Глава 11. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (1119273), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При этом всесуществовавшие материки дрейфовали к центру таких нисходящих мантийных потоков,формируя над ними гигантские суперконтиненты на подобии вегенеровской Пангеи (см.рис. 8.10). Всего в геологической истории Земли существовало четыре подобныхсуперконтинента (см. рис. 8.2–8.10): Моногея (2,6 млрд лет назад), Мегагея Штилле (1,84),Мезогея, или Родиния (1,05), распавшаяся затем (через 120−200 млн лет) на два большихконтинента – Лавразию и Гондвану, и Пангея Вегенера (около 230 млн лет назад).Последовательные этапы образования и разрушения суперконтинентовпредопределили и проявления разных металлогенических обстановок на Земле.
Так, вмоменты формирования суперконтинентов обычно возникали офиолитовые покровы схарактерными месторождениями хромитов типа Кемпирсайского массива на ЮжномУрале и обстановки континентальных коллизий с выплавкой огромных масс гранитов,образованием обильных гидротермальных и пегматитовых месторождений, а такжезалежей полиметаллических и колчеданных руд.Время жизни суперконтинентов как единых материков обычно не превышало100−120 млн лет, что объясняется спецификой химико-плотностной конвекции в мантии.Поэтому сжатие суперконтинентов обычно быстро сменялось условиями их растяжения спроявлениями более молодого, чем возраст суперконтинента, щелочно-ультраосновного,сиенитового, карбонатитового и алмазоносного кимберлитового магматизма.Большинство кимберлитовых трубок взрыва мира приходится именно на такие периодыначальных растяжений суперконтинентов.
Хотя необходимо помнить, что открытыеразломы – каналы вывода глубинных магм иногда могут появляться и на стадииформирования суперконтинента при общем сжатии континентальной литосферы,особенно если одна из сталкивающихся литосферных плит обладала клинообразнымиочертаниями, как это наблюдалось, например, при консолидации Лавразии и закрытииСеверной Палеоатлантики (океана Япетус) в девоне (рис. 11.4). По-видимому, именно потаким разломам в девоне и карбоне внедрялись в земную кору щелочно-ультраосновныеинтрузии Кольского полуострова и алмазоносные кимберлиты Архангельской области.321Рис. 11.4. Схема, показывающая механизм возникновенияобстановок растяжения и сжатия пристолкновениях Американо-Гренландской и Западносибирско-Карскоморской плит с БалтийскоБаренцевоморской плитой соответственно около 400 и 320 млн.
лет назад (Сорохтин, Митрофанов,Сорохтин, 1996): 1 – направления давления плит; 2 – генеральные простирания зон растяжения; 3 –напряжения растяжения; 4 – напряжения сжатия; 5 – характерные простирания субмеридиональных исубширотных разломов, оперяющих главные диагональные зоны растяженияДальнейшее растяжение суперконтинентов при их расколах приводило кобширным внедрениям в континентальную кору трапповых базальтов и в результате кформированиюконтинентальныхрифтов,характеризующихсябимодальнымвулканизмом. Обычно этот процесс заканчивался распадом суперконтинента на ряд болеемелких и центробежно дрейфующих материков с образованием между ними молодыхокеанов Атлантического типа.11.3. Влияние океана и климатов Земли на формирование осадочныхполезных ископаемых раннего протерозояО большом влиянии атмосферы и гидросферы на развитие металлогеническихобстановок на поверхности Земли, в том числе и в раннем докембрии, было известнодавно (Виноградов, 1964; Войткевич, Лебедько, 1975; Страхов, 1963; Тугаринов,Войткевич, 1970; и др.).
Однако только в последние годы после широкогораспространения идей тектоники литосферных плит и разработки основ теорииглобальной эволюции Земли оказалось возможным оценить всю масштабность этихпроцессов и выяснить природу их влияния на эндогенную металлогению Земли.Важно обратить внимание на то, что архейский океан был горячим, а благодарявысокому парциальному давлению углекислого газа в архейской атмосфере,достигавшему 5 бар (см.
раздел 10.2), его воды были насыщены угольной кислотой Н2СО3и характеризовались кислой реакцией (рН ≈ 3−5). Но горячие и кислые воды, какизвестно, являются весьма агрессивными реагентами и растворяют многие рудныеэлементы и соединения. Следовательно, можно ожидать, что воды архейского океанабыли насыщены многими рудными элементами, в том числе золотом, ураном, сульфидамижелеза, меди, свинца, цинка, окислами марганца, двухвалентными окислами железа и др.Вероятно, все эти соединения поступали в гидросферу при гидратации базальтовокеанической коры и взаимодействии горячих и кислых дождевых вод с породамизеленокаменных поясов и гранитоидами континентов.После резкого похолодания климата в раннем протерозое и нейтрализацииокеанических вод (рН ≈ 7–8) должно было произойти массовое выпадение изокеанического раствора многих рудных элементов, растворенных прежде в горячих и322кислых водах архейского океана (рис. 11.5).
