МЕТАЛЛОГЕ́НИ́Я
-
Рубрика: Геология
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МЕТАЛЛОГЕ́НИ́Я (от металлы и греч. -γένεια – часть сложного слова, означающая происхождение, создание), геологич. 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. В узком смысле объектом её исследования являются только металлич. полезные ископаемые, в широком понимании М. охватывает твёрдые (металлич. и неметаллич.) полезные ископаемые (часть геологов включают также нефть и газ) и трактуется как синоним минерагении. В совр. науч. литературе б. ч. геологов термины «М.» и «минерагения» употребляют в качестве синонимов. M. исходит из того, что на последовательных этапах истории геологич. 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 разл. геодинамич. обстановках, в связи с чем объектами исследования М. являются металлогенич. (минерагенич.) обстановки разл. иерархич. уровня, содержащие разные группы месторождений полезных ископаемых. В практич. отношении М. разрабатывает науч. основу прогноза распространения и возможности обнаружения разл. групп месторождений полезных ископаемых.
М. связана со многими геологич. науками, в первую очередь с геологией полезных ископаемых, геотектоникой, геодинамикой, петрологией, литологией, геохимией и др. Осн. метод М. – металлогенич. анализ, гл. итоговым документом которого является металлогеническая карта, где в графич. форме отражаются закономерности размещения рудоносных площадей разного ранга и продуктов рудогенеза.
Структура металлогении
Выделяют крупные разделы: общую (теоретич.), региональную, специальную (отраслевую, частную) М., а также ряд самостоят. направлений исследований, отличающихся оригинальным подходом, методикой или углублённым изучением частных вопросов науки – историческую (эволюц.), прикладную, количественную, сравнительную, генетич., абстрактную, линеаментную, доменную (блоковую) М., стереометаллогению, нелинейную, ротационную, техногенную, глобальную, новую глобальную М. и др. Общая (теоретическая) М. разрабатывает металлогенич. теорию на основе изучения общих закономерностей образования оруденения в геологич. времени и размещения в пространстве, выявляет природу рудообразующих процессов и устанавливает их связь и соотношения с др. геологич. процессами (геохимич., магматич., осадкообразоват. и тектонич.). Региональная М. выявляет закономерности пространственного размещения месторождений полезных ископаемых в регионах разного ранга (напр., М. СССР, М. океанов) в связи с их геологич. историей и строением. Специальная М. анализирует закономерности образования во времени и размещения в пространстве месторождений одного полезного ископаемого или их родств. группы (напр., М. золота, М. свинца и цинка). Историческая (эволюц.) М. изучает закономерности проявления рудообразующих процессов в геологич. времени, выявляет металлогенич. специфику разл. эпох развития земной коры и факторы, влияющие на распределение скоплений полезных ископаемых, т. е. исследует эволюцию во времени т. н. металлогенич. обстановок (геологич. обстановка, существенно отличающаяся тектонич. строением, режимом развития, преобладающими процессами рудогенеза и их продуктами, рядами геологич. и рудных формаций). Прикладная М. на основе закономерностей, выявленных общей, региональной, спец. и историч. М., обеспечивает прогнозно-металлогенич. оценку территорий и определяет выбор наиболее эффективных направлений геолого-разведочных работ; занимается выявлением и типизацией металлогенич. обстановок, созданием основ прогноза потенциально рудоносных площадей, оценкой прогнозных ресурсов. Количественная М. – направление прикладной М., нацеленное на количественное выражение интенсивности проявления рудоконтролирующих факторов и поисковых признаков, автоматизацию оценки прогнозных ресурсов перспективных объектов разл. ранга. Сравнительная М. проводит сопоставление металлогенич. обстановок территорий со сходным типом развития. Сравнит. металлогенич. анализ может охватывать все полезные ископаемые сопоставляемых регионов или специализироваться на отдельных их видах или группах видов. Генетическая М. изучает региональные геологич. закономерности возникновения и пространственного распределения отдельных генетич. групп (напр., скарновых, карбонатитовых, пегматитовых) и классов (напр., ликвационных, инфильтрационных) месторождений полезных ископаемых. Абстрактная М. рассматривает общие черты закономерностей размещения месторождений в разных структурах земной коры и на этой основе выявляет гл. особенности эволюции рудных процессов в пространстве и времени. Строит абстрактные схемы (модели) металлогенич. процессов, помогающие понять общий ход их эволюции в конкретных регионах. Линеаментная М. базируется на представлениях о ведущей роли в формировании металлогенич. провинций и рудных полей линеаментов «сквозного» типа, т. е. достигающих мантии долгоживущих рудоконтролирующих систем; на основании анализа аэрокосмич. материалов и площадных геологич. данных выделяются и исследуются разномасштабные линейные и сопряжённые с ними изометричные металлогенич. системы. Доменная (блоковая) М. опирается на представление о блоковом строении коры и подкоровых оболочек Земли и автономном развитии этих блоков, порождающем в каждом свои специфич. группы рудных месторождений. Это эмпирич. направление металлогенич. анализа, результатом которого является оконтуривание региональных площадей с определёнными для конкретной территории (типоморфными) рудными месторождениями. Стереометаллогения – направление в металлогенич. анализе крупных рудных регионов и провинций, базирующееся на данных о глубинах залегания геофизич. 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 сейсмич. и гравиметрич. наблюдений, определяется оптимальный уровень расположения рудных месторождений. Нелинейная М. выявляет закономерности размещения и формирования в структурах земной коры рудных месторождений, пространственно и генетически связанных с мантийной областью литосферы (т. н. мантийных месторождений, где гл. источником рудного вещества и рудных флюидов, а также магматич. 