Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Геологическая обстановка формирования черносланцевых комплексов в Южно-Уральской субпровинции 10
Глава2 Черпосланцевые отложения Кировско-Кваркенского рудного района; рудоносный литолого-стратиграфический уровень и рудоносные горизонты 22
2.1 Геологические границы рудного района 22
2.2 Основные типы рудовмещающих пород, текстурные особенности и условия седиментации 27
2.3 Рудоносный литолого-стратиграфический уровень и рудоносные горизонты эталонного Кировско-Каменского рудного поля 40
2.3.1 Каменское месторождение 46
2.3.2 Кировское месторождение 56
2.3.3 Белозерское рудопроявление 60
2.4 Сопоставление литологических и минералого-геохимических характеристик рудоносных горизонтов Кировско-Каменского рудного поля 69
Глава 3 Фациалъные особенности и минералого-геохимические характеристики рудоносного литолого-стратиграфического уровня в Центральном и Южном сегментах Кировско-Кваркенского рудного района 80
3.1 Центральный сегмент Кировско-Крыклинского грабена 82
3.2 Восточная часть Южного сегмента Кировско-Крыклинского грабена, Кваркенское рудопроявление 93
3.3 Юго-западная часть Южного сегмента Кировско-Крыклинского грабена 103
Глава 4 Минералого-геохимические особенности и условия образования золото-сульфидных прожилково-вкрапленных руд Кировско-Кваркенского рудного района 115
4.1 Минеральные комплексы и ассоциации золото-сульфидных руд Кировско-Кваркенского рудного района 115
4.2 Изотопно-геохимические характеристики полигенных сульфидных образований и их геохимические ассоциации 150
Глава5 Распределение минеральных ассоциаций и геохимических ореолов на различных участках Кировско-Кваркенского рудного района 161
Глава6 Литолого-структурные и минералого-геохимические поисковые критерии для рудных полей и месторозісдений черносланцевого типа Южного Урала 171
Заключение 178
Список литературы 184
- Геологическая обстановка формирования черносланцевых комплексов в Южно-Уральской субпровинции
- Основные типы рудовмещающих пород, текстурные особенности и условия седиментации
- Восточная часть Южного сегмента Кировско-Крыклинского грабена, Кваркенское рудопроявление
- Изотопно-геохимические характеристики полигенных сульфидных образований и их геохимические ассоциации
Введение к работе
Актуальность работы определяется высокими перспективами Южно-Уральской субпровинции на выявление золоторудных месторождений черносланцевого типа и необходимостью уточнения литолого-структурных и минералого-геохимических критериев выделения рудоносных литолого-стратиграфических уровней и горизонтов в черносланцевых разрезах раннекаменноугольных рифтогенных грабенов Южного Урала. Это важно в связи с неоднозначностью оценки ряда перспективных площадей Южного Урала, которая существует в настоящее время.
Цели и задачи работы: Целевое назначение работы — определение условий локализации золоторудных месторождений Кировско-Кваркенского рудного района. Основными задачами исследования являлись: выделение рудоносных литолого-стратиграфических уровней и горизонтов, определение их литолого-структурных и минералого-геохимических характеристик, разработка системы поисковых критериев.
Методика исследования, фактический материал и личный вклад автора.
В основу работы положены результаты собственных полевых, камеральных и лабораторных исследований, проводившихся автором в период с 2003 по 2009 гг. на объектах Кировско-Кваркенского рудного района. При проведении работ автором использовались методы литолого-фациального анализа, минералогического картирования, петрографического и минераграфического изучения пород и руд. Обработка первичной и аналитической информации проводилась на основе ГИС-технологий, включающих составление специальных карт и опорных разрезов в формате Arc View.
Картирование рудоносных горизонтов, минералогических ореолов и изучение минералого-геохимических характеристик сульфидных образований основано на результатах обработки специализированной литолого-структурной и минералогической документации керна колонковых (9440 пог.м) и КГК (25371 пог.м) скважин. Собственные документационные работы диссертанта составили 30 % от общего объема (колонковых скважин - 2800 пог.м, КГК скважин около 7600 пог.м).
Картирование минералогических ореолов по профилям картировочного и поискового бурения проводилось путем детальной документации керна с использованием бинокуляра по методике, детально изложенной в отчете [Арифулов, Арсентьева, и др., 200бф]. Это позволило по всем интервалам документации вьщелять разности пород с развитием различных типов сульфидной минерализации, существенно пиритовой или пиритовой с примесью арсенопирита, пирротина, халькопирита,
4 полисульфидной (в составе прожилковых образований), а также фиксировать метасоматические изменения с отражением характеристик их минерального состава. Последнее, с учетом результатов минералого-петрографических исследований по шлифам, позволило провести типизацию метасоматических изменений и выделить метасоматиты, связанные с комплексом субвулканических даек и метасоматиты стратоидного типа - аргиллизиты и джаспероиды, сопряженные с проявлениями золото-сульфидной вкрапленной стратифицированной минерализации в черных сланцах.
Границы минералогических ореолов проводилось по типоморфным признакам ассоциаций, например, появление пентагондодекаэдрических или ромбододекаэдрических граней пирита использовалось для оконтуривания ореолов пиритовой ассоциации со сложными габитусными формами, а появление арсенопирита в составе пиритовой вкрапленности со сложными габитусными формами — для оконтуривания арсенопирит-пиритовой ассоциации. Результаты визуального изучения керна контролировались по полированным шлифам. Количественные характеристики распространенности, размерности рудных минералов и уточнение состава ассоциаций минералов (парагенезисов) проводилось на основе минераграфического и петрографического изучения пород и руд.
