Полезные ископаемые архейских комплексов

Считается, что в архейских породах полезные ископаемые развиты слабо. На самом деле это не так. Рудные аккумуляции архея реликтовые, удивительные уже тем, что дошли до наших дней. Они характеризуются разнообразием минеральных составов, в некоторых регионах — многочисленностью, высокой плотностью размещения. Архейские толщи, доступные для изучения лишь на 12% площади континентов (2−3% площади Земли), содержат многие виды полезных ископаемых (рис. 7.8). По генезису архейские месторождения делятся на эндогенные, как правило, глубоко метаморфизованные, и гипергенные метаморфогенные осадочные и вулканогенно-осадочные. Эндогенные аккумуляции распадаются на две группы: базальтоидную, связанную с зеленокаменными поясами, и гранитоидную в пределах гранито-гнейсовых куполов. Эндогенные месторождения архея по геодинамическим условиям формирования явно относятся к тем, что возникали в обстановках растяжения (связанные с коматиитовыми сериями, прочими базитами-ультрабазитами) и сжатия (ассоциирующие с гранитоидами).

Медно-никелевые, с платиноидами и золотом, месторождения. Специфику архейского рудогенеза подчеркивают бессернистые никелевые месторождения с треворитом NiFe2O4, известными на юге Африки. Прежде всего, это Бон Аккорд в хребте Барбертон, сформировавшееся 3,7 млрд лет назад. Другим впечатляющим примером является месторождение Персиверенсв Зимбабве. Архейские (3,7 млрд лет) никеленосные залежи там представлены линзами массивных пирротина, пентландита, халькопирита. В покровах толеитов и туфов Барбертона находятся залежи с Cu, Ni, МПГХантерс Роуд, Дамба-Иниати, Трожен.

Потоки сульфидных руд в миллионы тонн каждый выполнили древнейшие неровности в рудном районе Маунт Кейт, кратон Йилгарн (Западная Австралия). Его богатые медно-никелевые руды, ассоциирующие с коматиитами (запасы 260 млн т), содержат 0,1% кобальта. В серии коматиитовых потоков (3 млрд лет) локализованы залежи массивных пирротин-пентландит-пиритовых, с халькопиритом, руд месторождения Агнью с содержаниями никеля 2%, возможно, крупнейшего в мире. С коматиитами архея связано медно-никелевое с кобальтом месторождение Камбалда на западе Австралии. Cредние содержания кобальта в его рудах — 0,2% (максимальные для всех магматогенных месторождений Земли; в прочих месторождений Со в 2−3 меньше). Руды также содержат 5,7 г/т платиноидов, 0,5 г/т золота, иридий.

На западе кратона Йилгарн в зеленокаменном поясе возрастом 3,2 млрд лет коматииты вмещают пласты богатого платинового месторождения Ягвинда-Брук. Более молодым (2,8 млрд лет), является месторождение Уиндимурра. В толще мощностью 5 км, состоящей из слоев габбро-норита (1200 м), анортозита, троктолита имеются горизонты с платиноносными зонами и с концентрациями до 8,2 г/т МПГ.

В кратоне Пилбара месторождения находятся в расслоенных мафит-ультрамафитовых массивах с сульфидной медно-никелевой минерализацией Мунни-Мунни, Маунт-Шолл, Андовер. В породах повышены концентрации ванадия, фосфора, титана, циркония, МПГ+ золота до 0,15 г/т. Архейские рудоносные коматииты западноавстралийских месторождений Спарговилл, Скотия разрабатывают на МПГ (0,1−5-6 г/т), медь и никель. Упоминают и более высокие концентрации платиноидов для месторождения Маунт-Стюарт — до 110 г/т.

В Центральной Финляндии древние медно-никелевые руды локализованы в широтной Главной рудной зоне. Архейское месторождение Коталахтисчитается одним из наиболее крупных. Его вертикальная рудная залежь мощностью 0,7 км при длине 1,3 км находится в гнейсах архея и прослежена в глубину на 1 км. Запасы богатых медно-никелевых руд здесь оценены в 10 млн т при содержании никеля 0,7%, меди -0,27%.

В России известна Саянская никель-платиноносная провинция на юге Красноярского края и в Иркутской области. Сульфидно-никелевая и платиноидная минерализация связана с массивами ультрабазитов зеленокаменных поясов. сульфидами Ni, Co, Cu, а также Pt, Pd (ультрабазиты офиолитов обогащены Cr, Pt, Os, Ir). На площади архейского месторождения Кингашское продуктивна пентландит-пирротин-халькопиритовая минеральная ассоциация.

