Минерагения: основы минерагеодинамики

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»




Р. Г. Ибламинов




                МИНЕРАГЕНИЯ




            (основы минерагеодинамики)


Допущено методическим советом
Пермского государственного национального исследовательского университета в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Геология» и по специальности «Прикладная геология»







Пермь 2015

   УДК 553.078 (075.8)
   ББК 26.325
        И 14

               Ибламинов Р. Г.

И 14 Минерагения (основы минерагеодинамики): учеб, пособие / Р.Г. Ибламинов; Перм. гос. нац. исслед. ун-т. - Пермь, 2015. - 322 с.; ил.

      ISBN 978-5-7944-2525-3

           Изложено содержание современной минерагении - минерагеодинамики. Рассмотрены геодинамические закономерности размещения полезных ископаемых в современных тектонических обстановках (общая минерагения), в архейско-фанерозойской истории Земли (историческая минерагения), тектонические и формационные условия образования месторождений (генетическая минерагения).
           Охарактеризованы аспекты прикладной минерагении: методика прогнозно-минерагенических исследований и способы обобщения их результатов.
          Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Геология» и по специальности «Прикладная геология», а также другим университетским геологическим специальностям.
          Может быть использовано специалистами-геологами, географами и экономистами в качестве справочника по размещению месторождений полезных ископаемых в земной коре для принятия решений по вложению инвестиций в освоение недр.

УДК 553.078 (075.8)
ББК 26.325



        Печатается по постановлению редакционно-издательского совета
  Пермского государственного национального исследовательского университета

   Рецензенты: кафедра геологии нефти и газа Пермского национального исследовательского политехнического университета;
                доктор геолого-минералогических наук, профессор
                В.В. Бабенко (Уральский государственный горный университет)


ISBN 978-5-7944-2525-3

© Ибламинов Р.Г., 2015
   © Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2015


11а обложке: фрагмент минерагепической карты мира, авторы Л.И. Красный и др., 2000

        ПРЕДИСЛОВИЕ


   Учебное пособие является результатом теоретического осмысления минерагении земного шара в целом, а также практики минерагенических исследований на территории Пермского края, где сочетаются платформенные и палеоокеанические условия размещения месторождений полезных ископаемых. В пособии обобщен опыт преподавания минерагении на кафедре минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета начиная с 1991 г. В нем описываются общие закономерности размещения месторождений полезных ископаемых земного шара, приводятся примеры минерагении Пермского края. Изложено содержание важнейших разделов минерагении: общей, исторической, генетической и прикладной.
   Учебная дисциплина «Минерагеиия» входит в базовую часть профессионального цикла федерального компонента учебных планов направления «Геология» (профили-зации «Геология»), а также университетских геологических специальностей. Она позволяет студентам-геологам ориентироваться в многообразии тектонических обстановок размещения и образования месторождений полезных ископаемых и их естественных ассоциаций.
   Знание минерагении необходимо для углубления геологической подготовки студентов, включающей изучение состояния и перспектив мировой и региональной минерально-сырьевой базы, умение оценить стоимость того или иного участка недр. Пособие поможет читателям выяснить причины неоднородного распределения месторождений

полезных ископаемых по земному шару и его отдельным регионам.
   Необходимость написания пособия обусловлена постоянным развитием науки о месторождениях полезных ископаемых, заставляющим обновлять изложение учебного материала.
   Современный этап развития науки характеризуется переосмыслением традиционной классической фиксистской минерагении на новой мобилистской основе. На стыке минерагении с плитотектонической геодинамикой возникло новое научное направление, названное минерагеодинамикой (Ибламинов, 2001). Мииерагеодинамика изучает палео-тектонические обстановки образования и закономерности размещения минерагенических формаций горных пород и связанных с ними месторождений полезных ископаемых, возможность их сохранения и преобразования в последующих плитотектонических процессах и на этой основе прогнозирует новые месторождения и горно-геологические свойства известных.
   Все вышеперечисленные аспекты определили содержание предлагаемого учебного пособия.
   Выражаю признательность за поддержку издания декану геологического факультета С.М. Блинову, коллегам по работе на кафедре минералогии и петрографии.
   Замечания и пожелания по улучшению книги прошу направлять по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15, Пермский государственный национальный исследовательский университет, геологический факультет, кафедра минералогии и петрографии, e-mail: riaminov@psu.ru; mineral@psu.ru.

