Южная Австралия

Докембрийские отложения занимают значительную площадь юго-восточной части Южной Австралии, Западной Виктории и запада Нового Южного Уэльса. Здесь можно выделить сложный кристаллический фундамент и несогласно покрывающую его серию (систему) Аделаиду. В пределах кристаллического фундамента располагаются крупнейшие рудные месторождения - Радиум-Хилл и Брокен-Хилл.

Наиболее древними образованиями докембрия Южной Австралии и Нового Южного Уэльса обычно считаются комплексы горных пород, обозначаемые как серия Вилаяма. Первоначально осадки серии Вилаяма представляли собой глинистые отложения с подчиненными песками и аркозами и небольшим количеством известняков. Впоследствии эта толща подверглась сильному смятию и метаморфизму, особенно в области север-северо-восточного трога Брокен-Хилл, где отмечается центр магматической активности. В этом районе преобладают такие породы, как гранат-кордиерит-силлима-нитовые сланцы и гнейсы, часто обнаруживающие переходы в биотитовые и двуслюдяные сланцы с хлоритом и серицитом. Серия Вилаяма прорвана двумя группами интрузивных тел: более древняя группа представлена габбро, гранитами, пегматитами и обозначается как "древний интрузив", более поздняя - как "новый интрузив" и состоит из серии гранитов, пегматитов с эпидиоритовыми дайками. Комплекс Вилаяма в пределах Барьерного кряжа, который рассматривается как продолжение Олари под покровом аллювия, занимает значительную площадь (David, 1950). В комплексе наблюдается складчатость в виде крупных антиклинориев и синклинориев, сопровождающихся вторичной складчатостью и нарушениями. Оси складок обнаруживают преимущественно северо-восточное и север-северо-восточное простирание. С продольными смещениями связаны рудные залежи Брокен-Хилл, где встречаются месторождения серебра, свинца и цинка. В целом комплекс Вилаяма несогласно покрывается серией Торрованги, которая считается стратиграфическим эквивалентом системы Аделаида.

Для докембрийских образований Южной Австралии существует небольшое количество определений возраста минералов, главным образом рудных месторождений Крокер-Уэлл, Радиум-Хилл и Брокен-Хилл. Возрастные данные получены главным образом свинцово-изотопным методом как непосредственно по радиоактивным минералам, так и по свинцовым рудам (галенитам) из Брокен-Хилла. Соответствующие результаты определений представлены в табл. 86 (Greenhalgh, Jeffery, 1959).

Таблица 86

Несмотря на большие расхождения, минералы месторождения Крокер-Уэлл можно разделить на две возрастные группы: 600-900 и 1630-1700 млн. лет. Крокер-Уэлл находится в 80 км северо-западнее Радиум-Хилла, залегает месторождение в западной части района развития комплекса Вилаяма. Урановая минерализация Крокер-Уэлл представлена главным образом ториевым браннеритом (абейтом), который встречается по зонам нарушения и брекчирования в адамеллитах. Давидит найден в пегматитах и первичных кварцевых жилах, залегающих в гранитных породах. В общем возрастные значения, приведенные в табл. 86, согласуются с геологическими данными, при этом абсит фиксирует возраст более молодой минерализации, связанной с формированием малых интрузий ("новый интрузив"?), а давидит датирует время древней минерализации ("древний интрузив"). Спорным остается вопрос относительно выбора наиболее точного значения возраста для молодой минерализации Крокер-Уэлл. Оба образца браннерита обнаружили существенное расхождение возрастных значений по разным изотопным отношениям.

