Эволюция россыпеобразования в истории Земли

Завершая обзор региональных обстановок россыпеобразования в рамках главных типов структур земной коры с присущими им особенностями тектонического развития, магматизма, набора рудных, в том числе россыпеобразующих, формаций, режима осадконакопления, тектоно-геоморфологической эволюции поверхности, унаследованности современных обстановок россыпеобразования по отношению к предшествующим этапам развития (или отсутствия таковой), т.е. факторов, в совокупности определяющих минерагенический профиль россыпных провинций и мегапровинций, мы неизбежно подходим к проблеме эволюции россыпеобразования как в рамках отдельных крупных таксонов, соответствующих главным типам структур земной коры, так и в целом в истории Земли.

Проблема эволюции рудообразования в минерагении неизбежно встает перед исследователем в независимости от того, является ли объектом исследования определенный минеральный тип месторождений или широкий спектр месторождений полезных ископаемых. Достаточно напомнить точку зрения, высказанную более 20 лет назад Д.В. Рундквистом, что рудные образования, представляющие собой парагенезисы, формации и месторождения, наиболее точно отражают эволюцию вещества в неживой природе. Классическим выражением направленно-цикличного развития рудогенеза в ходе эволюции земной коры являются всем известные геолого-металлогенические этапы В.И. Смирнова. Эволюционные аспекты эндогенного рудообраэовании, как известно, нашли отражение в работах О.П. Богатикова и его коллег, Н.Л. Добрецова, В.В. Ляховича, И.С. Грамберга, О.Г. Сорохтина, В.И. Старостина и многих других исследователей.

Столь же широк перечень работ, затрагивающих проблему эволюции осадочных бассейнов и связанного с ними осадочного рудообразования в различных его аспектах - от тектонического до климатически обусловленного, общие и специальные аспекты которого в отечественной литературе наиболее ярко освещены в работах Н.М. Страхова, А.Л. Яншина, А.С. Соколова, В.Г. Кузнецова, А.М. Дымкина, В.Н. Холодова и др. Особое место занимают исследования, посвященные эволюции корообразования и гипергенного рудообразования в истории Земли, а также направленные на установление причинно-временных связей между эндогенными процессами в частности, магматизмом, и экзогенными процессами, прежде всего корообразованием. Как уже отмечалось во введении, знаменательным событием в развитии комплексного эволюционного минерагенического анализа является сводка "Историческая минерагения", содержащая характеристику практически всех типов месторождений полезных ископаемых как эндогенных, так и экзогенных, и их распределения по этапам тектонического развития Земли.

В начале книги подчеркивалась "двойственная" природа россыпей, которые, с одной стороны, представляя собой продукт разрушения коренных пород, наследуют черты минерагении коренных источников, а с другой стороны, будучи составной частью общего миграционного потока твердого вещества в ходе денудационно-аккумулятивного цикла, являются составной частью осадочной оболочки Земли. Это определяет тесный парагенезис россыпей с коренными месторождениями и, одновременно, их закономерную позицию в процессах седиментогенеза. Иными словами, эволюция россыпеобразования как в рамках отдельно взятого месторождения или россыпного района, так и в рамках россыпных провинций, особенно поли минеральных, совмещает в себе влияние эндо- и экзогенных процессов и событий и сочетает признаки, отражающие:

- эволюцию эндогенного рудообразования, т.е. тектоническую позицию, возраст и наложение разнотипной россыпеобразующей минерализации:

- тектоно-геоморфологическую эволюцию земной поверхности, т.е. число и продолжительность геоморфологических циклов развития, определяющих время, условия и глубину вскрытия коренных источников, характер деструктивных и аккумулятивных процессов, условия транспортировки и концентрации россыпеобразующих минералов, сохранность россыпей в условиях меняющихся геоморфологических режимов;

- климатически обусловленную эволюцию седиментогенеза, отраженную в условиях мобилизации рудного вещества у поверхности Земли, смене типов литогенеза и свойственных последним типам россыпных концентраций и т.д.

Прослеживается также безусловная связь важнейших этапов россыпеобразования в истории Земли с такими глобальными событиями, как распад суперконтинентов. Для понимания того, каковы были основные тенденции в перегруппировке областей сноса, транзита и накопления аллотигенного обломочного материала и причин смены зональности распределения россыпных провинции, целесообразно учитывать основные моменты этого глобального процесса, выделенные В.Е. Хаиным.

