Зоны субдукции и столкновения литосферных плит
Введение
Субдукционные зоны, прошлые и современные и их связь сзонами столкновения литосферных плит являются домами больших золотыхгидротермальных рудных месторождений. Это обусловлено:
Образованием окисленной магмы, которая богатая Au
Хлор, содержащийся в магмах способствует золоту транспортироватьсяв гидротермальные системы
Структуры расширения способствуют фокусированию магматизма ипоследующей гидротермальной деятельности
Подъём приводит к обнажению месторождений
Известково-щелочные породы, типичные для зон субдукции,ассоциируются со большинством месторождений, но их калиевые эквивалентыобразуются в результате столкновений субдукционных зон, которые связаны ссамыми богатыми месторождениями.
Активные (современные) субдукционные зоны могут легкоидентифицироваться по проявлениям активного вулканизма и сейсмичности. Болеетщательная интерпретация требуется для идентификации зон столкновения плит. Чтобыоценить перспективность их, требуется чтобы они были поднятыми и эродированнымиили найдены их древние эродированные эквиваленты. Поиск древние эквивалентовтребует определения линейных известково-щелочных поясов, или, что болееблагоприятно, калиевых известково-щелочных изверженных пород.
Месторождения, расположенные в этих поясах в неровностяхрасширения в сдвиговых разломах, образуются в результате косой (наклонной) субдукцииили коллизии (столкновения литосферных плит под углом друг к другу) и впоследнем случае особенно с пересечением с реверсивными (обратно падающими) разломами.
Подъём не только обнажает рудную минерализацию, но можеттелескопировать (наложить) эпитермальные системы на порфировые месторождения,чтобы образовались большие эпитермальные месторождения. Этот процесс такжедостигается секторными обрушениями вулканов, перекрывающих одновозрастныепорфировые системы.
1. Глобальный тектонический контроль магматизма, связанного с руднойминерализацией
Как уже ранее обсуждалось, большие богатые золотомгидротермальные месторождения порфирового и эпитермального типов встречаются вассоциации с субдукционными зонами и зонами столкновения плит, гдг субдуционнаязона погружается (рис.1). Предполагается, что это связано с химическим составомлетучих компонентов в магмах, формируемые в этих условиях. Краткий обзорпроцессов генерации таких магм несомненно полезен.
/>
В субдукционных зонах плита океанической коры погружаетсяпод другую тектоническую плиту (рис.2). Поскольку плита погружается, то онанагревается и сдавливается, приводя к выделению летучих компонентов (дегазации).Летучие состоят из компонентов, которые находятся в поровых гидротермах исодержащиеся в органическом материале морских осадках и заключенных вгидротермальных минералах, образовавшихся в результате реакций морской воды сизверженными породами океанической коры
Дегазация происходит на глубине, где погружающаяся плита,располагается под мантийной частью выше лежащей плиты, которая называетсямантийным клином. Восходящие струи летучих метаморфизуют мантийный клин. Мантийныйклин присоединяется к опускающейся слябе, таким образом, он волочится вниз запогружающейся плитой. Когда метаморфизованный мантийный клин достигает глубиныпримерно 100км, то он частично плавится вследствие разложения амфиболов.
Эта магма затем движется к поверхности, взаимодействует скорой и ранее существовавшими магматическими очагами, затем или образуетинтрузии, или извергается на поверхность. Эти породы имеют известково-щелочнойсостав.
Масс балансовый бюджет воды показывает, что большееколичество воды попадает в субдукционные зоны с опускающейся слябой, чемвыходит с вулканической и гидротермальной деятельностью. Остающаяся водазадерживается в метасоматической мантии. Количество метасоматизированноймантии, следовательно, должно со временем увеличиваться. По мере того как онаувеличивается, то увеличивается образование магм, которые связаны с порфировойи эпитермальной минерализацией. Этим процессом можно объяснить, в сочетании суменьшением вероятности эродирования, преобладания молодых месторождений этого типа.
/>
Когда столкновение плит происходит, или там где опускающаясясляба крутопадающая, то погружающаяся сляба и сопряженная с нейметасоматизированная мантия могут разложиться и образовать «сталлед»(остановленную) слябу (рис.3). Метасоматизированная мантия может уже производитьчастичное плавление с разложением амфибола, но так как она погружается в болеегорячую часть мантии, то флогопит будет разлагаться и в дальнейшем будетформироваться парцильный расплав с калием и хлором (отмечаем, что флогопит,привнесенный в мантию в ксенолитах, возвращался из калиевых пород в островнойцепи Лихир). Эти расплавы затем поднимались вверх, взаимодействуют с корой иранее существовавшими магматическими очагами, находящиеся в разном состоянии, изатем образовывали интрузии или извергались в виде калиевых известково-щелочныхпород на некотором расстоянии от первичного желоба.
