Колчеданоносные краевые бассейны (на примере Южного Урала и Тянь-Шаня)

П.В. Панкратьев

КОЛЧЕДАНОНОСНЫЕ КРАЕВЫЕ БАССЕЙНЫ

Рассмотрены геологические обстановки нормирования двух типов колчеданоносных краевых бассенов зон субдукции: тыловодужные (задуговые) и краевые эпикратонные. На примере рудных районов Южного Урала и Тянь-Шаня показано что особенности состава колчеданных месторождений этих бассейнов являются отражением режима их тектономагматической эволюции.

При выявлении региональных закономерностей колчеданного рудообразования в последнее время все чаще привлекаются модели, базирующиеся на современной мобилистской концепции заложения вулканических поясов на месте закрывающихся палеобассейнов с корой океанического типа. При этом большое разнообразие тектонических типов колчеданоносных бассейнов представляется в виде эволюционного ряда, основу которого составляет геотектонический цикл эволюции литосферы, начинающийся расколом континента и формированием новообразованных океанических впадин и заканчивающийся орогенезом в процессе поглощения океанической коры в зонах субдукции, закрытия океана, схождения и столкновения континентальных блоков. Этот цикл, известный под названием цикла Уилсона, проявляется в одних складчатых областях в полном объеме, в других может быть прерван на любом этапе, в соответствии с чем выделяются различные типы складчатых систем - Аппалачский (полный цикл Уилсона), Уральский (океанический спрединг, субдукция океанической коры под океаническую, формирование островных дуг), Андский (активные континентальные окраины, субдукция океанической коры под континентальную) и Альпийский (коллизия континентальных блоков и островных дуг) (9). Известно также, что в областях растяжения земной коры, связанных с процессами субдукции формируются два основных типа краевых (задуговых) бассейнов: тыловодужные и краевые платформенные. К первым относятся области тыловых дуг, где прибрежные участки океанического дна отделены от основной части океана островными дугами, ко вторым бассейны, возникшие на кон-тинетальной стороне магматических дуг. Предпологается также, что океаническому спредингу в тыловодужных краевых бассейнах

предшествует образование платформенных бассейнов областей растяжения (7).

В развитии тех или иных колчеданоносных бассейнов, связанных с процессами суб-дукции, могут проявляться геодинамические режимы свойственные той или иной стадии развития надсубдукционных зон растяжения (раскрытия) земной коры и соответственно колчеданные месторождения определенного типа. Так, в условиях спрединга океанической коры формируются медноколчеданные месторождения кипрского типа, в то время как в зарождающихся краевых бассейнах на континентальной стороне магматических дуг в условиях растяжения, когда процесс становления океанической коры еще не состоялся или получил ограниченное развитие, проявляются колчеданно-полиметаллические месторождения типа Кептин-Флат и Вудлин (Австралия).

Южный Урал и Тянь-Шань - две геотектонические области, где ярко проявлены характерные черты колчеданных месторождений краевых бассейнов, образованных соответственно в условиях коры океанического и континентального типа.

На Южном Урале в тылу Восточно-Магнитогорской островной дуги, сформированной в эйфеле-живете и находящейся в аллох-тонном залегании, прослеживаются фрагменты задугового бассейна (рис.1). Характерными его признаками являются: приуроченность к крупному линейному вулкано-тектоническо-му грабену рифтогенного типа, наличие полей распространения мощных толщ субокеаничес-ких толеитовых базальтов позднеэйфельско-го времени, а также магмовыводящих разломов субмеридиального простирания, контролирующих размещение колчеданоносных вулканических построек (5,12). Наиболее благоприятными для локализации промышленных

Рис. 1 Схема геотектонической позиции колчеданных месторождений в Оренбургской части Южного Урала.

1. Образования внутренних бассейнов Д2 - С1 .

2. Рифтогенный задуговой бассейн Д2 .

3-4. Палеовулканические пояса:

3. Энсиматический - а - О-Б1-2 , б - Б2 - Д2.

4. Энсиалический Д2 - Д^.

5. Образования континентального шельфа Я-У.

6. Выступы архейского фундамента.