По мнению Д. Гринхала и П. Джеффери, нарушение возрастных значений связано с потерей радона и урана, так как месторождение находится в пористой среде. Высокое возрастное значение по Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶ вызвано, по их мнению, потерей урана. Поэтому наиболее вероятный возраст авторы считают 580±30 млн. лет, отмечая при этом, что возраст биотита, прилегавшего к абситу, оказался 520 млн. лет по данным аргонового метода. Однако такая интерпретация не является однозначной. Аргоновый возраст во многих случаях дает заниженное значение по ряду причин, связанных с потерей радиогенного аргона. Что касается данных свинцово-изотопного метода, то, как отмечает Г. Везерилл (Wetherill, 1960), расхождение возрастных значений здесь не может быть вызвано потерей радона. В обоих образцах мы имеем аномалию возрастных значении типа t ⋅ Pb²⁰⁶/U²³⁸ < t ⋅ Pb²⁰⁷/U²³⁵ < t ⋅ Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶, которая может возникать при разных процессах: в случае преобладания потери свинца над ураном, при добавлении урана, при получении свинца иного изотопного состава или при утечке одного из промежуточных продуктов уранового ряда, например радона. Но простое рассмотрение аномалий возрастных значений не позволяет сказать, какая из этих причин является основной.

Потеря радиогенного свинца является наиболее частой причиной расхождения свинцово-изотопных возрастных значений. Если этим процессом объяснить результаты, полученные для минералов Австралии, то наиболее вероятной величиной и даже минимальным пределом будет возраст 915 млн. лет. Возраст по Pb²⁰⁸/Th не является показательным, так как малейшая потеря изотопа свинца Рb²⁰⁸, что часто наблюдается в минералах, будет резко снижать величину возраста. При выборе величины 915, а не 580 млн. лет можно исходить из того, что, как известно, область месторождений Крокер-Уэлл и ряда других перекрывается слоями системы Аделаида. Если принять дату 580 млн. лет, то вся эта мощная система, приближающаяся по стратиграфическому объему к группе, должна быть отнесена целиком к кембрию (490-550 млн. лет), что в геологическом отношении неверно и принято быть не может.

Что касается возраста более древней минерализации Крокер-Уэлл, связанного с давидитом, то данный минерал показал хорошее совпадение свинцово-изотопных возрастных значений, и его возраст может быть принят 1630-1700 млн. лет. В этих величинах можно видеть частичное указание на то, что коренные рудовмещающие породы Крокер-Уэлл действительно являются частью комплекса Вилаяма.

Как уже отмечалось, месторождение урана Радиум-Хилл залегает в западной части района развития комплекса Вилаяма. Последний простирается к востоку в Новый Южный Уэльс и охватывает площадь богатой рудной провинции Брокен-Хилл. Давидиты из Радиум-Хилл показали две группы возрастных значений: 690-780 и 490-1530 млн. лет. Для молодого образца давидита Д. Гринхал и П. Джеффери принимают возраст 690 млн. лет по отношению Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶, что значительно отличается от возраста других более древних давидитов, установленного Коллинсом и другими исследователями в Торонто. В этом случае можно допустить два периода минерализации Радиум-Хилл; первый, связанный с гранитными интрузиями, и второй, связанный с дальнейшим заполнением трещин в гранитизирован-ных породах. Это заключение является предварительным, но оно не расходится с геологическими и минералогическими данными. Следует отметить, что возраст более древних давидитов получен только в результате определения изотопного состава их радиогенного свинца и поэтому вычисление могло быть выполнено только по отношению Pb²⁰⁷/Pb²⁰⁶. Таким образом, для получения надежного возраста давидитов необходим полный химический и изотопный анализ.

Особый интерес представляют измерения изотопного состава рудного свинца месторождений Брокен-Хилл (Russel, 1957). Галенит, слагающий свинцово-рудные месторождения, характеризуется двумя основными типами. По городу, близ которого находятся рудные залежи, первый тип может быть назван типом Брокен-Хилл. Свинцовые руды встречаются здесь в трех телах, которые образуют залежи в виде линз, залегающих согласно с вмещающими породами и измененных в результате складчатости и метаморфизма. Вмещающие породы также метаморфизованы и представлены гранатовыми сланцами и кварцитами. Рудный галенит ассоциирован с кальцитом, флюоритом, марганцевым силикатом, пироксеном, кварцем, зеленым полевым шпатом и ганитом. Залежи находятся ниже горизонта, образованного гранито-гнейсами, которые называют гранитами висячего бока. Второй тип руд - тип Такаринга. Месторождения этого типа встречаются вдоль слабых, постепенно погружающихся разломов Такаринга; образовались они на меньших глубинах и при более низких температурах, чем тип Брокен-Хилл. Некоторые руды встречаются в кварцевых жилах с полосчатостью. Галенит преимущественно крупнозернистый, находится в жилах с сидеритом и кварцем. Гранат, голубой кварц и ганит отсутствуют. Руды этого типа богаты серебром.

