МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ И ОРЕОЛОВ

По этой схеме сначала создаются силовые (волновые) поля в определенных структурах земной коры, затем они при неоднократном поступлении энергии и вещества перерождаются в объемно дисперсновкрапленные материальные тела (зоны геохимической минерализации) и, наконец, перерождаются в штокверково-жильные рудные образования. Поступающая энергия в зоны формирования геохимических полей обеспечивается проникающими нагретыми флюидами - продуктами магмотермофлюидодинамических систем в условиях периодически ритмического развития внутрипланетного тектонического процесса. Возникавшие мощные тепловые пояса, производные тектонических деформаций и глубинных магм, создавали электрические и электромагнитные поля в слоях земных и обеспечивали (дополнительно) явления «стягивания» вещества и укрупнение геохимических ореолов. Формировались крайне неоднородные дискретные поля с гигантскими скоплениями рассеянноконцентрированного вещества в единичных ореолах благодаря резонансным и интерференционным явлениям.

Во флюидно-гидротермальных системах возникают вихревые явления, формирующие и пониженные и повышенные концентрационные поля элементов, образующие кольца и подобные ореолы. Возникавшие концентрационные вихревые кольца создают неоднородные геохимические поля. Проникавшие в зоны минералообразования горячие флюиды взаимодействовали с местными холодными малоконцентрированными поровыми и трещинными местными водами, что приводило к распаду глубинных термофлюидных систем и к образованию разноконцентрационных вихревых колец. В этот период происходило постоянное взаимодействие концентраций малых концентрационных ореолов в объединенные мультиплетные. Происходило «слияние» концентрационных колец в более крупные и гигантские ореолы с локальными более высокими концентрациями металлов. При «старении» они трансформировались в крупные и сверхкрупные рудные поля и месторождения. В иных случаях, напротив, могли дезинтегрироваться ранее возникшие геохимические поля и ореолы.

В процессе функционирования конвективных гидротермальных систем происходило взаимодействие высокотемпературных флюидов с окружающими породами и перераспределение металлов. Это приводило к формированию и отрицательных и положительных концентрационных геохимических ореолов. Взаимодействие местных холодных и глубинных нагретых конвективных потоков в тектонических зонах приводило к возникновению тепловых аномалий в отдельных конвективных ячейках с образованием центральных и периферических аномалий, разделенных зонами пониженных температур. В последующем здесь формировались геохимические поля и зоны вкрапленной золото-сульфидной или иной минерализации, а затем и жильно- штокверковые руды.

В.Г.Ворошиловым разработана концепция формирования аномальных геохимических полей в процессе становления гидротермальных руднометасоматических систем. Структуры их характеризуются сочетанием центробежной зональности относительно энергетического источника с центростремительной зональностью относительно рудовмещающих структур (рис. 46). Концентрированное оруденение возникает в зонах растяжения. В пределах таких зон возможно быстрое и объемное смешивание высокотемпературных глубинных высоконагретых флюидов с более холодными и менее плотными трещинными водами. Такое интенсивное смешивание глубинных гидротерм и местных холодных вод является одной из причин рудоотложения.

Рис. 46. Латеральная минера-

логическая зональность Цен-

трального рудного поля

(Кузнецкий Алатау)

(по Ворошилову В.Г, 20о7):

А - минеральные зоны рудного поля (по типоморфным минералам): 1 - тур-малиновая; 2 - шеелитовая; 3 - молибденит- халькопи-ритовая; 4 - галенит- сфалеритовая; 5 - арсенопиритовая (заливкой показан контур гранодиоритового массива); В - степень триклинности калишпата из зон калишпат-эпидот-хлоритовых метасоматитов (заштрихована область развития решетчатого микроклина); С - доля пиритов с электронным типом проводимости (в %) в золотоносных кварцево-сульфидных жилах; D - интенсивность естественной термолюминесценции жильного кварца (в условных единицах); E - пробность самородного золота в кварцевосульфидных жилах.

Аномальное геохимическое поле фор

мируется в период максимального поступления в геологическую структуру внешней энергии, создающей гидротермальную рудно-магматическую систему. Поступление тепловой энергии обеспечивается глубинно-магматическими или мантийнотермофлюидными потоками из границ внешнего ядра Земли - нижней мантии.

Региональные геологические структуры формируются под влиянием тектонических движений благодаря проявлению плюмтектоники, рифтогенеза и палеодиапи- ризма. Именно явления активного проникновения энергии и вещества осуществлялось на фоне длительно проявлявшихся мантийно-коровых палеодиапиров, формировавшихся под воздействием глубинных высокотемпературных флюидных потоков в расколах земной коры и мантии. Рудные поля и месторождения образуются под воздействием пространственно локализованных таких периодически ритмических тектонических импульсов с возникновением контрастных структур существенно перестраивающихся при каждой вспышке тектоно-магматической и флюидодинамической активности.

