Содержание к диссертации
Введение
1. Геологический очерк района исследований 12
2. Тарынское золоторудное полигенное месторождение 16
2.1. Геологические особенности Тарынского месторождения 16
2.1.1. Общие сведения о месторождении 16
2.1.2. Вмещающие породы 18
2.1.3. Интрузивные образования 18
2.1.4. Описание рудных зон 19
2.1.5. Пространственная зональность оруденения 23
2.2. Стадийность рудоотложения 26
2.2.1. Предрудная стадия 26
2.2.2. 1 -я рудная стадия 29
2.2.3. 2-я рудная стадия 39
2.2.4. 3-я рудная стадия 40
2.2.5. 4-я рудная стадия 41
2.2.6. Послерудная стадия 42
2.3. Особенности химического и изотопного состава минералов 43
2.4. Флюидные включения 50
2.4.1. Методика исследований 50
2.4.2. Включения в кварце 1 -й рудной стадии 51
2.4.2. Включения в кварце 3-й рудной стадии 56
2.4.3. Включения в кварце 4-й рудной стадии 57
2.4.4. Включения в кварце послерудной стадии 58
2.5. Обсуждение результатов 58
3. Золото-кварцевое месторождение нагорное 60
3.1. Особенности геологического строения рудного поля и месторождения 60
3.1.1. Стратиграфия 60
3.1.2. Магматические образования 65
3.1.3. Структура рудного поля 67
3.1.4. Структура месторождения 72
3.2. Минеральный состав рудных тел и текстурно-структурные особенности руд 74
3.3. Типоморфные особенности минералов 79
3.4.Флюидные включения 108
3.5. Стадийность рудоотложения 111
3.6. Пространственная зональность оруденения 119
3.6.1. Минеральные уровни оруденения и их проекции на дневную поверхность 119
3.6.2.Вертикальная метасоматическая зональность по отношению к оруденению 121
4. Геолого-генетическая модель золото-кварцевого оруденения верхне-индигирского района 122
4.1. Генетические типы золотого оруденения Верхне-Индигирского района и последовательность их формирования 122
4.2. Возраст золото-кварцевого оруденения 124
4.3. Вертикальная зональность в метасоматитах, сопряжённых с золото-кварцевым оруденением 129
4.4. Инверсия режима серы в рудоносном растворе и её роль в образовании золото-кварцевых месторождений Верхне-Индигирского района 132
5. Факторы локализации золото-кварцевого оруденения 138
5.1. Факторы рудолокализации золото-кварцевого месторождение Нагорное 138
5.2. Факторы рудолокализации Тарынского полигенного золоторудного месторождения 139
Заключение 140
- Стадийность рудоотложения
- Флюидные включения
- Типоморфные особенности минералов
- Вертикальная зональность в метасоматитах, сопряжённых с золото-кварцевым оруденением
Введение к работе
Верхне-Индигирский горнопромышленный район включает в себя центральную часть Главного золотоносного пояса Северо-Востока России. Начиная с 1944 года, в районе добыто более 600 т золота: 580 т - из россыпных, и 25 т - из коренных месторождений (Узюнкоян, Денисов, 2003). В связи с отработкой значительной части золотоносных россыпей, геологоразведочные работы последних лет ориентированы исключительно на рудное золото. Золоторудная база района представлена золото-кварцевыми (Бадран, Нагорное, Хангалас и др.), золото-сурьмяными (Сарылах, Малтан, Тан и др.) и золото-редкометальными (Эргелях, Чугулук) рудными месторождениями. В последние годы открыто и изучается Тарынское полигенное месторождение жильно-вкрапленных руд, в запасах которого существенную роль играют нетрадиционные для района вкрапленные руды с игольчатым арсенопиритом (Акимов и др., 2004). При существующих технологиях извлечения золота, в настоящее время в районе успешно отрабатываются лишь золото-кварцевые месторождения Бадран и Нагорное, руды которых относятся к легкообогатимым. Вместе с тем в районе известно более 530 золото-кварцевых рудопроявлений, перспективы которых однозначно не определены, что связано с отсутствием чётких критериев для их разбраковки. Разработка таких критериев, помимо систематизации эмпирических данных, должна основываться на понимании генезиса объектов прогнозирования. Изучением различных аспектов генезиса золото-кварцевых месторождений Верхне-Индигирского района в разные годы занимались Г.Н. Гамянин, В.И. Соловьёв, И.С. Рожков, В.И. Бергер, В.А. Амузинский, Г.С. Анисимова, Ю.А. Жданов, В.М. Суплецов, А.И. Скрябин, В.А. Шупиков, В.Н. Никонов, С.Г. Суставов, В.М. Яновский, В.Ю. Фридовский и другие исследователи. Однако до последнего времени не решён целый ряд важнейших вопросов, таких как:
1. Место золото-кварцевого оруденения в последовательности формирования генетических типов золоторудной минерализации региона;
2. Возраст золото-кварцевого оруденения;
3. Наличие или отсутствие генетической связи золото-кварцевого оруденения с конкретными магматическими комплексами;
4. Причины контроля золото-кварцевого оруденения хлорит-серицитовой зоной регионального зонального метаморфизма, и отсутствие этого типа оруденения в породах, метаморфизованных выше изограды биотита;
5. Механизм формирования золото-кварцевых жильных тел и их вертикальная зональность; соотношение метасоматической и рудной зональности;
6. Механизм рудоотложения и его минералогические индикаторы;
7. Увязка металлогенической эволюции региона с развитием его структурного плана в пределах конкретных рудных узлов.
Автор диссертации в силу своих возможностей попытался решить первые шесть из перечисленных выше вопросов, используя в качестве модельных объектов месторождения Тарынское и Нагорное, по мере необходимости привлекая оригинальные и литературные данные по другим золоторудным месторождениям и рудопроявлениям региона.
Тарынское месторождение жильно-вкрапленных руд представляет собой довольно редкий пример совмещения в единой рудо вмещающей структуре золотого оруденения всех известных в районе генетических типов (Акимов, 2003ф; Акимов и др., 2004). Кроме того, значительная часть запасов месторождения приходится на нетрадиционные для Верхне-Индигирского района вкрапленные руды с игольчатым арсенопиритом. Всё это делает Тарынское месторождение ключевым для выяснения взаимоотношений между различными типами золоторудной минерализации, обычно проявленными в регионе в виде самостоятельных месторождений и рудопроявлений (объектов «чистой линии»).
