Металлоге́ни́я (от металлы и греч. -γένεια – форманта, означающего происхождение, создание), геологическая наука о глобальных и региональных закономерностях образования и распределения в пространстве и времени месторождений полезных ископаемых в связи с тектоническими, магматическими, метаморфическими и осадкообразовательными процессами.

Объект исследования науки. Методы изучения

В узком смысле объектом её исследования являются только металлические полезные ископаемые, в широком понимании металлогения охватывает твёрдые (металлические и неметаллические) полезные ископаемые (часть геологов включают также нефть и газ) и трактуется как синоним минерагении. В современной научной литературе бо́льшая часть геологов термины «металлогения» и «минерагения» употребляют в качестве синонимов. Mеталлогения исходит из того, что на последовательных этапах истории геологического развития земной коры в её крупных структурных подразделениях co свойственными им закономерностями осадконакопления, тектоники и магматизма возникают строго определённые группы месторождений. Этот процесс по-разному протекает в различных геодинамических обстановках, в связи с чем объектами исследования металлогении являются металлогенические (минерагенические) обстановки различного иерархического уровня, содержащие разные группы месторождений полезных ископаемых. В практическом отношении металлогения разрабатывает научную основу прогноза распространения и возможности обнаружения различных групп месторождений полезных ископаемых.

Металлогения связана со многими геологическими науками, в первую очередь с геологией полезных ископаемых, геотектоникой, геодинамикой, петрологией, литологией, геохимией и др. Основной метод металлогении – металлогенический анализ, главным итоговым документом которого является металлогеническая карта, где в графической форме отражаются закономерности размещения рудоносных площадей разного ранга и продуктов рудогенеза.

Структура науки

Выделяют крупные разделы науки: общую (теоретическую), региональную, специальную (отраслевую, частную) металлогению, а также ряд самостоятельных направлений исследований, отличающихся оригинальным подходом, методикой или углублённым изучением частных вопросов науки, – историческую (эволюционную), прикладную, количественную, сравнительную, генетическую, абстрактную, линеаментную, доменную (блоковую) металлогению, стереометаллогению, нелинейную, ротационную, техногенную, глобальную, новую глобальную металлогению и др.

Общая (теоретическая) металлогения разрабатывает металлогеническую теорию на основе изучения общих закономерностей образования оруденения в геологическом времени и размещения в пространстве, выявляет природу рудообразующих процессов и устанавливает их связь и соотношения с другими геологическими процессами (геохимическими, магматическими, осадкообразовательными и тектоническими).

Региональная металлогения выявляет закономерности пространственного размещения месторождений полезных ископаемых в регионах разного ранга (например, металлогения России, металлогения океанов) в связи с их геологической историей и строением.

Специальная металлогения анализирует закономерности образования во времени и размещения в пространстве месторождений одного полезного ископаемого или их родственной группы (например, металлогения золота, металлогения свинца и цинка).

Историческая (эволюционная) металлогения изучает закономерности проявления рудообразующих процессов в геологическом времени, выявляет металлогеническую специфику различных эпох развития земной коры и факторы, влияющие на распределение скоплений полезных ископаемых, т. е. исследует эволюцию во времени т. н. металлогенических обстановок (геологическая обстановка, существенно отличающаяся тектоническим строением, режимом развития, преобладающими процессами рудогенеза и их продуктами, рядами геологических и рудных формаций).

Прикладная металлогения на основе закономерностей, выявленных общей, региональной, специальной и исторической металлогенией, обеспечивает прогнозно-металлогеническую оценку территорий и определяет выбор наиболее эффективных направлений геолого-разведочных работ; занимается выявлением и типизацией металлогенических обстановок, созданием основ прогноза потенциально рудоносных площадей, оценкой прогнозных ресурсов.