Именно таким путем, по нашему мнению, враннем протерозое около 2,5−2,3 млрд лет назад сформировались крупнейшиестратиформные скопления золота, урана, меди, полиметаллов, кобальта, сульфидов икарбонатов железа, окислов марганца и др. Примерами таких месторождений могутслужить конгломераты Витватерсранда, рудоносность которых (золото, уран) проявиласьтолько начиная с 2,5–2,4 млрд лет назад, и медистые песчаники Катанга-Родезийскогомеденосного пояса в Африке, а также золотоносные конгломераты раннего протерозоя надругих древних платформах и медистые песчаники Удокана (медь) в Сибири и т.д.Рис.
11.5. Формирование осадочных рудных месторождений раннего протерозоя благодаря остыванию инейтрализации горячего и кислого архейского океана: AR – в архее рудные элементы, поступавшие в океаныиз рифтовых зон и с континентов, растворялись горячими и кислыми океаническими водами; PR1 – в раннемпротерозое, после остывания океана и нейтрализации его вод, растворенные прежде в океанических водахрудные элементы выпали в осадок. В конце архея и раннем протерозое за счет окисления растворимойдвухвалентной гидроокиси железа до нерастворимой трехвалентной окиси железа, формировалисьуникальные железорудные формации раннего докембрияС точки зрения рассматриваемой концепции находит простое объяснение ипроисхождение уникальных железорудных формаций конца архея и раннего протерозоя.Концентрация железа в конвектирующей мантии бóльшей части архея была сравнительнонизкой (см.
рис. 4.10), поскольку оно тогда почти целиком концентрировалось вподстилающих конвектирующую мантию зонах дифференциации земного вещества (см.рис. 4.3). Однако уже к концу архея в конвектирующую мантию начало поступатьвыжимаемое из центральных областей Земли первичное вещество с высокимиконцентрациями в нем железа и его окислов (см.
рис. 4.3, в и 4.3, г). По нашим оценкам, вконце архея и начале раннего протерозоя средняя концентрация металлического железа вмантии уже могла достигать 5,5%, а двухвалентного железа − 15%. В океаническихрифтовых зонах металлическое железо поднималось к поверхности Земли и вступало тамв контакт с океанскими водами. Контактируя с ними, горячее железо в бескислороднойсреде окислялось за счет диссоциации воды и далее соединялось с углекислым газом,образуя хорошо растворимый в воде бикарбонат железа:4Fe + 2H2O + СО2 → 4FeO + СH4 +41,8 ккал/моль,(11.12)FeO + 2CO2 + 2H2O → Fe(HCO3)2.(11.12')В этой форме железо, по-видимому, и разносилось по всему океану, тогда как вприповерхностных условиях благодаря жизнедеятельности цианобактерий имикроводорослей двухвалентное железо окислялось до трехвалентного состояния ивыпадало в осадок:(11.13)2Fe(HCO3) + O → Fe2O3 + 2H2O + 4CO2.323При этом в результате метаболизма железовосстанавливающих бактерий моглопроисходить и новое восстановление трехвалентного железа, но теперь только достехиометрии магнетита (Слободкин и др., 1995).
Одновременно с железом из рифтовыхзон выносился и кремнезем, освобождавшийся при гидратации пироксенов, например, пореакции (11.3). Отсюда становится понятным парагенезис окислов железа с кремнеземомв джеспилитах железорудных формаций докембрия (рис. 11.6).Рис. 11.6. Геохимия процессов переноса железа из мантии в рифтовые зоны и океаны и условияформирования железорудных отложений на континентальных окраинах океанов в раннем протерозоеОчевидно, что массовый вынос железа и других металлов из мантии в гидросферумог происходить, только когда в мантийном веществе содержалось заметное количествоэтих металлов и когда поверхность океана близко подходила к среднему уровнюрифтовых зон на гребнях срединно-океанических хребтов или даже перекрывала его.Важно подчеркнуть, что только сочетание этих двух факторов вместе могло обеспечитьвынос железа из мантии в гидросферу и далее в осадочную оболочку Земли.
Помимоэтого, существенное значение имел и состав океанической коры. Так, в базальтовой коредокембрия содержание железа было существенно ниже (приблизительно в 10 раз), чем всерпентинитах, возникших за счет гидратации реститовых участков мантийного вещества.Учитывая все эти факторы, удалось оценить относительную скорость накопленияжелезорудных формаций докембрия при условии, что в этих формациях в среднемсодержится около 50% железа, а из пород океанической коры извлекается также только50% железа.Кроме описанного механизма формирования железорудных формаций раннегодокембрия за счет выноса железа из рифтовых зон в начале архея мог функционироватьдругой механизм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
