Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы
Рассмотрена геофизическая модель мантийной рудо-образовательной системы, которая состоит из трех частей: а) район зарождения рудного вещества; б) зона его транспортировки; в) ареал рудовидкладення - месторождение. Модель основывается, с одной стороны, на использовании современных достижений металлог...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геофизический журнал |
|---|---|
| Datum: | 2019 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
2019
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167619 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы / Д. Иосифов, Р. Радичев // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 4. — С. 182-193. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860257302368485376 |
|---|---|
| author | Иосифов, Д. Радичев, Р. |
| author_facet | Иосифов, Д. Радичев, Р. |
| citation_txt | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы / Д. Иосифов, Р. Радичев // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 4. — С. 182-193. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геофизический журнал |
| description | Рассмотрена геофизическая модель мантийной рудо-образовательной системы, которая состоит из трех частей: а) район зарождения рудного вещества; б) зона его транспортировки; в) ареал рудовидкладення - месторождение. Модель основывается, с одной стороны, на использовании современных достижений металлогении и методов глубинной геофизики, а с другой - на оригинальных данных по строения тектоносферы в пространстве больших рудных районов цветных и благородных металлов, расположенных в Центральном среднегорье и Центральных Родопах.
Розглянуто геофізичну модель мантійної рудоутворювальної системи, яка складається з трьох частин: а) район зародження рудного речовини; б) зона його транспортування; в) ареал рудовідкладення — родовище. Модель ґрунтується, з одного боку, на використанні сучасних досягнень металогенії і методів глибинної геофізики, а з іншого — на оригінальних даних щодо будови тектоносфери у просторі великих рудних районів кольорових і благородних металів, розташованих у Центральному Середньогір’ї і Центральних Родопах.
The paper deals with a generalized geophysical model of the mantle ore-forming system that covers three main parts: a) the area of origin of the ore substance; b) its transportation zone and c) the area of concentrated ore-formation ― a deposit. The essence of the model uses the modern achievements of metallogeny and deep geophysics on one hand, as well as original quantitative data on the structure of the astenosphere in the regions of large deposits of non-ferrous and metal ores deposits in Central Srednogorie and the Central Rhodopes on the other.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:50:26Z |
| format | Article |
| fulltext |
Д. Йосифов, Р. РаДичев
182 Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019
Введение. Построение моделей все
шире применяется в изучении закономер-
ностей, которым подчиняется эндогенное
рудообразование, особенно в изучении
процессов, обусловливающих формиро-
вание значительных промышленных ме-
сторождений и рудных районов. Исследо-
вания в этом направлении продвинулись
вперед прежде всего в США [Cox, Singer,
1986] и России (СССР) [ Казанский, 1998;
Щеглов, 1987], на территории которых
открыты многочисленные и богатые ман-
тийные рудные объекты. Разработка раз-
личных по содержанию и объему моделей
УДК 551.14+551.24.02 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i4.2019.177387
Геофизическая модель мантийной
рудообразующей системы
Д. Йосифов1, Р. Радичев2, 2019
1Горно-рудный геологический университет, София, Болгария
2Научно-технический союз по горному делу, София, Болгария
Поступила 17 апреля 2019 г.
Розглянуто геофізичну модель мантійної рудоутворювальної системи, яка скла-
дається з трьох частин: а) район зародження рудного речовини; б) зона його тран-
спортування; в) ареал рудовідкладення — родовище. Модель ґрунтується, з одного
боку, на використанні сучасних досягнень металогенії і методів глибинної геофізики,
а з іншого — на оригінальних даних щодо будови тектоносфери у просторі великих
рудних районів кольорових і благородних металів, розташованих у Центральному
Середньогір’ї і Центральних Родопах. У результаті геофізичних досліджень просте-
жено поздовжні і поперечні мантійні розломи, а також підняття розігрітої покрівлі
астеносферного шару. Отримано кількісні дані щодо значних вертикальних амплітуд
(7—14 км і більше) тектонічних розривів, що відбуваються як на поділі Мохо, так і
на верхній межі астеносферного шару (амплітуда понад 60 км). В описаній структурі
ендогенної рудоутворювальної системи дві з її основних частин, а саме зародження
і локалізація рудоносних продуктів, повністю розміщуються в астеносфері й земній
корі відповідно. Третя основна частина — транспортна — займає обмежену ділянку
верхньої мантії і за вертикаллю охоплює земну кору, яка збігається з коромантій-
ними вузлами.
Виявлені особливості тектоносфери в межах мантійних рудних районів, а також
специфічна геофізична характеристика астеносферного шару засвідчують, що в їх
просторі існували сприятливі умови для виникнення і функціонування конвектив-
них комірок і висхідних магмофлюїдних потоків. Все це спричинило зародження
рудоносних магм в астеносферному шарі і їх пересування до земної поверхні, де
у верхній крейді (Середньогір’я) і палеогені (Родопи) формувалися мантійні родо-
вища. Результати досліджень важливі для з’ясування проблеми зародження рудної
речовини, яке відбувається в астеносфері.
Ключові слова: геофізична модель, поділ Мохо, літосфера, астеносфера, мантійні
родовища, мантійні розломи, тектонічні розриви, рудні поля.
осуществляется с целью создания обоб-
щенной модели рудообразующей систе-
мы, содержащей главные характеристики
естественных рудных месторождений. Не-
избежная генерализация и обобщение при
переходе от природных объектов к модель-
ным построениям реально ограничивают
их возможность содержать некоторые
детали, но, во всяком случае, они должны
отражать их основные особенности.