Количественная металлогения – направление прикладной металлогении, нацеленное на количественное выражение интенсивности проявления рудоконтролирующих факторов и поисковых признаков, автоматизацию оценки прогнозных ресурсов перспективных объектов различного ранга.

Сравнительная металлогения проводит сопоставление металлогенических обстановок территорий со сходным типом развития. Сравнительный металлогенический анализ может охватывать все полезные ископаемые сопоставляемых регионов или специализироваться на отдельных их видах или группах видов.

Генетическая металлогения изучает региональные геологические закономерности возникновения и пространственного распределения отдельных генетических групп (например, скарновых, карбонатитовых, пегматитовых) и классов (например, ликвационных, инфильтрационных) месторождений полезных ископаемых.

Абстрактная металлогения рассматривает общие черты закономерностей размещения месторождений в разных структурах земной коры и на этой основе выявляет главные особенности эволюции рудных процессов в пространстве и времени. Строит абстрактные схемы (модели) металлогенических процессов, помогающие понять общий ход их эволюции в конкретных регионах.

Линеаментная металлогения базируется на представлениях о ведущей роли в формировании металлогенических провинций и рудных полей линеаментов «сквозного» типа, т. е. достигающих мантии долгоживущих рудоконтролирующих систем; на основании анализа аэрокосмических материалов и площадных геологических данных выделяются и исследуются разномасштабные линейные и сопряжённые с ними изометричные металлогенические системы.

Доменная (блоковая) металлогения опирается на представление о блоковом строении земной коры и подкоровых оболочек Земли и автономном развитии этих блоков, порождающем в каждом свои специфические группы рудных месторождений. Это эмпирическое направление металлогенического анализа, результатом которого является оконтуривание региональных площадей с определёнными для конкретной территории (типоморфными) рудными месторождениями.

Стереометаллогения – направление в металлогеническом анализе крупных рудных регионов и провинций, базирующееся на данных о глубинах залегания геофизических границ – Конрада и Мохоровичича. Предполагается, что строение коры, мощность её оболочек и глубина подошвы существенно влияют на рудоносность данного блока коры. В зависимости от строения земной коры, выявленного по данным сейсмических и гравиметрических наблюдений, определяется оптимальный уровень расположения рудных месторождений.

Нелинейная металлогения выявляет закономерности размещения и формирования в структурах земной коры рудных месторождений, пространственно и генетически связанных с мантийной областью литосферы (т. н. мантийных месторождений, где главным источником рудного вещества и рудных флюидов, а также магматических пород, с которыми они ассоциируют, являются производные подкорового субстрата). Для таких месторождений зависимость между их формированием и этапами развития структур земной коры носит сложный (нелинейный) характер.

Ротационная металлогения основывается на представлениях о формировании разномасштабных тектонических структур благодаря воздействию, которое вихревое движение подлитосферного вещества оказывает на породы верхней оболочки Земли (на т. н. ротационной тектонике, впервые предложенной и разработанной Ли Сыгуаном в 1953–1957 и развиваемой китайской геологической школой); исследует металлогеническую эволюцию ротационных структур, контролирующих расположение и морфологию рудных провинций, бассейнов, районов, зон, полей и месторождений.

Техногенная металлогения исследует закономерности формирования и размещения техногенных месторождений, образование которых связано с хранением твёрдых отходов горно-обогатительного, горно-химического производств, теплоэнергетики и др., а также изучает различные типы антропогенных загрязнителей атмосферы, гидросферы, биосферы, почв.

Глобальная металлогения изучает процессы, происходящие в пределах всей рудосферы Земли – континентов и океанов, во взаимосвязи с общими тектоническими процессами планеты, глобальной пульсационной дифференциацией вещества и с мантийной конвекцией, эпохами изменения климата и развития биоса.

Новая глобальная металлогения стала развиваться в связи с вытеснением господствовавшей в научных взглядах до 1980-х гг. геосинклинальной парадигмы концепцией тектоники плит, позволившей актуализировать связи между формированием различных групп месторождений и определёнными геодинамическими обстановками.