7. Альпинотипные дунит-гарцбургитовая и габбро-вая формации.

8-10. Рудные формации: 8- серноколчеданная и медно-колчеданная,

9- медно-цинково-колчеданная, 10- колчеданно-полиметаллическая.

11. Границы геотектонических зон.

12. Граница Оренбургской области.

Рис. 2 Схема геотектонической позиции колчеданного оруденения в Байсунском секторе Южного Тянь-Шаня.

1-Катармай - Ягнобский полеорифт

2. Энсиалические палеовулканические пояса:

1- зона развития базальт-риолитовой формации 02:

а - островодужные комплексы пород, б - тыловодужные комплексы пород.

3-зона развития андезидацит базальт-риолитовой формации С1:

а - островодужные комплексы пород, б - комплексы пород краевого бассейна.

4. Задуговой рифтогенный бассейн С1- С2

(фрагменты).

5.Выходы домезозойских образований.

6. Колчеданно-полиметаллическое месторождение Хандиза.

САМАРКАНД

*

скоплений медно-колчеданных рудных залежей являются участки пересечения широтных и меридиальных разломов (11).

Характерным примером колчеданоносного задугового бассейна такого типа является Домбаровский рудный район (3). Вулканизм, проявившийся в условиях растяжения, обусловил накопление среднедевонской вулканогенной толщи, ранее относимой П.В. Лядским с соавторами (5) к кремнисто-базальтовой (натровой), базальт-липаритовой и андезит-даци-товой формациям, последовательно сменяющимися в разрезе и соответственно характеризующимися увеличением кремнекислотнос-ти и калиевой щелочности. Однако данные определения конодонтов из осадочных пород, перекрывающих базальты киембаевской свиты, указывают на позднеэйфельский их возраст (Маслов и др., 1984).

Указанные выше исследователи, основываясь на особенностях разреза и петрографи-

ческом составе свиты, рассматриваемой в составе кремнисто-базальтовой формации выделяют три толщи - нижнюю, сложенную подушечными лавами базальтов с прослоями яш-мокварцитов и вулкагенно-осадочных пород, среднюю - чередованием подушечных лав базальтов с горизонтами гиакластитов и верхнюю, в составе которой участвуют подушечные лавы базальтовых порфиритов, горизонты гиакластитов и кремней.

Вышележащие вулканиты риолит-базаль-товой формации представлены в основном эффузивными фациями базальтоидов: в нижней части их - горизонты кремнистых пород, андезито-базальтов, липаритов и туфы основного и смешанного состава, чередующиеся с подушечными лавами базальтов, в верхней -теффроиды, туффиты, туфы, реже лавы от андезитового до реалитового состава. Завершают разрез породы андезито-дацитовой формации - туфы, и лавы трахилипарито-даци-

тов, которые относятся к позднеживетским образованиям (5).

Колчеданные рудные залежи залегают среди подушечных лав толеитовых базальтов в верхней части разреза кремнисто-базальтовой (базальтовой) формации - в кальдерах проседания лавовых щитовых вулканов и других магмовыводящих зонах, контролирующих субвулканические тела основного и кислого состава.

Западная часть Домбаровского рудного района (зоны) в среднем девоне явилась ареной обильных трещенных излияний, давших мощные накопления базальтовых лав, сопровождавшиеся кремнестыми осадками. В начальный период вулканизма была сформирована серия щитовых вулканических построек, сложенных афировыми базальтами. В дальнейшем интенсивный вулканизм привел к формированию крупных вулканов центрального типа, в строении которых приняли участие и порфириты слабодифференциированной формации.

Геодинамический режим вулканизма,отра-жающий условия вторичного,надсубдукционно-го спрединга определил особенности колчеданных месторождений. Они характеризуются повышенным содержанием кобальта и часто пространственной ассоциацией с маг-нетит-гематитовыми рудами. Эти и другие черты сближают месторождения Домбаров-ского района с колчеданными месторождениями кипрского типа, представителями которого в данном районе являются месторождения Летнее, Осеннее и Весенне-Аралчинс-кое, а также ряд рудопроявлений: Левобережное, Водопадное, Карабайское, Лучистое, Курмансайское, Домбаровское и др. Они существенно отличаются от месторождений смежной Восточно-Магнитогорской островной дуги, где руды имеют преимущественно колчеданно-полиметаллический состав и локализуютя в более верхних частях среднедевонского вулканогенного разреза базальт-андезит-риодацитового вулканизма и в более кислых ее разностях.

