосвобождением новых компонентов. В противоположность рифтовым зонам ихосвобождение происходит с затратой дополнительной энергии, генерируемой здесь засчет тепловыделения при трении пододвигаемой литосферной плиты о фронтальныеучастки надвигаемой плиты.
Основная реакция освобождения воды и кремнеземаразвивается благодаря десерпентинизации третьего (серпентинитового) слояокеанической коры:(11.8)Mg6[Si4O10](OH)8 + 38,12 ккал/моль → 3Mg2SiO4 + SiO2 + 4H2O.серпентинфорстеритПри этом оливин (форстерит) как тугоплавкий компонент погружается в мантию, арастворы кремнезема в горячей воде, щелочные и другие литофильные элементыподнимаются вверх и поступают в континентальную кору.В зоны поддвига плит обычно затягиваются и океанические осадки (Сорохтин,Лобковский, 1976). Но эти осадки всегда бывают пропитаны солеными водами, поэтомупри их попадании в горячие участки зоны поддвига плит происходит образованиещелочных алюмосиликатов, которые также выносятся в континентальную кору, обогащаяее щелочными и другими литофильными элементами, например, по реакции альбитизации313(каолин в этой реакции приведен для простоты, реальные реакции с океаническимиглинами протекают несколько сложнее, но их принцип тот же):Al4[Si4O10](OH)8+NaCl+26,98 ккал/моль→Na[AlSi3O8]+HCl+2H2O+SiO2+3AlO(OH).
(11.9)каолинальбитдиаспорНа бóльших глубинах алюмосиликаты обогащаются калием:Al4[Si4O10](OH)8+KCl+23,88 ккал/моль→K[AlSi3O8]+HCl+2H2O+SiO2+3AlO(OH). (11.10)каолинортоклаздиаспорПри этом значительная роль хлора в гипогенных процессах доказывается не толькообразованием некоторых хлорсодержащих силикатов (скаполиты, содалиты), но ивыделением огромных количеств газообразного HCl в областях активного вулканизма.Так, в 1919 г. только в долине Десяти тысяч дымов в Новой Зеландии выделилось спарами воды около 1,25 млн т HCl и 0,2 млн т HF.В зонах поддвига плит происходит и диссоциация карбонатов с вхождениемщелочноземельных элементов в состав силикатов и выделением свободной углекислоты,например, по реакцииMg6[Si4O10](OH)8+4SiO2+2CaCO3+59,5 ккал/моль→2CaMg[Si2O6]+4MgSiO3+4H2O+2CO2.серпентинкальцитдиопсидэнстатит(11.11)По этой реакции энстатит и диопсид как тугоплавкие минералы удаляются в мантию, авода и углекислота вновь поступают в гидросферу и атмосферу.Механизм переработки океанической коры в континентальную конвейерный, т.е.накопительный и очень мощный.
Так, только за промежуток времени действия тектоникилитосферных плит (приблизительно за 2,6 млрд лет) общая масса водно-флюидныхпотоков в зонах субдукции превысила массу всей гидросферы Земли в 8−10 раз и в 13−16раз массу всех океанов и морей! На эту теоретическую оценку важно обратить особоевнимание, поскольку она показывает, что реальные флюидно-водные потоки в зонахподдвига плит в миллионы раз мощнее ювенильных.Тем не менее, происходящее в зонах субдукции обогащение континентальной корырудными элементами приводит к более или менее равномерному повышению ихсодержания вдоль зон поддвига литосферных плит. Правда, и в этом случае могутобразовываться промышленные скопления некоторых типов полезных ископаемых,например колчеданных руд.
Особенно это проявляется в длительно функционирующихзонах поддвига плит, поскольку в них происходит тектоническая эрозия фронтальныхучастков надвигаемой плиты и повторная переработка (рециклинг) коровых пород иосадков, перекрывающих пододвигаемую плиту. Именно таким путем, вероятно,сформировались уникальные медно-молибден-порфировые руды ЮжноамериканскихАнд, под которые, судя по палеогеодинамическим реконструкциям, океаническая кораТихого и Пратихого океанов пододвигалась почти без перерыва на протяжении не менее1,5 млрд лет.Кроме того, теория тектоники литосферных плит подсказывает еще и третиймеханизм обогащения месторождений эндогенных полезных ископаемых руднымиэлементами.
Известно, что экзогенные процессы выветривания и накопления осадков,часто протекающие с активным участием живых организмов и растений, чрезвычайносильно влияют на перераспределение элементов в пределах самой земной коры. Обычноседиментогенез сопровождается интенсивной дифференциацией вещества. Яркимипримерами служат осадочные толщи фосфоритов, карбонатов, песчано-глинистых идругих дифференцированных отложений, обладающих специфической, только им однимприсущей и характерной минерализацией.