Кроме того, металлогения дифференцируется по направлениям: по различным тектоническим и геодинамическим обстановкам (например, металлогения платформ, металлогения складчатых областей), эпохам геологической истории (например, металлогения докембрия), по разным этапам и стадиям геологического развития (например, доорогенная металлогения и т. п.), типам и генетическим сериям месторождений (эндогенная металлогения, экзогенная металлогения, металлогения осадочных бассейнов, металлогения россыпей, металлогения кор выветривания) и др.

Исторический очерк

Металлогения зародилась синхронно с геохимией на рубеже 19–20 вв. благодаря исследованиям французского геолога Л. де Лоне (ввёл термин, определив его как исследование законов, управляющих распределением, ассоциациями и разделением элементов в земной коре, 1892; указал на необходимость изучения связей месторождений полезных ископаемых с региональной геологией и особенно с тектоникой; совокупность возникающих при этом проблем, возможностей их анализа и решения назвал тектонической металлогенией; разработал представление о металлогенических провинциях и эпохах; автор первого теоретического труда «Трактат о металлогении», 1913); американских учёных У. Х. Эммонса (1904), В. Линдгрена (1913, 1928), составивших ряд схематических металлогенических карт рудных районов. Изначально металлогения объединяла исследования всех видов полезных ископаемых – твёрдых (металлических и неметаллических), жидких (нефть, вода) и газообразных (горючие газы). Однако наиболее интенсивно развивались исследования металлических полезных ископаемых, и металлогению стали связывать исключительно с ними.

Зарождение металлогении в России в начале 20 в. связано с трудами В. И. Вернадского (высказал предположение о единстве законов концентрации и рассеяния минерального вещества, 1911), В. А. Обручева (дал предварительное описание золоторудных провинций Сибири, 1909), А. Е. Ферсмана (обосновал выделение Монголо-Охотского рудного пояса, 1926). Основы отечественной металлогенической школы заложены научными работами С. С. Смирнова (исследовал связи рудной минерализации с геологическими особенностями крупных регионов, разработал представление о специализированных интрузиях и обосновал поясовую зональность оруденения на примере Восточного Забайкалья, северо-восточных районов СССР и Тихоокеанского пояса; 1932, 1934, 1946) и Ю. А. Билибина (опубликовал ряд важных обобщений по металлогении складчатых областей, в том числе наметил общую последовательность их развития и дал металлогеническую характеристику отдельных этапов, 1930–1940).

В самостоятельную геологическую дисциплину металлогения оформилась в 1940–1950-х гг. и до 1970-х гг. опиралась на преобладающее в этот период представление о геосинклинальном развитии складчатых областей. Развернулись широкомасштабные региональные металлогенические исследования складчатых областей различных регионов СССР (Т. В. Билибина, Д. В. Вознесенский, В. С. Домарев, К. И. Дворцова, Е. Н. Горецкая, В. Г. Грушевой, М. И. Ициксон, Е. Д. Карпова, Г. С. Лабазин, Н. К. Морозенко, А. И. Семёнов, В. И. Серпухов, П. М. Татаринов, Е. Т. Шаталов, В. Т. Матвеенко, Ю. Г. Старицкий и др.). Большой вклад в региональную металлогению внесли также работы И. Г. Магакьяна, Е. А. Радкевича (Приморье), Н. А. Шило (Дальний Восток), Г. А. Твалчрелидзе, В. Б. Черницина (Кавказ, Средиземноморский пояс), Г. Н. Щербы (Казахстан), Ю. Б. Богданова, К. О. Крац (Балтийский щит), Я. Н. Белевцева (территории Украины и Молдавии) и др.