Хромиты. Месторождения хромитов появляются с середины архея. Это Селукве в Зимбабве (3,5 млрд лет), Лаго (Сьерра Леоне), проявления и промышленное месторождение довольно богатых (Cr2O3 -25%) руд Фискенессетпояс Исуа, Гренландия, 3,0 млрд лет. Известна очень важная для экономики США группа архейских месторождений хромитовСтиллуотер. Она занимает в южной Монтане склоны гор Бэртут и связана с массивом габброидов (анортозитов) площадью до 600×100 км. Интрузив называют также пластиной ультрабазитов, внедрившихся по субмеридиональной структуре, приводя иные параметры — длина тела до 50 км, мощность более 5 км. Возраст залежей, по одним данным, — 2,8−2,7 млрд лет, по другим, — 3,2 млрд лет. Наиболее продуктивен перидотитовый горизонт, где до 13 зон с хромитами. Они содержат до 2% сульфидов и до 20 г/т платиноидов. Особенно заметна повышенная доля родия и палладия. Платиноиды концентрируются в горизонте 1-М (богатый сульфидный риф Пикет-Пин) мощностью 3 м и протяженностью 40 км. Запасы Cr2O3 — 2,5 млн т, что составляет 80% ресурсов хрома США.

Определенно архейскими являются многочисленные (около 30) месторождения хромитов рудного поля Андриамена на востоке Мадагаскара. Залежи локализованы среди низкощелочных базальтоидов спилит-диабазовой формации, гипербазитов-базитов габбро-пироксенит-перидотитовой формации в полосе до 150 км в глубоких трогах, рассекших катархейское основание.

Колчеданные медные, полиметаллические, медно-молибденовые порфировые. На Канадском щите насчитывают 84 полиметаллических месторождения, залежи которых возникли в позднем архее. Среди них известные Норанда (2,7 млрд лет), Тимминс (2717 млн лет). В рудах преобладает цинк. На месторождениях Батерст-Слейв и Кидд-Крик соотношение Cu: Zn:Pb = 1:3:0,1. Нередко руды содержат золото, ртуть, молибден.

На северо-востоке и юго-западе Карельского кратона известно около 20 позднеархейских объектов — медно-молибденовых порфировых и золото-полиметаллических. Среди них: Лобаш-1, группа Пяяваара (Ширкояраи, Муштаоя), группа Костомукша (Восточное, Кургелампи), группа Идель (Парандово, Кочкома), группа Южно-Сегозерская (Бергаул, Петель-Губа), группа Хаутаваара (Центральное-Хаутоваара), группа Северного Приладожья (Ялонваара, Соанваара, Хатуноя), группа Кадилампи и т. д. Еще одно древнее молибден-порфировое месторождение — Ялонваара. С апикальными выступами штока гранитоидов ассоциирует медно-порфировое оруденение, молибдошеелит-шеелитовая кварцево-жильная минерализация. Штокверковые, вкрапленно-прожилковые, жильные руды Ялонваары содержат молибденит, халькопирит, пирит, сфалерит, кубанит, шеелит, молибдошеелит, теллуриды и сульфотеллуриды висмута, самородные висмут и серебро.

Мусковитовые и редкометалльно-редкоземельные пегматиты, кварцево-жильные и другие образования. Древнейшие пегматиты представлены в Зимбабвийско-Трансваальском (Себаквийско-Булавайском) поясе. Среди них месторождения со средними датами 2,65 млрд лет Солсбери, Лимпопо, Литаба, хребет Мурчисона, содержащие берилл, литиевые минералы, поллуцит Cs[AlSi2O6]. Позднеархейские (2,65 млрд лет) пегматиты Бикита (Бакита), Зимбабве, содержат минералы Li, Be, TR, Sn. В Капской провинции ЮАР кварцево-жильные образования Стеенкампс-Крааль датированы 3,5−3,0 млрд лет. Рудное тело мощностью 4−9 м прослежено на 270 м. Залежи содержат Cu, TR, Th. Концентрации монацита достигают 80%, циркона — 2%. Запасы монацита 250 тыс. т. Среди гранулитов архейской системы Кейс распространены тела метасоматитов и жилы кварца месторождения Книдес-Вест, ЮАР с залежами цериевого минерала ортита, подсчитанные запасы которого составляют до 1500 т.