Не вызывает сомнений, что разработ-
ка и составление геофизической модели
мантийной рудообразующей системы
должны базироваться, с одной стороны,
Геофизическая моДель манТиЙноЙ РуДообРазующеЙ сисТемы
Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019 183
на современных достижениях металло-
генной науки, а с другой — на глубинной
геофизике. Наиболее полное раскрытие
процессов мантийного рудообразования
можно достичь на основе использования
существующей информации, а именно:
− об источниках металлов и флюидов;
− о магматизме и его области зарож-
дения;
− об эндогенной динамике (тепломас-
сопереносе);
− о пути миграции и переносе рудонос-
ных растворов;
− о физико-химических и других бла-
гоприятных условиях и факторах для
концентрированного отложения руд
и формирования эндогенных место-
рождений;
− о глубинном строении литосферы
и верхней мантии, включая астено-
сферу.
Необходимо отметить, что современ-
ный уровень изученности охарактеризо-
ванных элементов и факторов эндогенного
рудогенеза существенно различен на раз-
ных глубинных уровнях тектоносферы. В
значительной степени выяснены модель-
ные построения зоны отложения руд,
которая доступна для изучения и частич-
ного наблюдения. Относительно хорошо
изучена верхняя часть земной коры и все
еще неудовлетворительно — ее глубокие
части. Объем знаний о крупных структур-
ных элементах глубоких уровней верхней
мантии и астеносферы весьма ограничен.
В научной литературе о металлогении от-
сутствует необходимое количество кон-
кретных данных, характеризующих важ-
ные структурные особенности этих слоев.
По этим причинам пока не разработаны
обоснованные геофизические модели
мантийной рудообразующей системы —
состояние, что и вызвало необходимость
написания настоящей статьи.
Oбщие принципы создания модели.
Предлагаемая геофизическая модель ман-
тийной рудообразующей системы разра-
ботана с помощью следующих методиче-
ских подходов:
− заимствованием конкретных данных
о составе и содержании металлогенных
моделей, опубликованных в основном рус-
скими и украинскими авторами;
− использованием новейших геофизи-
ческих данных о структуре верхних обо-
лочек Земли, ее динамике и флюидально-
магматическом режиме, прежде всего,
результатов сейсмической томографии,
глубинного сейсмического и электромаг-
нитного зондирования;
− использованием оригинальных до-
стижений авторов относительно особен-
ностей строения земной коры и астено-
сферного слоя в охвате крупных мантий-
ных месторождений цветных металлов
страны. Это — количественные данные о
значительных вертикальных амплитудах
разрывов, происходящих как на разделе
Мохо, достигающих более 7—14 км, так и
на верхней границе астеносферного слоя,
где амплитуда более 40—50 км.
Безусловно, в модель эндогенной ру-
дообразующей системы следует включать
все основные элементы и факторы, харак-
теризующие геологические и физико-
химические условия, а также процессы,
связанные с образованием мантийных
месторождений, в том числе те, которые
определяют миграцию и концентрацию
рудного вещества. В самом общем виде ман-
тийная рудообразующая система может
определяться как совокупность источни-
ков рудных компонентов, путей миграции
рудоносных растворов и флюидов и ареала
месторождения рудных полезных ископа-
емых [Козеренко 1981; Казанский, 1998].
В соответствии с современными метал-
логеническими взглядами и возможностя-
ми геофизических методов интеграцион-
ная модель эндогенной рудообразующей
системы должна объединять три основные
части:
– корневую часть, которая охватыва-
ет пространство магмо-флюидо-рудного
зарождения, в котором развивается вся
совокупность эндогенных процессов. Со-
гласно новым металлогенным исследова-
ниям, эта часть расположена на самых
возвышенных участках активной верхней
мантии, где осуществляется отделение
Д. Йосифов, Р. РаДичев
184 Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019
магмы и рудоносных растворов [Щеглов,
1987; Watson, 1980]. В этой части определя-
ются флюидный режим и энергетическое
состояние всей рудообразующей системы;
– зону транспорта, включающую пути
тепло- и массопереноса, т. е. каналы ми-
грации магматических расплавов, рудо-
носных растворов и флюидов. В данном
случае речь идет о реализации гидродина-
мического режима в литосфере и астено-
сфере, предполагающего наличие глубо-
ких дренажных структур. К последним
чаще всего относятся глубокопроникаю-
щие разломы и, прежде всего, тектониче-
ские узлы, обусловленные пересечением
разнонаправленных (продольных и попе-
речных), разнообразных дизъюнктивных
структур. Таким образом, в земной коре
на рудоносных территориях создаются
пространства, которые характеризуются
высокой тектонической нарушенностью,
магматической проницаемостью и значи-
тельной эндогенной активностью;
– зону концентрированного рудоотло-
жения, представленную участками земной
коры, расположенными на доступных глу-
бинах, где происходит концентрирован-
ное рудоотложение. Эти участки долж-
ны содержать благоприятные физико-
химические и структурные условия для
реализации рудообразующей системы
в виде промышленных месторождений,
которые обычно группируются в рудные
узлы, поля и районы.
Каждая из отмеченных частей эндо-
генной рудообразующей системы харак-
теризуется специфическими физически-
ми параметрами и набором их элементов,
которые в той или иной степени могут
быть исследованы различными геофизи-
ческими методами. Теоретическими осно-
вами, определяющими возможности этих
методов для создания модели мантийной
рудообразующей системы, служат различ-
ные физические неоднородности, которые
прослеживаются по всему глубинному
диапазону тектоносферы. В процессе ис-
следований различных уровней устанав-
ливаются скоростные, плотностные, маг-
нитные, тепловые и электрические неод-
нородности, геологическая природа кото-
рых определяется посредством различных
методов интерпретации. Так, на основе
изучения скоростных неоднородностей
эфективно прослеживаются сейсмические
границы верхних оболочек планеты. Ана-
лиз термических неоднородностей создает
предпосылки для исследования распреде-
ления температур на различных уровнях
тектоносферы, а это позволяет судить не
только о магмо-флюидном режиме, но и
об интенсивности термодинамических
процессов. Кроме того, градиентные из-
менения температуры могут быть исполь-
зованы как критерии для трассирования
мантийных разломов, если они являются
естественным продолжением глубокопро-
никающих разрывных нарушении земной
коры, установленных методом ГСЗ.
