Введение
Большой кратон в Западной Австралии
Кратон Йилгарна — крупный кратон, составляющий значительную часть суши Западной Австралии. Он ограничен сочетанием осадочных бассейнов и протерозойских складчатых и разрывных поясов. Зерна циркона в районе Джек-Хиллз, в составе Нарриер-Террейна, датированы возрастом около 4,27 млрд лет, при этом возраст одного детритного зерна циркона оценен в 4,4 млрд лет. В провинции Мурчисон кратона расположена ударная структура Ярабубба, возраст которой превышает 2 миллиарда лет. Это самый древний из известных датированных метеоритных кратеров.
Геология
Кратон Йилгарна, по-видимому, сформировался в период от ~2,94 до 2,63 млрд лет назад в результате аккреции множества ранее существовавших блоков или терранов континентальной коры, большинство из которых образовалось между 3,2 и 2,8 млрд лет назад. Это событие аккреции зафиксировано повсеместными гранитными и гранодиоритными интрузиями, составляющими более 70% кратона Йилгарна, масштабным толеитовым базальтовым и коматитовым вулканизмом, региональным метаморфизмом и деформацией, а также размещением основной части золотой минерализации кратона. Эти события аккреции происходили в несколько фаз, вероятно, путем присоединения континентальных фрагментов с перерывами в субдукции и возобновлением активности эпизодически. Кратон преимущественно сложен примерно 2,8-миллиардолетними (~2,8 млрд лет) гранит-гнейсовыми метаморфическими комплексами (Юго-Западная провинция и Западный гнейсовый пояс) и тремя гранит-зеленокаменными областями (Северо-Восточное золотоносное поле, Южный Крест и метаморфическая область Мурчисона, подвергшаяся воздействию зеленокаменных сланцев). Некоторые зеленокаменные пояса и граниты имеют возраст от 3,1 до 2,9 млрд лет, а некоторые – моложе, около 2,75–2,65 млрд лет. Кратон является одной из отчетливо выраженных физиографических провинций физиографического деления Западно-Австралийского щита, включающего блоки Стирлинг-Маунт-Баррен, холмы Дарлинг и шельф Решерш.
Западный Гнайс-Терран
Западный гнейсовый терран представляет собой серию полидеформированных высокометаморфических раннеархейских поясов, состоящих преимущественно из фельдшпатических лейкократических гранулитных гнейсов, которые являются одними из древнейших фрагментов земной коры. Западный гнейсовый терран отличается от остальной части кратона Йилгарн тем, что в последнем преобладают метавулканические породы, как фелсические, так и мафические, в то время как первый состоит из высокометаморфизованных метаосадочных пород и гнейсов с неизвестным протолитом. Западный гнейсовый терран обнажается вдоль западной половины северной границы кратона Йилгарн в виде террана Нариер Гнейс, представляющего собой комплекс сильно полидеформированного фельдшпатического метагранита и метаосадочных амфиболитовых гнейсов и мигматитов, возраст которых превышает 3,3 млрд лет и достигает 3,8 млрд лет, обрамленного терраном Мургу Гнейс (2,95 млрд лет), а также слоями гранитов возрастом от 2,75 до 2,6 млрд лет, набросанными офиолитовыми листами (комплекс Трилбар) и некоторыми гнейсами протерозойского возраста от 2,4 до 2,0 млрд лет. На западном крае кратона Йилгарн, частично перекрытом фанерозойскими осадочными бассейнами и находящимся в тектоническом контакте с доменами Йилгарна возрастом от 2,7 до 2,55 млрд лет, расположен комплекс Джимпердинг Гнейс возрастом от 2,75 до 2,65 млрд лет, состоящий в основном из слюдистого кварцита, кварц-полевошпатово-биотитового гранатового гнейса, андалузита и силлиманитовых сланцев, полосчатых железных образований и других экзотических включений, пронизанных незначительными интрузиями порфиритового гранита. Детритовые цирконы в комплексе Джимпердинг Гнейс имеют возраст от 3267 ± 30 млн лет до 3341 ± 100 млн лет, а метаморфический надросток датируется 3180 млн лет назад. К юго-западу от кратона Йилгарн расположен комплекс Балинг-Ап Гнейс, примыкающий изнутри к раннепротерозойскому комплексу Лиувин метаморфических пород. Комплекс Балинг-Ап состоит главным образом из метаосадочного парагнейса, гранитного ортогнейса, с незначительными прослоями кальцисиликатного, ультрамафического и ортоамфиболитового гнейса. Степень метаморфизма считается пиковой гранулитовой фацией, однако большинство пород сохранило пиковые амфиболитовые фации. В целом, субблоки Западного гнейсового террана представляют собой более ранний субстрат, на котором были отложены основные метавулканические пояса зеленого камня кратона Йилгарн возрастом около 2,70–2,55 млрд лет и в которые были внедрены объемные архейские трондхьемитовые, тоналитовые, гранодиоритовые и трондхьемитовые тоналитовые диоритовые граниты.
