книги из ГПНТБ / Капустин Ю.Л. Минералогия коры выветривания карбонатитов

мощных тектонических систем соответственно Луангва-Мува на юге и Унемба на севере (см. рис. 4). Уже на западном окончании прослеженной зоны Луангва, в месте пересечения ее с субширотпой системой Замбези, располагается скопление массивов. К пере­ сечению рифтовых зон Луангва и Руква приурочены массивы Мбея, Соигве, Зангу, а на продолжении далее к север-северо- востоку — зоне Тундура (кулисообразно продолжающей зону Луангва) — располагается ряд массивов восточного побережья континента Рури, Туайдж, Сукуло, Хома. Многочисленные вул­ каны известны в пределах обеих ветвей основного рифта — За­ падного н Восточного, поблизости от озера Виктория и в зоне пересечения нескольких тектонических систем к северу от него (Карамоджа — продолжение линии Букоба?).

Преимущественно массивы локализуются в участках сту­ пенчатых осложнений, изгибов рифтов и пересечений их с раз­ ломами других направлений.

Пример хорошо обнаженного Восточно-Африканского подня­ тия, в котором молодые разрывные структуры и вулканизм прояв­ лены широко и связь их чрезвычайно наглядна, несомненно, может послужить основой для изучепия закономерностей разви­ тия ультраосновного-щелочного и карбонатитового магматизма. Кроме перечисленных многочисленных проявлений его, значи­ тельное число массивов располагается и к югу от рассматривае­ мого района, в пределах южных ветвей рифтовых зои и намечаю­ щейся западной ветви основного рифта, имеющей юго-западное простирание. Юго-западный рифт и субпараллельные ему зоны также фиксированы многочисленными карбонатптовыми масси­ вами п мелкими щелочными проявлениями. Эта область значи­ тельно хуже обнажена и до недавнего времени оставалась почтп неизученной. В. Д. Фервурдом (Verwoerd, 1963, 1966) здесь исследованы многочисленные массивы, среди которых преобладают неглубоко эродированные субвулканические жерла (Круидфонтейн, Гудини, Рудеплаат, Дердепурт), но известны и глубоко эродированные массивы сложного строения (Палабора). Массивы Юго-Западной Африки преимущественно располагаются вдоль юго-восточной границы Родезийского блока и связаны с разви­ тием субширотных тектонических зон системы Лимпопо. На южных ветвях разломов, параллельных этой зоне, вероятно, располагаются и ряд массивов в пределах Трансваальского блока на границе кристаллических полей с синеклизой Карру (краевым прогибом Капской геосинклинальной системы).

Группа небольших массивов известна в бассейне р. Нигера. Цепочка их вытянута в меридиональном направлени вдоль северо­

мов с северо-западным окончанием синеклизы озера Чад. Немно­ гочисленные массивы располагаются и в юго-восточной части Каме­ рунского массива, где они, вероятно, связаны с системами суб-

32

меридиональных разломов (Ханн, 1971). В Анголе известны мас­

зальты.

Условия н особенности развития процессов выветривания

Территория Африканского континента и особенно Восточная, Южная и Юго-Восточная Африка практически на всей площади покрыты мощным плащом продуктов выветривания. История формирования их чрезвычайно длительна и сложна. Африканский щит, консолидировавшийся в докембрии, с тех пор лишь в отдель­ ных участках покрывался мощными осадочными и вследствие столь длительного континентального развития выветривание пород явилось основным процессом, господствовавшим на его территории. Это обстоятельство привело к формированию мощных толщ коры выветривания на всей территории Африки. Для большей части этой территории исключительно характерно развитие красноцветной формации, а местами обнаружены мощные латеритные панцири. Поскольку выветривание пород здесь началось практи­ чески с верхнего докембрия и должно было продолжаться п в па­ леозое, формирование кор выветривания началось еще в это время. Однако значительная интенсивность процессов выветривания в третичио-мезозойское время и широкая эрозия в течение столь длительного срока привели к тому, что среди продуктов вывет­ ривания резко преобладают образования именно этого возраста. Влажный и жаркий климат мелового времени привел к появлению на значительной территории мощных каолиновых образований. Возможно, среди них присутствуют и образования более древнего (палеозойского) возраста, но детального расчленения их не про­ водилось.