На рис. 1 показан пример успешного
прослеживания мантийных разломов в
районе Центральных Родоп и Централь-
ного Средногорья (пикеты 35—220 между-
народного геофизического профиля). Как
видно, на этом участке профиля наблюда-
ются наиболее существенные (градиент-
ные) изменения теплового поля и кровли
астеносферного слоя. Такое поведение
изотерм и астеносферы дает основание
утверждать, что резкие перепады поверх-
ности астеносферного слоя приурочены к
мантийным разломным зонам. В пределах
этих зон происходили интенсивные пере-
мещения магматических расплавов, флю-
идных растворов, а в отдельных случаях
— рудоносного вещества. В соответствии
с геологической эволюцией рассматривае-
мых рудных районов интенсивные прояв-
ления магматических процессов и тепло-
вой активизации происходили в палеогене
(Родопы) и верхнем мелу (Центральное
Среднегорье).
Изучение электрических неоднородно-
стей расширяет возможности получения
информации о наличии и поведении ква-
зигоризонтальных границ и их разрывах
глубокопроникающих разломных нару-
шений. Важно отметить, что эндогенные
процессы, как правило, реализуются одно-
временно, а их взаимодействия обуслов-
Геофизическая моДель манТиЙноЙ РуДообРазующеЙ сисТемы
Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019 185
ливают физические зависимости нелиней-
ного типа. Все это усложняет выяснение
геологической сущности измеряемых гео-
физических аномалий, и для достижения
более надежных и достоверных результа-
тов заставляет исследователей применять
методы комплексной интерпретации дан-
ных. Ниже приводятся обобщенные дан-
ные о крупных структурных элементах
земной коры и верхней мантии, которые
использованы при разработке предлагае-
мой модели.
Земная кора. На основании последних
результатов геолого-геофизических ис-
следований континентальный тип земной
коры, составляющий около 35 % простран-
ства планеты, состоит из трех слоев: седи-
ментного — с ограниченной толщиной,
достигающей нескольких километров, гра-
нитного и базальтового, имеющих различ-
ную толщину. После изучения результатов
бурения Кольской сверхглубокой скважи-
ны, доказавшей «обратный разрез», т. е.
наличие базальтового типа пород в верх-
ней части разреза, а под ним гранитоидов,
исследователи все чаще убеждаются, что
более удачным является разделение зем-
ной коры на основании ее скоростных ха-
рактеристик — очень важного геофизиче-
ского параметра. Таким образом, верхний
гранитно-метаморфический слой, отли-
чающийся значениями скорости порядка
5,5—5,8 км/с и средними плотностями от
2,6 до 2,63 г/м3, следует назвать основным
низкоскоростным, а нижний базальтовый
слой, в котором сейсмическая скорость
изменяется от 6,5 до 7,0 м/с, а плотность
колеблется от 2,8 до 3,3 г/см3, — основным
высокоскоростным слоем земной коры. К
тому же толщина первого основного слоя
достигает 30—35 км, а второго —20÷40 км.
Таким образом, общая толщина земной
коры в среднем изменяется от 25—30 до
60—70 км в некоторых горных областях
(например, в Гималаях).
В строении земной коры важную роль
играют глубокие квазигоризонтальные и
наклонные границы, как и различные по
Рис. 1. Тепловая модель литосферы по VII международному геофизическому профилю Родопский мас-
сив — Мизийская плита — Вранча [Кутас, 1978, с дополнениями авторов]: 1 — литосфера (а — нижняя
часть, б — земная кора, в — седиментный слой); 2 — границы (а — сейсмические, б — граница «Мохо»);
3 — кровля астеносферного слоя; 4 — разломы (а) и надвиги (б); 5 — изотермы (а), изотерма Кюри (б); 6 —
землетрясения; 7 — мантийные разломы.
Д. Йосифов, Р. РаДичев
186 Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019
глубине и масштабу разломы. К первым
относятся границы между отдельными
основными скоростными слоями, среди ко-
торых выделяется раздел Мохо, имеющий
планетарное значение. Он разделяет зем-
ную кору и верхнюю мантию, а в его аре-
але происходят специфические физико-
химические процессы. Кроме того, было
установлено множество ограниченных
по простиранию коровых сейсмических
границ, располагающихся на различных
глубинах. С увеличением разделительной
способности сейсмических методов все
более уверенно осуществляется просле-
живание отдельных слоев с относительно
пониженными (волноводы) и повышенны-
ми скоростями. Такие слои установлены в
Центральных и Западных Родопах, а при
переинтерпретации материалов по VІІ
Международному геофизическому про-
филю — и в Центральном Средногорье
[Дачев, 1988]. Геологическая природа этих
слоев различна, но они, очевидно, служат
важным элементом строения земной коры.
Наряду с квазигоризонтальными грани-
цами основным элементом строения явля-
ются также глубокие разломы, играющие
существенную роль в эволюции тектонос-
феры, в том числе в рудообразовании. Они
распространены во всех тектонических
единицах — щитах, платформах, средин-
ных массивах, орогенных областях и др.
В нашей стране, согласно геологическим
и геофизическим данным, установлена
серия такого типа структур, в том числе
проникающих в верхнюю мантию, о кото-
рых уже было упомянуто. С их простран-
ственным расположением и развитием
связано блоковое расчленение земной
коры и верхней мантии. Вместе с квази-
горизонтальными границами глубинные
разломы обусловливают слоисто-блоковое
строение литосферы, представляющее ее
фундаментальную характеристику.
Земная кора составлена в основном из
сравнительно легкоплавких силикатных
пород, в которых преобладают алюмини-
евые силикаты. Ее верхняя часть состоит
преимущественно из гранитоидов и ме-
таморфитов, а нижняя — из формаций
базальтоидного типа и ультраосновных
пород. По мнению Виноградова, из хими-
ческих элементов кислород имеет самое
большое содержание — 43,13 %, за ним
следует кремний — 26 %, алюминий —
7,45 % и другие элементы в виде окисных
соединений: SiO2 — 58 %, Al2O3 — 15 %,
FeO и Fe2O3 — 8 %, CaO — 6 %, MgO —
4 %, K2O — 2,5 % и т. д. В земной коре со-
держатся долгоживущие радиоактивные
изотопы урана-238 и урана-235, тория-232
и калия-40, которые генерируют часть эн-
догенного тепла планеты.