3

ЧАСТЬ I


ОБЩАЯ МИНЕРАГЕНИЯ

Глава 1

        ПРЕДМЕТ И ИСТОРИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИНЕР АГЕНИИ


    1.1. Предмет минерагении

1.1.1. Определение, цель и задачи минерагении

  Термин «металлогения» (metallogeny) введен в научную литературу французским геологом Луи де Лоне (De Launay L.) в 1892 г. Этим названием он обозначил науку, изучающую размещение месторождений металлических полезных ископаемых. В настоящее время в орбиту её исследований вовлечены месторождения разнообразных неметаллических и горючих полезных ископаемых, в связи с чем наука получила более широкое название - минерагения. Таким образом, можно различать металлогению, исследующую размещение рудных месторождений, и минерагению, изучающую всё разнообразие полезных ископаемых.
  Месторождения полезных ископаемых изучает геология полезных ископаемых, её теоретическая часть представляет собой учение о полезных ископаемых. Геология полезных ископаемых исследует закономерности размещения, строение, состав и условия образования месторождений. Из этого определения следует, что минерагения является разделом науки о месторождениях, которому можно дать следующее определение.
  Минерагения - раздел геологии полезных ископаемых, который исследует закономерности размещения месторождений в земной коре, причины, обусловливающие эти закономерности, и связанные с ними особенности строения и состава месторождений.


  Таким образом, объектом исследования минерагении как науки является земная кора во всем многообразии её строения, состава и условий формирования. При этом минерагения рассматривает влияние на размещение месторождений глобальных геодинамических процессов, зарождающихся в ядре и мантии Земли.
  К предмету минерагении относятся геолого-генетические особенности участков земной коры, содержащих или могущих содержать месторождения полезных ископаемых. Их положение и строение определяются региональной геодинамикой, которая контролирует положение, особенности строения и состав месторождений полезных ископаемых.
  Из определения следует, что в минерагении существуют два теоретических аспекта: базовый и ретроспективный. Базовый аспект заключается в построении статических моделей современного состояния недр Земли и распределения месторождений полезных ископаемых. На нём основан ретроспективный аспект, в котором рассматриваются генетические модели возникновения современной геологической обстановки и существующих в ней месторождений полезных ископаемых.
  Построение статических и ретроспективных моделей недр Земли и её отдельных участков не является конечной целью науки, существует третий, прикладной, аспект, который требует дать прогноз возможности обнаружения новых месторождений или новых участков известных месторождений. Д^ решения проблем прикладного аспекта необходима теория, которая позволяла бы на ос
4

Часть 1. Общая минерагения

5

нове статических строить ретроспективные и прогнозные модели. Исходя из сказанного можно сформулировать основную цель ми-нерагении как науки.
   Цель минерагении заключается в разработке теории размещения месторождений полезных ископаемых, минерагенических формаций горных пород и геологических структур в различных геодинамических обстановках Земли.
   Разработка такой комплексной теории, охватывающей все тонкости процесса породе- и рудообразования, которые в свою очередь зависят от протекающих в ядре и мантии Земли геодинамических явлений, весьма сложна. Ведь геологи наблюдают результат совокупности природных процессов, но ответ на вопрос, как он получился, не всегда однозначен. Разработать теорию минерагении трудно из-за сложности и многообразия самих природных объектов и неоднозначности минерагенических реконструкций. Ми-нерагеническая наука в общих чертах сформулировала и развивает теорию, необходимую для прогнозирования месторождений и целенаправленного выполнения поисково-разведочных работ на региональном, локальном и местном уровнях с применением оптимального комплекса методов.
   Для достижения цели исследований ми-нерагеническая наука решает следующие задачи:
   —   определение места исследуемых месторождений и проявлений полезных ископаемых в генетической классификации месторождений и отнесение их к соответствующим типам;
   —   выяснение пространственной и генетической связи типов месторождений полезных ископаемых с формациями горных пород и тектоническими структурами, выделение среди них минерагенических формаций и структур;
   -   восстановление палеогеодинамических обстановок образования формаций горных пород и полезных ископаемых;
   -   исследование изменений минерагенических формаций в истории развития земной коры;
   -   моделирование геолого-генетических условий образования формаций и месторождений полезных ископаемых;

  -    прогнозная оценка территорий на наличие месторождений полезных ископаемых.