Обобщением результатов многочисленных региональных исследований явилась работа коллектива геологов Всесоюзного (ныне Всероссийского) геологического института им. А. П. Карпинского «Общие принципы регионального металлогенического анализа и методика составления металлогенических карт для складчатых областей» (под ред. П. М. Татаринова, В. Г. Грушевого, Г. С. Лабазина, 1957). Ю. А. Билибиным и его последователями предложены схемы общего (теоретического), регионального (отдельных территорий) и отраслевого (отдельных полезных ископаемых) металлогенического анализа, составившие основу методологии металлогенических исследований. В 1960-х гг. методология была использована при изучении металлогении платформ (фундамента – Я. Н. Белевцев, Т. В. Билибина, В. И. Казанский, В. Е. Попов и др., чехла – Ю. Г. Старицкий, Н. С. Малич и др.), областей тектоно-магматической активизации (Ю. Г. Старицкий, Е. Д. Карпова, А. Д. Щеглов, В. Л. Масайтис и др.), срединных массивов (А. Д. Щеглов). Существенные дополнения в теоретическую металлогению внесли исследования роли мантийных источников в формировании рудных месторождений (А. Д. Щеглов, И. Н. Говоров). Основы отечественной металлогенической картографии заложены Д. И. Щербаковым (1945). Принципы составления металлогенических карт для платформ наиболее полно с позиции геосинклинальной концепции разработаны Ю. Г. Старицким (1959); созданы металлогенические карты СССР, республик, крупных регионов. Обособились в отдельную ветвь исследования неметаллических полезных ископаемых, для изучения которых также часто используют термин «минерагения» (В. П. Петров, П. М. Татаринов, И. Ф. Романович, Е. Я. Киевленко, А. Е. Карякин, Н. П. Ермаков и др.).

В 1940–1960-х гг. интенсивно развивались зарубежные исследования по металлогении: во Франции (Ф. С. Тюрнор разработал понятия металлогенических провинций и эпох; П. Лаффит издал серию металлогенических карт Европы масштаба 1:2 500 000; П. Рутье изложил принципы региональной металлогении, Ж. Пелисонье опубликовал труд по металлогении меди), Болгарии (Й. Йовчев, Р. Доков, С. Димитров издали серию работ по региональной металлогении страны, детально исследовав Родопский массив), Чехословакии (В. Сатран описал металлогению Чешского массива), США (Ф. Гилд опубликовал серию работ по металлогении западных штатов), Германии (Г. Тишендорф), Австрии (В. Петрашек), Румынии (И. Секине, В. Янович), Польше (П. Осика) и др. В результате международного сотрудничества созданы металлогенические карты Европы и различных континентов, Международный словарь металлогенических понятий и терминов (1966–1968).