Восточная провинция Голдфилд
Архейский пояс Вилуна Гринстоун в провинции Восточное Золотое Поле содержит большую часть золоторудных месторождений Австралии, включая знаменитую Золотую Милю Калгурли, где располагается Суперкарьер. Эти золотые месторождения, как правило, характеризуются большим объемом и приурочены к вулканическим, интрузивным и осадочным последовательностям зеленокаменных поясов, а не к гранитам. Наблюдается закономерность в распределении золота вдоль архейской зоны сдвига Боулдер-Лефрой. Экструзивные коматиты (ультрамафические вулканические породы) встречаются вдоль пояса Вилуна Гринстоун. Переход от магматизма, доминирующего в вулканических породах, к магматизму, доминирующего в плутонических породах, произошел в поясе Вилуна Гринстоун примерно 2685–2675 млн лет назад. Значительные интрузии высококальциевых гранитов произошли 2670–2655 млн лет назад. Большая часть золота была отложена в период между 2650 и 2630 млн лет назад, причем значительная ее часть связана с повторной активизацией более ранних разломов (нормальных и обратных сбросов). Более раннее орудование золота, датируемое 2660–2655 млн лет назад, было связано с масштабным растяжением (нормальным разломом и гранитным поднятием), что привело к образованию поздних бассейнов и внедрению магмы мантийного происхождения (сиенитов и гранитов/порфиров мафитового типа) и узких, ориентированных против часовой стрелки траекторий PTt.
Ограничивающие терраны
Кратон Йилгарна со всех сторон окружен более молодыми терранами разных возрастов, преимущественно протерозойского возраста. Границы между этими прилегающими терранами содержат существенные свидетельства событий, произошедших после архейского периода и затронувших кратон Йилгарна.
Бассейн Перт
Кратон Йилгарна ограничен с западной стороны бассейном Перт юрского возраста и отделен от него разломом Дарлинг. Бассейн Перт рассматривается как рифтовый прогиб, сформировавшийся на пассивном континентальном крае.
Комплекс Гаскойн
Бассейн Перт ограничен с севера комплексом Гаскойн, бассейном Гленгарри и бассейном Еррида, которые являются частью среднепротерозойского мобильного пояса, простирающегося на восток к блоку Масгрейв. Комплекс Гаскойн и другие метаморфические пояса этого возраста, включая реактивацию гнейса Ярларвеелор и террейна гнейса Нарриер, свидетельствуют о продолжительных многофазных сдвиговых движениях (относительно края кратона Йилгарн) от позднего архейского до неопротерозойского и даже палеозойского периодов.
Альбани-Фрейзер Ороген
Кратон Йилгарна ограничен с востока-юго-востока ~1300-миллионолетним оргеном Альбани-Фрейзера, сложенным преимущественно гнейсами осадочного происхождения, мигматитами и гранитами фаций амфиболита до фации зелёных сланцев. Ороген Альбани-Фрейзера характеризуется как субдукционными, так и длительными структурами сдвига и тесно взаимосвязан с другими протерозойскими бассейнами и мобильными поясами Австралии.
Осадочный бассейн
Кратон Йилгарна частично перекрыт налегающими осадочными бассейнами палеозойского и фанерозойского возраста на востоке и северо-востоке, включая бассейн Каннинг. Он ограничен с западной стороны Дарлингским уступом и Дарлингским разломом, которые отделяют кратон Йилгарна от бассейна Перт на западе, и покрыт несколькими сохранившимися осадочными бассейнами юрского возраста, такими как подбассейн Колли. Кратон Йилгарна также характеризуется значительным третичным и более молодым осадочным покровом отложений древних русел, образовавшимся в результате длительной эрозии, осадконакопления и переотложения более древних покрывающих отложений и реголита, а также пород архея. Известные третичные отложения включают бассейны Бремера и Офицера, а также другие.
Экономическая геология
Кратон Йилгарн – ведущая минеральная провинция Австралии. Он привлекает более половины инвестиций в геологоразведку в Австралии и обеспечивает две трети всей добычи золота и большую часть добычи никеля в стране. Кратон содержит около 30% разведанных мировых запасов золота, примерно 20% мировых запасов никеля, 80% мировых запасов тантала, значительные запасы железной руды, меди, цинка и небольшие запасы свинца. В кратоне также имеются значительные ресурсы платины, ванадия, титановой руды и значительные запасы железной руды. Добыча ведется преимущественно в зеленых каменных поясах вокруг крупных горнодобывающих центров, таких как Калгурли, Камбальда, Норсман, Микатарра и Вилуна, а также в более мелких центрах, таких как Лавертон, Ленстер, Леонора и Южный Крест. Рудные концентраты или готовая продукция транспортируются по железной дороге или автомобильным транспортом в города Перт, Фримантл, Эсперанс, Олбани или Джеральдтон.