Например, распад Пангеи начавшийся во второй половине бата -раннеоксфордское время (165-150 млн. лет), приведший к образованию широтного бассейна, отделившего Гондвану от Лавразии и соединявшегося на западе с Тетисом, а чуть позже (157-140 млн. лет) к раскрытию Индийского океана, сопровождался обособлением новых областей сноса, перестройкой магистральных долинных систем, формированием новых бассейнов конечной седиментации. С этими событиями синхронизируется начало накопления осадочного чехла на молодых платформах, в том числе на столь отдаленных друг от друга, как Западно-Сибирская, Скифско-Туранская, с одной стороны, и Восточно-Австралийская - с другой, где начинают впервые создаваться условия для концентрации тяжелых минералов в мезозойских терригенных формациях - процесс, получивший свое дальнейшее развитие в раннем кайнозое.

Нередко минерагенический облик россыпных провинций унаследован по отношению к минерагении более древних этапов их тектонического развития. Так, минерагения Северо-Американской Атлантической шельфовой россыпной провинции, облик которой определяют исключительно тяжелые минералы, наследует минерагению мезозойского осадочного чехла плитной структуры, сформированной на герцинском основании, а та, в свою очередь, обнаруживает преемственность по отношению к пассивной континентальной окраине раннепалеозойского океана Япетус, образованиями которой являются метаморфизованные россыпи тяжелых минералов в составе формаций Окое и Пинэйкл.

Вообще отмеченное В.Е. Хаиным временное отставание трансгрессий (от 15-30 до 150 млн. лет) и накопления осадочного чехла на материковых равнинах окраин (плитах) по отношению в началу деструкции континентов в рамках мегапровинций проявляется во временной последовательности россыпей денудационного цикла (преимущественно континентальных) и россыпей аккумулятивного цикла (преимущественно литоральных), приуроченных к пассивным континентальным окраинам и плитным структурам.

В каждом конкретном случае, когда речь идет о масштабных россыпных объектах, которые, как правило, формируются в течение достаточно продолжительного периода (не менее 10-15 млн. лет), обычно в несколько этапов, влияние эндогенных факторов (свойства коренного источника: его масштабы и состав руд, трансформированные через уровень среза и положение в рельефе) проявляется в нарастании (или снижении) продуктивности разновозрастных пластов и частей россыпи, вариациях их состава, в частности, в отраженной зональности россыпей. Влияние группы экзогенных факторов определяет чередование этапов врезания и аккумуляции, генетическую и фациальную изменчивость россыпи, пространственное соотношение и сохранность ее разновозрастных частей.

Особенно важен эволюционный подход для анализа ископаемых россыпей, формировавшихся в условиях отличного от существующего тектоно-геоморфологического состояния территории, что впервые было подчеркнуто В.С. Трофимовым. При этом во внимание принимается тот факт, что, поскольку в эволюционном плане россыпи отвечают эпохам преимущественно деструктивного (континентального) развития территорий или достаточно узкому временному интервалу в начале трансгрессивных и регрессивных циклов, они сохраняются в геологически значимые отрезки времени при редко достигаемом сочетании благоприятных условий. Поэтому даже единичные находки ископаемых россыпей в составе древних формаций являются важным ключом к пониманию истории развития россыпеобразования в геологической истории Земли.

Эволюционные аспекты россыпеобразования проявляются особенно выпукло, если прослеживать закономерности распределения различных минеральных типов россыпей по эпохам геологической истории Земли, в их соотношении с основными эпизодами структурной перестройки (орогенеза, распада континентов, заложения океанов и пр.), периодами тапассогенного развития, глобальными этапами выравнивания и корообразования, изменениями состояния атмосферы, флуктуациями климата и т.д. Принимая во внимание неполноту наших знаний о наиболее ранних эпохах россыпеобразования и неравную сохранность современных и ископаемых россыпей, можно все же отметить следующее (рис. 8.1):

1. Выделяются по крайней мере 5 мегаэпох россыпеобразования (МЭ), в рамки которых укладываются все известные на настоящее время промышленные россыпи и сколько-либо значительные перспективные объекты. Это - нижний протерозой, верхний протерозой, вторая половина палеозоя, вторая половина мезозоя, весь кайнозой (незавершенный). Продолжительность фанерозойских МЭ россыпеобразования около 100 млн. лет, кроме последнего, незавершенного, длительностью всего 60 млн. лет. О продолжительности докембрийских МЭ можно судить с некоторой долей условности, поскольку, по-видимому, в каждой из них мы наблюдаем результат сложения нескольких эпох, что в конечном итоге и определяет "аномально высокий" уровень их продуктивности, а все известные крупнейшие раннепротерозойские россыпные месторождения (Тарква, Витватерсранд, Блэк-Хиллс) по существу представляют собой рудно-россыпные районы с пролонгированным во времени россыпеобразованием.

