Геохимические особенности рудообразующих флюидов и условия формирования золотого оруденения месторождения Бутарное (Северо-Восток России)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геохимические особенности рудообразующих флюидов и условия формирования золотого оруденения месторождения Бутарное (Северо-Восток России)

Н.В. Черепанова

Пятнадцать лет тому назад (1997) рядом зарубежных исследователей [1 и др.] был выделен новый глобально распространенный класс месторождений, связанных с интрузивами, в которых золото является главным полезным компонентом (intrusion related). С тех пор интерес к этим месторождениям не ослабевает в связи с успешной разработкой на Аляске и в Австралии месторождений Форт Нокс (>200т), Пого (150 т) и Тэфлер (>500 т).

В течение последних 20 лет, только в пределах Магаданской области на Северо-Востоке России было открыто свыше 20 месторождений золота этого типа. Самородное золото в ассоциации с теллуридами золота, висмута и самородным висмутом в рудах играет роль так называемой «минералогической подписи» (индикаторного признака), указывающего на принадлежность к упомянутому выше классу месторождений [2]. В данной статье представлены результаты термобарогеохимических и минералогических исследований золотого оруденения в гранитоидном штоке Бутарный, в пределах которого последние 3 года проводятся поисково-оценочные работы.

Изучение коллекции аншлифов, изготовленных из типичных руд месторождения (табл. 1) проводилось методами рудной оптической микроскопии с последующим анализом химического состава отдельных минеральных фаз на сканирующем электронном микроскопе JSM5610LV с энергодисперсионной приставкой Link ISIS (ИГЕМ РАН, аналитик - Н. В. Трубкин). Предел обнаружения элементов 0.4 мас. %. Изучение флюидных включений проводилось комплексом методов, детально описанных в работе [3].

Месторождение Бутарное (открыто в 1988) расположено в Ягоднинском районе Магаданской области, на правобережье р. Герба, в 280 км севернее г. Магадан (рис.1, врезка). Месторождение локализовано в гранодиоритах одноименного позднеюрского гранитоидного штока, приуроченного к южному замыканию Гербинской брахисинклинали (рис.1). Гранитоиды главной фазы штока пересечены дайками диорит-порфиритов третьей фазы и позднемеловыми дайками риолитов и андезито-базальтов Ольского субвулканического комплекса.

Шток Бутарный площадью 4.6 км² вытянут в С-СВ направлении на 2.9 км при ширине выхода на поверхности около 1.5 км. При этом контакт с вмещающими породами штока на юго-западе, западе и юго-востоке резкий и круто падает на запад-северо-запад, северный контакт весьма пологий. Южный контакт преимущественно тектонический, со сбросом южного крыла по системе субширотных и северо-восточных разрывов. На северном фланге интрузив ступенчато погружается к северо-востоку по системе северо-восточных и субширотных разрывов. На востоке шток перекрыт позднемеловыми вулканитами улынской свиты (рис. 1).

Месторождение находится целиком в контурах материнского штока. Основная рудоносная структура - Главная рудная зона С-СВ (30є-35є) простирания, в которой и сосредоточены все выявленные ресурсы и разведанные запасы золота. Рудные тела располагаются в 300 м от контакта в его западном висячем боку, субпараллельно наклонному северо-западному контакту с вмещающими терригенными породами Верхоянского комплекса (рис. 1). К настоящему времени на месторождении оконтурено 8 рудных тел. В пределах разведанного Центрального участка протяжённость Главной рудной зоны составляет 900 м при мощности до 260 м. По падению зона прослежена на 220 м и имеет тенденцию к сужению. Расстояния между рудными телами в зоне составляют от 15-20 до 30-40 м. В табл. Приведены анализы рудоносных жил и прожилков месторождения на широкий круг элементов.

Рудные тела представлены кварцевыми жилами (рис. 2 а) и прожилками с убогой гнездово-вкрапленной сульфидной (главным образом арсенопиритовой) минерализацией, несущей золотое оруденение, и околорудными альбит-серицит-кварцевыми и каолинит-серицит-кварцевыми метасоматитами березитового типа, развитыми по гранодиоритам штока и одновозрастными дайкам диоритовых порфиритов. Жилы имеют изменчивую по простиранию и падению мощность от 0.1-0.8 м, до 1.2 м в раздувах (в среднем порядка 0.4-0.5 м). Протяженность жил в среднем 500-800 м, иногда достигает 1000 м. Отдельными скважинами они прослежены на глубину до 150 м. Содержание золота в рудных телах варьирует от 0.7 до 35.9 г/т при средних содержаниях от 2.1 до 8.1 г/т.

