Определение минерагении блоков положительного изгиба прямым градиентом стрессовых напряжений и гидротермально-метасоматическими процессами. Различия в минерагении коллизионных поясов и активизированных платформенных областей. Преобразования горных пород.
Аннотация к работе
Исследования направлены на разработку теоретических основ формирования эндогенных месторождений полезных ископаемых (МПИ) коллизионного и постколлизионного этапов, изучение закономерностей их пространственного размещения в различных тектонических блоках земной коры, определение геологических предпосылок формирования и совершенствование прогнозно-поисковых методов применительно к различным иерархическим уровням. Леонов, 1991 и др.] позволяет объяснить характер деформаций в коллизионном поясе моделью блоковой складчатости [Кисин, 2008 и др.], построенной на мобилистких принципах, и рассматривать их как коллизионно-складчатые (мобильные) пояса, обладающие строгой многоуровневой внутренней структурой. Изучению связей между структурами земной коры и синтектоническими геологическими процессами, особенно рудомобизующими и рудообразующими, направлены исследования, изложенные в данной работе. В основу диссертации лег фактический материал, собранный автором в период работы геологом и старшим геологом в системе ПО «Уралкварцсамоцветы» (1971-1988 гг.), а затем в Институте геологии и геохимии УРО РАН. Автором лично проведен минералогический анализ 11 тыс. шлиховых проб, изучены многие сотни прозрачных шлифов, полированных и препарированных образцов, обработаны сотни химических и спектральных анализов, составлены различные геологические карты и схемы, вошедшие в производственные отчеты.Признаками блоковой складчатости являются линейность, ориентированная согласно общему структурному плану, близкие размеры блоков, повторяемость в пространстве, единый стиль деформаций для блоков одного знака изгиба, метаморфизм, магматизм и металлогеническая специализация. Упругая верхняя кора передает напряжения сжатия на расстояния, а изгибы фокусируют их на относительно небольшие объемы, на ядра складок: в блоках положительного изгиба - на нижнюю часть коры, а в блоках отрицательного изгиба - на верхнюю ее часть. Релаксация напряжений осуществляется всеми возможными способами: тектоническими потоками, метаморфическими реакциями, перекристаллизацией, фазовыми переходами, растворением под давлением и т.п., что характеризует систему как максимально энергоемкую. В верхней части блока отрицательного изгиба формируется зона брекчий и мегабрекчий, характеризующаяся большим трещинно-пустотным пространством, которое заполняется метеорными или морскими захороненными водами. В блоках положительного изгиба коры действует прямой градиент напряжений, что ведет к осушению системы и возникновению направленных пластических и квазипластических потоков, переносящих тепловую и химическую энергию на верхние горизонты.
Вывод
Теоретическое обоснование, экспериментальное моделирование и полевые исследования показывают, что блоковая складчатость существует. Она широко проявлена в мобильных поясах и на платформенных участках коры. Признаками блоковой складчатости являются линейность, ориентированная согласно общему структурному плану, близкие размеры блоков, повторяемость в пространстве, единый стиль деформаций для блоков одного знака изгиба, метаморфизм, магматизм и металлогеническая специализация.
Источник энергии преимущественно тектонический. Упругая верхняя кора передает напряжения сжатия на расстояния, а изгибы фокусируют их на относительно небольшие объемы, на ядра складок: в блоках положительного изгиба - на нижнюю часть коры, а в блоках отрицательного изгиба - на верхнюю ее часть. Релаксация напряжений осуществляется всеми возможными способами: тектоническими потоками, метаморфическими реакциями, перекристаллизацией, фазовыми переходами, растворением под давлением и т.п., что характеризует систему как максимально энергоемкую. Все деформации остаточные. Тектоническая энергия трансформируется в другие виды энергии, в т.ч. и тепловую. Возникает резко метастабильная по энергонасыщенности система, релаксация которой сопровождается глубокими вещественно-структурными преобразованиями земной коры и ремобилизацией рудных компонентов.