2. Если исключить по указанным соображениям из сравнения раннепротерозойскую МЭ, то второй по продуктивности, за кайнозоем, является вторая половина палеозоя. На эту МЭ приходятся такие объекты, как нижнекаменоугольная редкометалльная россыпь Томтор, погребенные палеозойские алмазоносные россыпи Якутии, девонские титаноносные (лейкоксеновые и ильменитовые) и полиминеральные (золото, редкие металлы, алмазы и пр.) россыпи Среднего Тимана, алмазоносная такатинская свита Западного Урала, титано-циркониевые россыпеносные формации серии Двейк, формации Карру и многие другие россыпные проявления.

3. "Вспышки" протерозойского и палеозойского россыпеобразования следуют сразу за этапами кардинальной перестройки атмосферы (и соответственно, характера обмена вещества на поверхности Земли) - сначала с бескислородной на кислородную, а затем на кислородную с участием наземной растительности в обмене веществ. В частности, как было показано А.А. Константиновским, это нашло выражение в направленной смене парагенезисов тяжелых рудных минералов олигомиктовых россыпеносных формаций: сульфидно-безурановая —> сульфидно-урановая —> магнетит-мартитовая —> гематитовая —> маложелезистая.

4. Рамки отдельных МЭ, а также периоды преимущественного распространения в них континентальных и прибрежно-морских россыпей контролируются этапами орогении и глобальной структурной перестройки. Например, палеозойские (девонские - раннекарбоновые) россыпи тяготеют к периферии палеоконтинентов Лавразии и Гондваны, мезозойские комплексные ПМР группируются по берегам океана Тетис. Серьезная перестройка геоморфологической (морфоструктурной) и литогенетической зональности на платформах Гондванского ряда после их распада создала условия для кардинальной перестройки долинной сети, перегруппировки областей сноса, транзита и аккумуляции минералов разной миграционной способности и стимулировала образование "новых очагов" континентального россыпеобразования в их пределах. В связи с заложением Арктического бассейна в первой половине кайнозоя возник новый ареал россыпеобразования на Северо-Востоке Азии - Восточноарктическая шельфовая россыпная провинция. Еще более молодой (позднекайнозойский) возраст имеет ареал россыпеобразования, охватывающий активные континентальные окраины Пацифики.

5. В рамках каждой из МЭ этапы континентального или прибрежноморского (литорального) россыпеобразования связаны соответственно с эпохами глобального выравнивания и корообразования и сменяющими их во времени эпохами трансгрессий. Именно россыпи второй группы сохраняются преимущественно в составе ископаемых россыпных формаций. Очень важным является вывод о временной сближенности эпох мощного корообразования и алмазоносного магматизма в истории Земли. По-видимому, этот вывод распространяется и на другие типы магматогенных россыпеобразующих формаций (например, УЩК), отвечающих условиям тектоно-магматической активизации структур древней консолидации. Иными словами, цикловые поверхности выравнивания (истинные пенеплены), такие как неопротерозойская, среднепалеозойская, ранне- и позднемезозойская, фиксируют начало крупных мегаэпох, отличающихся не только закономерной сменой россыпных формаций, но и включением в сферу россыпеобразования "новых" типов россыпеобразующих коренных источников,

6. Важнейшая роль этапов глобальной структурной перестройки в эволюции россыпеобразования и в становлении россыпного облика целых россыпных мегапровинций и провинций хорошо видна на примере эоцен-раннего олигоцена, составляющего важнейший рубеж между завершением мезозойского тектоногенеза и началом неотектонического этапа. Эта глобальная эпоха была отмечена следующими важными событиями: 1) завершением формирования в общих чертах позднемеловой-палеогеновой поверхности выравнивания, с которой связана россыпная формация пенеплена, присутствующая и в разной степени сохранившаяся во всех россыпных мегапровинциях, кроме молодых складчатых поясов; 2) глобальным распространением мелководных эпиконтинентальных бассейнов, в береговой зоне которых создавались условия для формирования высокозрелых олигомиктовых кварцевых формаций с характерными для них комплексными россыпями тяжелых минералов.