Одним из фрагментов Восточно-Магнитогорской островной дуги является Теренсай-ский рудный район, охватывающий поле развития среднедевонского вулканизма в пределах Оренбургской части Южного Урала (Джусинская структурно-формационная зона). Здесь, как известно, вулканогенные образования эйфельского возраста залегают на приподнятом основании сложенным метаморфическим комплексом протерозоя и нижнего палеозоя. Широкое развитие гранитои-дов указывает на участие сипалического корового материала в строении фундамента (4). Островодужный вулканизм здесь по данным П. В. Лядского (5) представлен в нижней час-

ти разреза в основном метабазальтами и пла-гиоклаз-альбитовыми сланцами, относящимися к эйфельскому возрасту. На них залегают пироксен-плагиофировые базальты и их туфы порфиритовой толщи. Далее они сменяются сначала породами умеренно-кислого (андезит-дацитового) состава рудовмещающей толщей, а затем лавами базальтов пор-фиро-туфовой толщи, которые перекрываются в опущенных блоках подушечными лавами толеитовых базальтов.

Теренсайский рудный район охватывает четыре рудных поля - Джусинское, Карабутак-ское, месторождений Барсучий Лог и Южно-Акжарского, приуроченных к разномасштабным вулканическим постройкам центрального типа. Основание их составляют депресси-онные вулкано тектонические структуры, рассматриваемые как щитовые вулканические постройки, прошедшие стадию кальдерообра-зования и послужившие фундаментом для последующего наращивания вулканических сооружений.

Металлогения рассматриваемых смежных рудных районов Теренсайского и Домбаровс-кого определяется присутствием среди вулканитов эйфельского возраста колчеданных месторождений и рудопроявлений. Устанавливается два основных рудоносных уровня. Нижний уровень соответствует отложениям ранней кремнисто-базальтовой формации (месторождение Летнее, Осеннее, Весеннее и др.), верхний - соответствует умеренно кислой толще (андезито-дацитовой формации) - ее подошве и кровле (месторождения Барсучий Лог и Джусинское и ряд рудопроявлений). Вещественный состав оруденения отчетливо зависит от принадлежности его к той или иной вулканогенной формации. Руды нижнего уровня имеют медный и цинково-медный профиль. Оруденение верхнего уровня (Теренсайское рудное поле) характеризуется колчеданно-полиметаллическим составом. Эти уровни отражают основные периоды рудно-магматической активности. Причем на раннем этапе она была связана с формированием в тылу зарождающейся островной дуги задугового бассейна, а затем с ней самой.

В Тянь-Шане вдоль севернной границы с Каракумо-Таджикским микроконтинентом прослеживаются фрагменты Южно-Тяньшань-ского вулканического пояса (Хамрабаев и др., 1972). В границах этого пояса вулканизм, связанный с процессами субдукции функционировал длительный период, начиная от среднего ордовика (базальт-риолитовая формация) до нижнего карбона (базальт-андезидацит-ри-олитовая формация). Особенно широкий размах вулканизма приходится на нижний карбон, когда он распространился на северную окраину микроконтинента. Здесь в это время накап-

ливались мощные толщи вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород на склонах вулканов и особенно в ограниченных сбросами дип-рессиях. Относительное размещение разновозрастных вулканитов в пределах рассматриваемого пояса указывает на латеральную миграцию вулканизма от среднего ордовика до нижнего карбона над зоной субдукции в южном направлении в сторону континента. При этом отчетливо проявляется структурно-вещественная зональность проявления вулканизма, отражающая закономерное увеличение кремнекислот-ности и калиевой щелочности в направлении от Катармай-Ягнобской зоны к Каракумо-Тад-жикской, что соответственно выраженно в латеральных формационных рядах: базальт-рио-литовой - базальт-андезидацит-риолитовой -андезидацит-риолитовой (рис. 2). Причем в пределах Каракумо-Таджикского микроконтинента ранние толеитовые члены базальт-анде-зидацит-риолитовой формации, развитые в За-равшано-Гиссарской зоне, отсутствуют. Господствующими здесь являются более кислые известково-щелочные серии с отчетливыми геохимическими признаками участия сиалической коры в их формировании.