1.1.2. Основная литература

  Для наиболее полного изучения содержания дисциплины целесообразно ознакомиться с литературой, посвященной минерагении: учебниками, пособиями, монографиями.
  Начать такую самостоятельную работу можно со знакомства с классической мине-рагенией, основы которой были заложены Ю.А. Билибиным в работе «Металлогениче-ские провинции и металлогенические эпохи» (Избранные труды. Т. III. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 67-130). Дальнейшее развитие классическая минерагения, базировавшая на фиксистских концепциях, получила в трудах В.И. Смирнова и была обобщена в отдельных главах монографии «Геология полезных ископаемых» (М.: Недра, 1982. 669 с.).
  Одной из основополагающих работ современной минерагении явилась книга А. Митчелла и М. Гарсона «Глобальная тектоническая позиция минеральных месторождений» (М.: Мир, 1984. 496 с.). Позже вышел учебник А.И. Кривцова и П.Д. Яковлева «Структуры рудных полей и месторождений, металлогения и прогноз рудоносности» (М.: Недра, 1991. С. 260 - 377). Вторая часть этой книги посвящена изложению вопросов прикладной минерагении.
  В основу настоящего учебного пособия положена книга «Основы минерагеодинами-ки» (Ибламинов Р.Г. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2001. 220 с.), название которой связано с современным плитотектоническим базисом науки о размещении месторождений. Для изучения минерагеодинамики нефтегазоносных бассейнов можно использовать учебное пособие «Основы геологии и геохимии нефти и газа» (Ибламинов Р.Г. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2007. 256 с.).
  Учебная литература по минерагении представлена пособием В.А. Душина и А.А. Малюгина «Общая металлогения» (Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. горн, ун-та, 2005. 217 с.), учебником В.В. Бабенко «Геотектоника, геодинамика и металлогения» (Екате

Гiaea 1. Предмет и исторические основы минерагении

ринбург: Изд-во Урал. гос. горн, ун-та, 2009 734 с.), а также учебником В.И. Старостина «Металлогения» (М.: Книжный дом «Университет», 2012. 560 с.).
  В качестве справочной литературы может быть использовано трехтомное издание книги «Историческая минерагения» (авторы Н.Н. Зинчук, А.Д. Савко, Л.Т. Шевырев. Воронеж: Воронеж, гос. пед. ун-т, 2008). Кроме того, существует энциклопедический справочник «Минерагения», состоящий из 5 объёмных книг (СПб/. Изд-во ВСЕГЕИ, 2008), а также «Металлогенический кодекс России» (М.: Геокарт-ГЕОС, 2012. 126 с.).
  Среди зарубежных изданий следует выделить книгу Sowkins F.J. Metal Deposits in Relation to Plate Tectonics. 2-d Revised. Springer-Verlag, Berlin, 1990. 461 p.

1.1.3. Разделы минерагении

  Современная минерагения - минерагео-динамика — превратилась в самостоятельную науку, состоящую из нескольких разделов. Являясь синтетической наукой, вовлекаю-щей в свой оборот достижения разнообраз-ных естественных и экономических наук, минерагения сама дифференцировалась. В настоящее время в ней намечается шесть разделов. Первые пять разделов — общая, историческая, генетическая, региональная и специальная минерагения — можно рассматривать как базисные для шестого раздела — прикладная минерагения (рис. 1.1).

1. Общая минерагения

2. Историческая минерагения

3. Генетическая минерагения

3. Региональная минерагения

4. Специальная минерагения

5. Прикладная минерагения

Рис. 1.1. Разделы минерагении

   Первый раздел — общая минерагения — рассматривает минерагенические формации горных пород и месторождения типовых геодинамических обстановок земной коры.
   Второй раздел - историческая минерагения - на глобальном уровне прослеживает эволюцию состава и строения минерагениче-ских формаций горных пород и генетических типов месторождений полезных ископаемых в геологической истории развития земной коры.
   Третий раздел - генетическая минерагения - основывается на первых двух и изучает связь генетических типов месторождений с палеотектоническими обстановками и мине-рагеническими формациями горных пород, создающими благоприятные физико-химические условия для концентрации полезных ископаемых. Она является основой предварительного прогноза месторождений в регионах.