Для изучения состава сульфидной минерализации из керна колонковых и КГК скважин отбирались пробы весом 300-500 г. После дробления до фракции -1,0мм пробы вручную отмучивались и промывались до сульфидного концентрата. Состав концентрата существенно - пиритовый. Примесь других сульфидов обычно не превышает 2-3%. Они образуют тесные срастания с пиритом и их отделение практически невозможно. В этой связи, выделенные и проанализированные фракции далее по тексту, называются пиритовыми концентратами, и не используется термин «монофракция пирита». Полученный концентрат делился на две части. Одна часть составляла пробу на минералогический анализ с проведением подсчета различных сульфидных минералов (пирита различных габитусных форм, примеси пирротина, арсенопирита, халькопирита и др.). Вторая часть пробы составляла лабораторную пробу концентрата, по которой проводились атомно-абсорбционные определения золота и масс-спектрометрические (ICP-MS) определения широкого круга рудообразующих элементов (70 элементов), в том числе благородные и цветные металлы, редкие и рассеянные элементы. По этим же пробам проводились изотопно-геохимические определения серы.
5 Изучение минералого-петрографических характеристик неокисленных пород и рудных образований проводилось стандартными методами. Для этой цели были изготовлены и изучены прозрачные и полированные шлифы, характеризующие различные типы породных и рудных образований по всем участкам поисковых работ. Для анализа структурно-текстурных особенностей рудоносных отложений и выработки критериев выделения их различных фаций, связанных с режимами лавинной седиментации, были изготовлены текстурные пришлифовки. В процессе исследований было изучено 414 полированных и 390 прозрачных шлифов, проведено выделение и минералогический анализ 906 пиритовых концентратов.
Распределение первичных геохимических ореолов автором совместно с другими сотрудниками ЦНИГРИ изучалось в рамках выполнения работ по поисковому проекту [Арифулов, и др., 2006ф] на основе обработки результатов профильной литогеохимической съемки (спектральные анализы) по серии опорных разрезов колонкового и КГК бурения, проводившихся ОАО «Компания Вотемиро». Для выделения потенциальных рудных зон и ореолов были взяты наиболее информативные элементы: золото, мышьяк и вольфрам. Из всего объема аналитических определений (около 14 тыс. проб) были сделаны выборки по интервалам с содержаниями золота выше 0,1 г/т, мышьяка выше 10*10"3%, вольфрама выше 5*10"3%. Выбор элементов и их пороговых значений основывался на результатах предыдущих литогеохимических поисков, по которым эти значения или близкие к ним использовались при выделении комплексных геохимических ореолов в Восточном Оренбуржье. Анализы проводись в Центральной Лаборатории г. Оренбург и в лаборатории «Челябинскгеолсъемка». Для проб с содержаниями золота более 0,1 г/т проводились атомно-абсорбционные, пробирно-атомно-абсорбционные определения, которые также использовались нами при выделении геохимических ореолов.
Специальные виды аналитических исследований проводились (в основном в лабораториях ЦНИГРИ) в следующих объемах: атомно-абсорбционный анализ (ЦНИГРИ, аналитики Пучкова Т.В., Шумская Т.Я.) на Аи и Ag сульфидных концентратов — 515 проб и пород — 61 проба; масс-спектрометрический анализ с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS, ЦНИГРИ, аналитики Григорьева И.В., Торина Е.Д.) на 70 элементов для сульфидных концентратов — 525 проб, для пород -288 проб; количественный масс-спектрометрический анализ на Аи и Ag сульфидных концентратов - 14 проб; пробирно-атомно-абсорбционный анализ пород на Аи - 36 проб (ЦНИГРИ, аналитики Здорова Э.П., Пучкова Т.В.); инструментальный нейтронно-активационный анализ на Аи и Ag сульфидных концентратов - 35 проб (ЦНИГРИ аналитики Кулигин В.М., Витожец В.Ч.); количественный масс-спектрометрический анализ на Au, Ag, Pt, Pd, Rh - 46 проб; определения изотопного состава серы - 556 проб (ЦНИГРИ, аналитики Турина Н.В., Глухов А.П.); газообъемный анализ С орг. - 68 проб (ЦНИГРИ, аналитики Кудрявцева Т.А., Глухов А.П.); фазовый рентгеноструктурный анализ - 15 проб (РГГРУ, Гурвич М.Ю.), микрорентгеноспектральный анализ золота - 10 определений (JSM - 5610, ИГЕМ РАН, аналитик Лапина М.И.).
Научная новизна работы состоит в том, что впервые для раннекаменноугольных рифтогенных грабенов Южного Урала изучены и проанализированы условия локализации, литолого-стратиграфический контроль и минералого-геохимические особенности месторождений прожилково-вкрапленных золото-сульфидных руд черно сланцевого типа.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные поисковые критерии и признаки рудоносных литолого-стратиграфических уровней и горизонтов с золоторудными залежами могут применяться при поисках месторождений черносланцевого типа в Южно-Уральской субпровинции и на других территориях со сходной геологической обстановкой. Их использование повысит эффективность ГРР.