Верхняя мантия. В зависимости от рас-
пределения скорости сейсмических волн
верхняя мантия делится на верхний слой
(слой «В») на глубине до 400 км, средний
слой «С» — до 1000 км и нижний слой «D»
— около 2900 км. Верхний слой мантии
включает слой относительно более низ-
ких скоростей распространения попереч-
ных сейсмических волн — астеносферы.
Геофизическая информация о строении
верхней мантии и, прежде всего, о ее рас-
слоенности за последние два десятилетия
увеличилась, однако все еще остается
ограниченной, что и является причиной
проведения более обоснованных метал-
логенических анализов и построения раз-
личных моделей. Ниже поверхности Мохо
сравнительно информативны скоростные,
термические и электрические аномалии,
которые изучены сейсмическими, гео-
термическими и магнитотеллурическими
методами. Уже получены сейсмические
данные о наличии границы в мантийных
горизонтах на глубине ниже 200 км [Пав-
ленкова, 2004]. В мировой практике уста-
новлены и прослежены сравнительно вы-
держанные сейсмические границы и на
глубине около 600—670 км. В нашей стране
полученные результаты сейсмологических
исследований подтверждают принципи-
ально приведенные выше данные о слои-
стом строении верхней мантии [Спасов,
Ботев, 1987; Ботев и др., 1996].
Концепции о минеральном и химиче-
ском составе верхней мантии построены
преимущественно на основании анализа
образцов кимберлитовых и самых при-
Геофизическая моДель манТиЙноЙ РуДообРазующеЙ сисТемы
Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019 187
поднятых пород в срединноокеанических
хребтах, т. е. там, где мантийное вещество
приближается к поверхности. Результаты
этих анализов свидетельствуют о том, что
верхняя мантия характеризуется ультра-
основным составом слагающих ее пород.
Самая популярная и широко применяемая
модель — это так называемая пиролито-
вая модель состава верхней мантии, но
существуют и другие модели (например,
лерцолитовая). Химический состав верх-
ней мантии можно представить так: SiO2
— 43,6 %, FeO — 6,66 %, Al2O3 — 3,99 %,
Fe2О3 — 3,99 %, а остальные соединения
составляют всего несколько процентов
[Маракушев, 1988].
Важно отметить, что существует доста-
точное количество фактического матери-
ала, подтверждающего, что источниками
рудного вещества и рудоносных магмен-
ных пород являются подкоровые оболоч-
ки Земли [Watson, 1980; Смирнов, 1981;
Щеглов, 1987 и др.). Согласно этим авто-
рам, с достаточной уверенностью можно
утверждать, что главными источниками
рудного вещества являются толеитовые,
щелочные и кимберлитовые магмы. Это
утверждение слишком общее, так как все
еще неизвестно в каких частях (латерально
и на глубине) мантии располагаются ис-
точники рудного вещества и конкретно с
каким типом магмы они связаны.
Астеносфера. Сейсмологические иссле-
дования подтверждают довольно старое
предположение (гипотезу) Дж. Барелла
(1916) о существовании так называемого
астеносференого слоя, отличающегося
более низкими скоростями сейсмиче-
ских волн, контрастно выраженными для
поперечных волн. В последнее время в
Болгарии этот слой изучается довольно
активно, а в ряде публикаций нашли от-
ражение как особенности его строения,
так и конкретные количественные дан-
ные о вертикальных амплитудах разрыва
мантийных разломов, которые обобще-
ны в статье [Йосифов, Георгиева, 2018].
Геолого-геофизические характеристики
слоя (низкая скорость сейсмических волн,
относительно высокая температура, по-
ниженная плотность, значительная элек-
трическая проводимость, низкая вязкость
и большая насыщенность флюидами) обу-
словливают его пластичность. Эти параме-
тры по существу определяют природу слоя
и возможность осуществления дрейфа ли-
тосферных плит. Его поверхность довольно
динамична и расположена на разных глу-
бинах: самая маленькая в зонах спрединга
морского дна (от 7 до 10 км), увеличива-
ется под молодыми платформами до 150—
200 км, достигая 250—400 км под континен-
тальными щитами. Необходимо отметить,
что рассматриваемый слой не имеет пла-
нетарного распространения и отсутствует
под некоторыми частями континентов.
Одной из важных характеристик асте-
носферы является ее флюидная насыщен-
ность, которая вместе с другими параме-
трами (особенно при высокой температу-
ре) создает предпосылки интенсификации
всей системы эндогенных процессов и осо-
бенно тектономагматических [Дерябин,
1993, 2003; Menzies, Charot, 1995; Павленко-
ва, 2004]. Исследователи полагают, что этот
слой — наиболее мобильная, наиболее ди-
намичная и энергетически активная часть
верхней мантии. Можно утверждать, что
в астеносфере совершается интенсивная
динамика эндогенных процессов, наряду с
которыми создаются благоприятные тер-
модинамические условия для осуществле-
ния и отделения рудных магм и растворов.
В этом аспекте логично лансирование идеи
о том, что зарождение рудного вещества
мантийных рудных месторождений про-
исходит в астеносферном слое [Йосифов,
Георгиева, 2018].
Характеристика мантийно-гео фи зи чес-
кой модели. В принципиальном ас пек те,
как уже отмечалось, предлагаемая мо дель
содержит три главные части эн до генной
рудообразующей системы, в частности
корневую, охватывающую часть верхней
мантии, в которой осуществляется маг мо-
флюидо-рудообразование. В этой части
реализуются эндогенные процессы, оп-
ре деляющие энергетическое состояние
и флюидный режим всей системы. Важ-
ным элементом этой главной части явля-
Д. Йосифов, Р. РаДичев
188 Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019
ется значительная вертикальная ампли-
туда разломов и разрывов поверхности
Мохо, как и верхней части астеносферы,
в результате которой создаются специфи-
ческие физико-химические предпосылки
для динамического развития всей системы.