Сттруктурно-вещественная зональность характерна и для отдельных этапов вулканизма. Так, в Заваршано-Гиссарской зоне в осевой части и на северном склоне Гиссарского хребта (Османтолинская подзона) в верховьях рек Алагач, Кульмансур, Акташ и др. выделяется сиаминская свита, которая с разрывом, но без видимого условного несогласия залегает на метаморфизованных породах верхнего силура-среднего девона. Здесь она разделена на две пачки - терригенную (песчанники, алевролиты и др.) и вулканогенную (туфы, лавы риолитов, риодацитов, андезитов и базальтов с порослями известняков, доломитов и кремнистых пород). По органическим остаткам (кораллы, кринодеи) возраст сиаминской свиты (по данным О. И. Никитиной) определен как средний визе-нижний серпухов. Базальты данной свиты характеризуются низким содержанием нормативных цветных минералов. На диаграммах для идентификации гео-динамических обстановок она занимает поле островодужных толеитов (Дементеенко Л. И., 1999 г.). По мнению некоторых исследователей, породы данной формации в аллохтонном залегании отмечаются в северной и западной частях Байсуйского выступа Каракумо-Тад-жикского кристаллического массива.

В пределах Каракумо-Таджикского микроконтинента в Бухаро-Гиссарском краевом эпиконтинентальном бассейне, в сравнительно мелководных условиях на отложениях докембрия и нижнего палеозоя накапливались большие объемы кислых вулканитов и их пи-рокластических производных с горизонтами

карбонатных пород и кремней. В современной структуре отложения краевого бассейна в большей своей части перекрыты мощными толщами мезокайнозоя. Байсунский блок, в пределах которого известны промышленные месторождения колчеданно-полиметаллического типа приподнят и на поверхность выведены рудовмещающие вулканогенные толщи нижнего карбона.

Вулканогенные породы здесь представлены риолитами и риодацитами, менее распространены породы андезидацитового, андезитового и редко андезит-базальтового состава. В целом отмечается резко риолитоидный уклон состава вулканитов. Высокая кислотность, умеренная щелочность с переменным соотношением щелочей (К>=№), наличие умеренно железистого биотита, кварца и другие особенности свойственны для провинций, приуроченных к краевым бассейнам. Бассейны такого типа образовались как зарождающиеся краевые бассейны, в которых процессы становления океанической коры в силу недостаточного растяжения получили лишь ограниченное развитие (эмбриональный краевой бассейн). Преимущественное развитие пород риолито-вого, дацитового и менее андезитового состава дает основание рассматривать их как анде-зидацит-риолитовую субформацию упомянутой выше базальт-андезидацит-риолитовой формации сиаминской свиты. Нижнекарбоновый возраст этой субформации (турне-серпу-хов) обосновывается комплексом органических остатков их осадочных пластов, а также определениями абсолютного возраста (315-320 млн. лет) вулканогенных пород (2).

С андезидацит-риолитовой субформацией пространственно и генетически связано широко распространенное в регионе колчеданно-полиметаллическое оруденение. Представителем его являются месторождения Хан-диза, Южный Карасан, Сулукуль и др. На ру-доносность субформации влияют петрохими-ческие особенности вулканогенных пород -соотношение щелочей калия и натрия, магне-зиальность и железистось пород также как и для других колчеданоносных районов (1). С более калиевыми разновидностями связаны существенно полиметаллические руды, а с ка-линатровыми - колчеданные.

Важной особенностью размещения колчеданно-полиметаллического оруденения является контроль над тектонически ослабленными зонами субширотного направления, вдоль которых отмечаются синхронные вулканизму- рифтогенные прогибы, грабены, особенно отчетливо выраженные в северной и южной окраине Байсунс-кого тектонического блока. Формирование их вероятнее всего связано с процессами растяжения в тылу островной дуги в период формирования краевого эпикратонного басейна.