  Четвёртый раздел - региональная минерагения - характеризует отдельные минерагенические провинции и их составные части с позиций как общей, так и исторической, и генетической минерагении.
  Пятый раздел - специальная минерагения - рассматривает закономерности размещения генетических типов месторождений какого-либо одного вида полезных ископаемых в различных геодинамических обстановках земной коры на глобальном или региональном уровнях.
  Шестой раздел - прикладная минерагения - решает проблемы прогноза наличия месторождений и планирования направлений поисковых и разведочных геологических работ на основе знания не только вопросов минерагении и геологического производства, но и экономики минерального сырья.

Часть 1. Общая минерагения

7

1.1.4. Место минерагении в системе наук

  Из описания предмета, целей, задач и разделов минерагении следует, что по своему

содержанию она является синтетической отраслью геологических знаний, вбирающей в себя сведения разнообразных наук геологического цикла и имеющей с ними тесную связь (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Связь минерагении с науками геологического цикла

   Минерагения возникла на стыке геологии полезных ископаемых и геологоразведочного дела. Возникновение минерагении на стыке учения о полезных ископаемых с учением о поисках и разведке месторождений было связано с решением насущных вопросов оценки территорий на возможность обнаружения новых месторождений полезных ископаемых.
   Геология полезных ископаемых служит теоретической основой для решения прикладных задач прогнозирования, которые формулирует наука о поисках и разведке месторождений. В теоретическом плане минерагения тесно связана с такими разделами геологии полезных ископаемых, как теория рудообразования, структуры рудных полей и месторождений, околорудные изменения горных пород, минералогия месторождений.
   Анализируя геологические обстановки размещения месторождений полезных ископаемых, минерагения опирается на данные геотектоники, учение о геологических формациях, петрографию, литологию, стратиграфию.

  Информацию о составе месторождений и вмещающих пород, об их возрасте и условиях образования минерагения получает от геохимии и петрохимии.
  Оценивая перспективы регионов, специалисты по минерагении широко привлекают результаты
  -    геофизических исследований земной коры и мантии,
  -    геохимических поисков,
  -    космоаэрогеологических методов,
  -    геологического картирования в целом.
  При решении прикладных задач прогнозирования учитываются
  -    экономика регионов,
  -    экономика минерального сырья,
  -    уровень развития горного дела и технологии переработки полезных ископаемых.
  Используются статические и динамические модели месторождений полезных ископаемых, построенные по результатам поисково-разведочных и эксплуатационных работ.

Глава 1. Предмет и исторические основы минерагении


    1.2. Исторические основы минерагении

   Минерагения как самостоятельная область науки возникла в результате длительного накопления сведений о составе и строении месторождений полезных ископаемых, об их распределении в земной коре. В истории формирования современных минераге-нических представлений намечаются четыре этапа.

1.2.1. Этап первичного накопления материала

   Первый этап — этап накопления сведений о размещении месторождений полезных ископаемых.
   Впервые задача выяснения закономерностей в размещении месторождений была сформулирована в конце XIX - начале XX в.


Владимир Афанасьевич Обручев (1863-1956)

1.2.2. Этап первых прогнозов


   Второй этап развития минерагении - это этап первых прогнозно-минерагенических исследований, начавшийся в 30-х гг. XX в.
   Тогда на основе анализа пространственных закономерностей в размещении месторождений были сделаны весьма успешные региональные прогнозы возможности обнаружения месторождений полезных ископае
представителями французской геологической школы, прежде всего Л. де Лоне (1860— 1938) в его монографии «Traite de metal-logenie» (Paris, 1913).
   Позднее идеи минерагении были восприняты в России, где по заданию ВСНХ (Высший совет народного хозяйства) в 20-х гг. XX в. изучением закономерностей размещения месторождений занимался Институт прикладной минералогии и металлургии. В этот период В.А. Обручевым была опубликована монография «Металлогенические эпохи и области Сибири» (М., 1926), А.Е. Ферсманом - книга « Геохимия России» (М., 1922).
   Накопление сведений о размещении месторождений в земной коре было осооенно актуальным для СССР, обладавшим громадной территорией. Оно продолжается и в настоящее время в современной России и в мире в целом (рис. 1.3).