7. Глобальные климатические события накладывают свой отпечаток на распределение россыпей внутри МЭ, но не влияют на продуктивность МЭ в целом. В литературе обсуждалась роль аридных и криогенных обстановок россыпеобразования в истории Земли в противоположность теплым гумидным условиям. К этому следует добавить, что даже покровные оледенения не прерывали россыпеобразование полностью, свидетельством чему является алмазоносность тиллитов серии Лаврас, тиллитов "Великого пермо-карбонового ледникового периода" на платформах Гондваны, многочисленные россыпи золота, МП Г, нефрита и др. в областях развития четвертичного оледенения.

8. Многие минеральные виды россыпей являются "сквозными" в истории Земли и характерны для всех МЭ. Безусловное исключение составляют россыпи янтаря и мамонтовой кости, связанные с появлением россыпеобразующих первоисточников биогенного происхождения. Формирование первых из них обязано появлению влажных хвойношироколиственных лесов тургайской флоры, а позже лесов полтавской флоры, в составе которых присутствовали сосновые таксодиевые и гименейные представители растительного мира - продуценты янтаребразующей живицы. По сути, к эоцену сформировался и в полной мере проявил себя новый "минеральный" класс россыпей, полезный компонент которых относится к классу каустобиолитов. Соответственно возникновение россыпей мамонтовой кости связано с формированием в плейстоцене арктических и субарктических тундростепей и распространением мамонтовой фауны.

9. Распространенность (сохранность) тех или иных минеральных видов россыпей в историческом срезе отражают два главных фактора: способность того или иного минерала сохраняться в условиях переноса и переотложения и сохранность самих россыпеносных формаций в ходе тектонической эволюции территорий и смены геоморфологических режимов. При особо благоприятном сочетании факторов в ископаемом состоянии могут сохраняться не только россыпи конечных бассейнов седиментации, но и россыпи денудационного цикла, тяготеющие к континентальным перерывам (пенепленам), в том числе даже россыпи, характеризующие начальные стадии дифференциации и транзита рудного вещества (склоновые, карстовые россыпи, россыпи малых озерных ванн).

Эти предварительные соображения нуждаются в уточнении.

Тем не менее, рассматривая россыпные скопления различного минерального состава как единый класс месторождений полезных ископаемых, мы вынуждены признать, что механизмы концентрации россыпеобразующих минералов, так же как и природные обстановки, в которых возможны формирование и сохранность россыпей, представляющих промышленный интерес или рассматриваемых в качестве потенциальнопромышленных или перспективных типов объектов, весьма многообразны. Россыпеобразование протекает в широком диапазоне тектоно-геоморфологических обстановок, на всех стадиях континентального и литорального седиментогенеза, в спектре разнообразных фациальных и литогенетических условий. При этом ни один тип континентального и литорального морфолитогенеза не является "запрещенным" для формирования россыпных скоплений. Эта тенденция просматривается и при сопоставлении современных и древних россыпей, относящихся к разным геологическим эпохам.

Сказанное позволяет нам предполагать, что россыпной потенциал рассмотренных типов россыпных провинций и мегапровинций, отвечающих разным типам структур земной коры, далеко не исчерпан. Он связан с:

- комплексным подходом в изучении россыпеносных территорий различного ранга с учетом потенциала всех минеральных типов россыпей и разновозрастных россыпеносных формаций;

- выявлением "новых" минеральных типов россыпей, характеризующихся нетрадиционным сочетанием полезных минералов, в том числе за счет извлечения попутных компонентов, появлением новых технологии обогащения рудных песков и переработки концентратов, появлением новых областей их применения, меняющейся конъюнктуры рынка;

- переоценкой территорий с целью выявления локальных обстановок и типов структурно-седиментационных ловушек, обеспечивающих условия формирования и сохранности масштабных россыпных скоплений (крупных и суперкрупных россыпей), формирующихся как по экстенсивному, так и по интенсивному закону;

- выявлением и оценкой ископаемых россыпных формаций, в том числе метаморфизованных россыпей, в структурах древней консолидации;

- переоценкой погребенных россыпей с учетом прогрессивных способов их отработки, в частности скважинной гидродобычи на суше, морского драгирования на континентальном шельфе и др.;

- совершенствованием и внедрением ресурсосберегающих технологий при отработке и обогащении россыпей, обеспечивающих рациональное и комплексное использование недр.