Месторождение Нагорное рассматривается нами, как наиболее типичный для района представитель золото-кварцевого промышленного и генетического типа (объект «чистой линии»). Наложенные гидротермальные и гипергенные процессы на месторождении проявлены крайне слабо, что позволяет с достаточной степенью детальности проследить эволюцию золото-кварцевого рудообразования. По количеству разведанных запасов месторождение относится к мелким, но с богатыми и очень богатыми рудами.
Вышесказанным определяется актуальность выбора темы и объектов исследования.
Цели и задачи исследований
Основной целью настоящей работы являлось выяснение геолого-генетических особенностей золото-кварцевого оруденения Верхне-Индигирского района на примере месторождений Нагорное и Тарынское.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
1. Изучение положения месторождений Нагорное и Тарынское в тектонической структуре района и особенностей геологического строения этих месторождений.
2. Выяснение минерального состава руд, метасоматитов и вмещающих пород.
3. Изучение химического состава и неоднородностей минералов.
4. Установление последовательности минералообразования и стадийности рудоотложения.
5. Составление топоминералогических карт и разрезов.
6. Определение физико-химических параметров рудообразования.
7. Определение изотопного возраста оруденения.
Фактический материал
Работа выполнена на основе оригинального фактического материала, собранного, в основном, автором диссертации при проведении полевых работ в сезоны 1995-2003 г.г. Также использован каменный материал, переданный автору геологами Верхне-Индигирской экспедиции Р.С. Аметовым, СЕ. Григорьевым, Д.А. Внуковым, А.В. Крючковым, Ю.В. Кузнецовым, СВ. Межуевым и П.П. Слепцовым. Итоговая коллекция образцов руд, метасоматитов и горных пород по месторождениям Нагорное и Тарынское насчитывает более 900 образцов (Нагорное - 500, Тарынское - 400). Из образцов коллекции изготовлено и изучено 400 полированных (Нагорное - 150, Тарынское - 250), 150 прозрачно-полированных (Нагорное - 30, Тарынское - 120), 240 обычных петрографических шлифов (Нагорное - 200, Тарынское - 40), и 52 прозрачно-полированных пластинки (Нагорное - 25, Тарынское - 27). Выполнено более 1000 микрозондовых анализов минералов (Нагорное - более 300, Тарынское - более 700), а также 80 рентгено-флюоресцентных (Нагорное 52, Тарынское - 28) и 43 изотопных анализа (Нагорное - 17, Тарынское - 26); проведён комплекс минералого-петрографических, термо-криометрических (совместно с В.Ю. Прокофьевым и Т.Л. Крыловой) и других видов исследований. Из фондовых материалов использовались журналы первичной документации горных выработок и буровых скважин, геологические и геофизические карты, геологические планы и разрезы, результаты пробирных и силикатных анализов.
Методы исследования
Проведённые исследования включали полевые и камеральные периоды. В процессе полевых исследований осуществлялся сбор каменного материала при ведении детальной документации канав, траншей, керна буровых скважин, доступных обнажений и участков плотиков отработанных россыпей. В ходе камеральной обработки каменного материала, помимо методов классической минераграфии и петрографии, использовались: сканирующая электронная микроскопия; рентгеноспектральный микроанализ; рентгено-флюоресцентный анализ; методы изотопной геохимии (изучение стабильных изотопов S, С, О в минералах) и геохронологии (К-Ar возраст); методы термобарогеохимии.
Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) проводилась на приборе CamScan-4DV с аналитической приставкой Link AN 10000 в МГУ (операторы Е.В. Гусева и Н.Н. Коротаева).
Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) минералов выполнялся на волновых микрозондах Cameca MS-46 (аналитики СЕ. Борисовский, Т.Н. Голованова и Г.Н. Муравицкая) и Camebax SX-50 (аналитик А.И. Цепин) в ИГЕМ РАН; Camebax SX 50 (аналитики Н.Н. Кононкова и И.П. Лапутина) в ГЕОХИ РАН; Camebax SX-50
(аналитик И.А. Брызгалов) в МГУ; а также на энергодисперсионных спектрометрах Link AN 10000 (аналитик Е.В Гусева и Н.Н Коротаева) в МГУ и Link ISIS в ИГЕМ РАН (аналитики А.В. Мохов и Н.В. Трубкин). Режимы съёмок стандартные (ускоряющее напряжение 15-20 кВ, ток зонда 1,2 10"9 А). В качестве эталонов использованы природные и синтетические соединения, близкие по составу к анализируемому материалу (арсенопирит, пирит, антимонит, сфалерит, галенит, висмутин, халькопирит, акантит, золото чистое, серебро чистое, медь чистая и др.). При анализе рудных минералов, для исключения возможности техногенного загрязнения проб, кусочки полированных шлифов запрессовывались в эпоксидную смолу (сплав Вуда не использовался).
Рентгено-флюоресцентный анализ (РФА) выполнялся в ИГЕМ РАН (аналитик А.И. Якушев) на рентгено-флюорисцентном спектрометре последовательного действия производства компании PHILIPS ANALYTICAL, модель PW2400 выпуска 1997 года, программное обеспечение количественного анализа PHILIPS SuperQ 2001 год, комплект государственных стандартных образцов (ГСО) горных пород.
Определение соотношения стабильных изотопов (S, О, С) в минералах выполнено в ИГЕМ РАН аналитиком Л.П. Носиком.
Определение К-Аг возраста выполнено в Лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ИГЕМ РАН М.М. Аракелянц. Содержание радиогенного аргона измерялось на масс-спектрометре МИ-1201 ИГ методом изотопного разбавления с применением в качестве трасера 38Аг; определение калия - методом пламенной спектрофотометрии. При расчёте возраста использованы константы: Я.к=0,581 10 год" , Хр=4,962 10-10год1,40К=0,01167 (ат. %).