В верхней части блока отрицательного изгиба формируется зона брекчий и мегабрекчий, характеризующаяся большим трещинно-пустотным пространством, которое заполняется метеорными или морскими захороненными водами. Ниже располагается зона бескорневой складчатости и/или объемной трещиноватости. Осевая часть блока осложняется тектоническими клиньями. Наиболее крупные трещины скалывания проникают до НП. Запирающий градиент напряжений удерживает флюиды на глубине, что ведет к их перегреву и обогащению рудным веществом (хлорофильные, халькофильные, сидерофильные элементы) [Бушляков, Холоднов, 2002]. Снятие или временное ослабление тектонических напряжений сопровождается движением рудоносных флюидов в верхние горизонты коры. Наиболее крупные трещины скалывания играют роль рудоподводящих и рудораспределительных каналов. В зоне объемной трещиноватости, брекчирования и мегабрекчирования происходит смешение глубинных флюидов с метеорными и морскими захороненными водами, их резкое охлаждение, изменение РН среды и окислительно-востановительного потенциала, сопровождающееся рудоотложением. Таким образом, блоки отрицательного изгиба коры несут рудную специализацию. Источником рудного вещества является земная кора и верхняя мантия. Время основного рудообразования приходится на регрессивный этап процесса (снятие тектонических напряжений).
В блоках положительного изгиба коры действует прямой градиент напряжений, что ведет к осушению системы и возникновению направленных пластических и квазипластических потоков, переносящих тепловую и химическую энергию на верхние горизонты. Формируются гранито-гнейсовые массивы, слагающие ядра куполовидных структур и являющиеся центрами зонального высокоградиентного метаморфизма. Процессы гранитизации сопровождаются выносом в околокупольное пространство ряда рудных и нерудных компонентов (Fe, Au, Si, Mg и др.). В ядрах куполовидных структур накапливаются флюиды, обогащенные легколетучими (фторофильными) элементами (Be, Li, Sn, Ta, Nb и др.) [Бушляков, Холоднов, 2002]. Над купольными структурами образуются крутопадающие трещины растяжения, заполняемые кварцем. На прогрессивном этапе процесса жильный кварц испытывает деформации, метаморфизм и перекристаллизацию, с образованием месторождений гранулированного кварца. В межкупольном пространстве образуются пологие трещины отрыва и скалывания. Снятие тектонических напряжений сопровождается падением давления в ядрах куполовидных структур, вызывающего процессы анатексиса и ультраметаморфизма. Расплавы, наиболее богатые летучими компонентами, формируют дайковый комплекс гранитов и пегматитов (с редкометальной, слюдяной, кварцевой и самоцветной минерализацией), приуроченный к трещинам отрыва и скалывания в межкупольных структурах. На регрессивном этапе, в надкупольном пространстве формируется кварцево-жильное поле с горным хрусталем. Имеют место гидротермально-метасоматические процессы (альбитизация, грейзенизация, гидротермально-жильное заполнение трещинно-пустотного пространства), эволюционирующие в ходе длительной посттектонической релаксации системы. Таким образом, блоки положительного изгиба специализированы на нерудные полезные ископаемые, золото, редкие элементы.
Завершение блоковой складчатости сопровождается разрушением месторождений. Соответственно наибольшие перспективы на рудные месторождения имеют области незавершенной блоковой складчатости. Блоковая складчатость подчиняется принципам унаследованности, ответственна за подготовку рудовмещающих структур, мобилизацию и переотложение рудного вещества, что позволяет успешно использовать ее при прогнозе эндогенных месторождений различных полезных ископаемых.
Участки платформенной коры в зоне динамического влияния коллизионного пояса также подвергаются блоковой складчатости. Низкие скорости деформации вызывают смещение нейтральной поверхности в пользу увеличения толщины зоны сжатия. Блоки положительного изгиба унаследовано развиваются на выступах кристаллического фундамента, характеризующихся наиболее прочной и мощной корой. В этих условиях значительно возрастают напряжения сжатия, вызванные изгибом, что может явиться причиной сильной дегазации коры и эруптивного магматизма, возможно, с алмазной минерализацией. Блоки отрицательного изгиба наследуют древние депрессионные структуры, выполненные терригенно-осадочным комплексом. Изгиб создает условия низкотемпературного метаморфизма повышенных давлений, благоприятных для генерации углеводородов, удерживаемых на глубине обратным градиентом стрессовых напряжений. Осевой тектонический клин, зона бескорневой складчатости и объемной трещиноватости благоприятны для локализации месторождений углеводородов. С глубинными магматическими очагами может быть связан комплекс кольцевых даек в тектоническом клине. Возможна рудная минерализация эпитермального типа (сидерофильные, халькофильные, редкометальные, благороднометальные и др.).