Например, в глинистых осадках Русскойплатформы по сравнению с составом мантии олова в среднем в 11 раз больше, свинца − в20, калия – в 200−250, рубидия – в 500−700, бария – до 1500, урана – в 3000−3500 раз,редкоземельных элементов − в несколько сотен раз. Если же песчано-глинистые осадкиотлагались в застойных бассейнах, зараженных сероводородом, а такие условия особенночасто встречались в докембрии, то в осадочных толщах могли накапливаться сульфиды314железа, меди, цинка, свинца и молибдена, а в некоторых случаях окислы урана игидроокислы вольфрама и золото.
То же можно сказать и о других осадках. В карбонатах,например, стронция в несколько раз больше, чем в мантии, в эвапоритах концентрируютсянатрий, калий, кальций, сера, хлор и фтор. Известно, что живые организмы накапливают всебе многие из рассеянных элементов, в том числе уран и редкоземельные элементы(лантан, церий, неодим и др.). Поэтому в фосфоритах всегда наблюдается их повышенноесодержание, намного превышающее концентрацию в мантии (для урана – в 20−25 тыс.раз, а для редкоземельных элементов – в 500−1000 раз).Обычно терригенные осадки сносятся реками и временными потоками наконтинентальные окраины и отлагаются там на материковых склонах благодаря явлениюлавинной седиментации (Лисицын, 1984).
Кроме того, часто в основаниях такихтерригенных отложений залегают толщи эвапоритов, образовавшиеся на ранних стадияхраскола родительских суперконтинентов (отложения эвапоритов, например, сейчасизвестны по берегам Атлантического океана, в Красном море, в Мексиканском заливе и вдругих регионах). При попадании таких осадков в зоны поддвига плит или вколлизионную зону “столкновения” двух континентов из них может выплавиться весьспектр коровых изверженных пород от гранитов до сиенитов и щелочно-ультраосновныхпород включительно со свойственной им минерализацией.
При этом становится понятнойи часто наблюдаемая пестрота в территориальном расположении месторожденийполезных ископаемых.Благодаря новому разрушению коровых пород и повторению процессаседиментогенезаиногдаосуществляетсяи четвертаяступень обогащенияконтинентальной коры рудными элементами. По этой причине более поздние рудныеместорождения такого типа одновременно могут оказываться и более богатыми,поскольку их рудное вещество за время геологического развития Земли успевает пройтибольшее число рециклингов. Примером тому может служить олово, концентрациякоторого в более молодых месторождениях обычно бывает выше, чем в древнихместорождениях. Например, суммарное содержание олова в мезозойских месторожденияхболее чем на два порядка превышает его содержание в архейских рудопроявлениях(Соболев, Старостин, Пелымский, 2000). Аналогичная ситуация наблюдается и смолибденом: в результате магматической переработки осадочных толщ со временемконцентрация этого металла в молодых месторождениях молибдена и вольфрамапостоянно возрастала (Соболев, Пелымский, Старостин, 1997).
Отсюда следует, что,казалось бы, явно “эндогенные” полезные ископаемые на поверку прошли стадиюобогащения благодаря разрушению коровых пород и последующего седиментогенеза, т.е.в явно экзогенных условиях.Другой не менее наглядный пример существенного влияния экзогенных факторовна формирование залежей полезных ископаемых − это гидротермальные месторождения.Поскольку содержание воды в мантии ничтожно мало, то все без исключениягидротермальные месторождения (независимо от их типа) формируются либо за счетмобилизации поверхностных и грунтовых вод, омывающих горячие интрузивные тела,либо за счет освобождения остывающей магмой растворенной в ней воды. Но и впоследнем случае водонасыщенная магма в процессе образования захватывала водутолько из водонасыщенных осадков или из гидросферы.К первому типу гидротермальных месторождений могут быть отнесены рудныеобразования большинства фумарол и горячих источников в вулканических областях.Сюда же следует отнести и сульфидные отложения “черных курильщиков” в рифтовыхзонах срединно-океанических хребтов.
Второй тип гидротермальных процессов частосопровождается пегматитовой минерализацией, возникающей, например, надгранитоидными массивами или благодаря подъему горячих и минерализованных вод иззон поддвига плит. Но гранитные магмы в послеархейское время обычно возникали315благодаря переплавлению песчано-глинистых водонасыщенных осадков в зонах коллизииконтинентов, а вода в зоны поддвига плит попадала вместе с насыщенными ею породамиокеанической коры и пелагическими осадками. Таким образом, во всех случаях вода вгидротермальные месторождения поступает все-таки из гидросферы, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