Изучение флюидных включений в кварце и альбите выполнено методами термо-криометрии совместно с В.Ю. Прокофьевым и Т.Л. Крыловой (ИГЕМ РАН).
Научная новизна
Впервые изучены вещественный состав, стадийность, пространственная рудная зональность и физико-химические условия образования Тарынского золоторудного месторождения. В результате этих исследований было установлено совмещение на Тарынском месторождении разновозрастного золотого оруденения нескольких генетических типов, обычно образующих в районе самостоятельные месторождения. Было показано, что значительная доля запасов месторождения связана с нетрадиционными для района вкрапленными рудами, в которых ведущая роль принадлежит игольчатому арсенопириту. Находка в рудах месторождения виллиамита Coo.sNio.sSbS является первой на Северо-Востоке Азии и второй в России. В рудовмещающих терригенных отложениях норийского возраста автором установлена монацит-рутил-цирконовая морская палеороссыпь, что является новым фактом в геологии региона.
В ходе детального изучения вещественного состава, стадийности, зональности и физико-химических условий образования месторождения Нагорное была показана метасоматическая природа золото-кварцевых жил и установлена вертикальная инфильтрационная метасоматическая зональность, имеющая рудоконтролирующее значение. Среди минералов зоны окисления автором был обнаружен идальгоит Pbi o4Al3,oi[(Aso 92Sbo,o8)i oo04]i oo[S04]o,96(OH)6,io, находка которого является первой на территории бывшего СССР.
При изучении физико-химических условий образования золото-кварцевых месторождений и рудопроявлений Верхне-Индигирского района (Нагорное, Двойное, Клич, Контрольное, Хангалас, Диринь-Юрях, Тарынское, Кус-Юрюе, Пиль, Малютка, Жданное, Сопка Кварцевая) установлена инверсия режима серы в рудоносном растворе и показано её влияние на рудоотложение.
По образцам автора получены первые изотопные (К-Ar) данные о возрасте золото-кварцевого оруденения района (аналитик М.М. Аракелянц, ИГЕМ РАН).
Практическая значимость
До исследований автора, Тарынское месторождение рассматривалось как золото-кварцевое малосульфидное с локальным проявлением золото-сурьмяной минерализации и ограниченными перспективами. Результаты минералогического изучения руд и установление полистадийности оруденения позволили автору впервые отнести Тарынское месторождение к полигенному жильно-вкрапленному типу, и рассматривать его, как крупный золоторудный объект (Акимов, 2003фі). Совместно с А.В. Акимовой, в изменённой дайке долеритов в устье ключа Правый Зелёный автором была обнаружена минерализация визуально неразличимого тонкоигольчатого арсенопирита и бертьерита, и было сделано предположение, изложенное в производственном отчёте (Акимов, 2003фі), о пересечении этой дайки золото-сульфидной зоной, проходящей в аргиллито алевролитовой толще в створе ключа Правый Зелёный, что подтвердилось последующими горно-буровыми работами. Автором были установлены все точки серебряной минерализации в пределах Мало-Тарынского рудного поля и открыто золото-серебряное рудопроявление Настенька. В результате целевого исхаживания выделенной автором в пределах Мало-Тарынского рудного поля линейной серебро-полиметаллической зоны, летом 2004 г. отрядом ЦНИГРИ, в составе которого работал автор, был установлен целый ряд новых точек с полиметаллической минерализацией и видимым золотом. Автором впервые установлено широкое развитие визуально неразличимого тонкоигольчатого арсенопирита (основного носителя золота) в золотоносных тектонитах участка Голубичный. Впервые была оценена мощность линейный коры выветривания по золотоносным тектонитам участка Голубичный и показана необходимость раздельного подсчёта запасов окисленных и неокисленных руд.
Апробация работы
Результаты исследований были представлены в 4-х производственных отчётах (Сорокин, 1998ф; Шудов, 2001ф; Акимов, 2003фі; 2003фг), опубликованы в 5-ти статьях (6-я статья находится в печати) и в 10-ти материалах конференций и тезисах докладов, представлялись на IV и V международных конференциях «Новые идеи в науках о земле» (МГГА, 1999, 2001), на X научных чтениях И.Ф. Трусовой «Проблемы магматической и метаморфической петрологии» (МГГА, 2001), на XIX молодёжной конференции «Строение литосферы и геодинамика» (Иркутск, 2001), на годичной сессии Московского отделения минералогического общества России «120 лет со дня рождения академика А.Е. Ферсмана» (ИГЕМ РАН, 2003), на молодёжной школе-конференции XXXVII Тектонического совещания «Эволюция тектонических процессов в истории Земли» (ГИН РАН, 2004), на международной конференции «Single crystals and their application in the XXI century - 2004» в Александрове (ВНИИСИМС, 2004), и на X съезде Российского минералогического общества «Минералогия во всём пространстве сего слова» в Санкт-Петербурге (СПГГИ., 2004).
Структура и объём работы
Диссертация состоит из 149 станиц основного текста, включающего введение, пять глав, заключение, список литературы из 109 наименований, 18 таблиц и 33 фигуры, и двух приложений на 48 страницах, включающих 23 таблицы микрозондовых анализов минералов.