Следствием формирования магм из мантийного клина в условияхокисления является то, что золото содержащие сульфиды в мантии (которые в целомявляются более богатыми золотом, чем кора) разрушаются, обогащая расплавзолотом. По мере миграции в коре золото содержащие сульфидные кумуляты не могутформироваться и золотом обогащенные расплавы могут размещаться на малыхглубинах в земной коре. Эти расплавы также содержат золото транспортирующийлигант хлор, способствует золоту переноситься из расплава в гидротермальнуюсистему. Калиевые магмы содержат самые высокие концентрации хлора и с нимисвязаны самые богатые золотые месторождения. Также отмечается, что такиеместорождения богаты теллуром.
/>
Калиевые известково-щелочные породы также образуются внормальных субдукционных зонах, где они обычно находятся дальше от желоба, чемизвестково-щелочные дуги, как, например, гора Муриа на Острове Ява в Индонезиии г. Араиат на о. Лусон на Филиппинах. Где имеется большой угол и высокаяскорость субдукции, могут частично перекрываться две группы пород. Калиевыеинтрузии поздней стадии и высокие концентрации теллуридов в Багио на Филиппинахмогли образоваться таким путём.
Оказалось, что крутизна зон субдукции благоприятна дляокисленных богатых золотом расплавов, так как здесь больше морских осадков,которые содержат карбонатный материал и, следовательно, их количествоуменьшается, так как они могут оставаться в желобе при крутом падении и неявляться частью опускающейся плиты. Очевидно, что этот процесс являетсяответственным за золотую порфировую минерализацию Лусона и ясно почему г. Пинатубо,являющаяся частью той же дуги ответственной за золотую порфировуюминерализацию, извергала богатый сульфатами материал (Imai et al. 1997).2. Региональные следствия столкновения плит и их крутизны наклона
Сталкивающаяся плита может быть континентальной, сложеннойконтинентальными образованиями (террейнами) или океанической плитой. Еёреальный состав не важен, как раз, потому что её внезапная остановка субдукцииприводит к образованию сталлед слябы. Столкновение также может быть причинойподъёма.
Столкновение океанического плато с зоной субдукции.
Первым примером этого является столкновение плато Онтонг Явас островной дугой Новой Гвинеи, которое сформировало цепь острововЛихир-Фени-Табар с золотым эпитермальным месторождением мирового класса Ладолам.Такое же столкновение плато-дуга также обусловило калиевый вулканизм Фиджи,связанный с главной золотой минрализацией Емперор и Cu-Au порфировой минерализацией в других местах.
Столковения континетальной плиты с зоной субдукции.
Первым примером такой тектонической ситуации являетсяколлизия Австралии с Новой Гвинеей. Она сформировала цепь проявлений калиевыхизверженных пород пересекующую остров Новая Гвинея, который постепенностановится более эродированным к западу. Сильно эродированные Cu-Au профиры и связанные с ними скарны обнажаются в западнойИрианской Яве. Порфирово/скарновое месторождение Ок Теди располагается назападе Папуа Новая Гвинея (ПНГ). Мезотермальное месторождение Поргера находитсяна востоке рядом с мезотермальным месторождением горы Каре. Далее на восток напродолжении цепи располагаются калиевые вулканы (один из которых содержитангидрит в продуктах своих извержений, что свидетельствует о присутствииокисленного расплава), которые предположительно являются не эродированнымиэквивалентами калиевых интрузий, непосредственно связанных с руднойминерализацией на западе. Австралия также сталкивается с дугой Банда, котораяиспытывает поднятие, в связи с чем происходит обнажение ранее существовавшейрудной минерализации, как, например, Бату Хийау и Лерокис.3. Крутопадающие субдукционные зоны
Этот механизм использовался для объяснения образованиябольших золотых месторождений, ассоциирующихся с калиевыми изверженнымипородами в континентальных структурах Америки, таких как Бингхам (Sillitoe 1997) и не может быть применим к юго-западнойПасифике.
Столкновение континентальных террейнов с зонами субдукции.
Хорошим примером этого случая являются Филиппины, гдеконтинентальный террейн Палаван-Миндоро столкнулся с субдукционной зонойМанильского желоба (тренча) и разбил её на часть западного Лусона и тренчНегрос. Возможно это событие привело к формированию крутизны субдукции вМанильской зоне и к завершению субдуцирования и обратной направленностисубдукции начавшейся сейчас на востоке Лусона. Это привело к наклонению дуг иобразование главных активных геотермальных полей на этих изгибах (Мак-Бан насевере (Лусон) и Палинпинон на юге на Негрос) свидетельствует о формированииосновной проницаемости структур. Этот процесс вызвал локальное поднятие иобнажение минерализации, представленной эпитермальной золотой минерализациейМасбате и золотоносной брекчиевой трубкой Булаван на юге Негрос.