Руды сформировались в две стадии. При этом были образованы во многом очень сходные сульфидно-кварцевые минеральные парагенезисы. Главная ассоциация рудных минералов - арсенопирит-золото-самородный висмут. Основным жильным минералом в рудах является кварц (более 70%), второстепенными - серицит и гидромусковит. Из рудных минералов преобладают арсенопирит, второстепенными минералами являются самородное золото, пирит, самородный висмут, антимонит, буланжерит, сфалерит. Редкие минералы - сульфосоли висмута (висмутин, галеновисмутит и др.), галенит, халькопирит, пирротин.

Исследования аншлифов на сканирующем электронном микроскопе позволили изучить состав мелких минеральных фаз в рудах месторождения. В большинстве случаев полученные анализы подтвердили диагностику рудных и прозрачных минералов по оптическим данным. В частности, подтверждено наличие висмутина, содержащего 2.9 мас. % Sb и 5.5 мас. % Pb. Установлено также, что арсенопирит в рудных жилах содержит от 31.5 до 33.4 ат. % As. Анализ мелких выделений самородного золота показал, что их пробность изменяется от 760 до 908 ‰. Кроме того, были обнаружены жозеит А (Bi₄TeS₂) и сложная сульфосоль висмута и свинца, содержащая (мас. %) 4.5-5.2 Ag, 1.3-1.5 Sb, 0.6-0.8 Fe, 38.0-40.1 Pb, 30.3-32.1 Bi и 13.1-14.2 S (рис. 2 б). Но самая интересная находка - мальдонит Au₂Bi, который представлен в виде твердого включения в арсенопирите, без признаков распада и без срастаний с минералами висмута (рис. 2 в-е).

При визуальном изучении двусторонне полированных пластин в кварце рудных тел были обнаружены многочисленные флюидные включения размером 30-1 мкм, имеющие форму отрицательных кристаллов или неправильную. Часть включений равномерно распределена по объему кварца и отнесена нами к первичным включениям. По фазовому составу можно выделить два типа флюидных включений (рис. 2 ж): 1) двух- или трехфазовые (при комнатной температуре) углекислотно-водные включения; и 2) газовые включения с углекислотой. Оба типа первичных флюидных включений приурочены к одним и тем же зонам роста кварца, указывая на то, что они захвачены одновременно. Это свидетельствует о кристаллизации кварца в условиях сосуществования в системе двух несмешивающихся флюидов (углекислотного и углекислотно-водного), по-видимому, возникших в результате фазовой сепарации единого водно-углекислотно-солевого флюида.

Проведены термо- и криометрические исследования 129 индивидуальных флюидных включений в кварце 1 и 4 рудных тел (рис. 3). Температура гомогенизации первичных углекислотно-водных включений составляет 334-255 С, концентрация солей в растворе 5.3-2.2 мас. %-экв. NaCl, углекислоты 5.8-2.2 моль/кг р-ра, а метана 1.6-0.5 моль/кг р-ра. Судя по величине температуры эвтектики (от -35 до -24 С), в растворе преобладали хлориды Na и Mg. Плотность углекислотно-водного флюида изменяется от 1.02 до 0.77 г/см³.

Углекислота в первичных и первично-вторичных существенно газовых включениях гомогенизируется в жидкость при температурах от +15.4 до +29.6 С, а ее температура плавления изменяется от -60.4 до -57.2 С, что отличается от температуры плавления чистой СО₂ (-56.6 С) и свидетельствует о примеси низкокипящих газов. Плотность углекислоты изменяется от 0.89 до 0.64 г/см³. Оценка давления по этим двум типам сингенетичных включений составляет от 1600 до 780 бар. Отношение Р_общ./Р_Н2О 24.4-11.1.

Валовый анализ содержимого флюидных включений из монофракций кварца рудных жил дал дополнительные данные о составе флюидов (рис. 4). Среди газов во флюиде установлены (г/кг H₂O) углекислота CO₂ (162-51) и метан CH₄ (2.9-0.7). Среди анионов преобладает гидрокарбонат, обнаружен сульфат (1.1), в подчиненном количестве находится хлор (0.13-0.09). Среди катионов преобладают Na (1.3-0.4), а K (0.15-0.08), Ca (0.1-0) и Mg (0.01-0) находятся в подчиненном количестве. Среди микроэлементов установлены (мг/кг р-ра): B (299-126), As (261-78), Br (233-109), Fe (39-0.5), Sb (9.9-3.0), Zn (7.7-0), Mn (7.1-0.6), Li (6.6-1.9), Ba (6.3-0.1), Co (2.4-0), W (2.3-0), Sr (2.0-0.3), Cu (1.7-0.01), Ni (1.2-0.2), Bi (1.1-0), Cs (0.8-0.2), Rb (0.7-0.2), Ge (0.6-0.3), Pb (0.3-0), Sn (0.3-0), Mo (0.2-0.01), Hg (0.2-0), Cr (0.2-0), Cd (0.04-0), Au (0.04-0), Ag (0.03-0), Tl (0.01-0) и U (0.009-0). Величина K/Rb-отношения изменяется от 62 до 366, что может свидетельствовать об участии в процессе формирования руд как магматогенных флюидов, так и формационных вод.