Колчеданно-полиметаллическое оруденение приурочено к определенным горизонтам стратиграфического разреза. Выделяются три основных таких уровня, каждый из которых отличается своеобразием типов и масштабов оруденения. Средневизейский уровень (нижне-вахшиварская подсвита) вмещает небольшие по размерам рудные тела преимущественно колчеданного состава (карбонато-кремнис-тые, карбонатные породы, андезитовые пор-фириты). Верхневизейский уровень (средне-вахшиварская подсвита) характеризуется развитием основных промышленных руд колчеданно-полиметаллического и полиметаллического состава в туфах риолитового порфира и туфогенно-кремнистых породах. Серпуховс-кий уровень (верхневахшиварская подсвита) включает пластообразные тела и линзы сплошных тонкослоистых колчеданных руд. Промышленные рудные залежи формируются вблизи окислительно-восстановительного барьера, отделяющего рудовмещающие суль-фидизированные породы от залегающих выше по разрезу или по латерали в том же горизонте гетит-гематит-содержащие породы.

Особенностью состава оруденения является проявление собственно серебрянной минерализации на контакте с субвулканическими телами риалитового, риодацитового состава. Другая особенность - наличие фациальной зональности, выраженной в концетрическом развитии сульфидных руд около центров извержения, когда более высокотемпературные сульфидные парагенезисы с высоким золото-серебряным отношением сменяются в перефирических частях более низкотемпературными с резким пребладани-ем серебра над золотом. Из других примесей интерес представляют кадмий, галлий, германий, висмут, индий и др. (8).

Севернее Байсунского тектонического блока вдоль южного склона Гиссарского хребта в тылу островной дуги прослеживается полоса вулканитов андезито-базальтовой формации (С1-С2), связанной с формированием вторичной рифтовой структуры. Здесь вдоль глубинных разломов также отмечаются выходы сепентинизированных перидотитов. Появление их в пределах складчатого пояса вероятнее всего обуславливается закрытием древнего задугового бассейна, формирование которого завершало процесс растяжения в тыловой части островной дуги и накопления мощной толщи океанических базальтов по составу сходных с толеитовыми базальтами.

Вулканиты относятся к каратагской свите, стратотипом которой являются отложения на водораз-делах рек Караагач-Ширкент и Ширкент-Обизаранг. Нижняя часть свиты представлена лавами базальтов, редко туфами плагиориодацитов, известняками, базальтами, андезитами. Кровля свиты обозначена

подошвой согласно залегающих линз железистых известняков и сургучно-красных яш-моидов суффинской свиты реннебашкирско-го возраста. Возраст самой каратагской свиты принимается как ранне- и среднекаменноугольный в объеме позднего визе-раннего башкира. Для свиты характерна специализация на медь и железо. Породы подверглись глубокому зеленокаменному перерождению и площадной пропилитизации. По химическому составу базальты мезократовые с умеренной и повышенной натриевой щелочностью, умеренной глиноземистостью и соответствуют океаническим толеитовым базальтам. С ними связаны небольшие по масштабу проявления медно-колчеданных и магнетит-ге-матитовых руд, сопровождающиеся зонами пропилитизации вмещающих пород. Геологическая обстановка их нахождения имеет большое сходство с условиями размещения месторождений Домбаровского рудного района на Южном Урале.

В Южно-Гиссарской структурно-формационной зоне (СФЗ) в Тамшуш-Шатрутской полосе известен ряд положительных аномалий (Дуузах, Чутнаушур, по р. Танхази-Дарья и др. ) и связанных с зонами пропилитизации базальтовых порфиритов, содержащих медно-магне-титовую минерализацию. На основании чего южный перифирический прогиб Южно-Гис-сарской СФЗ еще ранее рассматривался как перспективный на колчеданное оруденение. В северном крыле Чут-Наушурской антиклинали среди лав базальтов, андезито-базальтов с прослоями известняков, кремнистых пород, дацитов имеется медно-магнититовая (иногда с цинком) минерализация (Кульмансур, Маг-нетитовый и др. ). Она контролируется тектонически нарушенной зоной, вдоль которой породы интенсивно изменены (карбонатизиро-ваны, хлоритизированы, эпидотизированы). Минерализация представлена халькопиритом, пиритом, магнетитом, гематитом; отмечаются примеси цинка, свинца, молибдена, золота.