Зональность структур регионального плана обусловлена дифференциацией флюидов еще на уровне высокотемпературных газопаровых смесей, ниже границы гидросферы. Условия синхронного роста с глубиной давления и температуры обеспечивает жидкое состояние воды практически на всем интервале земной коры. Как показали эксперименты и термодинамические расчеты, водные растворы являются более активными растворителями и носителями рудного вещества по сравнению с газами. Вертикальная подвижность флюидов осуществляется благодаря перепадам давления и температур в областях развития расколов и магматизма. Латеральная их миграция обеспечивается подпруживанием малопроницаемыми толщами, горизонтами пород с соответствующими физико-механическими параметрами, надвигами, подошвами остывающих магматических очагов и их надинтрузивных зон (рис. 47). Здесь зарождается латеральная температурная зональность, на фоне которой затем образуются гидротермальные подсистемы ранга месторождений.

Зональность месторождений и рудных тел обусловлена эволюцией глубинных потоков конденсирующихся флюидов, проникавших в гидросферу земной коры по зонам повышенной проницаемости. В начальный период функционирования гидротермальной системы флюиды достаточно монотонно и равномерно просачиваются по ослабленным зонам, формируя аномальные геохимические поля простого строения с прямой температурной зональностью (рис. 47). Самоорганизация гидротермальной системы, на фоне фокусирующего влияния разрывов, и вовлечение в нее конвективных потоков более холодных вадозовых вод, приводит к разделению общей тепловой аномалии на систему конкурирующих конвективных ячеек. В итоге в наиболее проницаемой части структуры формируется ядерная зона системы, а на флангах - зона периферических тепловых аномалий, отделенных от центра (ядра) областью пониженных температур. Сходный результат обеспечивается в случае волнового механизма образования зон трещиноватости (по Богацкому [1986 г.]). Это благоприятствует структурной упорядоченности гидротермальной системы.

Вдоль восходящих ветвей конвективной термофлюидной системы происходит соприкосновение ювенильных и местных растворов и их постепенное смешивание, и распад с возникновением вкрапленной минерализации. При возникновении в ядерной зоне открытой трещины или их системы, смешивание растворов дополняется резким сбросом давлении и температуры, вплоть до возникновения пародоминирующих зон. Возникавшие кислотные растворы обеспечивали формирование метасоматитов, а за-

alt="" />

тем и продуктивной жильно-штокверковой, вкрапленной минерализации. По латера- ли такая система представлена несколькими температурными аномалиями, центральная из которых имеет локальный температурный минимум, связанный с зоной растяжения, а фронтальные фиксируют центры второстепенных конвективных ячеек (рис.

Рис. 48. Модель температурной эволюции эндогенной термофлюидной системы (по В.Г. Ворошилову, 2007)

1 - изолинии распределения температур в системе (интенсивность окраски прямо пропорциональна температуре); 2 - направления движения эндогенного флюида; 3 - пути конвективного течения местных растворов; 4 - области падения температуры и давления, в том числе паровые зоны; A, B, C - этапы эволюции гидротермальной системы (разрезы в вертикальной плоскости); D - горизонтальное сечение системы на финальном этапе рудоотложения.

Предлагается выделять следующие перспективы рудопродуктивности геохимических полей (рис. 48). Наиболее перспективные - концентрические аномальные геохимические поля с ядерной зоной накопления рудных элементов. Они окружены зоной пониженных концентраций металлов и зоной фронтального обогащения этими металлами. Также они сопровождают крупные и уникальные рудные месторождения с концентрированным оруденением. У меренно благоприятные - комплексные полиэлементные поля и ореолы без четко выраженной закономерности размещения моноэлементных аномалий относительно рудоконтролирующих структур. Они сопровождают рядовые и мелкие месторождения. Наименее благоприятные - аномальные поля, представленные разобщенными моноэлементными ореолами. Они возникают при нестабильном функционировании рудообразующей системы на участках с недостаточной тектонической подготовкой. Здесь формируются убогие руды с рассеянной минирализацией.

Следовательно, для формирования богатого оруденения гидротермального типа необходимы долгоживущие дренирующие зоны, проницаемость которых для флюидов поддерживается регулярными (периодически-ритмическими) тектоническими подвижками. О многократном чередовании открытия и закрытия трещин в породах в период рудоотложения указывают, например, показатели «закрытости системы», определяемые по соотношению давлений воды и газов в газово-жидких включениях жильных минералов. Для возникновения концентрированного оруденения обязательным условием является наличие локальных зон растяжения, где активно может происходить смешение глубинных высококонцентрированных флюидов с более холодными и менее плотными местными растворами.

В.Г. Ворошиловым [2007] предложен комплекс методов исследования эндогенных геохимических полей. Он включает R-факторный, дискриминантный, регрессионный методы, нейронные сети, кластер анализ переменных. Концентрационная составляющая зональности отражается в результатах кластеризации геохимических наблюдений. Дополнительную информацию о структуре аномальных геохимических полей дают коэффициенты зональности, основанные на особенностях дифференциации химических элементов в гидротермальном процессе.