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 М. основывается на представлениях о формировании разномасштабных тектонич. 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 1953–57 и развиваемой кит. геологич. школой); исследует металлогенич. эволюцию ротационных структур, контролирующих расположение и морфологию рудных провинций, бассейнов, районов, зон, полей и месторождений. Техногенная М. исследует закономерности формирования и размещения техногенных месторождений, образование которых связано с хранением твёрдых отходов горно-обогатит., горно-химич. производств, теплоэнергетики и др., а также изучает разл. типы антропогенных загрязнителей атмосферы, гидросферы, биосферы, почв. Глобальная М. изучает процессы, происходящие в пределах всей рудосферы Земли – континентов и океанов, во взаимосвязи с общими тектонич. процессами планеты, глобальной пульсационной дифференциацией вещества и с мантийной конвекцией, эпохами изменения климата и развития биоса. Новая глобальная М. стала развиваться в связи с вытеснением господствовавшей в науч. взглядах до 1980-х гг. геосинклинальной парадигмы концепцией тектоники плит, позволившей актуализировать связи между формированием разл. групп месторождений и определёнными геодинамическими обстановками.
Кроме того, М. дифференцируется по направлениям: по разл. тектонич. и геодинамич. обстановкам (напр., М. платформ, М. складчатых областей), эпохам геологич. истории (напр., М. докембрия), по разным этапам и стадиям геологич. развития (напр., доорогенная М. и т. п.), типам и генетич. сериям месторождений (эндогенная М., экзогенная М., М. осадочных бассейнов, М. россыпей, М. кор выветривания) и др.
Исторический очерк
М. зародилась синхронно с геохимией на рубеже 19 и 20 вв. благодаря исследованиям франц. геологов 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 тектонич. М.; разработал представление о металлогенич. провинциях и эпохах; автор первого теоретич. труда «Трактат о металлогении», 1913); амер. учёных У. Х. Эммонса (1904), В. Линдгрена (1913, 1928), составивших ряд схематич. металлогенич. карт рудных районов. Изначально М. объединяла исследования всех видов полезных ископаемых – твёрдых (металлич. и неметаллич.), жидких (нефть, вода) и газообразных (горючие газы). Однако наиболее интенсивно развивались исследования металлич. полезных ископаемых, и М. стали связывать исключительно с ними.
Зарождение М. в России в нач. 20 в. связано с трудами В. И. Вернадского (высказал предположение о единстве законов концентрации и рассеяния минер. вещества, 1911), В. А. Обручева (дал предварит. описание золоторудных провинций Сибири, 1909), А. Е. Ферсмана (обосновал выделение Монголо-Охотского рудного пояса, 1926). Основы отеч. металлогенич. школы заложены науч. работами С. С. Смирнова (исследовал связи рудной минерализации с геологич. особенностями крупных регионов, разработал представление о специализир. интрузиях и обосновал поясовую зональность оруденения на примере Вост. Забайкалья, северо-вост. районов СССР и Тихоокеанского пояса; 1932, 1934, 1946) и Ю. А. Билибина (опубликовал ряд важных обобщений по М. складчатых областей, в т. ч. наметил общую последовательность их развития и дал металлогенич. характеристику отд. этапов, 1930–40). В самостоят. геологич. дисциплину М. оформилась в 1940–50-е гг. и до 1970-х гг. опиралась на преобладающее в этот период представление о геосинклинальном развитии складчатых областей. Развернулись широкомасштабные региональные металлогенич. исследования складчатых областей разл. 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 М. внесли также работы И. Г. Магакьяна, Е. А. Радкевича (Приморье), М. И. Ициксона, Н. А. Шило, (Дальний Восток), Г. А. Твалчрелидзе, В. Б. Черницина (Кавказ, Средиземноморский пояс), Г. Н. Щербы (Казахстан), Т. В. Билибиной, Ю. Б. Богданова, К. О. Крац (Балтийский щит), Я. Н. Белевцева (территории Украины и Молдавии) и др. Обобщением результатов многочисл. региональных исследований явилась работа коллектива геологов Всесоюзного (ныне Всерос.) геологич. ин-та 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 (теоретич.), регионального (отд. территорий) и отраслевого (отд. полезных ископаемых) металлогенич. анализа, составившие основу методологии металлогенич. исследований. В 1960-е гг. методология была использована при изучении М. 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-магматич. активизации (Ю. Г. Старицкий, Е. Д. Карпова, А. Д. Щеглов, В. Л. Масайтис и др.), срединных массивов (Щеглов). Существенные дополнения в теоретич. М. внесли исследования роли мантийных источников в формировании рудных месторождений (Щеглов, И. Н. Говоров). Основы отеч. металлогенич. картографии заложены Д. И. Щербаковым (1945). Принципы составления металлогенич. карт для платформ наиболее полно с позиции геосинклинальной концепции разработаны Старицким (1959); созданы металлогенич. карты СССР, республик, крупных регионов. Обособились в отд. ветвь исследования неметаллич. 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 1940–60-е гг. интенсивно развивались зарубежные исследования по М.: во Франции (Ф. С. Тюрнор разработал понятия о металлогенич. провинциях и эпохах; П. Лаффит издал серию металлогенич. карт Европы масштаба 1:2500000; П. Рутье изложил принципы региональной М., Ю. Пелисонье опубликовал труд по М. меди), Болгарии (Й. Йовчев, Р. Доков, С. Димитров издали серию работ по региональной М. страны, детально исследовав Родопский массив), Чехословакии (В. Сатран описал М. Чешского массива), США (Ф. Гилд опубликовал серию работ по М. зап. штатов), Германии (Г. Тишендорф), Австрии (В. Петрашек), Румынии (И. Секине, В. Янович), Польше (П. Осика) и др. В результате междунар. сотрудничества созданы металлогенич. карты Европы и разл. континентов, Междунар. словарь металлогенич. понятий и терминов (1966–68).