На западе Австралии, в блоке Пилбара, известны тантало-ниобиевое, с бериллом и касситеритом месторождения Уоджина, Муллиела. В их пределах — две группы архейских (2,83 млрд лет) пегматитов. Одна представлена альбитовыми разностями и залегает среди рассланцованных метакоматиитов (собственно Уоджина), вторая — альбит-сподуменовая, — в метапилитах. В интервале 3,0−2,9 млрд лет сформировалась наиболее практически значимая вторая группа с танталитом, уоджинитом (Ta, Nb, Mn, Sn, Fe)2O4, бериллом, касситеритом. С верхнеархейскими гранитоидами связывают Гринбушес, возникшее в неоархее. Его пегматиты содержат танталит, микролит (Ca, Na)2(Ta, Nb, Ti)2O6 (OH, F, O), касситерит и запасами Та2О5 16 640 т. Месторождение дает четверть мировой добычи тантала. В рудах более 2,5% лития. Столько же получают и на Уоджине.

Архейские пегматиты хорошо изучены в Скандинавии. Среди них: Бастнез, Швеция, архейские скарны с церитом; Иттерби, Швеция, архейские пегматиты. Одним из ранних примеров циркониево-редкоземельных руд является позднеархейское Сахарйокское месторождение на Кольском полуострове. Его руды связаны с кольцевым щелочным интрузивом.

В позднем архее на площади гранитно-зеленокаменного пояса в Западной Австралиивозникло первое вольфрамово-молибденовое месторождениеМаунт Мьюлджин. Его залежи локализованы в скарнах и кварцево-жильном штокверке, грейзенах гранитно-зелено-каменного пояса Западной Австрали. Позднее (2,57 млрд лет) в пределах Амазонского кратона появились первые золото-медные оксидные залежи бразильскогоКаражас.

Золото. Архейские аккумуляции золота в некоторых регионах многочисленны. Эндогенные месторождения тяготеют к зеленокаменным поясам, экзогенные — к джеспелитам. Только в горах Барбертон Южной Африки в 1970;е годы эксплуатировали более четырех тысяч архейских жильных и джеспилитовых преимущественно малых и средних месторождений, добыв 2500 т золота. Наиболее крупные из них Шеба, Фальюстратиформные, с рассеянной вкрапленностью пирита, арсенопирита, пирротина в туфогенных породах среди коматиитовых потоков и в субвулканитах коматиит-базальтовой формации. Огромно количество (тысячи) промышленных месторождений золота, ассоциирующих с железистыми кварцитами, имеется в Зимбабве (Антелоп, Кам энд Мотор, Венайс и др.).

В Бразилии первично осадочным является архейское месторождение Морру Велью, штат Минас Жераис. Его стратифицированные кварц-золоторудные тела локализованы среди джеспилитов. Лентообразное рудное тело Главное (прослежено до глубины 2,5 км по вертикали, на 5 км по простиранию, мощность — 0,5−28 м) — в горизонте слюдисто-кварц-анкеритовых сланцев. Месторождение дало в 1833—1984 гг. г. 313 т золота.

Эндогенные аккумуляции золота, широко представлены в Венесуале и Гайане. Изархейских кварцевых жил с золотом и турмалином среди турмалин-пиритовых метасоматитов месторождения Эль Кальяо, Венесуэла за 1970;е г. г. добыли около 60 т золота. Для нового месторождения золотоносных руд в Гайане, по данным разведочных работ, подсчитано 40,6 млн т руды с содержанием 2 г/т золота.

