Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 493, № 1, стр. 27-30

Полученные космическим аппаратом GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer) гравиметрические данные стимулировали развитие глобальных моделей глубинного строения земной коры и верхней мантии, способствовавших пониманию металлогенической специализации крупных рудных районов и провинций.

В сообщении для ГИС-анализа закономерностей размещения и особенностей формирования Pb–Zn-месторождений миссисипского типа (“Mississippi Valley-type”, MVT) на Северо-Востоке России впервые приводятся результаты современных исследований литосферы на основе гравитационных данных GOCE: глобальные карты глубины поверхности Мохо, мощности и строения осадочного чехла [1, 2], модель CRUST1.0, унаследованная из модели CRUST2.0 [3]. Тип коры связан с возрастом фундамента и тектонической активизации [3]. Глобальная модель содержит данные о глубине Мохо, скоростей сжатия и сдвига, а также плотности восьми слоев: воды, льда, трехслойного осадочного чехла и верхней, средней и нижней кристаллической коры [2].

Месторождения MVT-типа широко распространены в мире. В России они составляют всего около 10% от общего количества Pb–Zn-месторождений. Характерная особенность геодинамической обстановки этих месторождений – залегание в платформенных и субплатформенных карбонатных комплексах на флангах пассивной континентальной окраины, затронутой наложенными процессами коллизии, и отсутствие прямой связи с магматизмом. Важные признаки месторождений MVT-типа – органогенные постройки, палеокарсты, связь с эвапоритовыми и доломитовыми фациями. Формирование руд обусловлено аномальной флюидной активизацией в орогенных процессах [4]. При этом признается существование переходного ряда между Pb–Zn-месторождениями осадочно-эксгаляционного (“Sedimentary exhalative”, SEDEX) и MVT-типа [5, 6], поскольку они залегают в близких геодинамических обстановках. Также многие публикации и значительное количество других исследований были посвящены анализу пространственной и генетической связи формирования MVT-месторождений и органического вещества в составе металлоносных флюидов и во вмещающих породах ([7–10] и др.).

На северо-востоке России месторождения MVT-типа располагаются, в основном, вдоль восточного фаса Сибирской платформы, в областях поднятий (астеносферных) поверхности Мохо (рис. 1а), приурочены к среднетемпературной области верхней мантии (рис. 1в) и залегают в вендских субплатформенных карбонатных и терригенно-карбонатных толщах. На юго-восточном фланге платформы в Кыллахской металлогенической зоне локализованы основные месторождения этого типа – Сардана, Перевальное и Уруй (рис. 1г).

Рис. 1.

Позиция свинцово-цинковых и серебро-полиметаллических месторождений Северо-Востока России в структуре поверхности Мохо (а), мощность верхнего горизонта осадочного слоя Земной коры (б), температура верхней мантии (в) и размещение фаций вендских комплексов Кыллахской зоны в позднесарданинское время (Vsr₂) (с использованием материалов [2, 3 , 5]) (г). Месторождения: 1 – серебро-полиметаллические, 2 – колчеданно-полиметаллические в терригенных породах, 3 – колчеданно-полиметаллические в вулканогенно-карбонатных породах, 4 – стратиформные свинцово-цинковые в карбонатных породах, 5 – полиметаллические жильные, 6 – олово-серебро-полиметаллические жильные. Масштаб проявлений: 7 –крупные, 8 – средние-мелкие, 9 – рудопроявления, 10 – контуры металлогенических зон, 11 – Лено-Вилюйская нефтегазоносная провинция; 12 – контур врезки Г; 13 – глубина до поверхности Мохо; 14 – области рифтовых комплексов. Сейсмические горизонты осадочного слоя литосферы: 15 – верхний; 16 – средний; 17 – нижний; 18 – мощность осадочного слоя литосферы; 19 – температура верхней мантии, 20–22 – состав рудовмещающей пачки верхнесарданинской свиты: 20 – сахаровидные доломиты, 21 – известняки тонкозернистые, часто с кремневыми стяжениями, 22 – песчаники (прибрежная фации); 23 – ареал распространения битуминозных известняков сарданинской свиты, 24 – ареал выходов рифейских базальтов и долеритовых силлов, 25 – выходы вендских карбонатных толщ в современном структурном плане; 26 – зона фациальной смены известняков и доломитов рудовмещающей пачки верхнесарданинской свиты.