Благодарности
Работа выполнена в ИГЕМ РАН в период прохождения автором очной аспирантуры в Лаборатории физико-химического анализа эндогенных процессов им. Д.С. Коржинского, и дальнейшей работы в Секторе минераграфии Лаборатории рудных месторождений им. А.Г. Бетехтина под руководством докторов г.-м. н. В.Л. Русинова и В.А. Коваленкера, которым автор выражает глубокую признательность. По отдельным вопросам диссертации автор консультировался с академиками РАН А.А. Маракушевьм и Н.А. Шило; членом-корреспондентом РАН А.А. Сидоровым; сотрудниками ИГЕМ РАН А.В. Волковым, А.Д. Генкиным, Т.Л. Евстигнеевой, А.В. Зотовым, И.А. Зотовым, В.И. Казанским, П.В. Карташовым, B.C. Кравцовым, Д.И. Криновым, О.Ю. Плотинской, Н.С. Серебряковым, М.В. Серёдкиным; а также с сотрудниками других организаций: В.В. Алпатовым, Г.Н. Гамяниным (ИГАБМ СО РАН), П.А. Игнатовым (МГГРУ), A.M. Гавриловым, Д.Н. Задорожным (ЦНИГРИ), Э.И. Кутыревым (ВСЕГЕИ), П.А. Плетнёвым, Э.М. Спиридоновым и О.В. Япаскуртом (МГУ). Всем перечисленным лицам автор выражает свою искреннюю благодарность. За помощь в проведении аналитических исследований автор благодарит М.М. Аракелянц, СЕ. Борисовского, Т.Н. Голованову, А.Л. Керзина, Т.Л. Крылову, [И.П. Лапутину[, А.В. Мохова, Г.Н. Муравицкую, Л.П. Носика, В.Ю. Прокофьева, Н.В. Трубкина, А.И. Цепина, А.И. Якушева (ИГЕМ РАН); И.А. Брызгалова, Е.В. Гусеву, Н.Н. Кононкову и Н.Н. Коротаеву (МГУ). Особую благодарность автор выражает П.М. Полянскому, Г.В. Денисову, А.В. Крючкову, Ю.В. Кузнецову, Н.Н. Химину и В.А. Шудову (Верхне-Индигирская экспедиция) за возможность в течение многих лет участвовать в полевых исследованиях золоторудных месторождений Индигирки. Автор благодарен коллективам Бурустахской, Рудной, Диринь-Юряхской, Хангаласской и Тарынской партий Верхне-Индигирской экспедиции, в составе которых ему довелось работать с 1995 по 2003 г.г. Отдельно автор благодарит геологов Бурустахского отряда ВИГРЭ Р.С. Аметова, Д.А. Внукова, С.А. Межуева и B.C. Уткову, под началом которых произошло его первое ознакомление с месторождениями и геологией Золотой Индигирки.
Основные защищаемые положения:
1. Золоторудные месторождения Верхне-Индигирского района относятся к трём генетическим типам: золото-кварцевому, золото-редкометальному и золото-сурьмяному, формирование которых происходило последовательно. В золото-кварцевом генетическом типе выделены две минеральные фации, связанные постепенными переходами: золото-сульфидная вкрапленных руд, и золото-кварцевая малосульфидная жильно-штокверковая. Совмещение на Тарынском месторождении золоторудной минерализации всех перечисленных генетических и фациальных типов связано с его положением в узле пересечения металлогенических зон.
2. Золото-кварцевые руды месторождений Нагорное и Тарынское сформировались в начале раннего мела на заключительном этапе зонального термально-купольного метаморфизма в связи со становлением коллизионного адамеллит-гранитного комплекса.
3. В березитизированных породах, вмещающих золото-кварцевые руды, установлена вертикальная инфильтрационная метасоматическая зональность, выраженная последовательной сменой по восстанию гидротермальной колонны кальцит-хлорит-альбит-кварцевых метасоматитов альбит-М-сидерит-серицит-кварцевой, пирит-анкерит-серицит-кварцевой, пирит-серицит-кварцевой и пирит-кварцевой зонами. При этом кальцит-хлорит-альбит-кварцевые метасоматиты отвечают корневым частям и подрудным ореолам месторождений.
4. Вьщеление рудных минералов продуктивной кварц-золото-полисульфидной подстадии на золото-кварцевых месторождениях Верхне-Индигирского района происходило в регрессивной последовательности, и сопровождалось ростом активности сульфидной серы в растворе до некоторой точки инверсии, расположенной выше равновесия халькопирит = тетраэдрит + пирит, после чего активность серы снижалось. С её снижением до значения, соответствующего равновесию бурнонит + пирит = галенит + халькопирит, связано осаждение золота.
Стадийность рудоотложения
В 1-ю рудную стадию в зонах сжатия происходило образование золото-сульфидных вкрапленных, а в сопряжённых зонах растяжения - золото-кварцевых жильно-штокверковых руд. В общем виде, минерализацию первой стадии можно разделить на четыре подстадии, отражающие основные ступени эволюции рудоносных растворов: калишпатовую, рипидолит-кварцевую, пирит-арсенопирит-кварцевую и кварц-золото-полисульфидную. Калишпатовая подстадия представлена порфиробластами калиевого полевого шпата в катаклазитах зоны-2 (канава № 145), развитых по песчаникам и песчанистым алевролитам. Порфиробласты калишпата (0,1-5,0 мм) дробятся и цементируются рутил-альбит-кварцевым минеральным агрегатом. Иногда на выделениях калишпата наблюдаются меасоматические каймы, а в самом калишпате - вростки альбита. Рипидолит-кварцевая подстадия представлена рутил-альбит-кварцевым и кальцит-рипидолит-кварцевым парагенезисами. Рутил-альбит-кварцевый парагенезис развит локально на участках наибольшего дробления пород. Образуется частично метасоматически, частично - при выполнении трещин. Последнее более типично, т.к. замещение серицита терригенных пород альбитом сопровождается положительным объёмным эффектом: в 8 %, если реакция идёт с использованием кварца пород, и в 113 %, если реакция идёт с привносом БіОг растворами. Скважиной № 14 вскрыт фрагмент зоны-2, представленный альбит-кварцевой брекчией (альбита 40 %) изменённых алевролитов с наложенной рудной минерализацией. Обломки алевролитов в брекчии метасоматически замещены альбит-кварцевым агрегатом. При этом сохраняется первичный тёмно-серый цвет обломков за счёт реликтового углеродистого вещества. Обычно же, метасоматическая альбитизация проявляется лишь в регенерации зёрен терригенного альбита.