Исключительно широко на всей территории развиты красноцветные образования, покрывающие самые различные породы, — от докембрийских гранитов до песчано-слаицевых отложений формации Карру и каолиновой (мезозойской) коры. Красноцветы повсеместно покрывают предмиоценовую и плиоценовую "поверх­ ности выравнивания, но сами перекрываются голоценовыми лавами и отсутствуют в плейстоценовых речных долинах. Красно­ цветы, покрывающие Восточную Африку, образовались в ходе пенепленизацип рельефа, при перемыве, переотложенип н пере­ носе продуктов выветривания (Bishop, Tredall 1967). В процессе переотложеиия происходило обеднение легко выносимыми Mg, Са и щелочами и резкое обогащение рыхлых остаточных продук­ тов Fe (Добровольский, 1971). Особенно значительные концент-

рации Fe отмечены в депрессиях, где происходило образование латсрнтиых панцирей, исключительно богатых Fe и обогащенных также Be, Zn, T i , V, Сг, Ni, Со. Мощность коры выветривания па Африканском щите достигает десятков метров, в отдельных участках возрастает еще более. Интенсивности выветривания, кроме его длительности, способствовало исключительное воздей­ ствие тропического климата. При тропическом выветривании максимальный вынос наиболее подвижных компонентов прихо­ дится на начальную стадию, при формировании нижней зоны разреза (Лисицына, 1971). В дальнейшем этот вынос уменьшается, и выносится преимущественно SiCy

Формирование кор выветривания продолжается и в настоя­ щее время, что заметно по интенсивному выветриванию эскарпов молодых рифтовых зон. Дезинтеграция и выветривание коренныхпород ускоряется также развитием буйной тропической расти­ тельности.

Практически на всех карбонатитовых массивах Африки раз­ виты мощные коры выветривания. Однако со многих массивов, образующих в рельефе значительные холмы, рыхлые отложения

взначительной мере смыты, и мощность их не превышает 10—20 м (Лулекоп, Торор, Джомбо, Паида). В депрессиях на них мощность рыхлых отложений резко возрастает (о-в Чилва, Букусу, Канганкунде). Массивы с более пологим рельефом покрыты гораздо более мощной корой, превышающей 50—70 м на всей террито­ рии массива илп в депрессиях (Мрима, Луеш, Сукулу, Мбея). Выветриванию подвергаются и карбонатиты (Мрима), и ультрабазиты (Палабора, Шава), и щелочные породы (Спицкоп, Палула, Капирп, Нсенгва, Чишанья) (Fawley, James, 1959).

Исключительная легкость выветривания эффузивов и осо­ бенно щелочио-карбонатных эффузивов отмечена во всех вулка­ нах, но наиболее интенсивно проявлена в Олдоштьо Ленгап. Щелочно-карбонатные эффузивы легко разрушаются поверхност­ ными водотоками, вымывающими из них щелочи, и превращаются

врыхлую массу остаточных минералов. Результатом выноса щелочей из них является региональное .засоление прилежащих

водоемов — озер Ыатрон и Магади, а также поверхностных водотоков. Относительно сухой климат этого района (саванна) пре­ пятствует быстрому уничтожению щелочно-карбонатных лав, но в течение краткого геологического времени они могут быть уничтожены практически нацело (Dawson, 1962).

Таким образом, хотя Африканский щит расположен в тро­ пической климатической зоне, с исключительно интенсивным современным выветриванием, но и на нем преимущественно раз­ виты дочетвертичные гипергенные образования (домиоцеиовые), а современные продукты выветривания не имеют значительной мощности.

34

чительной части континента не позволяют достаточно детально представить его строение. На территории Южной Америки из­ вестна многочисленная (около 20) группа массивов. Большая часть их расположена на Атлантическом побережье и к северовостоку от Рио-де-Жанейро, в верховьях р. Параны. Небольшая группа массивов известна в предгорьях Анд (Боливия). Большин­ ство массивов относится к карбонатитовьш. Все они имеют мезо­ зойский возраст.

