Западная Австралия

Западно-Австралийский щит - наиболее обширный докембрийский щит материка. Он может быть разделен на южную область - Калгурли с прилегающими районами и северную - Пилбара (Forman, 1953; Prider, 1952, 1954).

Значительную часть территории Западной Австралии занимают породы, которые австралийские геологи относят к нижнему и среднему докембрию. Ввиду сильной измененности пород их сравнение и корреляция производились по лито логическим данным и степени метаморфизма. Докембрийские разрезы наиболее изучены в районах развития рудных месторождений. Важной особенностью геологического строения района является широкое развитие гранитов и гнейсов, среди которых встречаются крупные массы изолированных зеленокаменных пород. Изолированные ареалы древних эффузивных и первичноосадочных пород (по выражению австралийских геологов, "зеленокаменные острова в море гранита") сложены не только одними зелено-каменными породами, но также многими разновидностями сланцев, мигматитов и парагнейсов, возникших в результате метаморфизма и метасоматоза ранее существовавших основных и кислых эффузивных пород. Наиболее важные золоторудные месторождения щита встречаются именно в "островных" областях.

Стратиграфия одного из типичных разрезов докембрия Юго-Западной Австралии в районе Калгурли (Forman, 1953) представлена в табл. 79.

Таблица 79

^* (В районе Калгурли отсутствует, но представлена повсеместно в отложениях кряжа Стирлинг.)

Как видно из табл. 79 наиболее древним комплексом Западной Австралии является комплекс пород серии Калгурли. Эти древнейшие породы сложены основными лавовыми потоками с подчиненными туфами и незначительно развитыми полосчатыми железистыми кварцитами и джеспилитами. Потоки имеют спилитовый характер и обычно сохраняют подушечные отдельности, свидетельствующие о подводных извержениях. Древние зелено-каменные породы часто покрываются пластами кластических отложений, представленных агломератами, туфами, граувакками, кварцитами с подчиненными потоками основных лав и небольшими пластами джеспилитов. Эти пласты австралийские геологи называют белокаменной серией.

Все перечисленные формации пород имеют сильную складчатость, они многократно интрудированы различными изверженными породами в виде основных и кислых силлов, дайковым комплексом и гранитными интрузиями батолитового характера. В промышленном отношении представляют интерес силлы кварц-долерит-зеленокаменных пород, поскольку они являются главными материнскими породами золоторудных месторождений Калгурли. Австралийские геологи обозначают их как юные зеленокаменные породы.

Гранитные интрузии относятся к двум различным возрастным группам, разграничение которых в полевых условиях затруднено. Они отчетливо связаны с метаморфизмом древних вмещающих пород. По заключению Р. Прайдера (Prieder, 1952), наиболее обстоятельно изучившего граниты Западной Австралии, ранний период внедрения гранитов связан с образованием мигматитов и гнейсов, изменяющихся по составу от калий-микроклиновых до натрий-олигоклазовых гранито-гнейсов. Там, где ассимилированы основные породы древнего комплекса, наблюдается развитие рогово-обманковых гнейсов. В районе Дангина гиперстениты чарнокитового облика гранитизированы до образования кордиерит-гиперстеновых и кварц-полевошпатовых гнейсов. По мнению Р. Прайдера, гнейсы районов Тудайай и Дангина сходны с большинством гнейсов других частей западноавстралийского докембрийского комплекса. Более молодые граниты в пределах кряжа Дарлинг являются калиевыми, в других местах они представлены натрово-трондьемитовым типом. Некоторые массивные, относительно молодые граниты кряжа Дарлинг совершенно лишены видимых структур течения и вероятно, являются палингенными, возникшими при реоморфизме древних гранитов. Древние граниты подчиняются структурам, согласным со структурами вмещающих древних осадочных и вулканогенных пород, смятых в сложные складки.

Радиологические данные по возрасту докембрийских пород Юго-Западной Австралии немногочисленны и ограничиваются районами Коолгарди, Рейвенсторпа и некоторыми свинцовыми рудопроявлениями. Большая часть возрастных значений получена П. Джеффери (Jeffery, 1956) стронциевым и аргоновым методами по данным работ, проведенных в Институте Карнеги в Вашингтоне (табл. 80).

Таблица 80

Пегматиты, возраст которых указан в этой таблице, ассоциированы с гранитными интрузиями, секущими древние зеленокаменные породы Юго-Западной Австралии. Так, образцы пегматитов Катлин-Крик взяты из двух зон пегматитовой интрузии, находящихся в 2 км к северу от Рейвенсторпа. Эти пегматиты интрудируют сильно мета-морфизованные амфиболитовые лавы с небольшим переслаиванием горизонтов осадочных пород; образцы Лондондерри отобраны из пегматитовой дайки в 18 км юго-западнее Коолгарди. Эта дайка интрудирует сложно дислоцированную толщу основных лав туфов, осадочных пород и порфиритов. Образцы из Гросмонта отобраны из пегматитовых интрузий, находящихся в 6,5 км северо-западнее Лондондерри. Оба пегматита относятся к одному интрузивному комплексу.