Фаза состава ТіОг в парагенезисе представлена двумя полиморфными модификациями (иногда образующими срастания), точная диагностика которых не проведена. Одна из них, по-видимому, является рутилом, т.к. имеет характерные полисинтетические двойники, поперечные удлинению. Для фазы с полисинтетическими двойниками характерны типичные для рутила коротко призматические кристаллы; для фазы без двойников - стреловидные кристаллы размером до первых мм в альбит-кварцевых прожилках и метасоматитах. Т.к. содержание ТІО2 в терригенных породах обычно в 2-5 раз выше, чем в гидротермально-метасоматических образованиях с визуально различимым рутилом, можно предполагать переотложение ТіОг осадочных пород в гидротермальном процессе. Кальцит-рипидолит-кварцевый жильный парагенезис (кальцит проявлен локально) является одним из широко распространённых. Наблюдалось обрастание рипидолит-содержащими кварцем и кальцитом призматических кристаллов альбита и развитие по трещинкам в альбите рипидолита-1. В рипидолит-кварцевых жилах и прожилках рипидолит-1 образует скопления мельчайших (0,2-0,04 х 0,02-0,03 мм) червеобразных кристаллов в периферических зонах роста кварцевых зёрен. Также наблюдалось пересечение прожилка молочно-белого средне-кристаллического кварца зелёным (из-за обилия рипидолита-1) рипидолит-кварцевым прожилком. В последнем все зёрна кварца равномерно насыщены рипидолитом-1. Описанное пересечение прожилков отражает локальную внутриминерализационную подвижку, произошедшую перед отложением рипидолита-1.
Пирит-арсенопирит-кварцевая подстадия представлена Mg-сидерит-серицит-кварцевым, анкерит-пирит-серицит-кварцевым, Fe-доломит-арсенопирит (игольчатый)-серицит-кварцевым, серицит-Ре-доломит-пирротин-кварцевым, Fe-доломит-арсенопирит (псевдопирамидальный и вертикально-сплюснутый)-серицит-кварцевым и доломит-серицит-кварцевым парагенезисами. При продолжении циркуляции растворов вдоль трещинок в рипидолит-кварцевых жилах и прожилках, рипидолит-1 псевдоморфно замещается Mg-Fe-серицитом (фиг. 2.10. а, б), а на некотором удалении от основных трещинок - пикнохлоритом. В прожилках с кальцитом и в метасоматитах по терригенным породам рипидолит-1 замещается безкальциевыми Mg-Fe карбонатами (пистомезитом, сидероплезитом, сидеритом) и серицитом. Даже в пределах одного шлифа можно видеть серицитовые, карбонатные и карбонат-серицитовые псевдоморфозы по рипидолиту-1. Карбонатные псевдоморфозы обычно представлены пистомезитом, наследующим Fe/Mg отношение замещаемого рипидолита-1. Пистомезит псевдоморфоз с периферии постепенно замещается всё более железистыми карбонатами, вплоть до сидерита. Рядом с серицитовыми псевдоморфозами по рипидолиту-1 образуются метакристаллы зональных карбонатов, центральные части которых сложены сидеритом, а краевые зоны - более магнезиальными сидероплезитом и пистомезитом (фиг. 2.10. в). В карбонат-серицитовых псевдоморфозах карбонат чаще всего соответствует сидероплезиту. Смена Mg-сидерит-серицит-кварцевого парагенезиса анкерит-пирит-серицит-кварцевым обусловлена возрастанием активности S (забирающей на себя часть Fe карбонатов) и Са. В метакристаллах (кубических или куб-пентагондодекаэдрических) пирита-1 структурным травлением выявляются реликты глобулярного и фрамбоидалыюго диагенетического пирита. Увеличение активности As приводит к появлению Fe-доломит-арсенопирит-серицит-кварцевого парагенезиса. Образующийся при этом игольчатый арсенопирит (фиг. 2.11. а-д) активно замещает мышьяковистый пирит-1. В арсенопирит-серицит-кварцевых метасоматитах (т.н. 4305) наблюдались интересные структуры замещения пирита-1 арсенопиритом и кварцем. Первичный контур кубических кристаллов пирита сохранился благодаря наличию серицитовой «рубашки». Место растворённого пирита заполнил кварц, содержащий корродированные реликты пирита и сингенетичные иголки арсенопирита, как бы «протыкающие» бывшие метакристаллы пирита-1. Кварцевая псевдоморфоза по пириту из тех же метасоматитов представлена на фиг. 2.1 I.e. Включения пирита в призматическом арсенопирите представлены на фиг. 2.11. д. В росте арсенопирита иногда фиксируется перерыв, выраженный обрастанием (иногда коррозией) его призматических метакристаллов Fe-доломит-пирротиновой ассоциацией, совместно с которой в метасоматитах продолжается образование серицита и кварца. Возобновление роста арсенопирита приводит к сначала к появлению псевдопирамидальных, а затем вертикально-сплюснутых метакристаллов, в которых иногда можно видеть призматическую затравку, очерченную Fe-доломит-пирротиновым контуром. Эволюционный ряд габитусных форм вкрапленного арсенопирита 1-й рудной стадии (фиг. 2.12.), установленн плёночным травлением 140 ориентированных кристаллов с выполнением по вытравленным зонам микрозондовых анализов (Акимов и др., 2003). Согласно экспериментальным данным (Попов, Попова, 1996), выявленный габитусный ряд отвечает увеличению кислотности растворов.
Флюидные включения
Микротермометрия флюидных включений (ФВ) проводилась в интервале температур -196\+600С на термокриокамере «LinkamHMSG 600» с длиннофокусным объективом 80х фирмы Olympus, установленном на микроскопе, оснащенном видеокамерой. В интервале температур от +60 до -60С точность измерений ±0.2 и ±1.5- 51 2 за пределами этого интервала. Состав и концентрация растворов определялись методом криометрии для двухфазных включений по стандартной методике. Температуры гомогенизации (Тг) определялись для групп двухфазных включений с одинаковым соотношением фаз во избежание ошибок, связанных с расшнуровкой вакуолей после гетерогенизации флюида. Тг приводятся без поправки на давление и соответствуют минимальным температурам минералообразования. Давление расчитывалось для сингенетичных включений углекислотно-метанового и водно-солевого состава по методу В.А. Калюжного (1982) с использванием диаграмм из работы (Thiery et al.,1994) и компьютерной программы FLINCOR.