В 1960–1980-х гг. зарождаются: линеаментная (И. Н. Томсон, М. А. Фаворская и др.), доменная (П. Лаффит, П. Рутье, К. И. Сатпаев, Г. Н. Щерба и др.) металлогения, стереометаллогения (Л. Н. Овчинников и др.), нелинейная (А. Д. Щеглов, И. Н. Говоров), сравнительная (С. Д. Шер), количественная (Д. В. Рундквист, К. А. Марков, А. И. Кривцов и др.) металлогения. Создаются прогнозно-металлогенические и прогнозные карты. В это же время (вначале за рубежом, затем в СССР) формируется новое крупное теоретическое направление – глобальная металлогения, рассматривающая все металлогенические процессы с позиций общих законов развития Земли, её глубинного строения и планетарной эволюции. Новые теоретические представления разрабатываются в трудах американских исследователей Р. Дитца (1961), Г. Хесса (1962), А. Митчелла, М. Гарсона (1984); российских геологов Л. П. Зоненшайна (1976), А. А. Ковалёва (1985), Н. В. Межеловского (1995), Д. В. Рундквиста (1995, 1998) и др. Осознание большей частью геологов общности законов формирования всех твёрдых полезных ископаемых приводит к использованию терминов «металлогения» и «минерагения» в качестве синонимов (при максимально полном рассмотрении всего спектра полезных ископаемых, включая нефтегазовые месторождения и бассейны, чаще используют термин «минерагения»). Основой регионального анализа в металлогении становится исследование металлогенических (минерагенических) особенностей разнообразных геодинамических обстановок, прослеживание связей оруденения и глобальной тектоники, установление характерных типов месторождений полезных ископаемых для главнейших геодинамических обстановок океанов и континентов (американские учёные А. Митчелл, М. Гарсон, 1984; российские геологи И. И. Абрамович, 1989; Л. П. Зоненшайн, 1976, 1993; А. А. Ковалёв, 1978, 1985; Н. В. Межеловский, 1995). Составляются геодинамические металлогенические карты, базирующиеся на концепции тектоники литосферных плит и учитывающие стадии эволюции литосферы (Металлогеническая карта Урала, масштаб 1:1 000 000, А. В. Пейве, С. Н. Иванов, 1988). Создаются мелкомасштабные (1:2 500 000, 1:5 000 000) металлогенические (минерагенические) карты для Северной Евразии (Л. П. Зоненшайн, Н. В. Межеловский, Л. М. Натапов, 1990), России и стран СНГ (Н. В. Межеловский, А. Ф. Морозов, Г. С. Гусев, 1992), включая металлогению океанов (И. С. Грамберг, С. И. Андреев, В. И. Ушаков). Разрабатывается методика глубинного прогнозно-геодинамического картирования, позволяющая отражать многообразие геодинамических обстановок, существовавших в рамках одной стадии эволюции литосферы (А. А. Ковалёв, Е. И. Леоненко, 1993). Анализируются глобальные закономерности размещения месторождений полезных ископаемых (чешские исследователи Я. Кутина, 1968; П. Лазничка, 1985, 1993; российские учёные В. И. Смирнов, 1963, 1982; Г. А. Твалчрелидзе, 1972; И. Г. Магакьян, О. Г. Сорохтин, М. А. Фаворская, 1974; Е. А. Радкевич, 1977; И. Н. Томсон, 1981; Д. В. Рундквист, 1995; Л. И. Красный, 2008). Развивается важное и в теоретическом, и в прикладном смысле направление исследований закономерностей формирования и размещения крупных и суперкрупных месторождений (чешский геолог П. Лазничка, 1983; российские учёные М. А. Фаворская, 1974; Б. Г. Башкиров, Ю. В. Попов, 1981; В. А. Королёв, 1981; Б. З. Кантор, 1982, 1983; И. Н. Томсон, О. П. Полякова, 1985, 1994; В. Л. Завёрткин, 2003; Д. В. Рундквист, 2004, 2006, 2008). В развитии металлогенических исследований наряду с широким внедрением компьютерных технологий большую роль стали играть космогеологические методы. Зарождается направление планетарной металлогении, сопоставляющей металлогению Земли и других планет. Разрабатываются различные аспекты поведения мантийных флюидных потоков и их роли в образовании крупных скоплений минерального вещества (Н. Л. Добрецов, А. А. Маракушев, Ф. А. Летников, Л. Н. Когарко, Л. Л. Перчук, И. Д. Рябчиков и многие другие).

Металлогения в 21 в.

В 21 в. металлогения превратилась в фундаментальную науку о Земле, формирующую единую флюидодинамическую теорию образования месторождений полезных ископаемых (металлических, неметаллических и углеводородных), согласно которой перевод полезных компонентов из рассеянного состояния в твёрдых породах во флюиды, их последующие миграция и концентрация в месторождениях осуществляются различными типами флюидных систем по общим законам саморазвития земной коры. В прикладном аспекте металлогении наиболее значимым становится исследование проблемы образования крупных и гигантских месторождений, количественная оценка ожидаемых прогнозных ресурсов перспективных площадей, геолого-экономическая (в том числе стоимостная) оценка перспектив территорий.