Данные табл. 80 показывают отчетливую картину группировки возрастных значений преимущественно в интервале 2700-2800 млн. лет. Естественно, что при этом данные аргонового метода для микроклинов могут быть опущены, так как дают заниженный возраст в результате потери радиогенного аргона. Все значения указывают на большую древность пегматитовых интрузий в Юго-Западной Австралии.

Дополнительные данные об исключительной древности некоторых минеральных комплексов юга Западно-Австралийского щита получены по измерению изотопного состава (Allan а. о., 1953) рудного свинца из двух месторождений - Феникс-Майн и Купперхед-Майн (табл. 81).

Таблица 81

Кроме древнего комплекса пород юга Западной Австралии, сформировавшегося 2700 млн. лет назад, следует отметить ряд осадочно-метаморфических комплексов, несогласно залегающих на древнем основании. Среди них выделяется серия Карраванг, сложенная конгломератами, песчаниками, кварцитами, несогласно залегающими на серии Калгурли в нескольких километрах юго-западнее Калгурли. Мощность серии Карраванг превышает 350 жив ней наблюдается складчатость. Другие выходы подобных пород центральной области Западной Австралии с нею коррелируются. Однако возрастное положение этих серий еще не выяснено; радиологические данные для них отсутствуют. Наиболее молодые образования обычно сопоставляются с серией Наллагайн, залегающей в северной части Западно-Австралийского щита.

Докембрийские породы северной части Западной Австралии изучены в районах золоторудных провинций Пилбара и Ашбертон. Здесь было установлено трехчленное деление всего докембрийского разреза. Возрастная последовательность докембрийских комплексов для северо-западной части Западной Австралии (Finucane, 1953) показана в табл. 82.

Таблица 82

По мнению К. Финакайна, не только древнейшие породы серии Варравуна, но и ряд других данных указывают на возможность наличия еще более древнего комплекса гранито-гнейсового состава, однако эти данные требуют проверки. Ниже приводится характеристика отдельных комплексов.

Серия Варравуна в пределах рудной провинции Пилбара состоит главным образом из основных и кислых лавовых потоков, включающих подушечную лаву, переслаивающихся с кварцитами, хлорит-магнетитовыми и карбонатизованными хлоритовыми сланцами. Они имеют северо-западное простирание и характеризуются сильной складчатостью. В центральной части Западной Австралии серия Варравуна имеет широкое распространение. Здесь она также состоит главным образом из основных лавовых потоков, включающих подушечную лаву, туфовые отложения, которые при метаморфизме превратились в различные типы зеленокаменных сланцев и амфиболитов. Сланцы обычно тальковые и хлоритовые, сильно карбонатизированы, встречаются также железисто-кремнистые - гематит-кварцевые отложения, образующие кряжи. Комплекс серии Варравуна интрудирован многочисленными силлами и дайками основных и ультраосновных пород - перидотитов, габбро, долеритов; встречаются интрузии кварцевых порфиров, пегматитов и других кислых пород. По петрографическому сходству и структурным данным австралийские геологи сопоставляют серию Варравуна с серией Калгурли южной части Западной Австралии.

Серия Москито в основании сложена конгломератами, гравием, а также сланцами, окварцованными породами и кварцитами. Она широко распространена в бассейне р. Де-Грей и характеризуется сильной складчатостью преимущественно северо-восточного и восточного простирания. Залегает с несогласием на серии Варравуна. Местами серия интрудирована гранитами и пересекается кварцевыми жилами.

Серия Наллагайн сложена мощными пластами конгломератов, чередующихся с основными и кислыми лавовыми потоками, пластами известняков и доломитов. Обычно отложения серии имеют пологую складчатость и с заметным несогласием перекрывают кристаллические породы серии Москито-Крик (рис. 64).

Рис. 64. Схематическая карта северной части Западно-Австралийского щита: 1 - верхнепротерозойские отложения (Наллагайн и др.); 2 - отложения серии Москито; 3 - основные эффузивные породы; 4 - граниты и гнейсы; 5 - покровы палео-мезо-кайнозойских пород

Определение возраста минералов аргоновым, стронциевым и свинцово-изотопными методами было проведено (Jeffery, 1956; Greenhalgh, Jeffery, 1959) для некоторых пегматитов, прорывающих серию Варравуна (табл. 83).