Кварц изученных образцов (табл. 2.4.) содержат включения размером 1-22 мкм. При наложении рудной минерализации на кварцевые жилы и прожилки, в контакте с рудными минералами происходило частичное переотложение кварца с захватом сингенетичных ФВ, что позволяет определить условия их кристаллизации. 2.4.2. Включения в кварце 1-й рудной стадии Первичные ФВ в раннем молочно-белом кварце 1-й рудной стадии сохраняются редко, и встречаются в виде реликтов. Такие реликтовые включения обнаружены в единичных кварцевых зёрнах образца 4340/1 с наложенной золото-бертьеритовой минерализацией. Эти включения существенно отличаются по внешнему виду, Тг и составу растворов от включений более позднего происхождения. Отмечены первичные двухфазные (газ+раствор) и сигенетичные им однофазные включения. Двухфазные ФВ (Тг 362-346С) имеют форму отрицательных кристаллов, и содержат растворы Na-хлоридного состава с концентрацией 8.7-3.6 мае. % экв. NaCl. Сингенетичные однофазные газовые вакуоли содержат жидкую СОг с примесью метана. В одном из зёрен обнаружено газовое включение с Тпл. СОг = -58.0 С, Тг = 20.6 С и примесью метана 6 мол. %. В группе аналогичных газовых ФВ (Тпл. СОг = -61.4 - -58.7 С) из другого зерна Тг варьировали от 18.5 до -8.8С, что может быть связано с вскипанием углекислотно-метанового флюида. Молочно-белый кварц 1-й стадии кристаллизовался при давлении 854 бар. Кварц, сингенетичный игольчатому арсенопириту (обр. 4305/1), содержит двухфазные (газ + раствор) и сингенетичные им однофазные газовые ФВ. Однофазные (преобладающие) включения содержат высокоплотную жидкую углекислоту (Тпл.= -61.8/-58.7С) с примесью метана (18-11 мол. %). По температурам гомогенизации СОг в жидкую фазу выделены 2 группы ФВ: с Тг = 9.5-5.3 С и с Тг = 24.1- 19.9С. Редкие двухфазные ФВ имеют Тпл. эвт. от -34.1 до -27.9 С. Процесс плавления не характерен для растворов с преобладанием хлор-иона в составе катионов. В момент плавления эвтектики исчезает лед, при дальнейшем нагревании во включениях наблюдается практически непрерывный процесс перекристаллизации твердых фаз, окончательное плавление которых происходит при температурах 11.5-10.6 С. Известно, что в области положительных температур плавятся кристаллогидраты сульфатов и бикарбонатов. Присутствие большого количества углекислотных ФВ, позволяет считать, что включения содержат бикарбонатно-хлоридные растворы с преобладанием Na+ в составе катионов. В то же время система NaCl-NaHCC -FbO имеет Тпл. эвт. (-21.8 С) существенно выше полученных нами значений. Отсюда в составе растворов можно предполагать присутствие некоторого количества других катионов, таких как Mg2+, К+, Са + и Fe +. Концентрация растворов находится в интервале между концентрацией насыщенного раствора и эвтектической. Конкретные ее значения определить невозможно из-за отсутствия экспериментальных данных для подобных систем. Тг 288-205 С.
Давление рассчитано только для углекислоты. Полученные значения (668-517 бар) соответствуют минимальным возможным. Реальное давление при отложении арсенопирита должно быть на 100-200 бар выше. Содержание метана в системе невелико, что не позволяет рассчитать его парциальное давление.В кварце, сингенетичном сфалериту (обр. 115/4) обнаружены двухфазные включения газ + раствор (газа не более 15 об. %) и существенно газовые вакуоли, содержащие водный раствор (10-20 об. %). Существенно газовые включения (Тпл. СО2=-60.7/-61.0С) содержат жидкую углекислоту с примесью метана (до 16 мол. %). Гомогенизация СОг в жидкую фазу происходит в при 19.4-17.1 С. Полная гомогенизация ФВ (как в жидкую, так и в газовую фазу) при 237-234 С. Близкие значения температур при гомогенизации включений по двум различным типам указывают на двухфазное равновесие, когда Тг имеют истинное значение и не нуждаются в поправке на давление. В двухфазных ФВ газовая фаза также содержит углекислоту с несколько более высоким (до 18 мол. %) содержанием метана (Тпл. СОг=-63.6/-61.4 мол. %). Водная фаза представлена Na-хлоридным раствором с концентрацией 7.9-5.6 мае. %. Тг (240-211 С) 55 практически соответствуют данным, полученным по существенно газовым ФВ. Давление при кристаллизации сфалерита не превышало 100 бар. В кварце, сингенетичном сфалериту из образца 4048 присутствуют только двухфазные ФВ, по всем параметрам аналогичные включениям образца 115/5: Тг = 231-205С, растворы Na-хлоридного состава с концентрацией 8.1-5.7 мае. %. ФВ в кварце, сингенетичном буланжериту, различных участках образца обр. К-145/1 имеют двухфазный состав и близкие фазовые соотношения. Они содержат раствор Na-хлоридного состава (концентрация 7.6-5.6 мае. %; Тг = 205-158 С). В отдельных вакуолях при замораживании ФВ в интервале -100/-120 С удается наблюдать замерзание СОг, но температуру ее плавления определить из-за малой плотности невозможно. В сингенетичном самородному золоту кварце (обр. КУС-2) обнаружены двухфазные (газ + раствор) и сингенетичные им однофазные газовые ФВ. В газовых вакуолях, содержащих малоплотный газ, при криометрии фазовые изменения не обнаружены. Двухфазные ФВ (Тг = 190-161 С, концентрация 4.8-3.2 мае. %) содержат растворы Na-хлоридного состава. Также, как и в сингенетичном буланжериту кварце, в единичных ФВ наблюдается замерзание СОг. Присутствие включений малоплотного газа позволяет полагать, что давление при минералообразовании в этот период лишь незначительно отличалось от давления насыщенного пара для растворов NaCl соответствующей концентрации, и не превышало 10-6 бар.