В 1960–80-е гг. зарождаются: линеаментная (И. Н. Томсон, М. А. Фаворская и др.), доменная (П. Лаффит, П. Рутье, К. И. Сатпаев, Г. Н. Щерба и др.) М., 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.) М. Создаются прогнозно-металлогенич. и прогнозные карты. В это же время (вначале за рубежом, затем в СССР) формируется крупное новое теоретич. направление – глобальная М., рассматривающая все металлогенич. процессы с позиций общих законов развития Земли, её глубинного строения и планетарной эволюции. Новые теоретич. представления разрабатываются в трудах амер. исследователей Р. Дитца (1961), Г. Хесса (1962), А. Митчелла, М. Гарсона (1984); рос. геологов Л. П. Зонненшайна (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 «М.» 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 М. становится исследование металлогенич. (минерагенич.) особенностей разнообразных геодинамич. обстановок, прослеживание связей оруденения и глобальной тектоники, установление характерных типов месторождений полезных ископаемых для главнейших геодинамич. обстановок океанов и континентов (амер. учёные А. Митчелл, М. Гарсон, 1984; рос. геологи – И. И. Абрамович, 1989, Л. П. Зонненшайн, 1976, 1993; А. А. Ковалёв, 1978, 1985; Н. В. Межеловский, 1995). Составляются геодинамич. металлогенич. карты, базирующиеся на концепции тектоники литосферных плит и учитывающие стадии эволюции литосферы (Металлогеническая карта Урала, масштаб 1: 1000000, А. В. Пейве, С. Н. Иванов, 1988). Создаются мелкомасштабные (1: 2500000, 1: 5000000) металлогенич. (минерагенич.) карты для Сев. Евразии (Л. П. Зонненшайн, Н. В. Межеловский, Л. М. Натапов, 1990), России и стран СНГ (Н. В. Межеловский, А. Ф. Морозов, Г. С. Гусев, 1992), включая М. океанов (И. С. Грамберг, С. И. Андреев, В. И. Ушаков). Разрабатывается методика глубинного прогнозно-геодинамич. картирования, позволяющая отражать многообразие геодинамич. обстановок, существовавших в рамках одной стадии эволюции литосферы (А. А. Ковалёв, Е. И. Леоненко, 1993). Анализируются глобальные закономерности размещения месторождений полезных ископаемых (чеш. исследователи Я. Кутина, 1968; П. Лазничка, 1985, 1993; рос. 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 (чеш. геолог П. Лазничка, 1983; рос. 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 металлогенич. исследований наряду с широким внедрением компьютерных технологий большую роль стали играть космогеологич. методы. Зарождается направление планетарной М., сопоставляющей М. Земли и др. планет. Разрабатываются разл. аспекты поведения мантийных флюидных потоков и их роли в образовании крупных скоплений минер. вещества (Н. Л. Добрецов, А. А. Маракушев, Ф. А. Летников, Л. Н. Когарко, Л. Л. Перчук, И. Д. Рябчиков и мн. др.).
В 21 в. М. превратилась в фундам. науку о Земле, формирующую единую флюидодинамич. теорию образования месторождений полезных ископаемых (металлич., неметаллич. и углеводородных), согласно которой перевод полезных компонентов из рассеянного состояния в твёрдых породах во флюиды, их последующие миграция и концентрация в месторождениях осуществляются разл. типами флюидных систем по общим законам саморазвития земной коры. В прикладном аспекте М. наиболее значимым становится исследование проблемы образования крупных и гигантских месторождений, количественная оценка ожидаемых прогнозных ресурсов перспективных площадей, геолого-экономическая (в т. ч. стоимостная) оценка перспектив территорий.