Таблица 83

Образцы минералов отобраны из пегматитовых интрузий Воджина в 110 км южнее порта Хедленд. Они залегают в области, сложенной сильноскладчатыми железистыми кварцитами и тонкозернистыми подушечными лавами. Тантоэвксенит отобран из пегматитов Вудсток, которые находятся в той же рудной провинции Пилбара, в 140 км к югу от порта Хедленд. Пегматиты интрудируют здесь серию Варравуна. Пегматиты Вудсток залегают в 56 км к северо-западу от Вудстока, поэтому их можно рассматривать как относящиеся к единой эпохе формирования пост-Варравуна. Следует отметить близкое совпадение возрастных значений по данным рубидий-стронциевого и свинцового методов Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶ и Pb²⁰⁸/Th²³². Очевидно, что полученные величины совпадают с возрастом пегматитов юга Западной Австралии (Лондондерри, Гросмонт, Катлин-Крик). Данные возраста по свинцово-изотопным отношениям для тантоэвксенита из Вудстока расходятся, что указывает на потерю минералов радиогенных продуктов. По Д. Гринхалу и П. Джеффери, расхождения связаны главным образом с потерей радона, а не свинца, при этом они ссылаются на опыты Г. Тилтона по выщелачиванию свинца из ториевых минералов, показавшие, что при прочих равных условиях происходит преимущественно потеря Рb²⁰⁸, понижающая значение ториево-свинцового возраста. Однако потеря Рb²⁰⁸ в тантоэвксените мало ощутима и наблюдается сходство возрастов по Pb²⁰⁸/Thn Pb²⁰7/Рb²⁰⁶ в пределах 2600-2800 млн. лет. Истинный возраст пегматитов Вудсток, по данным свинцового метода, вероятно, равен 2800 млн. лет, поскольку отношение Рb²⁰⁷/Рb²⁰⁶ при нарушении минералов менее подвержено изменению, чем другие отношения. Результаты дальнейших исследований, по всей вероятности, подтвердят эту дату.

Несомненно, что тантоэвксенит из Вудстока является древнейшим радиоактивным минералом Австралии. Возраст его в пределах ошибок эксперимента совпадает со стронциевым и аргоновым возрастом других древних пегматитов Западной Австралии, что свидетельствует наряду с геолого-петрографическими данными о синхронном магматизме, связанном с образованием пегматитов этой области. Следует отметить, что для интрузий области Воджина по макинтошиту и торогуммиту ранее были получены возрастные значения 1200-1250 млн. лет на основании данных классического свинцово-химического метода. На этом основании А. Холмс в 1937 г. выделил в Австралии древний цикл Иилгарн-Калгурли с возрастом магматизма 1200 млн. лет. Как показывают новые данные эти возрастные значения крайне занижены, и единый цикл магматизма пост-Калгурли - Варравуна относится к значительно более древней эпохе (2700-2800 млн. лет назад).

Поскольку серия Варравуна в провинции Пилбара сечется пегматитами того же возраста, что и серия Калгурли в районе Калгурли - Коолгарди, можно считать, что обе серии представляют собой разные части единого древнего осадочно-метаморфического комплекса Западной Австралии, впоследствии сильно измененного и метаморфизованного. Это заключение полностью совпадает с мнением австралийских геологов, сопоставляющих серии Варравуна и Калгурли на основании их петрографического сходства и структурных особенностей.

Таким образом, значительная часть территории Западно-Австралийского щита представлена структурами тектоно-магматического цикла 2700 млн. лет. Этим циклом магматизма завершается геосинклинальный этап развития на обширной территории щита, где в дальнейшем устанавливается платформенный режим, нарушаемый локальными прогибами и новыми геосинклиналями совершенно иного простирания. В них откладываются более молодые серии щита типа Карраванг, Москито и др.

Западная Австралия, названная Е. Ш. Хиллсом Иилгарнией, представляет собой по геологическим и радиологическим данным наиболее древнюю часть суши Австралийского материка. Как видно на карте (рис. 65), области Пилбар и Калгурли разделены более молодым орогенным поясом с преобладанием метаморфизма ~1000 млн. лет.

Рис. 65. Схематическая карта древних комплексов Австралии, выделенных по радиологическим данным. По А. Ф. Вильсону, В. Компстону и П. Джеффери: 1 - приближенные границы главных докембрийских метаморфических районов; 2 - приближенные границы некоторых второстепенных докембрийских метаморфических районов; 3 - главное направление складок в метаморфических породах; 4 - гранит или пегматит, или один наложенный метаморфизм; 5 - гранит или пегматит; 6 - свинцовая или урановая минерализация; 7 - две или более урановые минерализации. Цифры па карте - значения возраста (в млн. лет)