Апробация работы
Основные материалы и положения диссертации докладывались на IV Уральском металлогеническом совещании «Рудные месторождения: вопросы происхождения и эволюции» (Миасс, 2005); на конференции «Молодые - наукам о Земле» (Москва, РГГРУ, 2006); на научно-практической конференции «Новые методы геологического изучения, добычи и переработки руд цветных и благородных металлов» (Челябинск, 2006); на научной конференции посвященной 70-летию института и 95-летию академика Хабиба Абдуллаева (Ташкент, 2007); на международной конференции «Рудогенез» (Миасс-Екатеринбург, 2008); на научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых» (Москва, ВИМС, 2008); на научно-практической конференции «Прогноз, поиски и оценка рудных и нерудных месторождений - достижения и перспективы» (ЦНИГРИ, 2008); на IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, РГГРУ, 2009); на второй научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Геология, поиски и комплексная оценка твердых полезных ископаемых» (Москва, ВИМС, 2009). Результаты исследований опубликованы в 14 печатных изданиях, изложены в двух научно-производственных отчетах и использованы при
7 составлении двух сводных отчетов по черносланцевым провинциям других территорий
Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, шести глав и Заключения. Текст диссертации 192 стр. сопровождается 64 иллюстрациями, 10 таблицами, список литературы содержит 92 наименования. Главы диссертации соответствуют основным защищаемым положениям. Доказательная база защищаемых положений раскрывается в Главах 2, 3, 4 и 5. При этом надо отметить, что диссертация состоит из двух блоков. Первый блок включает характеристики строения разрезов рудоносных углеродистых отложений и относится к Главам 2 и 3. При этом Глава 2 является «ядром» блока и содержит общую характеристику строения, фациальных особенностей и обстановок образования рудоносных отложений, а Глава 3 служит «оболочкой», где даются сравнительные характеристики закономерностей распространения различных фаций рудоносных отложений в различных сегментах рудного района. Второй блок (Главы 4 и 5) содержит информацию по минеральному составу, геохимическим особенностям и условиям образования сульфидных образований в черносланцевых отложениях. При этом Глава 4 является «ядром» блока, в ней даются детальные характеристики минерального состава и выделяются минеральные ассоциации, связанные с различными процессами. Глава 5 является «оболочкой», в которой раскрываются закономерности распределения минеральных ассоциаций в пределах рудного района. Заключительная Глава 6 отражает практический выход из установленных закономерностей, он дан в виде системы поисковых признаков для объектов ранга «рудное поле» и «месторождение» применительно к обстановкам рифтогенных грабенов Южного Урала. В соответствии с этим материал диссертации излагается следующим образом:
В Главе 1 на основе литературных данных и собственных исследований рассматривается геологическая обстановка формирования рифтогенных черносланцевых комплексов в Южно-Уральской субпровинции.
В Главе 2, соответствующей первому защищаемому положению, дается анализ условий образования рудоносных черносланцевых отложений Кировско-Кваркенского рудного района и характеристики рудоносных горизонтов эталонного — Кировско-Каменского рудного поля.
В Главе 3, соответствующей второму защищаемому положению, дан анализ фациальных и минералого-геохимических различий рудоносного литолого-стратиграфического уровня в различных частях (сегментах) Кировско-Кваркенского рудного района, определяющих золотоносность его различных участков.
В Главе 4, соответствующей третьему защищаемому положению, рассматриваются минералого-геохимические особенности золото-сульфидных прожилково-вкрапленных руд Кировско-Кваркенского рудного района и условия образования стратоидных залежей в рифтогенных грабенах в обстановке повышенной тектонической и гидротермальной активности.
В Главе 5, соответствующей четвертому защищаемому положению, дан анализ распределения минеральных ассоциаций и геохимических ореолов на различных участках Кировско-Кваркенского рудного района, определяющегося различиями обстановок седиментации в различных сегментах рифтогенного грабена.
В Главе 6 даны литолого-структурные и минералого-геохимические поисковые критерии для рудных полей и месторождений черносланцевого типа применительно к обстановкам раннекаменноугольных рифтогенных грабенов Южного Урала.
Автор искренне благодарит научного руководителя к.г.-м.н. Арифулова Ч.Х. (ЦНИГРИ) за консультации и помощь в процессе подготовки данной работы. За советы, рекомендации, критические замечания и консультации при подготовке и обсуждении работы автор выражает признательность Ручкину Г.В., Анненковой Т.Е., Кучеревскому П.Г., Галямову А.Л., Курбанову Н.К. (ЦНИГРИ). Особую признательность автор выражает своим коллегам, оказавшим помощь при проведении полевых и камеральных работ: Ожерельевой А.В., Овсянникову М.П., Ганжа Г.Б. (ЦНИГРИ) и Лядскому П.В., Шильникову А.А., Хасанову В.Н. (ОАО «Компания Вотемиро»). За помощь в организации исследований и практической апробации поисковых критериев автор благодарит Плугина Д.В., Косолапова О.В. (Оренбургнедра), Черноярова В.Г. (Челябинскнедра). Автор приносит благодарность за помощь в проведении аналитических исследований Гуриной Н.В., Глухову А.П., Пучковой Т.В., Григорьевой И.В. (ЦНИГРИ).
Защищаемые положения:
В Кировско-Кваркенском рудном районе в разрезе нижнекаменноугольных углеродистых вулканогенно-карбонатно-терригенных отложений, вьшолняющих рифтогенный грабен, установлен литолого-стратиграфический уровень с рудоносными горизонтами углеродистых глинисто-карбонатных и глинисто-терригенньгх микститовых отложений, в которых локализованы залежи вкрапленных золото-сульфидных руд.
Литологический состав и мощности рудоносных микститовых отложений отличаются в разных сегментах грабена. Северный сегмент наиболее золотоносен и
9 сложен мощными сульфидоносными углеродисто-терригенными микститами, Южный сегмент менее золотоносен и характеризуется сокращенной мощностью углеродистых микститов, их повышенной карбонатностью, развитием риодацитов, стратоидных аргиллизитов и джаспероидов.
В составе рудоносных микститовых горизонтов установлены ореолы продуктивных минеральных ассоциаций: пиритовой со сложными габитусными формами и арсенопирит-пиритовои, отнесенных к золото-мышьяковисто-сульфидному минеральному комплексу. Золотоносность сульфидов связана с микровключениями высокопробного самородного золота.