Коллизии дуга-дуга.
В настоящее время эта ситуация происходит море Молукка, гдестолконвение происходит почти параллельно и происходит поднятие дуг Сангихе иТалауд, обнажающее рудную минерализацию. Коллизия дуга-дуга в правых углахпроисходит между дугами Сулу и Котобато, также приводящая к подъёму и обнажениюрудной минерализации.4. Локальный тектонизм и проницаемость
Проницаемость в локальном масштабе обсуждалось детально вглаве 3.3.1 Главные сдвиговые разломы.
Где субдукция или коллизия косые большая часть латеральнойподвижки, переданная на верхнюю плиту, приводит к образованию сдвиговыхразломов. Филиппинский разлом и Суматрский разлом являются первостепеннымипримерами таких зон субдукции. Остров Новая Гвинея рассекается сдвигами ССВпростирания, которые рассматриваются в качестве мест локализации малоглубинногомагматизма и рудной минерализации (Henley and Etheridge 1995). Подвижки по таким разломам не всегдасдвиговые и они могут иметь эшелонно срезающий эффект разломообразования внекоторых местах, которые важны при подъёме и обнажении рудной минерализации. Однако,более важным является создание расширяющихся выступов (Sibson1989) вдоль эти разломов. Они образуются там, где имеются изменения направленийглавного разлома и их расщепление для образования субпараллельных разломов,подвижки по которым формируют поперечные) разломы и оперяющие растяжения междуними. Эти локальные образования высокой проницаемости и могут быть местамиповторяющихся интрузий, образования диатрем и развития гидротермальных систем,которые могут вмещать эпитермальные месторождения лоу-сульфидейшн.5. Нормальное и реверсное разломообразование
Имелась общая точка зрения, что структуры, вмещающие жильнуюрудную минерализацию, являются нормальные разломы, в основном, потому чтонормальные разломы образуются в местах локализации полей напряжений и,следовательно, считалось, что они имеют большую проницаемость, чем другие типыразломов. Это явилось сверх упрощением.
Так, например, недавние работы на руднике Емперор показали,что здесь рудная минерализация связана с «флатмейкс», т.е. с реверснымиразломами с малыми углами падений, что согласуется с тектоникой столкновениярайонов с преобладающей во времени рудной минерализацией. Оказалось, чтопересечения реверсных разломов с малыми углами и сдвигов в Новой Гвинее,особенно перспективны (Henley and Etheridge1995). Жила Емперор, главная рудоносная структура рудника Голден Кросс в НовойЗеландии, как недавно установлено, также связана с реверсным разломом.6. Тектонизм и поднятие
Это обсуждалось раньше с точки зрения изучения зон коллизиии разломов типа «ножницы», где основную роль подъёма заключается вобнажении рудной минерализации, которая обычно предшествовала подъёму. Однако,минерализация может также происходить во время поднятия, формирующего главныегидрологические изменения, приводящие к множественности фаз рудообразования иувеличению вертикального интервала рудопроявления. Предполагалось, что этотпроцесс происходит в Багио на Филиппинах (гидротермальная система ещё неполностью прекратила свою активность). Где эрозия согласуется со скоростьюподъёма, этот процесс также способствует телескопированию эпитермальнойминерализации на порфировую минерализацию. Результатом этого бывает то, чтопорфировое месторождение действует в качестве богатого источника металлов (первичнойрудой), из которого может образоваться богатое эпитермальное месторождение. Первокласснымпримером этого является месторождение Лепанто на Филиппинах (Arribas et al. 1995).7. Нерегиональный тектонизм
Другим механизмом, который телескопирует эпитермальноеместорождение на порфировую рудную минерализацию, является секторное обрушениевулканической постройки. Секторное обрушение, по существу, является оченьбольшим оползнем и обычно происходит в вулканических толщах, которые не имеютмалоглубинных даек. Историческим примером может служить Сан Хеленс. Вулканическиетолщи могут быть ослаблены гидротермальными изменениями и присутствиемгидротермальных глин в обломочных потоках может способствовать их подвижности. Следовательно,там где образуются мало глубинные интрузии и они выделяют летучие компоненты,которые изменяют вулканические образования, может произойти ослаблениеконструкции постройки и произойдет секторное обрушение. Если интрузиязначительно затвердела, то она не взрывается, при этом меньшая давление, и можетобразоваться малоглубинная эпитермальная система. Если в течение процессатвердения происходило образование порфировой минерализации, то она могла даватьпервичные руды для эпитермального месторождения с повышением конценрированностирудных элементов. Предполагается, что этот процесс был главным фактором вформировании месторождения Ладолам на острове Лихир (Sillitoe1994a).