Типоморфные особенности минералов
Самородное золото (Au, Ag) на месторождении представлено одной генерацией. Золотины имеют выдержанный химический состав и однородное строение, что подтверждается наблюдениями в обратно-рассеянных электронах и микрозондовыми анализами, представленными в приложении 2.4. Из постоянных примесей в золоте присутствует лишь Ag. В ничтожно малых количествах спорадически отмечается Си (до 0,15 мае. %). Содержания Hg, Pd, Pt, Sb и Pb в золоте ниже предела обнаружения РСМА. Пробность золота (табл. 3.6.) по месторождению изменяется в интервале 682-892 %о, при среднем значении 871 %о. Низкопробное золото (682-698 %о) встречено только в рудном теле № 4, что в совокупности с другими признаками отличает его от остальных рудных тел, имеющих близкую среднюю пробность (871-880 %о). Пробность конкретных золотин на месторождении практически не зависит от их размера. Однако, при химической однородности индивидуальных золотин, пробность разных золотин из одного образца может различаться, причём для мелких золотин эти отличия более заметны. Для преобладающего в руде размера золотин ( 0,2 мм) отличия их пробности обычно не превышают 15 %о. Для мелких золотинок образца № 5001 из рудного тела № 3, образующих микровростки (0,02-0,06 мм) в кристалле пирита, крайние значения пробности различались на 66 %о (приложение 2.4, анализы №№ 26-34). Таким образом, можно сказать, что крупные фракции золота имеют более однородный состав, чем мелкие. Наблюдалась зависимость пробности золота от минеральной ассоциации: наиболее высокопробное золото находится в виде мономинеральных выделений в кварце, наиболее низкопробное - в богатых сульфидами рудных гнёздах.
Пробность золота (f) определялась пересчётом микрозондовых анализов золотин (мае. %) по формуле: f = Au/(Au+Ag) 1000 %о. Средняя пробность золота по месторождению вычислена через среднюю пробность золота рудных тел пропорционально суммарным запасам каждого рудного тела по категориям Сі+Сг(на 1.10. 1998 г.). Макроскопически самородное золото месторождения имеет красивый светло-жёлтый цвет и достаточно высокую крупность. Преобладающий размер золотин 0,02-2,00 мм (более 90 %), при наиболее типичном 0,5-0,8 мм. Наблюдались золотины размером от 0,01-0,06 мм (вростки в пирите) до пластинок и проволок длиной 2,5 см. Микрофотографии самородного золота и его срастаний приведены на фиг. 3.6. Наиболее характерны интерстиционные выделения золота в межзерновом пространстве и по трещинкам в кварце с простыми границами срастаний. Интерстиционные выделения могут иметь самую разнообразную форму, подчинённую форме занимаемой золотом интерстиции (фиг. 3.6. а-д, м-п). Наиболее распространено пластинчатое, сложной формы, футлярообразное, дендритовидное, копьевидное и проволочковидное золото. В бонанцевом участке рудного тела № ЗА нами наблюдались футляры золота на гексагональных призмах кварца, размером 6 х 15 мм при ширине золотой оболочки около 1,0-1,5 мм. При отбивании образца сами кристаллы кварца откололись, а на кварцевой с сульфидами подложке остались полые шестигранные золотые футляры. Наиболее частые для золота в рудах с сульфоантимонитовой ассоциацией срастания с бурнонитом (фиг. 3.6. е, ж), тетраэдритом (фиг. 3.6. з-к), галенитом, сфалеритом и халькопиритом (фиг. 3.6. к) всегда проходят по простым границам. Золото легко выделяется из таких срастаний при измельчении без видимых потерь.
Очень типичны прорастания золотом арсенопирита (фиг. 3.6. д), особенно его катаклазированных метакристаллов, выделившихся ранее в виде цепочек по углеродисто-слюдистым прослоям в полосчатом кварце. По данным Р.А. Амосова и С.Л. Васина (1995), арсенопирит (особенно в паре с углистым веществом) является мощнейшим осадителем золота из растворов вследствие протекания электрохимических процессов. Границы золота с арсенопиритом от простых до коррозионных занозистых. При обогащении без применения цианирования может теряться золото мельчайших (0,01 -0,02 мм) вростков и «заноз» в арсенопирите, поскольку эффективное извлечение такого золота требует измельчения до классов, не улавливаемых обычными гравитационными методами. Доля такого золота в руде ничтожно мала. Редко встречаются мелкие комковатые близкоизометричные самородки в кварце, размером до 1 см. В одном из отработанных в 1999 году участков рудного тела № ЗА, наблюдались одиночные кристаллы (уплощённые ромбододекаэдры) и даже микродрузы кристаллов золота, нарастающих на щёточки кристалликов горного хрусталя (друзы перекристаллизации). Размеры кристаллов золота 1-5, в среднем 2 мм. Пирит FeS2 на месторождении Нагорное представлен минимум четырьмя генерациями: фрамбоидальным и глобулярным диагенетическим пиритом-1, пиритом-2 из пирит-арсенопирит-кварцевой ассоциации, пиритом-3 из кварц-золото-полиметаллической ассоциации, и пиритом-4 из поздних халцедон-кварцевых прожилков. Пирит-1 (глобулярный и фрамбоидальный). Глобулярный пирит представлен пористыми глобулами (микросферами), иногда скорлуповатого строения размером 0,03-0,20 мм в осадочных породах и их реликтах среди кварца рудных жил (фиг. 3.7.).