Они выражаются в градиентных измене-
ниях температуры и давления, которые
генерируют конвективные движения, ис-
полняющие роль катализатора зарождения
рудоносных потоков (рис. 2).
Зона рудообразования. Необходимо
отметить, что в настоящее время иссле до-
ватели располагают ограниченным фак -
тическим материалом, позволяющим оп-
ределить местоположение рудных неод-
нородностей в верхней мантии и наличие
области повышенной рудоносности и «эм-
бриональных» месторождений. Несмотря
на это, распространено общее мнение о
том, что основными источниками рудного
вещества являются первичная и истощен-
ная магма с преобладающим толеитовым
составом или обогащенной щелочной ман-
тией на весь ее охват [Смирнов, 1978, Ще-
глов, 1987].
Наши усилия направлены на раскры-
тие и выяснение рудогенерирующих воз-
можностей астеносферного слоя. Важно
отметить, что в его пределах не только осу-
ществляется дифференциация магмы, но
и реализуется ряд эндогенных процессов
— термодинамических, магматических,
флюидных, окислительных и других, обу-
словленных главным образом вертикаль-
ным термическим и барическим градиен-
тами. В этом слое зарождаются магменные
флюидные потоки и рудоносные растворы
[Дерябин, 2003], а также происходят про-
цессы окисления флюидов с выделением
огромной тепловой энергии, которая так
необходима для рудообразования [Смир-
нов, 1981]. На основании проведенных
исследований в нашей стране было уста-
новлено, что в пределах крупных мантий-
ных месторождений цветных металлов
(медных в Центральном Средногорьи и
свинцово-цинковых в Центральных Родо-
пах) верхняя часть астеносферного слоя
сильно разорвана мантийными разломами
(см. рис. 1). Они определены по данным
глубокого сейсмического и магнитно-
теллурического зондирования [Берди-
чевский, Жданов, 1981; Вольвовский и
др., 1985; Дачев, 1988], анализа теплового
поля [Кутас, 1978] и скоростной структуры
[Йосифов, Георгиева, 2018], причем вер-
тикальная амплитуда разрывов достигает
Рис. 2. Геофизическая модель мантийной рудоо-
бразующей системы. І структурные элементы
земной коры и верхней мантии: А — планетарные
слои (треугольники) (1 — седиментный; 2 — гра-
нитный; 3 — базальтовый; 4 — верхняя мантия, 5 —
астеносфера); Б — основные квазигоризонтальные
и субвертикальные границы (цифры в кружках): 6
— кристаллический фундамент; 7 — граница между
гранитным и базальтовым слоями; 8 — раздел Мохо;
9 — верхняя граница астеносферы; 10 — коровые
разломы; 11 — мантийные разломы; 12 — вторичные
магменные камеры). ІІ. основные части рудообразу-
ющей системы (цифры в квадратах): 13 — корневая
часть (область рудообразования — астеносфера);
14 — зона переноса (тепло- и массопереноса); 15 —
ареал рудоотложения (концентрация и локализация
рудного вещества — промышленные эндогенные ме-
сторождения). ІІІ Динамика и механизмы мантийной
рудообразующей системы: А — конвективные клет-
ки; А1 — астеносферная; А2 — коромантийная; В
— восходящий мантийно-флюидный и рудоносный
поток; С — физико-химические условия рудоотло-
жения в виде рудных месторождений; D — ареал
интенсивного термодинамического и метасомати-
ческого воздействия.
Геофизическая моДель манТиЙноЙ РуДообРазующеЙ сисТемы
Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019 189
60—70 км. Последнее является реальной
предпосылкой возникновения восходящих
конвективных движений, ускоряющих
протекание эндогенных процессов, в том
числе рудообразующего. Все это является
основанием предположить, что зарожде-
ние мантийной рудообразующей системы
осуществляется в астеносферном слое.
Зона транспорта охватывает ограни-
ченное пространство, в котором располо-
жены пути и транспортирующие элементы
тепло- и массопереноса (магмы, флюиды,
рудоносные растворы, газы и др.), отра-
жающие гидродинамический режим ру-
дообразующей системы. Это изучается
преимущественно методами глубинной
геофизики. С точки зрения геотектоники
эти зоны отличаются высокой раздроблен-
ностью, проницаемостью и эндогенной
активностью, с наличием глубоко прони-
кающих мантийных разломов, которые
разрывают земную кору, частично верх-
нюю мантию, и проникают в астеносфе-
ру, где осуществляется зарождение магмо-
флюидо-рудного вещества.
В результате проведенных исследова-
ний было установлено, что на территории
крупных месторождений цветных метал-
лов в нашей стране прослеживаются ман-
тийные и другие глубоко проникающие
разломы, различного простирания, кото-
рые формируют тектонические узлы [Йо-
сифов, Радичев, 2018]. В их строении обя-
зательно участвуют разрывы мантийного
типа, относящиеся к категории узлов ко-
романтийного типа. Самая важная метал-
логеническая характеристика этих узлов
состоит в том, что они участвуют в строе-
нии рудоконцентрирующих структур (Па-
нагюрской и Центрально-Родопской) [Йо-
сифов, 2007]. При этом отдельные рудные
поля крупных месторождений простран-
ственно приурочены к мантийным текто-
ническим узлам.