Железная руда
В настоящее время железная руда добывается в нескольких районах кратона Йилгарн, хотя количество рудников значительно меньше, чем в кратоне Пилбара. Добыча железной руды ведется в Кульяноббинге, к северу от Калгурли, из выветренного гематитового полосчатого железообразования, на горе Гибсон, в Уэлд Рейндж и Джек Хиллс в Западном гнейсовом терране из гематитового полосчатого железообразования для производства товарной руды, пригодной для прямой отгрузки. Проект Карара является единственным действующим месторождением магнетитовой руды в кратоне Йилгарн, однако другие месторождения магнетитовой железной руды изучаются как источник магнетитовой руды в комплексе Олбани-Фрейзер, где планируется разработка крупного месторождения в Саутдауне. Полосчатые железообразования Джек Хиллз, Уэлд Рейндж и Маунт Гибсон, а также месторождения вокруг Ялгуо также рассматриваются как потенциальные источники магнетитовой железной руды, хотя в настоящее время добыча этого типа руды не ведется.
В более отдаленных от побережья районах также исследуются месторождения полосчатого железообразования в Уилуне и Лавертоне, однако существующая инфраструктура считается недостаточно развитой для рентабельной разработки этих месторождений.
Золото
В кратоне Йилгарн сосредоточено около 4% мировых экономически подтвержденных извлекаемых запасов золота (EDR). Крупные месторождения золота расположены в Калгурли, Камбальде, Маунт-Магнете, Боддингтоне, Лавертоне и Вилуне и приурочены к зеленокаменным поясам. Эти пояса представляют собой линейные структуры, сложенные мафическими, ультрамафическими и фелсическими вулканическими породами, чередующимися с осадочными последовательностями, и подвергшиеся деформации и метаморфизму. Золотоминерализация обычно проявляется в виде небольших и средних по размеру структурно-контролируемых жил, зон сдвига и кварцевых прожилок. Важной особенностью под многими золотоносными месторождениями региона являются гранитные купола различного масштаба. Они создали тектоническую архитектуру, которая способствовала концентрации флюидных металлов в зонах отложения в верхней части земной коры. Во многих крупных месторождениях обнаружены признаки мантийного происхождения, включая расплавы из метасоматизированного мантийного клина, а также лампрофиры. Продолжаются дебаты относительно того, являлись ли эти мантийные породы источником флюидов и/или металлов, или же они просто представляли собой благоприятные каналы для их миграции.
Залежи никеля-PGE
В районе Камбальды расположен никель-сульфидный горнодобывающий район мирового класса с общими разведанными запасами в 2 мегатонны (Мт) никеля. С 1967 года было добыто около 1,1 Мт никеля, со средней производительностью 35 000 тонн никеля в год. Купол Камбальды находится в южно-центральной части архейского зеленого пояса Норсман-Вилуна в юго-восточной части кратона Йилгарн. Комматитные месторождения никелевой руды, подобные камбальдским, являются основным источником никеля в кратоне Йилгарн.
Неблагородные металлы
В настоящее время медь, свинец и цинк добываются в Голден-Гроуве и на недавно разработанном цинковом руднике Jaguar. Небольшие количества меди извлекались из нескольких золотоносных месторождений, содержащих медь, таких как месторождения в поясе Гринстоун Гуллева, в Бертвилле к югу от Лавертона, в Гранни Смит и других районах. Считается, что пустынная область, окружающая Калгурли, площадью 500 000 квадратных километров, может содержать 100 миллионов тонн меди и цинкового рудного месторождения. Геологическое строение нескольких вулканических поясов в кратоне Йилгарн удивительно напоминает геологию крупнейших в мире рудников цветных металлов в Кидд-Крик (Северное Онтарио, Канада). Поисковые работы по меди продолжаются в нескольких районах вокруг Рейвенсторпа, Балагунди, в поясе Яндалл и поясе Дукетон, где известны крупные массивы фельзических вулканических пород.
Редкоземельные элементы
В кратоне Йилгарн может содержаться до 60% мировых извлекаемых редкоземельных элементов, преимущественно в карбонатите горы Уэлд. Небольшие проявления карбонатитов в Понтоне, близ Лавертона, а также в региональном масштабе в восточных гранитно-гнейсовых и зеленокаменных поясах, также могут оказаться экономически выгодными.
Уран
Кратон Йилгарн и его чехлы содержат значительную долю мировых ресурсов экономически обоснованных и извлекаемых запасов урана. Большая часть урана заключена в палеоканалах, образованных из гранитов кратона Йилгарн и/или фланкирующих его протерозойских орогенов, и этот металл отлагается в третичных или более молодых палео- и современных системах дренажа. Примеры включают месторождения Йилирри, Малга Рок и Лейк Уэй Сентипэд.