На границе провинций Онтарио и Квебек Канады находится позднеархейское крупное месторождение золота Кёркленд Лейк. Отсюда только за 1912;1986 г. г. получили 721 т металла; в недрах его осталось еще 20−30 т. В Квебеке находятся также важные архейские месторождения Хоурн, Боскьют, Сильверстак, Сигма Ламак. Хоурннаиболее ранняя крупная аккумуляция золота сульфидных залежах. Оно считается позднеархейским вулканогенно-колчеданным. В примыкающей к Квебеку с запада провинции Онтарио находятся многие месторождениями золота (Дуайон, Думагами, Буске, общие запасы руды 14,2 млн т, содержания 3,87 г/т Au); гидротермалиты с золотом по породам базальт-андезит-дацитовой формации (Доум и др. района Тимминг); сульфидно-анкерит-кварцевые жилы, метасоматиты по породам коматиит-базальт-андезитовой формации (Холлинджер-Перкьюпайн, Мак Интайр); медно-колчеданные, с серебром, руды среди риолитов (Кидд-Крик, 2,7 млрд лет, добыто более 2 тыс. т Ag.). Очень интересны месторождения Хемло и Тек-Корона на западном фланге пояса Абитиби, имеющем собственное название «пояс Хемло-Херон-Бей». Аккумуляции считаются архейскими, но, судя по присутствию летучих, претерпели реювенацию в мезокайнозое.

На Северо-Западных территориях Канады, на месторождении Лупин золотоносный пласт мощностью 1−25 м прослежен на 0,6 км. Золоторудные фации находятся в основании горизонтов кварцитов. Другое интересное архейское золоторудное месторождение — Пикл Кроу, Квебек. Его залежив толще архейских основных метавулканитов связаны с кварцитами (добыто 17,6 т золота) и штоком субвулканических кварцевых порфиров (добыта треть из 45 т извлеченного на месторождении Au). Руды кварцевые, сульфидов (пирротин, арсенопирит, реже пирит, халькопирит) до 1−2%. Среднее извлекаемое содержание — 14 г/т.

Сульфидно-кварцевое месторождение Сааттопора в архейских высокометаморфизованных гнейсах финской Лапландии разрабатывают с середины 1988 г. Его тела локализованы на контакте графитизированных туффитов и измененных коматиитов. Запасы действующего карьера оценены в 680 тыс. т руды, содержащей 3,6 г/т золота и 0,3% меди. Архейским золото-сульфидным и тоже эксплуатируемым является и Пампало, зеленокаменный пояс Иломантси, Восточная Финляндия. К настоящему времени там добыто около 1,8 т золота.

В Индии (штат Андхра-Прадеш) в коматиитах и вулканогенно-осадочных кварцитах известно месторождение Колар. Из него за три тысячи лет эксплуатации добыто до 850 т золота. Оруденение прослежено шахтой до глубины 3,5 километра. По простиранию жилы тянутся до 8 км. Содержание составляет до 15 г/т. При этом типичное архейское золото Колара вовсе не «грязно» (богатое примесями), а высокопробное, (900−950), малосеребряное.

Au-аккумуляции особенно распространены в блоке Йилгарн, Австралия, где имеется ряд месторождений. Типичным и очень крупным является Калгурли, разрабатываемое с 1893 г. Известно около 300 залежей мощностью от 0,6−1,0 м до 24 м. Вмещающие породы (первично — амфиболиты) осветлены, лиственитизированы, что выражено в развитии серицита, кварца, карбоната. Возраст месторождения — 3180 млн лет (Rb/Sr). Главные ресурсы золота находятся в пирите (80%, 31−33 г/т), а остальное золото — в теллуридах. Это и есть причина для отнесения месторождения к золото-теллуридной формации колчеданно-полиметаллического типа. Руды вкрапленные сульфидные, собственно кварцевых жил немного. Золота в залежах — 12−14 г/т, свинца — до 20%, серебра -200 г/т и более. Месторождение дало 90% добычи серебра в стране -700−800 т и ежегодно обеспечивает половину его добычи. С 1893 г. до 1962 г. здесь добыли 1033,45 т золота, в недрах еще оставалось 94 т.

Характеризуя экзогенное рудообразование в архее, нельзя не упомянуть архейско-протерозойские гигантские золото-урановые скопления осадочного бассейна Витватерсранд, к масштабам которых не приближается ни одна подобная аккумуляция в мире: здесь добыто 40,5 тыс. т золота и 136,7 тыс. т U3O8. Бассейн, подстилаемый породами с возрастом 3,0−3,1 млрд лет (350 км х 25−100 км) занимает площадь 50 тыс. км2.

Железные руды. Магнетит-грюнерит-сидеритовые залежи вулканогенно-осадочного происхождения пояса Исуа Западной Гренландии (3670 млн лет) самые древние из известных, но — уже представители полосчатой железистой формации. Несколько более поздними, но тоже раннеархейскими, оказываются кварц-магнетитовые гранулиты Зимбабвийско-Трансваальского щита (3,3−3.4 млрд лет), кварц-амфибол-магнетитовые руды Канадского щита (докиватинские, 3,0−3,75 млрд лет), магнетитовые, магнетит-пироксеновые залежи в гнейсах Индостана и т. д. Все они отнесены к железисто-кремнисто-гнейсовой формации.