Интенсивность проявления минеральных ассоциаций золото-мышьяковисто-сульфидного комплекса определяется различиями обстановок седиментации в опущенных и поднятых сегментах грабена; золотоносные ассоциации максимально развиты в Северном сегменте (Кировско-Каменское рудное поле), где с севера на юг, увеличиваются ореолы пиритовой ассоциации (со сложными габитусными формами), а арсенопирит-пиритовои уменьшаются, что отражается в снижении содержаний золота в рудах.
Геологическая обстановка формирования черносланцевых комплексов в Южно-Уральской субпровинции
Анализ обстановки формирования рудоносных черносланцевых отложений в Южно-Уральской субпровинции базируется на современных представлениях по типизации черносланцевых месторождений золота. К золоторудным месторождениям черносланцевого типа традиционно относятся объекты золото-кварцевого, золото-сульфидно-кварцевого и прожилково-вкрапленного золото-сульфидного типов, локализованные в углеродисто-вулканогенно-терригенных, углеродисто-терригенных и углеродисто-карбонатно-терригенных комплексах [Нарсеев, Курбанов и др., 1989]. Примерами подобных золотоносных провинций может служить Южное Верхоянье, Западная Калба, Южный Тянь-Шань, золотоносный пояс Балларат-Бендиго Восточной Австралии, Енисейский Кряж, Ленский золотоносный район. К числу черносланцевых месторождений относятся также объекты карлинского типа [Li, Peters, 1998; Emsbo, Hutchinson etc, 1999; Zhou, Wang, 2003; Gu. Lui etc, 2002; Arehart, 1998; Kuehn, Rose, 1992]. которые могут быть связаны с лавинными турбидитными фациями палеобассейнов. В составе рудных образований практически во всех провинциях выявляются месторождения с существенным преобладанием одного или двух структурно-вещественных минеральных комплексов. В их числе главными являются золото-арсенопирит-пиритовый с субмикроскопическим золотом, золото-кварцевый и золото-сульфидно-кварцевый с широким развитием поздних парагенезисов золото-полисульфидно-кварцевого или золото-блеклорудно-сульфоантимонитового типов [Ажгирей, Арифулов, 1987]. По существующим классификациям [Нарсеев, Курбанов и др., 1989; Новожилов, Гаврилов, 1999] золоторудные месторождения в углеродисто-терригенных комплексах относятся к формационной серии, объединяющей разновозрастные и полиформационные группы осадочных и рудно-метасоматических образований. В большинстве рудных районов данные типы руд в различных комбинациях слагают промышленные рудные залежи.
Общим правилом для минеральных комплексов черносланцевого семейства является их локализация в объеме рудоносной формации и, зачастую, приуроченность к определенным.стратиграфическим уровням. В связи с различиями подхода к определению содержания термина «рудная формация» [Термины и понятия ..., 1991; Геологические тела ...., 1986], в геологической практике сложилось два различных его толкования: первое основано на обобщении опыта минералогического изучения руд (формация руд по Н.В. Петровской), второе — на металлогеническом анализе (формация месторождений). Отражением первого подхода является классическая работа Н.В. Петровской [1976], где под рудной формацией понимается «закономерная совокупность минеральных парагенезисов руд и метасоматитов, возникающих в определенных геологических условиях в генетически едином процессе». При прогнозно-металлогенических построениях определяющее значение имеет классификация рудных формаций как «формации месторождений», что и принимается автором в настоящей работе. В этом случае рудная формация рассматривается, как «естественное сообщество месторождений полезных ископаемых, образовавшихся на определенной стадии развития подвижных поясов и платформ в генетической или парагенетической связи с определенной магматической, осадочной или метаморфической формацией» [Строна, 1978; Термины и понятия ..., 1991]. По определению А.И. Кривцова [Термины и понятия ..., 1991] металлогеническая формация - это «устойчивая постоянно наблюдаемая пространственно-временная ассоциация геологических, метасоматических и рудных формаций». Предложенная Н.А. Фогельман и Н.К. Курбановым [Нарсеев, Курбанов и др., 1989] золото-углеродистая сидерофильно-литофильная формация соответствует понятию «металлогенической формации», а выделенная Д.А. Тимофеевским [1971] золото-сульфидная формация вкрапленно-прожилкового оруденения, соответствует понятию формации руд по Н.В. Петровской [1976]. Типовые геолого-генетические модели и поисковые признаки черносланцевых месторождений золота рассматривались в работах М.М. Константинова, В.А. Нарсеева, Ч.Х. Арифулова и др. [1989], Н.К. Курбанова и др. [1994], Ч.Х. Арифулова и др. [1994, 2005, 2006]. Рудовмещающие терригенные отложения по данным различных исследователей [Нарсеев, Яновский, 1984; Ажгирей, Арифулов, 1987] представлены глинисто-сланцевой (аспидной), терригенной песчано-сланцевой, песчаниково-алевролитово-сланцевой (флишоидной), флишевой, молассовой, туфогенно-обломочной формациями которые связаны с различными обстановками и этапами развития складчатых поясов. В отдельных провинциях в структурных этажах с терригенными комплексами существует несколько рудоносных литолого-стратиграфических уровней, но в рудоносных бассейнах, характеризующихся моноцикличностью и небольшим периодом жизни, может сформироваться только один рудоносный литолого-стратиграфический уровень. Формирование черносланцевых терригенных комплексов связано с различными геологическими обстановками; в их числе наибольший интерес представляют внутриконтинентальные окраинные и межконтинентальные рифтогенные прогибы в пассивных континентальных окраинах [Феоктистов, Иогансон, Неклюдов, 1997].