Южно-Американский континент в целом представляет собой крупный кратон, консолидация которого происходила в архее — протерозое (Муратов, 1964; Белоусов, 1963; Хаин, 1971; Grabert, 1960; Bischoft, 1956). В последующий период на этом кратоие заложился ряд крупных впадин и, начиная с рифея, единая структура его была нарушена. К верхнепалеозойско-мезозой- скому времени на территории Южной Америки выделились от­

системой широких пологих впадин и разбиты крупными зонами разрывных нарушений. Впадины не имеют черт, свойственных геосинклиналям, и представляют собой перикратонные прогибы, выполненные континентальными и эффузивными образованиями.

лись мощные поля основных лав (траппы) и эффузивно-конти- нентальных отложений впадин Параны, Чако-Пампы и Сан-Фран- сиску. Эти отложения перекрывают гондванскую серию ледни­ ковых образований. В пределах Южно-Американской плат­ формы выделены крупные тектонические уступы, фиксированные мощными современными или древними линейными прогибами или излияниями основных эффузивов, мелкими ультраосиовными и ос­ новными интрузиями. Наиболее крупные тектонические уступы: Амазонский, Сан-Франсиску, Перуанско-Боливийский и Арген­ тинский. Развитие Перуанско-Боливийского и Аргентинского

интрузии известны в зоне сопряжения Аргентинского и Перу­ анско-Боливийского линеаментов, но подавляющее большинство массивов располагается на продолжении линеамента Сан-Фран­ сиску к югу от широты Рио-де-Жанейро. Однако сам линеамент здесь может быть фиксирован лишь щелочными интрузиями, а характерные для него системы впадин, эффузивные излияния

титовых п щелочных массивов к краевой внешней зоне Параиского прогиба. Цепочка массивов протягивается почти на 1000 км'по

Рпс. 6. Схема тектонического строения Южной Америки (по Хапну, 1971)

тые зоны; 5 — тектонические зоны, в — щелочные п карбонатнтовые массивы (1 — Анита-

г. Сан-Паулу на севере (см. рис. 6). Далее массивы прослеживаются к северо-западу через верховья Параиаибы (Alves, 1960; Guimaraes, 1957, 1958, 1960; Tuttle, 1966). Все массивы располагаются на щите, и лишь один из них (Ляджес) расположен в пределах прогиба. Цепочка карбонатитовых и щелочных массивов четко протягивается вдоль северной и восточной окраин прогиба,

36

повторяя его очертания. Максимальное скопление наиболее крупных массивов приурочено к внешнему северо-восточному углу прогиба, где возможно пересечение лпиеамеита Сан-Фраи- снску с разрывной зоной северо-западного простирания, окай­ мляющей Паранский прогиб с севера. Возможно, группа масси­ вов на севере более многочисленна и протягивается и далее к за­ паду, но этот район плохо обнажен и слабо изучен. Внедрение массивов Восточно-Бразильской группы по временп (триас) четко совпадает с максимумом эффузивной деятельности в Параиском прогибе. Этот пример является характерным и подчерки­ вает дифференциальный характер магматизма в различной тек­ тонической обстановке. На Восточно-Бразильском щите происхо­ дило внедрение щелочио-карбонатитовых массивов, типичных для краевых зон щнтов, а в прогибе изливались траппы, более ха­ рактерные для внутренних частей платформ. Вполне возможно, что щелочной магматизм развивался не только на востоке Парапского прогиба, но и на западе его. Существование этой зоны под верждается наличием нескольких массивов. Большое зна­ чение могут иметь и системы разломов, параллельные Атланти­ ческому побережью континента и границе океанической коры.

В предгорьях Анд, в пределах древнего герцинского склад­ чатого ядра, располагаются щелочные массивы Ла Пас, Церро Сапо, по они изучены крайне слабо. Ни их структура, ни поло­ жение среди вмещающих пород не описаны. Среди известных в Южной Америке массивов все наиболее крупные расположены в Бразилии. Строение многих из них также не исследовано. Мас­ сивы округлой (Араша, Тапира, Анитаполнс, Покос де Калдас) или вытянуто-овальной формы (Якуппранга, Коромандель); пло­ щадь их 10—50 км 2 и Покос де Калдас — свыше 1000 км2 . Отдель­ ные массивы сложены преимущественно ультрабазитами (Якутппранга), чаще — нефелиновыми сиенитами (Араша, Аиитаполис, Коромандель, Покос де Калдас, Ляджес) с крупными телами карбоиатитов (Якупираига, Серроте, Араша) или без них (Покос де Калдас). Эрозионный срез массивов неглубокий, но и вулканов среди них не известно. Возраст всей щелочной формации предпо­ лагается среднеили верхнемезозойским (юра—мел—Alves, 1960; Guimaraes, 1960; Heinrich, 1966).