Список литературы
Автор имеет более 140 публикаций прямо или косвенно касающихся темы диссертации.
Монографии
1. Кисин А.Ю. Месторождения рубинов в мраморах (на примере Урала). Свердловск: Изд. УРО АН СССР, 1991. 130 с.
Статьи в рецензируемых журналах по списку ВАК
2. Кисин А.Ю., Таланцев А.С. Особенности формирования хондродит-тремолитовых прожилков в толще мрамора из района кочкарской гранитной интрузии // Записки ВМО. 1986. № 1. С. 93-99.
3. Мурзин В.В., Кисин А.Ю., Сазонов В.Н. Самородное золото рубиноносных мраморов зональных метаморфических комплексов Урала и его роль в формировании россыпей // Докл. АН СССР. 1991. Т. 320. № 5. С. 1226-1229.
4. Коротеев В.А., Кисин А.Ю., Сазонов В.Н. Модель формирования складчатых поясов на коллизионном этапе (на основе горизонтального сжатия с изгибом) // Докл. АН. 1998. Т. 358. № 4. С. 508-510.
5. Кисин А.Ю., Коротеев В.А., Сазонов В.Н. Роль скорости деформации в модели одноосного горизонтального сжатия с изгибом блока верхней коры // Докл. АН. 2002. Т. 385. № 2. С. 223-225.
6. Кисин А.Ю., Коротеев В.А., Сазонов В.Н. Проявление эруптивного магматизма на Уфимском плато // Докл. АН. 2002. Т. 385. № 1. С. 80-82.
7. Кисин А.Ю., Коротеев В.А. Общекоровая складчатость мобильных поясов // Докл. АН. 2007. Т. 415. № 5. С. 646-650.
8. Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость как отражение горизонтального сжатия // Литосфера. 2007. № 5. С. 117-136.
9. Кисин А.Ю. Структурное положение тектонического блока Каратау // Литосфера. 2008. № 4. С. 35-47.
10. Кисин А.Ю., Коротеев В.А. Градиенты стрессовых напряжений как причина перемещения вещества при общекоровой складчатости // Докл. АН. 2009. Т. 424. № 1. С. 67-70.
11. Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость и горообразование // Ученые записки Казанского Университета. 2009. № 3. (в печати)
12. Кисин А.Ю. Структурная позиция и время образования прожилково-вкрапленных руд Сафьяновского Zn-Cu месторождения (Средний Урал) // Литосфера. 2009. № 5. С. 72-84.
Статьи в журналах и сборниках, материалы конференций
Кисин А.Ю. Деформационные макроструктуры в карбонатных породах гранито-гнейсовых комплексов Урала // Литосфера. 2007. № 1. С. 90-108.
Кисин А.Ю. Прогнозирование рубиновой минерализации в карбонатных породах // Геологическая наука - народному хозяйству. Свердловск: УРО АН СССР, 1989. С. 4-5.
Кисин А.Ю. Принципы прогнозирования хрусталеносности кварцевых жил в надкупольных структурах // Там же. С. 3.
Кисин А.Ю., Таланцев А.С. О времени метаморфизма в Кочкарском комплексе // Геология метаморфических комплексов Урала. Межвуз. науч. тем. сб. Свердловск: СГИ, 1990. С. 91-97.
Kissin A.J. Ruby and Sapphire from the Southern Ural Mountains, Russia // Gems and Gemology. 1994. Vol. 30. №. 4. Р. 243-252.
Кисин А.Ю. Кварцевые жилы в надкупольных структурах и прогнозирование их хрусталеносности по элементам залегания // Ежегодник-1994. Екатеринбург: УРО РАН, 1995. С. 74-77.
Koroteev V.A., Kissin A.J., Sazonov V.N. The model of orogenic belts forming during collission stages (at base of unixial lateral squezing with bending) / Abstracts of 6th Zonenshain conference on plate tectonics. Moscow, February 17-20, 1998. P. 142.
Кисин А.Ю. Модель образования эруптивных брекчий (по результатам исследований на Уфимском плато) // Ежегодник-97 ИГГ УРО РАН, Екатеринбург, 1998. С. 92-94.