Для рудоносных бассейнов различного типа характерен сейсмически активный режим седиментации, массовые признаки лавинных процессов, широкое развитие турбидитов и подводно-оползневых явлений. В диссертационной работе рассматриваются условия локализации и прогнозно-поисковые признаки золоторудных месторождений черносланцевого типа, которые были сформированы в моноцикличных раннекаменноугольных рифтогенных грабенах Южного Урала [Арифулов, Арсентьева и др., 2006; Арифулов, Арсентьева, 2007; Арсентьева, 2005, 2006, 2008]. Рассматриваемые объекты сходны с месторождениями Бакырчикского рудного района [Курбанов, Арифулов и др., 1994; Арифулов, 2010], где верхнекаменноугольные углеродисто-известковисто-терригенные отложения были сформированы в обстановке субконтинентального рифта, характеризующегося повышенной эндогенной активностью, которая фиксируется по развитию субвулканических порфиритовых даек и горизонтов кислых туфов. В соответствии с разработками по типизации осадочных бассейнов [Романовский, 1996; Феоктистов, Иогансон, Неклюдов, 1997; Беленицкая, Романовский, Феоктистов, 2001; Кутырев, Гусев, Ковалев и др., 1998] в ряду обстановок благоприятных для накопления потенциально рудоносных черносланцевьгх комплексов выделяются следующие: внутриконтинентальные рифтогенные прогибы и авлакогены, шельфовые и континентальные склоны пассивных окраин и, с некоторым допущением, осадочные бассейны краевых и тыловых рифтовых зон активных окраин. Обстановки островодужных бассейнов и межгорных коллизионных прогибов по данным этих авторов не благоприятны для формирования золотоносных черносланцевьгх комплексов. Образование золотоносных черносланцевьгх отложений с повышенными содержаниями мышьяка, сурьмы, ртути, вольфрама и ряда других элементов типоморфных для вкрапленных золото-сульфидных руд, по-видимому, связано с поступлением глубинного корово-мантийного вещества в осадочные бассейны рифтовой природы. Вместе с тем, обстановка шельфовых зон пассивных континентальных окраин, с многокилометровыми толщами продуктивных углеродисто-терригенных отложений (например рифейские отложения золоторудных провинций обрамления Сибирской платформы) напрямую не связывается с обстановками растяжения дна бассейна. Однако, формирование мощных толщ углеродисто-терригенньгх отложений на склонах и у подножия шельфового склона с признаками лавинной седиментации [Лисицын, 1988] безусловно связано с интенсивным
Основные типы рудовмещающих пород, текстурные особенности и условия седиментации
Расчленение рудоносных нижнекаменноугольных отложений и определение их фациальных и минералого-геохимических особенностей, проведенное диссертантом основано на документации керна колонковых и КГК скважин, которые были пробурены в 2003-2006 гг. в рамках поискового проекта. По результатам этих исследований получены новые данные, позволяющие уточнить строение разреза рудоносного комплекса и определить геологические особенности его формирования. Соотношение выделенных автором отложений рудоносного литолого-стратиграфического уровня, подстилающих и перекрывающих его отложений с выделенными ранее, по результатам геологосъемочных работ (ГСР-200) стратиграфическими таксонами сводится к следующему.
Таяндинская толща (Citn t-v) была выделена А.Г. Галимовым [1981ф] в южном экзоконтакте Суундукского массива и за пределами Кировско-Кваркенского рудного района вдоль восточной границы Айдырлинского тектонического блока. Ее мощность 300 м. Толща сложена туфами дацитов, кремнистыми туффитами, туфоконгломератами. Субвулканические образования представлены дацитовыми порфиритами. Севернее рассматриваемой в работе территории была выделена караганская толща идентичная по составу таяндинской толще. По результатам наших исследований было установлено, что подобные отложения развиты в низах разреза в южной части рудного района, на Кваркенском и Асбестном участках. Здесь их неполная мощность составляет около 120 м. В пределах Асбестного рудопроявления автором установлено развитие потоков базальтовых лав, которые прорываются субвулканическими телами дацитов.
Брединская толща (Cibd t-v) выделена ранее за пределами района работ в Айдырлинско-Синешиханском и Брединском рудных районах. Ее разрез во многом сходен с разрезом нижнего карбона в Кировско-Кваркенском рудном районе. В ее составе [Галимов, Штримп, Алексеев и др., 1981ф; Алексеев, Пущаев, Сычев, 1984ф] ранее были выделены три толщи: подугленосная, угленосная и надугленосная. Подугленосная толща представлена тефроидными конгломератами и гравелитами с прослоями и линзами вулканомиктовых песчаников и алевролитов. Угленосная толща сложена грубозернистыми песчаниками, углистыми гравелитами, алевролитами и аргиллитами. Присутствуют прослои каменного угля мощностью до 0,5 м. По результатам изучения Тамбовского рудного поля [Отчет о разведочных работах , 2002ф] на основе глубокого бурения было установлено, что нижняя пачка бред инской свиты (толщи) представлена хлорит-биотит-эпидот-плагиоклаз-кварцевыми, хлорит эпидот-серицит-кварцевыми сланцами с различной степенью рассланцевания. Эти отложения вскрыты бурением в низах разреза на площади Кваркенского рудопроявления. Для Брединского района было установлено, что к верхним уровням этой пачки приурочены рудоносные стратоидные метасоматиты кварц-хлорит-серицитового и кварц-серицитового состава (Тамбовское месторождение). Установлены также субпластовые тела риодацитов.