Условия и особенности процессов выветривания

Климатические и палеоклиматические условия на террито­ рии Южной Америки близко сопоставимы с таковыми для Африки. Оба континента расположены в тропическом поясе, и развитие их поверхности в близкие отрезки времени идентично. Территория Бразильского щита, консолидировавшегося в докембрии, имела

37

длительную историю развития поверхности, и формирование на ней кор выветривания происходило в течение всего фаиерозоя. В палеозойских отложениях Южной Америки и Африки известны

щественно на поднятиях и, вероятно, носило локально-горный характер. Северная граница этого оледенения в Южном полу­ шарии максимально продвинулась к северу в пермо-карбоне, достигнув экватора. Вероятно, ледниковая абразия уничтожила древние (палеозойские) коры выветривания в Южной Америке, но широкое развитие более поздних мезозойских кор здесь очевидно. Специально процессы выветривания в Южиой Америке не изу­ чались, поэтому определить распространение кор и основные стадии их развития можно только по косвенным данным и осо­ бенно по аналогии с более изученным Африканским щитом. Эта аналогия позволяет предположить максимальное развитие кор в верхнемезозойское и третичное время. Распространение в юж­ ной части Бразильского щита мощных меловых трансгрессий должно было увлажнить жаркий климат этого района, способ­ ствуя усилению выветривания. Исключительно жаркий и влаж­ ный современный климат Атлантического побережья Бразилии обусловил широкое и весьма интенсивное современное выветри­ вание. На Бразильском щите развита мощная площадная кора практически на всех породах, независимо от состава. По мнению Н. Д. Опдайка (1966), преобладают третичные коры. Но и интен­ сивность современного выветривания значительна.

Все известные в Южиой Америке щелочные массивы покрыты столь мощными рыхлыми отложениями, что для многих из них (Араша, Серроте, Покос де Калдас, Тапира, Льяльягуа) затруд­ нительно выявление их первичного внутреннего строения несмотря на большой объем глубинного бурения. Наиболее изученный массив Якупиранга целиком покрыт плащом рыхлых образова­ ний. Карбонатиты этого массива слагают в рельефе высокий холм (Морру да Мина), а на ультрабазитах вокруг него развиты деп­ рессии. Мощность рыхлых масс составляет от 1 до 70 м, резко возрастая под склонами холмов. Избирательное выветривание по зонам трещиноватости, расслаицеваиия и перетирания в теле карбоиатитов привело к образованию столбообразных выступов их, разделенных узкими каньоиообразными долинами, запол­ ненными мощными рыхлыми массами. Общая мощность выветрелых пород на массивах Тапира и Араша превышает 50 м, местами достигая 100 м и более. Столь же мощная кора развита и на мас­ сиве Серроте, причем здесь она перекрыта современными озер­ ными и болотными отложениями. И в Якупиранге, и в Серроте наименее выветрелыми породами являются карбонатиты, образу­ ющие холмы с относительными превышениями 50—250 м. На периферических зонах этих массивов, сложенных ультраоснов­ ными, щелочными породами, развиты депрессии, выполненные

38

мощными толщами рыхлых отложений. К северу от Якупнранги

форму и в отличие от предыдущих массивов сложен нефелино­ выми сиенитами (тингуаиты, фойяиты, фоиолиты). Они частично имеют приповерхностный субэффузивиый облик и содержат псев­ долейцит. Карбонатиты в массиве отсутствуют, но широко раз­ виты гидротермальные жилы и участки переработки пород с Zr — Th—U—TR-миперализацией. Формационная принадлежность мас­ сива не ясна. В нем обнаружены мощные (до 10 м) секущие жилы и штокверки массивного магнетита (Морру-да-Ферро), что более характерно для карбонатитовых массивов, чем для агпаитовых или миаскитовых нефелинсненитовых. Массив уникален по обогащеиностн первичными минералами Zr (эвдиалит, джианнетит, ловенит, розенбушит, циркон) и содержит многочисленные жилы с бадделеитом или минералами TR, U и Th.