Александр Евгеньевич Ферсман (1883-1945)
мых на определенных территориях. Развитие регионального прогнозирования в СССР связано с именами А.Е. Ферсмана, С.С. Смирнова (1895-1947), И.Г. Магакьяна (1914— 1982)и др.
   Наиболее широко известен прогноз оло-воносности востока и северо-востока России сделанный С.С. Смирновым. Он основывался на наличии крупных месторождении оло ва на юго-востоке Азии и повышенных со

Часть I. Общая минерагения

9

держаниях олова в граинтоидах территории востока СССР. Этот прогноз был подтвержден открытием крупных месторождений олова. Большой популярностью пользовалась его работа «Очерк металлогении Восточного Забайкалья» (1944). Прогиозно-металлогеиические исследования, основанные на пространственном расположении месторождений, ведутся и в настоящее время.
  В этот период особый вклад в геохимическую ветвь металлогении внес А.Е. Ферсман.

Он показал, что минерагеническая наука очень тесно связана с геохимической. В работе «Геохимические проблемы Союза» (1931) нм были сформулированы понятия о геохимических провинциях и эпохах, выделены геохимические узлы как места сосредоточения разнообразных полезных ископаемых, дана прогнозная оценка территории Урало-Монгольского складчатого пояса, Балтийского щита и других регионов.

Сергей Сергеевич Смирнов (1895-1947)

Иван Георгиевич Магакьян (1914-1982)

1.2.3. Этап геосинклинальной минерагении

   Третий этап следует назвать этапом геосинклинальной минерагении, его начало -конец 40-х гг. В СССР специалисты по минерагении стали увязывать размещение полезных ископаемых со стадиями циклов тектонического развития земной коры, те., пользуясь современной терминологией, с палеотектоническими условиями образования формаций горных пород.
   Господство фиксистской геосинклиналь-ной концепции формирования складчатых областей обусловило ее широкое использование в минерагенических построениях.
   Появление и развитие третьего этапа связано с трудами выдающегося российского ученого-геолога Ю.А. Билибина, получившими мировое признание. Его основные

идеи были опубликованы в 1955 г. в работе «Металлогенические провинции и металло-генические эпохи». Им были выявлены закономерности в размещении минерагенических формаций и полезных ископаемых обстановок раннегеосинклинального прогибания земной коры, позднегеосинклпнальной инверсии с преобладанием поднятия и орогенеза. Теоретические положения Ю.А. Билибина довольно быстро были реализованы на практике в методических рекомендациях Всесоюзного научно-исследовательского геологического института (ВСЕГЕИ) под названием «Общие принципы регионального металлогенпческого анализа и методика составления металлогенпческих карт для складчатых областей» (1957).
  Крупный вклад в развитие описываемого направления в металлогении в этот период внесли Е.Т. Шаталов (1908-1978), В.11. Смирнов (1910-1988), А Д. Щеглов

Глава L Предмет и исторические основы минерагении

(1926-1998), В.Н. Козеренко (1913-1995), ГА. Твалчрелидзе (1915 - 1991), С.А. Вахрамеев (1902 - 1984), Ж.В. Семинскпй (р.

Юрии Александрович Билибин (1901-1952)

1935) и др. Большую роль в выявлении зако номсрностсй размещения и формирова


Евгсний Трофимович Шаталов (1908- 1978)

Владимир Иванович Смирнов (1910- 1988)

Алексей Дмитриевич Щеглов (1926- 1998)

ния осадочных месторождений сыграли исследования Н.М. Страхова (1900—1978), опубликованные в трехтомной монографии «Основы теории литогенеза».
   Мировое признание получили идеи В.И. Смирнова о металлогенических типах геосинклиналей, стадиях их развития и типовых полезных ископаемых, о региональном геологическом положении различных генетических групп и типов полезных ископаемых, опубликованные в монографии «Геология полезных ископаемых» (1965, 1982).

1.2.4. Минерагеодинамический этап

  Четвертый современный этап - этап минерагении тектоники плит, или минераге-одинамики, - начался в конце 60-х гг., когда на смену фиксистской геосинклинальной концепции развития складчатых областей пришла мобилистская концепция тектоники плит, завоевавшая господствующее положение в зарубежной геологии. Наиболее известными представителями этого направления минерагении являются А. Митчелл, М. Гарсон, Ф. Соукинс. Плитотектонические модели стали использоваться не только при решении вопросов минерагении, но и при