Вертикальная зональность в метасоматитах, сопряжённых с золото-кварцевым оруденением
Подавляющее большинство золото-кварцевых жил Верхне-Индигирского района образовалось путём метасоматического замещения пластов песчаников, в местах совмещения последних с рудоподводящими нарушениями (Акимов, 20001; 2000г; Акимов и др., 2003). Эти жилы имеют характерные полосчатые текстуры, наследующие рисунок слоистости замещаемых пород. Несколько менее распространены текстуры т.н. теневых брекчий, где в общей жильной массе хорошо просматриваются первичные контуры обломков пород, замещённых серым метасоматическим кварцем. Механизм возникновения полосчатых текстур метасоматических кварцевых жил месторождения нагорное был подробно рассмотрен выше, в разделе 3.3. при описании кварца. Данный метасоматизм может быть определён как жилообразующий инфильтрационный, а по минеральному составу (кварц, серицит, пирит, арсенопирит, карбонаты, хлорит, альбит) и характеру зональности отнесён к березитовой формации (Жариков и др., 1998). В этих метасоматитах, в случае их приуроченности к крутопадающим разрывным нарушениям, практически не наблюдается диффузионных колонок, что связано с резкой анизотропией среды, через которую фильтруются растворы. Метасоматические изменения обычно захватывают всю мощность дренируемого гидротермами разрывного нарушения, представляющего собой не зияющую трещину, а плитообразное тело, выполненное дизентнгрированными породами. Вызывающие метасоматические изменения растворы как бы экранируются лежачим и висячим боками разрыва. В силу нарушенности пород, выполняющих разломы, около каждой микротрещинки, по-видимому, возникает своя диффузионная колонка. Из за неизбежного слияния таких микроколонок в каждом отдельном сечении пластообразное метасоматическое тело будет иметь относительно однородный состав без признаков зональности. Направленность протекания метасоматических преобразований в таких случаях устанавливается по наличию замещаемых реликтовых минералов. Как было отмечено Д.С. Коржинским (1955), мощности зон инфильтрационных метасоматических колонок измеряются десятками-сотнями метров. Поскольку образование каждой конкретной кварцевой жилы определяется благоприятным сочетанием ряда факторов (например, участками совмещения рудоподводящего разрыва со слоистостью песчаников или с межпластовыми срывами по контакту песчаников и алевролитов на месторождении Нагорное), то в зависимости геолого-структурной обстановки кварцевые жилы будут иметь ограниченную длину по простиранию и падению. Вследствие этого глубина частной кварцевой жилы по падению может соответствовать мощности лишь одной зоны инфильтрационной метасоматической колонки, или даже быть меньше этой мощности. Вследствие этого вертикальная метасоматическая зональность в пределах конкретного рудного тела может не проявится, но при детальных исследованиях скорее всего будет установлена в пределах самого рудоподводящего нарушения, вмещающего на различных интервалах вертикального диапазона метасоматические кварцевые жилы. Для месторождений Нагорное и Хангалас (Акимов, 20010 вертикальная метасоматическая зональность в явном виде заключается в появлении на подрудных интервалах сначала карбонатов, а затем хлорита и альбита. Детальное изучение фрагментов таких колонок позволило составить следующую вертикальную метасоматическую колонку, наиболее полно проявленную на месторождении Нагорное:
Каждая из образующихся зон колонки обычно несёт значительное количество реликтовых минералов. На месторождениях Нагорное и Тарынское нами наблюдались практически лишёнными реликтовых минералов зоны 6 (пирит-кварцевая) и 5 (пирит-серицит-кварцевая), а на месторождении Хангалас и Тарынское в ряде буровых скважин и канав - кальцит-альбит-хлорит-кварцевые метасоматиты зоны 2. В приведённой метасоматической колонке имеется ряд важных реперных точек. Первой является переход от зоны 2 к зоне 3, который знаменуется замещением хлорита-рипидолита Mg-сидеритами и серицитом, что фиксирует возрастанием на этом интервале активности углекислоты. Интересно, что в образующимся при этом Mg-сидерите отношение Fe/Mg точно повторяет это же отношение в замещаемом хлорите. Следующим репером является переход от зоны 3 к зоне 4, в котором происходит смена безкальциевых Mg-Fe карбонатов анкеритом и появляется пирит, забирающий на себя часть Fe карбонатов. Этот репер фиксирует увеличение активности серы. Параллельно с этим альбит замещается серицитом, что связано с увеличением потенциала калия. По результатам изучения флюидных включений в альбите и кварце, проведённого В.Ю. Прокофьевым (ИГЕМ РАН) по образцам автора, применения хлоритового геотермометра (Kranidiotis, McLennan, 1987) и доломит-кальцитового геотермобарометра (Таланцев, 1978), описанная выше метасоматическая колонка на месторождении Нагорное сформировалась при температурах 330-290С и давлениях 1700-470 бар из гетерогенных флюидов - углекисло-водного и метаново-углекислотного. Углекислотно-водный флюид относится к солевой системе MgCb-NaCb-HaO (Т эвт. -34 - -30С), имеет плотность 0,98-0,95 г/см3, и характеризуется концентрациями: солей 6,4-1,1 мае. % экв. NaCl; углекислоты 6,9-4,9 моль/кг раствора; и метана 1,1-0,8 моль/кг раствора. Метаново-углекислотный существенно газовый флюид имеет плотность 0,78-0,31 г/см . Интересно, что альбит, присутствующий в нижних частях гидротермальной колонны проявлен на участках брекчирования пород, а начало его кристаллизации отвечает резкому сбросу давления до 470 бар и концентрации солей до 1,1 мае. % экв. NaCl. Сброс давления приводит к уходу углекислоты в верхние части гидротермальной колонны и ощелачиванию нижней её части, благодаря чему, по-видимому, возникает описанная выше метасоматическая зональность и происходит кристаллизация альбита. Кроме того, замещение альбитом серицита идёт с привносом кремнекислоты и сопровождается положительным объёмным эффектов в 113 %, для чего необходимо дополнительное пространство. Таким образом, установленная вертикальная метасоматическая зональность на месторождении Нагорное, в том или ином виде повторяющаяся на других золото-кварцевых месторождениях Верхне-Индигирского района, является иллюстрацией проявления пространственной волны кислотности в понимании Д.С. Коржинского.
С понижением температуры растворов до 290-270 и увеличением активности мышьяка после образования описанной выше метасоматической колонки связано замещение вкрапленного пирита арсенопиритом при продолжении кристаллизации минералов березитового парагенезиса (кварца, серицита, Fe-доломита и доломита). Дальнейшее понижение температуры растворов приводит к отложению продуктивной золото-полисульфидной ассоциации. На основании материалов, изложенных в главе-3 и настоящего раздела можно сформулировать 3-е защищаемое положение: В березитизированных породах, вмещающих золото-кварцевые руды, установлена вертикальная инфильтрационная метасоматическая зональность, выраженная последовательной сменой по восстанию гидротермальной колонны кальцит-хлорит-альбит-кварцевых метасоматитов альбит-М-сидерит-серицит-кварцевой, пирит-анкерит-серицит-кварцевой, пирит-серицит-кварцевой и пирит-кварцевой зонами. При этом кальцит-хлорит-альбит-кварцевые метасоматиты отвечают корневым частям и подрудным ореолам месторождения.