вами латерита и боксита. Площадная кора выветривания дости­ гает мощности 150—200 м и содержит крупные концентрации бадделеита. Этот минерал, образующий в гидротермальных жи­ лах скопления, желваки, радиально-лучистые, шестоватые и скорлуповатые агрегаты (калдасит, циркит, фавас), в гипергенных условиях хорошо сохраняется, накапливается в рыхлых отложе­ ниях и при их перемыве. Аллювиальные террасово-русловые россыпи местами исключительно обогащены бадделеитом. Содер­ жание Zv02 во вторичных залежах 45—65%. Для всей коры харак­ терно обогащение гидроокислами Fe, А1 и Мп. Над рудными те­ лами, первично обогащенными Th, U и TR, и в коре выветривания обнаружены их вторичные концентрации. Породы превращены в глинистую массу, в которой обнаружены реликты первичных ортита, торогуммита и бастнезит. Возможно, что TR, Th и U концентрируются в гипергенных условиях, выделяясь из первич­ ных минералов. Массив имеет приповерхностный характер, хотя вряд ли является типичным вулканом. Его кратероподобный рельеф скорее обусловлен интенсивным преимущественным вы­ ветриванием штока нефелиновых сиенитов, иа которых развита депрессия. Окружающие фенитизированные слаицы выветриваются медленнее, слагая кольцевую возвышенность. Подобный рельеф способствует сохранению рыхлых масс в центре массива.

Красиоцветные и латеритные массы широко развиты на всех бразильских массивах. В них концентрируются TR, А1 и Мп

ипостоянно содержатся характерные остаточные минералы:

вермикулит, магнетит, апатит, пирохлор, бадделеит. Разви­ тие кор здесь началось и интенсивно происходило в третичное время, но и роль современного процесса выветривания тоже ве­ лика.

39

СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА

Закономерности размещения массивов

Северная Америка по сравнению с Южной гораздо лучше обна­ жена и изучена. На ее территории насчитывается большое число массивов, многие из которых разведуются или разрабатываются,

1971). Однако размещение карбонатитовых массивов специально не изучалось, н положение их среди структур континента неясно.

На территории Северной Америки описан ряд крупных карбо­ натитовых и щелочных массивов и сопутствующих им даек. Большая часть их располагается па Канадском щите и сосредо­ точена в пределах относительного узкого пояса, вытянутого в субшпротиом направлении вдоль южной границы щита, по северной окраине района впадин Великих озер и по Атланти­ ческому побережью. Ряд массивов располагается на юго-востоке Гренландии, являющейся частью древней структуры Канадского щнта. Отдельные группы массивов известны и к югу от щита, в пределах Северо-Амернканской платформы. Небольшое число массивов приурочено к юго-западной н западной окраинам плат­ формы, примыкающим к складчатой системе Кордильер (Deai.s, 1955).

Северо-Американская платформа, консолидировавшаяся в до­ кембрии, сложена в основании мощными высокометаморфизованнымн сланцево-гнейсовыми толщами. Внутреннее строение ее довольно сложно. Северную часть занимает Канадский щит; на южной п западной окранпах его развиты крупные и протя­ женные прогибы, выполненные платформенными осадочными обра­ зованиями (рис. 7). На западе платформа обрамлена широким складчатым поясом Кордильер (киммерийского возраста), а на востоке — Аппалачской палеозойской складчатой зоной. . Грен­ ландия, свыше 80% территории которой закрыто ледниковым панцирем, представляет собой часть древнего щита с незначитель­ ным развитием вдоль северной окраины более молодых образо­ ваний. Щелочные и карбонатитовые массивы в этих регионах разновозрастны. Наиболее древние массивы известны в Гренлан­ дии, а большая часть массивов Канады и США внедрилась в мезо­ зойское время.

В Гренландии известны два крупных района развития щелоч­ ных массивов: Вернер на северо-востоке и Гардар иа юго-западе острова. Наиболее хорошо изучен Гардарский райоп, где известно 10 крупных щелочных (Илимаусак, Ивигтут, Игалико, Нунарссут и др.) и карбонатитовых (Грениедаль-Ика, Куигиат) масси­ вов докембрийского (гардарского) возраста. Эти массивы концент­ рируются поблизости от южной оконечности острова и, вероятно,

Л0