Геофизическими исследованиями в на-
шей стране установлено, что мантийные
разломы разрывают основные квазиго-
ризонтальные границы в тектоносфере
довольно большими вертикальными ам-
плитудами, причем она самая большая для
астеносферы (до 70 км) и является пред-
посылкой функционирования крупных
конвективных ячеек. Это относится к по-
верхности Мохо и, вероятно, к остальным
границам в земной коре, которые, однако,
не были предметом целенаправленного
изучения. Наиболее представительная ко-
личественная информация в этом аспекте
получена для территории крупных место-
рождений цветных металлов, где в преде-
лах четырех рудных полей вертикальная
амплитуда соответственно изменяется от
7 до 14 км [Йосифов, Радичев, 2018]. Таким
образом, формируются термобарические
конвективные яйчики, масштаб которых
ниже по сравнению с располагающимися
в астеносферном слое.
Зона концентрированного рудоотло-
жения представлена участками, где руд -
ное вещество рудообразующей системы
реализуется в виде месторождений и рудо-
проявлений, которые обычно группируют-
ся в рудные поля и районы. Рассматривае-
мая зона расположена в самой верхней ча-
сти земной коры, которая доступна как для
технической обработки и исследования,
так и для непосредственного наблюдения.
Вот почему эта зона сравнительно хоро-
шо изучена как в геолого-тектоническом,
геофизическом, так и физико-химическом
отношении, и о ней опубликовано большое
количество статей и монографий. Обычно
рудовмещающими являются разломы ло-
кального типа и их пересечения, а также
различные по масштабу трещины, вулка-
нические аппараты, структуры централь-
ного типа, кольцевые образования и др.
Все они способствуют циркуляции рудо-
носных растворов и отложению рудного
вещества. В некоторых случаях, однако,
важен минеральный состав и петрострук-
турные особенности пород. Они также
влияют на условия рудоконцентрирова-
ния и мета соматических преобразований.
Большое значение для рудоотложения
имеют физико-химические условия геоло-
гической среды. Процесс рудоотложения
происходит в результате снижения тем-
ператур при передвижении рудоносных
растворов к поверхности и после воздей-
Д. Йосифов, Р. РаДичев
190 Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019
ствия флотационных эффектов и обмен-
ных реакций с вмещающими породами.
На основании изложенного возникают хи-
мические барьеры, причем подвижность
флюидов и рудоносных компонентов рез-
ко падает и последние переходят в фазу
рудоотложения.
Заключение. На основе приведенной
характеристики отдельных частей геофи-
зической модели мантийной рудообра-
зующей системы можно утверждать, что
в принципиальном аспекте она содержит
всю совокупность главных элементов тек-
тонического строения и протекания важ-
нейших эндогенных процессов, которые
обусловливают формирование разных ти-
пов рудных месторождений. Соотношение
и взаимная связь между рассмотренными
тремя главными частями создают общую
структуру мантийной рудообразующей
системы. Содержащиеся в ней элементы
определяют ее целостный вертикальный
и латеральный масштаб, развернутый в
верхней мантии, соответственно в асте-
носфере и земной коре. С использовани-
ем современной геофизической инфор-
мации, как и оригинальных количествен-
ных данных, характеризующих важные
структурные особенности тектоносферы
в ареале крупных рудных месторождений
и их комплексной интерпретации, сдела-
на попытка синтезировать обобщенную
геофизическую модель мантийной рудоо-
бразующей системы. Намечены типовые
условия развития процесса рудогенерации
на разных глубинных уровнях литосферы.
Описанная структура эндогенной рудо-
образующей системы показывает, что две
из ее основных частей, а именно зарожде-
ние и локализация рудоносных объектов,
происходят соответственно в астеносфере
и земной коре. Третья основная часть —
транспортная — занимает ограниченную
область верхней мантии и весь вертикаль-
ный масштаб земной коры, совпадающий с
коромантийными узлами. Специфическая
геолого-геофизическая характеристика
астеносферного слоя и, прежде всего,
сравнительно высокая термодинамика и
флюидная насыщенность свидетельствуют
о важной роли в зарождении и развитии
рудообразующих процессов.
Флюиды, характеризующиеся исключи-
тельной подвижностью, являются важным
динамическим фактором, содействующим
транспортировке вещества и энергии. В
известной степени они выполняют несу-
щую функцию и для рудоносных раство-
ров. Поэтому в последние годы, главным
образом русскими, украинскими и амери-
канскими исследователями, им уделяется
большое внимание при изучении эндо-
генного рудообразования и металлогении
земной коры [Menzies, Chazrot, 1995; Ма-
ракушев, 1997; Дерябин, 1999, 2003]. А на-
личие тектонических разломов и разрывов
в астеносфере и на разделе Мохо создает
благоприятные условия для активизации
эндогенных процессов и возникновения
восходящих конвективных потоков. Все
это способствует зарождению и переме-
ще нию рудоносной магмы к земной по-
верхности и формированию крупных про-
мышленных мантийных месторождений.
На наш взгляд результаты проведенных
исследований представляют собой еще
одну важную ступень в выяснении про-
блемы зарождения рудного вещества, ко-
торое, вероятнее всего, осуществляется в
астеносфере.
Бердичевский М., Жданов М. Интерпретация
аномалий переменного электромагнитного
поля Земли. Москва: Недра, 1981, 327 с.
Ботев Е., Треусов А., Ефтимова В. Скоростен
модел на земната кора и горната мантия
в България по данни от регистрацията на
Список литературы
земетресения и взривове. българска геофи-
зична списание. 1996. Т. 22. Кн. 2. С. 50—61.
Вольвовский И., Дачев Хр., Попова О., Ве-
лев А., Бабинец В. А., Натрошвили Л. И.
Строение земной коры территории Болга-
рии по профилю ГСЗ—МОВЗ, Петрич—Ни-
Геофизическая моДель манТиЙноЙ РуДообРазующеЙ сисТемы
Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019 191
кополь—Вранча. бюл. моск. об-ва испыта-
телей природы. отдел геолог. 1985. Т. 60.
№ 4. С. 38—45.
Дачев Хр. Строеж на земната кора в България.
София: Техника, 1988, 334 с.
Дерябин Н. И. Флюидное рудообразование.
Киев: Альфа-Принт, 1999, 278 с.