Кисин А.Ю. Алмазы // В кн. Месторождения полезных ископаемых Урала. Екатеринбург: УРО РАН, 1999. С. 115-121.
Кисин А.Ю. К проблеме коренных источников уральских алмазов // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат рег. науч.-практ. конф. ПГУ. Пермь, 2000. С. 89-91.
Кисин А.Ю., Коротеев В.А., Сазонов В.Н. Модель одноосного горизонтального сжатия с изгибом как инструмент для решения проблемы источника уральских алмазов // Мат. Уральской летней мин. школы. Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2000. С. 94 -100.
Кисин А.Ю., Коротеев В.А., Сазонов В.Н. Регрессивный этап развития коллизионно-складчатой системы (на модели одноосного горизонтального сжатия с изгибом) // Постколлизионная эволюция подвижных поясов. Мат. Межд. науч. конф. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2001. С. 90-93.
Кисин А.Ю. Прогноз и признаки эруптивного магматизма на восточной окраине Восточно-Европейской платформы // Алмазы и алмазоносность Тимано-Уральского региона: Мат. Всерос. сов. Сыктывкар: Геопринт, 2001. С. 100-102.
Кисин А.Ю., Баталина А.А., Мурзин В.В. Деформации мраморов и время образования рубиновой минерализации в Мурзинско-Адуйском метаморфическом комплексе (Средний Урал) // Ежегодник ИГГ УРО РАН: Екатеринбург: УРО РАН, 2003. С. 186-191.
Кисин А.Ю., Коротеев В.А., Сазонов В.Н. О возможной роли выступов кристаллического фундамента в образовании углеводородов // Генезис нефти и газа. М.: ГЕОС, 2003. С. 143-145.
Кисин А.Ю. К проблеме алмазоносности восточной окраины Восточно-Европейской платформы // Углерод, минералогия, геохимия и космохимия: Мат. Межд. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2003. С. 42-44.
Кисин А.Ю. Эруптивный магматизм на Уфимском плато // Вулканизм и геодинамика: Мат. 2-ого Всерос. симп. по вулканологии и палеовулканологии. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2003. С. 275-279.
Кисин А.Ю. К вопросу о происхождении лемазинских дырчатых брекчиевых известняков на Уфимском плато // Ежегодник-2003. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2004. С. 53-57.
Кисин А.Ю. Минералогическая зональность Уфимского плато и ее связь с глубинным строением // Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: Мат. Х1V Геол. съезда Республики Коми. Т. 2, Сыктывкар: Геопринт, 2004. С. 17-18.
Кисин А.Ю. Надвиги в земной коре и эффект присоски // Геология и металлогения ультрамафитмафитовых и гранитоидных интрузивных ассоциаций складчатых областей. Мат. науч. конф. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2004. 466-468.
Кисин А.Ю. К проблеме надвигов в земной коре // Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых. Мат. XXXVIII Тектонического сов. Т. 1. 2005. С.285-288.
Кисин А.Ю., Бушарина С.В., Макеев А.Б., Филиппов В.Н. Первая находка пиропов на Уфимском плато // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Вып. 8. Пермский ун-т. Пермь, 2005. С. 162 - 169.
Кисин А.Ю. Дырчатые брекчиевые известняки и признаки газогидратов на площади Уфимского плато // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. Пермь, 2005. С. 49-53.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость восточной окраины Восточно-Европейской платформы // Строение, геодинамика и минерагенические процессы в литосфере: Мат. 11-й Межд. науч. конф. Сыктывкар: Геопринт, 2005. С. 134-137.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость и минерагения восточной окраины Восточно-Европейской платформы // Области активного тектогенеза в современной и древней истории Земли. Мат. XXXIX Тект. сов. Т. 1. М.: ГЕОС, 2006. С. 308-312.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость платформенных областей // Там же. С. 312-317.
Кисин А.Ю. Деформации мраморов и время рубин-сапфировой минерализации на Липовском проявлении (Средний Урал) // Уральская минералогическая школа-2005. Мат. Всерос. науч. конф. Екатеринбург: Изд. УГГУ, 2005. С. 104-108.
Кисин А.Ю. Уфимское плато: некоторые аспекты позднепалеозойской геодинамики и минерагении // Ежегодник ИГГ УРО РАН. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2006. С. 57-63.