На Восточно-Европейской платформе известно множество месторождений архейских железных руд джеспилитов — в Приазовье, Карелии (Костомукша), на Кольском полуострове (Оленегорский узел), Кривбасс. В отличие от протерозойских, в образовании архейских железных руд особенно заметен вклад эндогенного компонента, поступавших по разломам флюидов и некоторых металлов-примесей. В Оленегорскомжелезорудном районе запасы руд — около 2 млрд т, содержания железа — 32%.

Трансваальский (Каапваальский) и Зимбабвийский архейские кратоны (Южная Африка), разделенные позднеархейским поясом Лимпопо, содержат на разных уровнях разрезов древние железистые кварциты. Они представлены архейскими кварц-магнетитовыми гранулитами и карбонатно-силикатно-магнетитовыми рудами протяженностью до 10−16 км, мощностью от первых до сотен м (6−40 м, в среднем). В архейской части разреза щита Карнатака (на юго-востоке Индостана) скопления железа ассоциируют с глубинными чарнокитами, имеющими возраст 3,8 млрд лет. Джеспилиты прослежены на 4 км. Их мощность — 10−30 м. сумма Fe2O3 и FeO составляет 4−36%, содержания магнетита — 7−40%.

Отмечается как крупнейший для неоархея (2,65, 2,7 млрд лет) район железорудного накопления Каражасна Амазонском кратоне, север Бразилии. Основными промышленными объектами здесь часто оказываются не сами древние толщи, но меловые и кайнозойские коры выветривания по ним. В гнейсовом комплексе Иматака Южной Америки (2,9−3,2 млрд лет) полосчатые силикатно-кварц-магнетитовые руды встречены в линзах и сопровождаются телами гондитов, состоящих из кварца и марганцевистого граната-спессартина.

Марганцевые руды. Среди нижнеархейских джеспилитов дхарварской системы (3,4−2,8 млрд лет) на юге щита Карнатака в Индии имеются существенномарганцевые гранат-пироксен-железистые горизонты (месторождение Саргур). Эти марганцевые образования (Mn до 19%, Fe -8−53%, экономически значимые содержания селена) имеют мощность до 20 метров и прослеживаются до 5 км. Марганец содержится в клинопироксене (до 10%) и гранате (до 30%). В штатах Мадхья-Прадеш и Махараштра Центральной Индии пласты марганценосных образований архея имеют мощность до 10−15 метров в месторождениях Балагхат, Барода, Донгри Бузурц, Ситалар, Панч Махал. Они представляют реликты архейских кор выветривания, метаморфизованных при высокотемпературном метаморфизме в неоархее и палеопротерозое. В пластах оксидных руд марганца может быть более 40%. На месторожденииБалагхат пласты марганценосных образований имеют мощность до 10−15 м.

Марганцево-железные руды Намакваленда, ЮАР прослежены на 8 км. Они состоят из якобсита MnFe2O4, криптомелана K2Mn8O16, биксбиита (MnFe)2O3, псиломелана mMnOxMnO2nH2O, пиролюзита MnO2, гематита.

Высокоглиноземистые породы. Архейские кианитовые породы выявлены на месторождении Сапса Буру, Северная Индия. Их состав (%): SiO2 — 32,65, TiO2 — 0,19, Al2O3 — 63,60, Fe2O3 — 2,18, MgO — 0,62, CaO -0,94, H2O — 0,45.

Корундово-кианитовые образования Чайнытского и Джилиндинского месторождений Алданского щита Сибирской платформы имеют форму пластовых линз. Они приурочены к единому стратиграфическому уровню, содержат примесь маргарита, рутила, диаспора, турмалина и по составу очень схожи метаморфизованными с бокситами и боксито-каолиновыми породами, а также с подобными архейскими образованиями Намакваленда, ЮАР и Индостана. Все они признаются древнейшими корами выветривания с возрастом около 3 млрд лет.

Среди прочих типов экзогенных полезных ископаемых архея отметим титан-циркониевые россыпи (Кусинско-Златоустовскийблок, Средний Урал).