Дерябин Н. И. Новые представления о флюид-
ном рудообразовании в металлогении зем-
ной коры. Геол. журн. 2003. № 4. С. 107—116.
Йосифов Д. Рудоконцентриращи структури
в България. Геология и минерални ресурси.
2007. № 6. С. 14—17.
Йосифов Д., Георгиева Г. Строежни особе-
ности на горната мантия на територията
на крупните находища на цветни метали
в България. Геология и минерални ресурси.
2018. № 2-3. C. 3—9.
Йосифов Д., Радичев Р. Строеж на земната
кора на територията на крупните находища
на цветни метали в България. минно дело и
геология. 2018. № 10. C. 31—38.
Казанский В. И. Эндогенные рудообразующие
системы и генетические модели эндогенных
рудных формаций. В сб.: Рудообразование
и генетические модели эндогенных руд-
ных формаций. Новосибирск: Наука, 1998,
C. 10—18.
Козеренко В. Эндогенная металлогения. Мо-
сква: Недра, 1981, 279 с.
Кутас Р. Поле тепловых потоков и термическая
модель земной коры. Киев: Наук. думка,
1978, 147 с.
Маракушев А. Петрогенезис. Москва: Недра,
1988, 294 с.
Маракушев А. Петрогенезис и рудообразова-
ние. Москва: Недра, 1997, 216 с.
Павленкова Н. И. Эмпирические основы ро-
та ционно-флюидной гипотезы глобально-
го тектоногенеза. Геофиз. журн. 2004.Т. 26.
№ 6. С. 41—60.
Смирнов В. И. Эндогенная металлогения. В кн.:
Тектоносфера земли. Москва: Наука, 1978,
С. 121—169.
Смирнов В. И. Энергетические основы пост-
магматического рудообразования. Геология
рудных месторождений. 1981. № 1. С. 5—17.
Спасов Е., Ботев Е. Нееднородности и анизот-
ропия в горната мантия на Балканите по те-
лесеизмични данни. българска геофизична
списание. 1987. Кн. 13. С. 66—75.
Щеглов А. Основные проблемы современной
металлогений (вопросы теории и практики).
Ленинград: Недра, 1987, 232 с.
Cox, D. P., & Singer, D. A. (Eds.). (1986). Mineral
deposit models. Washington, 175 p.
Menzies, M., & Chazot, G. (1995). Fluid process-
es in diamond to spinel facies shallow man-
tle. Journal of Geodynamics, 20(4), 387—415.
https://doi.org/10.1016/0264-3707(95)00018-5.
Watson, J. (1980). Metallogenesis in relation to
mantle heterogeneity. Philosophical Transac-
tions of the Royal Society A, 297(1430), 347—
352. https://doi.org/10.1098/rsta.1980.0220.
Geophysical model of the mantle ore-forming system
D. Yosifov, R. Radichev, 2019
The paper deals with a generalized geophysical model of the mantle ore-forming system
that covers three main parts: a) the area of origin of the ore substance; b) its transportation
zone and c) the area of concentrated ore-formation ― a deposit. The essence of the model
uses the modern achievements of metallogeny and deep geophysics on one hand, as well
as original quantitative data on the structure of the astenosphere in the regions of large
deposits of non-ferrous and metal ores deposits in Central Srednogorie and the Central
Rhodopes on the other. As a result of geophysical studies longitudinal and transversal
mantle faults have been tracked as well as the lifting of the heated roof of the astheno-
spheric layer. In addition quantitative data have been obtained on considerable vertical
amplitudes of tectonic ruptures both on the Moho division of more than 7―14 km and on
the upper boundary of asthenospheric layer where the amplitude is more than 60 km. The
Д. Йосифов, Р. РаДичев
192 Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019
Berdichevsky, M., & Zhdanov, M. (1981). Interpre-
tation of anomalies of the variable electromag-
netic field of the Earth. Moscow: Nedra, 327 p.
(in Russian).
Botev, E., Treusov, A., & Eftimova, V. (1996). High-
speed model of the crust and upper mantle in
Bulgaria according to the registration of earth-
quakes and explosions. Bulgarian Geophysical
Journal, 22(2), 50―61 (in Bulgarian).
Volvovsky, I., Dachev, Ch., Popova, O., Velev, A.,
Babinets, V. A., & Natroshvili, L. I. (1985). The
crustal structure of the territory of Bulgaria
according to the profile of the GSZ—MOVZ,
Petrich—Nikopol—Vrancea. Byulleten Mos-
kovskogo obshchestva ispytateley prirody. Ot-
del geologicheskiy, 60(4), 38―45 (in Russian).
Datchev, Hr. (1988). Construction of the crust in Bul-
garia. Sofia: Technique, 334 p. (in Bulgarian).
Deryabin, N. I. (1999). Fluid ore formation. Kiev:
Alfa-Print, 278 p. (in Russian).
Derbyin, N. I. (2003). New ideas about fluid ore
formation in metallogeny of the earth’s crust.
Geologicheskiy zhurnal, (4), 107—116 (in Rus-
sian).
Iosifov, D. (2007). Ore concentration structures in
Bulgaria. Geology and mineral resources, (6),
14―17 (in Bulgarian).
Yosifov, D., & Georgieva, G. (2018). Features of
the structure of the upper mantle on the terri-
tory of large deposits of non-ferrous metals in
Bulgaria. Mining and Geology, (2-3), 3―9 (in
Bulgarian).
References
Yosifov, D., & Radichev, R. (2018). The structure of
the earth’s crust on the territory of large depos-
its of non-ferrous metals in Bulgaria. Mining
and Geology, (10), 31―38 (in Bulgarian).
Kazansky, V. I. (1998). Endogenous ore-forming
systems and genetic models of endogenous ore
formations. In Ore formation and genetic mod-
els of endogenous ore formations (pp. 10—18).
Novosibirsk: Science (in Russian).
Kozerenko, V. (1981). Endogenous metallogeny.
Moscow: Nedra, 279 p. (in Russian).