Кисин А.Ю. Уфимское плато: Некоторые итоги десятилетних исследований и перспективы алмазоносности // Алмазы и благородные металлы Тимано-Уральского региона: Мат. Всерос. сов. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УРО РАН, 2006. С. 70-72.
Кисин А.Ю. Эволюция общекоровой складчатости мобильных поясов // Фундаментальные проблемы геотектоники. Мат. XL Тект. сов. Т. 1. М.: ГЕОС, 2007. С. 300-303.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость: основные положения // Геодинамика, магматизм, метасоматизм и рудообразование. Сб. науч. тр. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2007. С. 491-498.
Кисин А.Ю., Варламов Д.А. Гранаты Уфимского плато и проблема коренных источников уральских алмазов // Ежегодник ИГГ УРО РАН. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2007. С. 167-171.
Кисин А.Ю., Макеев А.Б., Филиппов В.Н. К проблеме происхождения самородных металлов, карбидов, силицидов и некоторых корундов на Уфимском плато // Там же. С. 228-232.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость как основа для прогнозирования месторождений полезных ископаемых // Эндогенное оруденение в подвижных поясах. Мат. межд. науч. конф. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2007. С. 13-17.
Кисин А.Ю. Особенности и эволюция общекоровой складчатости // Изменяющаяся геологическая среда: пространственно-временные взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов: Мат. Межд. конф. Т. 1. Казань: КГУ, 2007. С. 104-108.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость мобильных поясов и горообразование // Общие и региональные проблемы тектоники и геодинамики. Мат. XLI Тект. сов. Т. 1. Москва: ГЕОС, 2008. С. 400-404.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость и рудообразование // Рудогенез. Сб. науч. ст. Мат. Межд. конф. Миасс-Екатеринбург: УРО РАН, 2008. С. 133-137.
Кисин А.Ю. Опыт дешифрирования кольцевых структур в архейских толщах Центрального Мадагаскара и их возможная природа // Структурно-вещественные комплексы и проблемы геодинамики докембрия фанерозойских орогенов. Мат. Межд. науч. конф. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2008. С. 47-50.
Кисин А.Ю. Раннепермский структурный план восточной окраины Русской платформы с позиций общекоровой складчатости // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Пермь, 2008. С. 11-15.
Кисин А.Ю. Бескорневая складчатость осадочных пород платформенных областей: проблема происхождения // Там же. С. 6-11.
Кисин А.Ю. Роль общекоровой складчатости в образовании месторождений полезных ископаемых в осадочных бассейнах платформенных областей // Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли. Мат. 5-го Всерос. литолог. сов. Т. 1. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2008. С. 301-303.
Кисин А.Ю. Метаморфические минералы в платформенном чехле Волго-Уральской антеклизы: проблема происхождения и возможное решение // Типоморфные минералы и минеральные ассоциации - индикаторы масштабности природных и техногенных месторождений и качества руд. Мат. Всерос. науч. конф. Годичное собрание РМО. Екатеринбург: ИГГ УРО РАН, 2008. С. 47-50.
Кисин А.Ю. Глянцевые поверхности на зернах минералов // Там же. С. 43-46.
Кисин А.Ю. Общекоровая складчатость - условия образования // Связь поверхностных структур земной коры с глубинными. XIV Межд. конф. Петрозаводск: Карельский НЦ РАН. Ч. 1. 2008. С. 258-261.
Кисин А.Ю. Опыт анализа уральских структур с позиций общекоровой складчатости // Там же. С. 261-264.
Кисин А.Ю. Осинский блок: проблема образования // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Сб. ст. Вып. 12. Пермь: ПГУ, 2009. С. 277-285.
Кисин А.Ю. Клиновидные формы Сафьяновского рудного поля // Там же. С. 271-277.
Кисин А.Ю. Структурный план Волго-Уральской антеклизы в зоне динамического влияния Урала // Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: Мат. XV Геол. съезда Респ. Коми. Т. II. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УРО РАН, 2009. С. 119-121.
Кисин А.Ю. Брекчии, мегабрекчии и тектонические клинья Сафьяновского рудного поля // Уральское горное обозрение. 2009. С. 110-125. (Электронная версия).