Все это характерно и для средней части разреза Кировско-Кваркенского рудного района, соответствующей рудоносному литолого-стратиграфическому уровню со стратоидными метасоматитами. Однако есть и отличия: в Кировско-Кваркенском рудном районе в переходной части разреза установлены микститовые карбонатные горизонты. Биргильдинская толща (Qbr v-s) по данным предшественников [Галимов, Штримп и др., 1981ф] слагает восточный борт Кировско-Крыклинской депрессии и распространена вдоль контакта с Суундукским массивом. К ней отнесены органогенные мраморизованные известняки и доломиты. Однако, дискуссионным моментом остается вопрос об отнесении карбонатных отложений Кировско-Крыклинской депрессии к биргильдинской толще, поскольку они залегают в низах разреза и находятся в фациальных соотношениях с вулканитами, что определенно указывает на обстановку карбонатных построек атоллового типа в ассоциации с подводными вулканическими постройками.
Каменская толща (Ci km v-s) по данным более ранних работ слагает основную часть Кировско-Крыклинской депрессии. Толща сложена углеродистыми мраморизованными известняками, углеродисто-глинисто-известковистыми и углеродисто-глинистыми сланцами с прослоями песчаников и известняков. В южной части грабена, в пределах Кваркенского участка, в низах разреза отмечались гравелиты и песчаники. Указывалось также на присутствие в разрезе толщи лав риодацитов и их туфов. Возраст толщи по фораминиферам был определен, как средне-верхневизейский [Алексеев, Пущаев, Сычев, 1984ф].
Общая оценка мощности нижнекаменноугольных месторождений в Кировско-Крыклинском грабене на настоящий момент не проведена ввиду отсутствия глубокого структурного бурения. В северной части района, неполная мощность рудоносных отложений составляет более 300 м, а в южной, где вскрываются низы разреза около 100 м. Т.е. неполная мощность черносланцевых отложений составляет не менее 400 м и может превышать 1200 м [Хасанов и др., 2006ф]. Проведенные автором исследования выявили резкую фациальную неоднородность разреза рудоносных черносланцевых отложений. В первую очередь это отражается в широком развитии гравитационно-микститовых оползневых образований, связанных с мутьевыми потоками, обогащенными вулканокластическим и карбонатным грубообломочным материалом. Верхние уровни разреза отличаются преимущественно углеродисто-глинистым пелитовым составом осадков. Все части разреза характеризуются повышенной сульфидностью. Содержание органического вещества в терригенных породах по данным химического анализа 68 проб варьирует от 0,3 до 8,4 вес.%, а в горизонтах с углефицированными растительными остатками достигает 38 вес.%, что позволяет относить эти отложения к черносланцевым комплексам с высоким содержанием органического вещества.
В основу определения обстановок седиментации автором положен анализ структурно-текстурных характеристик различных типов осадочных образований, включающий определение состава, формы и размерности обломочного материала (в том числе и вулканокластического), его соотношения с цементом, наличия внутрислоевой дифференциации кластогенного и глинистого материала, состава и морфологии сульфидных образований, углефицированных органических остатков, размерности органогенного детрита, развития стратоидных синвулканических метасоматических изменений и другие. Все это, в сочетании с анализом латеральной и вертикальной неоднородности распределения этих пород в изученных разрезах (на основе специализированной документации керна поисковых скважин), позволяет реконструировать обстановку седиментации и накопления рудоносных осадков в рифтогенном грабене. Для интерпретации условий образования рудных осадков в малых бассейнах в условиях высокой тектонической активности и лавинной седиментации автором использованы работы А.П. Лисицина [1988], М.Г. Леонова [1981]. Х.Г. Рединга [1990]. При анализе фациальных отличий рудоносных горизонтов автор следовал принципам, разработанным Л.В. Пустоваловым [1940], который в ряду морских осадков выделял сероводородную (восстановленную), сидеритовую, окислительную и другие геохимические фации.
Восточная часть Южного сегмента Кировско-Крыклинского грабена, Кваркенское рудопроявление
В южном сегменте отмечается расширение грабена с рудоносными раннекаменноугольными углеродисто-карбонатно-терригенными отложениями. Это определяется сопряжением (слиянием) меридионального Кировско-Крыклинского грабена и примыкающего к нему с востока диагонального грабена, являющегося, по-видимому, южным флангом Айдырлинско-Брединского грабена. Граница между этими структурами отражается в мощной зоне разломов северо-западного простирания, сопровождающихся роями даек и ореолов стратоидных метасоматических изменений. В восточной части Южного сегмента поисковыми работами 2003-2006 г. [Хасанов и др., 2006ф], в которых автор принимал участие, было выявлено Кваркенское рудопроявление. На нем были сосредоточены значительные объемы поискового и картировочного бурения, позволившие автору изучить литологические и минералого-геохимические особенности участка и сопоставить их с эталонными объектами.
Особенности строения разреза рудоносных отложений и закономерности распределения золоторудной минерализации на участке рудопроявления основаны на изучении четырех разрезов, документации 15 поисковых колонковых и около 100 картировочных скважин КГК. Положение скважин показано на карте Южного сегмента рудного района (см. рис. 3.2). Стратиграфические колонки Кваркенского участка представлены на рис. 3.3.
Северную часть участка характеризуют скважины с.58 и с.59. Рудоносные отложения отличаются сокращенной мощностью. Исключая кору выветривания, они не превышают 70 м. Низы разреза сложены подрудными аповулканогеиными биотит-эпидот-хлорит-кварцевыми сланцами. Возрастная датировка их достаточно проблематична. Это могут быть и метаморфизованные вулканогенные комплексы девонского структурного этажа, но не исключено, что эти породы представляют собой метаморфизованные турнейские вулканиты, соответствующие ранним стадиям каменноугольного рифтогенеза.