Сравнение рассматриваемых двух рудных районов Южного Урала и Тянь-Шаня показывает следующее.

На Южном Урале процесс растяжения земной коры, наблюдавшийся в 0-81, закономерно сменился режимом сжатия и на смену спрединга океанической коры пришел процесс субдукции. В результате чего для ЮжноУральского региона в целом свойственен го-модронный характер эволюции вулканизма (от базальтов до риолитов) и соответственно колчеданного оруденения (от медно-колчеданного до колчеданно-полиметаллического).

В Тянь-Шане наблюдается обратная последовательность. Сначала происходило образование колчеданно-полиметаллических месторождений, в краевых басейнах на континен-

тальной стороне магматических дуг, а затем в зонах локального растяжения задуговых бассейнах рифтогеного титаномедноколчеданные части этого тектонического блока привело к полному раскрытию субокеанической коры. В результате в целом для этого района отмечается антидромный характер эволюции вулканизма (от риолитов до андезито-базаль-тов) и колчеданного оруденения (от колче-

данно-полиметаллического до медноколчеданного).

Таким образом, приведенные примеры показывают, что разнообразие и закономерности формирования колчеданных месторождений, а также специфика отдельных колчеданоносных краевых бассейнов является отражением общих тектоно-магматических режимов их проявления.

Список использованной литературы

1. Авдонин В.В, Баранов В.Д., Яковлев Г.Ф. Металлогеническое районирование Рудного Алтая на палеовулкани-ческой основе. // Геология рудных месторождений. 1982, №4. - С.54-68.

2. Далимов Т.Н. Кислый вулканизм складчатых областей (на примере Срединного и Южного Тянь-Шаня). Ташкент: ФАН, 1981.- 296с.

3. Зайков В.В. Уральский колчеданный пояс. //Металлогения древних и современных океанов-98. Руды и генезис месторождений. Миасс, 1998 С.26-31.

4. Контарь Е. С. , Либарова. Металлогения меди, цинка, свинца на Урале. Екатеринбург: Уралгеолком, 1997 (233 с.).

5. Лядский П.Б. , Полуэктов А.Т. , Губанов Л.И. Домбаровский рудный район. //Медноколчеданные месторождения Урала. Геологические условия размещения. Сверд-ловск: УНУ АН СССР, 1985 С. 179-184.

6. Лядский П.В.Рудоносные структуры областей базальт-андезит-риодацитового вулканизма Теренсайского рудного района. Отечественная геология, номер 6. 1996 С.42-48.

7. Митчелл А. , Гарсон М. Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений. М. : Мир, 1984 (496 с.).

8. Панкратьев П.В. , Михайлова Ю.В. Рудные формации стратиформных свинцово-цинковых месторождений Узбекистана. Ташкент: ФАН, 1981 (254 с.).

9. Прокин В.А., Пучков В.Н. Типизация складчатых систем для целей металлогении. //Металлогения складчатых систем с позиции тектоники плит. Екатеринбург, 1996.- с. 210-216.

10. Хамрабаев И. X. , Панкратьев П. В. , Рахматуллаев X. Р. Особенности формирования и размещения колчеданного и колчеданно-полиметаллического оруденения Южно-Тянь-Шаня. //Современное состояние учения о месторождениях полезных ископаемых. Тез. Докл. Ташкент: ТашПИ, 1971 С. 211-213.

11. Черкасов В.Л., Смирнова И.А. Тектонические и палеовулканические условия размещения колчеданных месторождений Оренбургской части Урала. // Тектонические и палеовулканические условия размещения колчеданных месторождений на Урале. Свердловск, 1986.-С.50-54.

12. Язева Р. Г. Петрология и геодинамика задугового спрединга на Урале в связи с колчеданным рудообразованием. //Металлогения древних и современных океанов-96.Миасс.1996 С. 43-48.

Статья поступила в редакцию 29.01.2000г.