Kutas, R. (1978). Heat flow field and thermal mod-
el of the Earth’s crust. Kiev: Naukova Dumka,
147 p. (in Russian).
Marakushev, A. (1988). Petrogenesis. Moscow: Ne-
dra, 294 p. (in Russian).
Marakushev, A. (1997). Petrogenesis and ore for-
mation. Moscow: Nedra, 216 p. (in Russian).
Pavlenkova, N. I. (2004). Empirical foundations
of the rotational fluid hypothesis of global
tectonogenesis. Geofizicheskiy zhurnal, 26(6),
41—60 (in Russian).
Smirnov, V. I. (1978). Endogenous metallogeny.
In Tectonosphere of the Earth (pp. 121—169).
Moscow: Nauka (in Russian).
Smirnov, V. I. (1981). Energy bases of postmag-
matic ore formation. Geologiya rudnykh mes-
torozhdeniy, (1), 5―17 (in Russian).
Spasov, E., & Botev, E. (1987). Uniformity and an-
isotropy in the upper mantle of the Balkans
structure of endogenous ore-forming system described shows that two of its main parts,
namely origination and localization of ore-bearing products are completely situated in
asthenosphere and earth crust respectively. The third main part ― the transporting one
occupies some restricted area of the upper mantle and the whole vertical size of the earth
crust coincident with crust-mantle nods. The features of tectonosphere revealed within the
limits of the mantle ore areas as well as specific geophysical character of asthenospheric
layer certificate that within these areas favorable conditions were generated for emergence
and functioning of convecting cells and ascending magmo-fluid flows. All the mentioned,
stimulated origination of ore-bearing magma in asthenosphere layer and their movement
to the surface, where in the Late Cretaceous (Srednogorie) and Paleogenic (Rhodopes)
the mantle deposits were formed. The results of the studies conducted are the important
step in clearing the problem of origination of the ore matter realized in asthenosphere.
Key words: geophysical model, Moho division, lithosphere, asthenosphere, mantle
deposits, mantle faults, tectonic ruptures, ore fields.
Геофизическая моДель манТиЙноЙ РуДообРазующеЙ сисТемы
Геофизический журнал № 4, Т. 41, 2019 193
according to tele-themitic data. Bulgarian Geo-
physical Journal, (13), 66―75 (in Bulgarian).
Scheglov, A. (1987). The main problems of modern
metallogeny (theory and practice). Leningrad:
Nedra, 232 p. (in Russian).
Cox, D. P., & Singer, D. A. (Eds.). (1986). Mineral
deposit models. Washington, 175 p.
Menzies, M., & Chazot, G. (1995). Fluid process-
es in diamond to spinel facies shallow man-
tle. Journal of Geodynamics, 20(4), 387—415.
https://doi.org/10.1016/0264-3707(95)00018-5.
Watson, J. (1980). Metallogenesis in relation to
mantle heterogeneity. Philosophical Transac-
tions of the Royal Society A, 297(1430), 347—
352. https://doi.org/10.1098/rsta.1980.0220.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167619 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3100 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:50:26Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Иосифов, Д. Радичев, Р. 2020-04-02T07:57:53Z 2020-04-02T07:57:53Z 2019 Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы / Д. Иосифов, Р. Радичев // Геофизический журнал. — 2019. — Т. 41, № 4. — С. 182-193. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0203-3100 DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i4.2019.177387 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167619 551.14+551.24.02 Рассмотрена геофизическая модель мантийной рудо-образовательной системы, которая состоит из трех частей: а) район зарождения рудного вещества; б) зона его транспортировки; в) ареал рудовидкладення - месторождение. Модель основывается, с одной стороны, на использовании современных достижений металлогении и методов глубинной геофизики, а с другой - на оригинальных данных по строения тектоносферы в пространстве больших рудных районов цветных и благородных металлов, расположенных в Центральном среднегорье и Центральных Родопах. Розглянуто геофізичну модель мантійної рудоутворювальної системи, яка складається з трьох частин: а) район зародження рудного речовини; б) зона його транспортування; в) ареал рудовідкладення — родовище. Модель ґрунтується, з одного боку, на використанні сучасних досягнень металогенії і методів глибинної геофізики, а з іншого — на оригінальних даних щодо будови тектоносфери у просторі великих рудних районів кольорових і благородних металів, розташованих у Центральному Середньогір’ї і Центральних Родопах. The paper deals with a generalized geophysical model of the mantle ore-forming system that covers three main parts: a) the area of origin of the ore substance; b) its transportation zone and c) the area of concentrated ore-formation ― a deposit. The essence of the model uses the modern achievements of metallogeny and deep geophysics on one hand, as well as original quantitative data on the structure of the astenosphere in the regions of large deposits of non-ferrous and metal ores deposits in Central Srednogorie and the Central Rhodopes on the other. ru Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України Геофизический журнал Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы Геофізична модель мантійної рудообразующего системи Geophysical model of the mantle ore-forming system Article published earlier |
| spellingShingle | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы Иосифов, Д. Радичев, Р. |
| title | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы |
| title_alt | Геофізична модель мантійної рудообразующего системи Geophysical model of the mantle ore-forming system |
| title_full | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы |
| title_fullStr | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы |
| title_full_unstemmed | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы |
| title_short | Геофизическая модель мантийной рудообразующей системы |
| title_sort | геофизическая модель мантийной рудообразующей системы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167619 |
| work_keys_str_mv | AT iosifovd geofizičeskaâmodelʹmantiinoirudoobrazuûŝeisistemy AT radičevr geofizičeskaâmodelʹmantiinoirudoobrazuûŝeisistemy AT iosifovd geofízičnamodelʹmantíinoírudoobrazuûŝegosistemi AT radičevr geofízičnamodelʹmantíinoírudoobrazuûŝegosistemi AT iosifovd geophysicalmodelofthemantleoreformingsystem AT radičevr geophysicalmodelofthemantleoreformingsystem |