В результате масс-спектрометрических определений 25 образцов обнаружено резкое различие в изотопном составе свинца двух указанных типов месторождений галенита. Свинец типа Такаринга является аномальным и содержит повышенное количество изотопов Pb²⁰⁶, Pb²⁰⁷, Pb²⁰⁸, свинец залежей Брокен-Хилл отличается пониженным содержанием этих изотопов. В табл. 87 приведен модельный возраст свинцов Брокен-Хилл, вычисленный по изотопному составу свинца.

Таблица 87

Геологические и минералогические данные не позволяют сделать вывод, какие возрастные значения более правильны: по методу Гоутерманса или по методу Камминга (группа Торонто). Следует лишь учесть, что месторождение Брокен-Хилл находится в докембрийской серии Вилаяма, которая петрографически близка к рудовмещающей серии Радиум-Хилл. В то же время возраст первичных давидитов Радиум-Хилл (1500±30 млн. лет) совпадает с возрастом галенитов Брокен-Хилл, вычисленным с коэффициентами Камминга. В пользу последнего вычисления Р. Расселл и Р. Фаркар приводят известный факт, что возраст галенитов Садбери в Онтарио, вычисленный по Каммингу, находится в хорошем согласии с возрастом по аргоновому и стронциевому методам, в то время как расчет по методу Гоутерманса дает обычно несколько завышенный результат. Однако в то же время нельзя не отметить, что возраст галенитов Брокен-Хилл по методу Гоутерманса хорошо согласуется с возрастом давидитов Крокер-Уэлл (1700 млн. лет). Поэтому для рассмотренных австралийских месторождений пока еще нельзя выбрать определенные даты минерализации, которые относятся, вероятно, к длительной эпохе 1500-1700 млн. лет тому назад.

Что касается руд типа Такаринга, то, по-видимому, они представлены смесью обычного свинца Брокен-Хилл с радиогенным свинцом вмещающих пород. Отношение радиогенных свинцом в этих рудах = 0,110, что приводит к значению возраста 1020±150 млн. лет. Таким образом, в пределах всего рудного поля Брокен-Хилл отмечались два периода минерализации: 1500-1700 и 1020 млн. лет тому назад, а наиболее крупные месторождения Южной Австралии, вероятно, также относятся к двум разным металлогеническим эпохам.

Насколько синхронны указанные в табл. 88 периоды (этапы) минерализации, судить трудно в связи с недостаточной надежностью возрастных данных.

Таблица 88

Определение возраста пород района Брокен-Хилл аргоновым методом позволило значительно уточнить хронологическую последовательность важнейших геологических событий (Binns, Miller, 1963). Четыре возрастные группы полностью относятся к докембрию и отмечаются датами 1600; 1345; 1300 и 916 млн. лет.

Дата 1600 млн. лет относится к метаморфизму серии Вилаяма. Первоначально осадочные породы этой серии были превращены в гранатовые, пироксеновые гнейсы. Главное оруденение Брокен-Хилл можно рассматривать как одновременное или несколько более позднее событие, чем метаморфизм. Возрастные даты 1345 и 1300 млн. лет настолько близки, что могут относиться к одному событию (метаморфизм пород Северо-Западного кряжа). Дата 1307 млн. лет отмечает интрузию гранита Мунди-Мунди, который представляет собой массивный мусковит-микроклин-олигоклазовый гранит. Он залегает в зоне узловатых сланцев. Дата 916 млн. лет отмечает складчатость и метаморфизм пород серии Торрованги. В основании этой серии находятся базальные конгломераты ("тиллиты"), содержащие гальку гранита Мунди-Мунди и более древних сланцев.

Таким образом, основные формации и рудопроявления Южной Австралии относятся к верхнему докембрию, разрез которого завершается системой Аделаида.