Их перекрывают рудоносные отложения, которые начинаются с маломощного горизонта (около Юм) известковистых углеродистых пелитов, выше которых залегают мраморизованные известняки и битуминозные доломиты, чередующиеся с оползневыми микститами углеродисто-глинисто-карбонатного состава. Мощность горизонта известковистых отложений варьирует от 20 до 30 м. В их кровле развиты стратоидные джаспероиды, которые в свою очередь перекрываются тонкослоистыми углеродистыми алевролитами и алевропесчаниками. В центральной части данного горизонта развиты стратоидные аргиллизиты. По ослабленным зонам рудоносный разрез пересекается серией маломощных диоритовых даек.
Геохимические ореолы золота в северной части Кваркенского рудопроявления отличаются небольшими размерами и малой контрастностью, наиболее крупный из них (мощностью около 15 м) развит в стратоидных аргиллизитах. Положение рудоносного горизонта со стратоидными метасоматитами подчеркивается крупным мышьяковым ореолом с содержаниями 10-100 10" % и мощностью до 40 м.
В составе минералогических ореолов Кваркенского участка, в отличие от эталонного - Кировско-Каменского рудного поля, существенную роль играет пирротиновая вкрапленность. Здесь, в связи с интенсивным проявлением субвулканических интрузий и стратоидной джаспероидизации, отмечается смена пиритовой зоны на пирит-пирротиновую, а в отдельных участках на пирротиновую зону. Последняя максимально проявлена в низах разреза на уровне развития подрудных биотит-эпидот-хлорит-кварцевых сланцев. Контакты диоритовых даек сопровождаются ореолами пирит-магнетит-ильменитовой или пирит-ильменитовой вкрапленности. Образование пирротиновой минеральной зоны на нижних уровнях рудоносных отложений и в подстилающих биотитовых сланцах, вероятно, связано с тепловым воздействием скрытых интрузий, локализованных в цоколе фундамента.
Совмещенные минералогические ореолы пиритовой вкрапленности со сложными габитусными формами, пирит-халькопирит-полисульфидной и пирит-арсенопиритовой ассоциации развиты здесь в нижней части горизонта мраморизованных известняков. Их положение коррелируют с ореолами джаспероидизации. В верхней части разреза, на уровне горизонта стратоидных аргиллизитов располагается комплексный совмещенный ореол вкрапленности пирита со сложными габитусными формами с ореолом пирит-халькопирит-полисульфидной ассоциации и горизонтами с фрамбоидальным пиритом. В составе последних отмечаются выделения относительно крупного (до 20 мкм) тонкого самородного золота. Своеобразная линзовидная форма (рис. 3.4) микрозолотинки и ее приуроченность к однородной окремненной углеродисто-глинисто-карбонатной породе не противоречит предположению о биогенно-хемогенной природе этой генерации золота. Находки подобного золота, что отмечалось и ранее, приурочены к интервалам развития фрамбоидального пирита. Однако они не образуют заметных рудных концентраций, но рассматриваются в качестве прямого признака рудоносных горизонтов. Южнее расположен опорный разрез Кваркенского рудопроявления - профиль 1 (Восток) (рис. 3.5).
Низы разреза сложены биотит-эпидот-хлорит-кварцевыми сланцами. Их неполная мощность более 50 м. На сланцах залегают мраморизованные известняки и углеродистые доломиты, мощностью более 55 м. В восточном направлении известняки выклиниваются и фациально сменяются высокоуглеродистыми пиритсодержащими глинистыми микститами (пелитами), их мощность составляет не менее 60 м. Эти отложения (восточная часть разреза) выполняют небольшую троговую структуру шириной около 300 м, в бортах которой развиты дайки диоритов и гранит-порфиров. В пределах горизонта микститовых отложений выявлен интервал развития золото-сульфидной минерализацией с содержаниями выше 1 г/т, его мощность составляет около 10 м (скважины с.4 и с.5). В углеродисто-глинистых микститах (пелитах) развиты мощные ореолы аргиллизации. В высокоуглеродистых глинистых осадках, выполняющих этот небольшой трог, отмечается урановая минерализация. Содержания урана по данным ICP-MS составляют 150-360 г/т (гамма-активность до 450 мкрт/час).
Центральная часть разреза представляет собой западный борт трога, интрудированного дайками. Здесь на метаморфизованных вулканогенно-осадочных породах нижнерудной пачки залегают мраморизованные известняки, выше которых установлен горизонт углеродисто-известковисто-глинистых гравитационно-микститовых отложений, мощностью не менее 17 м. Этот оползневой горизонт связан с бортовой частью трога. Верхние части разреза представлены корой выветривания. К западу микститовый горизонт фациально сменяется малосульфидными тонкослоистыми углеродистыми пелитами.