Таким образом, данные исследования флюидных включений показывают, что по составу рудообразующего флюида месторождение Бутарное близко к орогенным месторождениям золота, для которых характерны высокие концентрации растворенных газов (прежде всего углекислоты) и низкие - солей [5]. Аналогичные данные были получены нами ранее по месторождению золота Школьное, расположенному в том же регионе [2, 4]. Золотое оруденение месторождения Школьное [4] имеет многие черты сходства с вышеописанным месторождением Бутарное: оно также представлено кварцевыми жилами, расположенными главным образом в штоке позднеюрских гранитоидов, и сформировано сходными по составу флюидами при близких температурах и давлениях. Отличительной чертой месторождения Школьное - формирование бонанцевого оруденения в результате позднемеловой тектоно-магматической активизации (ТМА) [4]. Состав рудообразующего флюида месторождения Школьное, отличается от флюида месторождение Бутарное более низкой концентрацией углекислоты и более высокой концентрацией всех основных солевых компонентов и многих микрокомпонентов (рис. 4). Следует отметить, что проведенными исследованиями на месторождении Бутарное не обнаружено связи оруденения с процессами ТМА. Это подтверждают и различия в минералогии и геохимии руд (табл. 1; [4]) и составе флюидов рассматриваемых месторождений (рис. 4 б). На месторождении Школьное заметно проявлены формационные воды из вмещающих осадочных пород (сильнее общая минерализация, меньше углекислоты, высокие содержания серебра), в то время как во флюидах месторождения Бутарное выявлено больше магматических и глубинных компонентов (мышьяка, рубидия и др.).

В заключении отметим, что минералого-геохимические исследования руд однозначно указывают на принадлежность месторождения Бутарного к классу месторождений золота, связанных с интрузивами гранитоидов, и позволяют предполагать возможность развития в главной рудоносной зоне большеобъемного штокверкового оруденения.

Исследования выполнены при финансовой поддержке грантов РФФИ 09-05-00697-а, 11-05-00006-а и 11-05-1207офи-м), проекта Международной геологической корреляции Юнеско IGCP 540 и Минобрнауки (Госконтракт 16.515.11.5014).

золотоносный рудообразующий флюид

Список литературы

1. Lang J.R., Baker T., Hart C.J.R. and Mortensen J.K. // Society of Economic Geology Newsletter. 2000. V. 40. P. 1-15.

2. Волков А.В., Савва Н.Е., Сидоров А.А. // Докл. АН. 2007. Т. 412. № 1. С. 76-80.

3. Прокофьев В.Ю., Волков А.В., Горячев Н.А., Сидоров А.А. // Доклады РАН. 2005. Т. 401. №5. С. 673-678.

4. Волков А.В., Савва Н.Е., Сидоров А.А., Прокофьев В.Ю. и др. // Геология рудных месторождений. 2011. Т. 53. № 1. С. 3-31.

5. Ridley J.R., Diamond L.W. Fluid chemistry of orogenic lode gold deposits and implication for genetic models. Gold in 2000 // Rev. Econ. Geol. 2000. V. 13. P. 141-162.

Приложение

Таблица. Геохимическая характеристика руд месторождения Бутарное.

Примечание. Анализы выполнены методом ICP-AES в аналитической лаборатории ООО Алекс Стюарт Гео Аналитика г. Москва.

Рис. 1. Геологическое строение месторождения Бутарное.

1 ? четвертичные аллювиальные отложения; 2 ? осадочные породы; 3 ? гранодиориты; 4 ? диориты; 5 ? андезито-базальты; 6 ? роговики; 7 ? выветрелые гранодиориты; 8 ? кварцевые жилы и зоны прожилкования (показаны номера рудных тел); 9 ? разрывные нарушения; 10 ? дайки диоритового состава); 11 ? дайки риолитового состава.

Рис. 2. Жила 2, масштаб 1 м (а); сульфосоль серебра, свинца и висмута (Bi) в срастании с золотом (Au), масштаб 10 мкм (б); мальдонит в арсенопирите (в-е): в - изображение во вторичных электронах, г-е - распределение элементов: г - K?S, д - L?Au, е - L?Bi; ж - ассоциация первичных флюидных включений (углекислотно-водное включение типа 1 и существенно газовое включение с плотной углекислотой типа 2) в кварце рудных жил месторождения Бутарное, +20 єС, масштаб 10 мкм.

Рис. 3. Диаграммы «температура - давление» и «температура - концентрация» для рудообразующего флюида месторождения Бутарное.

Рис. 4. Средние составы рудообразующих флюидов месторождений Бутарное (1) и Школьное (2).

Размещено на Allbest.ru