В составе континентальной коры, согласно распространенным двух- или трехслойным глобальным моделям глубинного строения земной коры, самый верхний слой коры сложен осадочными комплексами [2]. В пределах осадочного слоя при его мощности около 20 км отмечаются сравнительно низкие сейсмические скорости. Поскольку сейсмическая скорость изменяется скачками с глубиной, в осадочном слое были выделены три горизонта (сверху вниз соответственно): мощностью 2, 5 и третий, наиболее мощный, расположенный ниже 7 км) [2].

Судя по ГИС-анализу модели глубинного строения земной коры, наиболее широко в мире распространен маломощный верхний горизонт. На восточной окраине Сибирской платформы в этом горизонте выявлены два аномально глубоких прогиба (около 2 км) – в областях нижнего течения р. Лена и в Южном Верхоянье. К этим прогибам пространственно приурочены Pb–Zn-месторождения Кыллахской и Туора-Сисской металлогенических зон (рис. 1б).

Средний горизонт, менее распространенный в мире, чем верхний горизонт, охватывает многие углеводородные провинции (Аравийский полуостров, Южная Америка, Западная Сибирь и др.) и их обрамление. На восточной окраине Сибирской платформы в Вилюйской впадине мощность этого горизонта достигает 4 км (рис. 1б).

С нижним, наиболее мощным горизонтом, но наименее распространенным в мире, также связаны крупные углеводородные провинции. Мощность этого горизонта в локальных прогибах Вилюйской впадины более 14 км; здесь локализованы несколько газовых и газо-конденсатных месторождений (Средневилюйское, Усть-Вилюйское, Соболохское и др.) Лено-Вилюйской газонефтеносной провинции (рис. 1б).

ГИС-анализ показал, что металлогенические зоны с MVT-месторождениями расположены на флангах Лено-Вилюйской газонефтеносной провинции: Кыллахская – на юго-восточном, Орулганская – на восточном, а Туора-Сисская – на северном фланге (рис. 1а–1в).

Вендские слои, вмещающие стратиформные Pb–Zn-руды Кыллахской зоны, входят в состав юдомской серии Южного Верхоянья (рис. 1г) и представлены мелкозернистыми доломитами, их битуминозными разностями, к северу сменяющимися известняками [11]. Наиболее богатая Pb–Zn-минерализация локализована в зоне фациальной смены состава рудовмещающей пачки [12] на фланге широкого ареала развития битуминозных тонкозернистых и глинистых известняков и доломитов юдомской серии [13]. Геотермальная активизация восточного фланга Кыллахской зоны, как и Пиренейской провинции месторождений MVT-типа [14], могла быть обусловлена рифтогенным развитием (рис. 1б, 1г). На востоке Кыллахской зоны широко распространены образования базальт-долеритовой, габбро-долеритовой и ультраосновной-щелочной с карбонатитами формаций в раннерифейских вулканогенно-терригенных и ранневендских молассоидных комплексах. Таким образом, на восточной окраине Сибирской платформы существовали все условия для возникновения гибридных геотермально-углеводородных минералообразующих систем [15].

В заключение отметим, что в настоящем сообщении впервые использованы результаты современных исследований литосферы на основе гравитационных данных спутника GOCE для анализа закономерностей размещения и особенностей формирования Pb–Zn-месторождений миссисипского типа на восточной окраине Сибирской платформы. Показано, что металлогенические зоны месторождений MVT-типа расположены на флангах крупной Лено-Вилюйской газонефтеносной провинции.

Пространственное размещение месторождений MVT-типа совпадает с поднятиями (астеносферными) поверхности Мохо, приурочены к среднетемпературной области верхней мантии и контролируются аномально глубокими прогибами (около 2 км) верхнего горизонта осадочного слоя литосферы, выделяемого по сейсмическим скоростям. Важную роль в образовании Pb–Zn-месторождений MVT-типа могла играть гибридная – геотермально-углеводородная минералообразующая система [15].

Помимо сравнительно хорошо изученной Кыллахской металлогенической зоны, в северной части восточного фаса Сибирской платформы расположены Туора-Сисская и Орулганская площади (рис. 1а–1в) распространения стратиформного полиметаллического оруденения в отложениях рифея и венда, что расширяет перспективы выявления новых Pb–Zn-месторождений как MVT-, так и SEDEX-типа.

Полученные результаты могут быть использованы для региональных прогнозно-металлогенических построений, поисков и оценки месторождений миссисипского типа не только на Северо-Востоке, но и в других металлогенических провинциях России.