Изотопно-геохимические характеристики полигенных сульфидных образований и их геохимические ассоциации
С целью определения геохимических индикаторов различных генетических типов стратифицированных сульфидных образований (биогенно-осадочных, гидротермально-осадочных и хемогенно-осадочных), рассмотрим зависимость корреляционных связей золота в пиритовых концентратах, отличающихся изотопно-геохимическими характеристиками серы (рис. 4.21). На рис. 4.21.а приведена диаграмма корреляционных связей золота и сопутствующих элементов в выборке пиритовых хмонофракций (334 пробы) по которым были проведены изотопно-геохимические и масс-спектрометрические определения. Для всей совокупности этих проб установлены значимые положительные корреляционные связи золота с мышьяком, индием, сурьмой, цинком и йодом. Уровни концентраций этих элементов на различных участках рудного района приведены в таблице 4.3. Обращает на себя внимание отсутствие значимых отрицательных корреляционных связей золота с другими элементами, что говорит об отсутствии процессов гидротермально-метасоматической дифференциации рудных элементов и доминировании процесса их соосаждения при образовании сульфидных осадков. Пиритовые образования с отрицательными значениями 8S34 от -5 до -39%о, связаны с биогенными - бактериальными процессами осаждения сульфидов. Они отличаются низкой золотоносностью (см. рис. 4.12 и табл. 4.5) и значимой положительной корреляцией золота с серебром и титаном (рис. 4.21.6). Повышенная корреляция отмечается также с мышьяком, сурьмой, ртутью, йодом, свинцом. По этим данным можно сделать вывод о том, что повышение содержаний золота (диапазон 0,00п - 6,18 г/т, среднее 0,33 г/т) при биогенном (сульфат-редукция) накоплении золота в сульфидных осадках сопровождается повышением концентраций серебра и титана, что может быть объяснено химическим сродством золота и серебра в биогенных процессах, а в случае титана — связью золота с продуктами разрушения титансодержащих базальтоидов. Выявленные положительные (но малозначимые) корреляционные связи золота с мышьяком, сурьмой и йодом, могут служить индикатором связи биогенного сульфидообразования с гидротермально-осадочными процессами, что устанавливается для современных сульфидных океанических построек. Обстановки сульфидообразования в современных гидротермальных системах широко освещены в публикациях [Богданов, Сагалевич, 2002; Pichler, 1999; Pichler, 1996; Honnorez, 1973 и др.], что помогает при реконструкции условий рудообразования в древних бассейнах.
Пиритовые образования со значениями 8S 4 в диапазоне от -5%о до +5%о, отличающиеся повьшіеннои золотоносностью (диапазон от 0,00п до 217,15 г/т, среднее 5,29 г/т), характеризуются значимой положительной корреляцией золота с мышьяком, сурьмой, цинком, индием и йодом (Рис. 4.21.в). Соответственно, эти элементы рассматриваются автором в качестве индикатора гидротермально-осадочного процесса. Уровни содержаний этих элементов на различных участках рудного района приведены выше в таблице 4.3.
Хемогенно-осадочные сульфиды (диапазон содержаний золота 0,04 — 4,92 г/т, среднее 0,93 г/т) характеризует выборка с утяжеленным изотопным составом серы с вариацией значений 8S в диапазоне от +5%о до максимально установленных (+26%о). Для этой выборки (см. рис. 4.21. г) характерна значимая положительная корреляция золота с широким кругом халькофильных и литофильных тяжелых элементов. В их числе: мышьяк, титан, ванадий, вольфрам, ртуть, сурьма и широкий спектр редких (РЭ) и редкоземельных (РЗЭ) элементов. На наш взгляд, это подчеркивает, что условия сульфидообразования в придонных осадках происходили в условиях свободного притока морской воды. Для этой обстановки можно предполагать гравитационное обогащение осадков кластогенными тяжелыми минералами. Отметим, что выше нами отмечалось присутствие кластогенных интерметаллидов меди, железа и золота в мутьевых гравитационно-микститовых отложениях (см. рис. 4.15, 4.17).
Рассмотренная группировка сульфидных образований по изотопно-геохимическим характеристикам сульфидной серы позволяет в первом приближении оценить геохимическую специализацию различных механизмов концентрирования золота и выделить следующие геохимические ассоциации: для биогенно-осадочного сульфидообразования — Au-Agi (отчасти As, Sb, I); для гидротермально-осадочного — Au-As-Sb-Zn-In-I; для хемогенно-осадочного в открытой придонной обстановке - Аи-Asi-V-W-Hg-Sb-РЭ-РЗЭ. В той ИЛИ ИНОЙ степени типоморфная для гидротермально-осадочного процесса, геохимическая ассоциация Au-As-Sb проявлена также в случаях биогенного и хемогенного осаждения сульфидов. Геохимическая связь золота с Ті, РЭ и РЗЭ в группах низкозолотоносных сульфидов, связанных с биогенно-осадочными и придонными хемогенно-осадочными образованиями, может объясняться присутствием в породах определенной части кластогенного золота и его ассоциацией с другими тяжелыми минералами, накопление которых может быть связанно с подводными контурными течениями.
Вариации содержаний золота, мышьяка и сурьмы в этих геохимических сульфидных ассоциациях даны в таблице 4.5. Уточнение геохимических особенностей этой главной сульфидной геохимической ассоциации, связанной с вулканогенно-осадочными процессами, можно получить из анализа корреляционных связей мышьяка и сопутствующих элементов (рис. 4.22), а также сурьмы с тем же рядом элементов (рис. 4.23). Для всей совокупности проб проявлена значимая положительная корреляция мышьяка с золотом, цинком, сурьмой, индием, палладием, гафнием. Для выборки проб пиритовых концентратов с 5S34 менее -5%о проявлена положительная корреляция мьппьяка со скандием, хромом, никелем и сурьмой. При этом корреляция со скандием и никелем очень высокая, гк превышает 0,6.
Для проб пиритовых концентратов со значениями 5S от -5%о до +5%о проявлена высокая положительная корреляция мьппьяка с золотом, индием, сурьмой, йодом и цинком. Для пиритов с утяжеленным изотопным составом серы со значениями 8S34 более +5%о для мьппьяка устанавливается положительная значимая корреляция с золотом, большинством халькофильных элементов и рядом РЭ и РЗЭ (см. рис. 4.23.г). При этом, для таких элементов, как ванадий, хром, никель, рутений, сурьма и иридий связь очень высокая, rk превышает 0,6.
