CC BY
53
Науки о Земле
УДК 550.47: 553.2
Барабашева Елена Евгеньевна Elena Barabasheva
БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РУДООБРАЗОВАНИЯ ДАРАСУНСКОГО РУДНОГО УЗЛА
BIOGEOCHEMICAL MODEL OF ORE FORMATION IN DARASUNSKY ORE KNOT
Охарактеризованы геологическое строение, структурные особенности, основные закономерности размещения рудных тел, их взаимоотношения с палеобиотой. Это дает возможность говорить о комплексной биогеохимической модели рудообразова-ния Дарасунского рудного узла
Ключевые слова: Дарасун, Талатуй, Теремки, трансформация, биосорбция, рециклинг
In article the geological structure, structural features, basic laws of placing of ore bodies, their mutual relations with paleobiota are characterized. It gives the chance to speak about complex biogeochemical model of ore formation in Darasunsky ore knot
Key words: Darasun, Talatuj, Teremki, transformation, biosorbtsiya, recycling
Дарасунский рудный узел золото-молибденового пояса Забайкалья расположен в пределах Северо-Даурского сводового поднятия, в зоне мезозойской активизации. Особенности тектонической структуры района определены тем, что она входит в краевую зону между складчатой мезозойской областью Восточного Забайкалья и Сибирской платформой. Для этой зоны характерно наличие большого количества протяженных разломов, залеченных магматическими образованиями.
Формирование Дарасунской рудной структуры проходило в течение длительного времени от позднего протерозоя до раннего мела. Основными структурными элементами глубинного и древнего заложения являются дизъюнктивные нарушения северо-восточного и северо-западного направлений [1; 8]. Структура района типично блоковая (глыбовая), формировавшаяся при неоднократных перемещениях одних блоков относительно других на
различные амплитуды. Внутри крупных блоков наблюдается дифференциация на более мелкие составляющие. Перемещения по разрывным нарушениям северо-западного направления гораздо меньше, чем по северо-восточным. В восточных частях опускание блоков происходило более интенсивно. Подавляющее большинство известных рудных месторождений приурочено к полосам развития опущенных блоков и к узлам пересечения протяженных нарушений [1, 8].
Многие из нарушений ограничивают депрессии или являются продолжением структурных элементов, развитых вдоль депрессий (Олинская, Дуралейская депрессии).
Геологическое строение района весьма сложно ввиду присутствия большого количества разновозрастных и разносоставных интрузий, малого количества стратифицированных комплексов и интенсивности проявления тектонических процессов.
В порядке предполагаемого образования здесь выделяются следующие комплексы [8]:
1) кристаллические сланцы верхнего протерозоя в составе ононкулиндинской серии;
2) метаморфизованные габброидные и ультраосновные породы нижнего палеозоя;
3) породы грано диоритовой интрузии среднепалеозойского возраста;
4) лейкократовые граниты и сиениты позднепалеозойского-раннемезозойского возраста;
5) порфировидные грано диориты и граниты раннемезозойского возраста;
6) дайки меланократовых пород;
7) щелочные и субщелочные гранитои-ды триасово-юрского возраста;
8) средне-верхнеюрские вулканогенные образования кисло-среднего состава;
9) малые интрузии плагиогранит- и гранит-порфиров средне-позднеюрского возраста и их эффузивные аналоги;
10) песчано-конгломератовые толщи позднеюрского-раннемелового возраста;
11) субвулканические тела и дайки фельзитов мезозойского возраста;
12) эффузивные породы и малые интрузии базальтов послемезозойского (?) (палеоген-неогенового) возраста;
13) аллювиальные отложения палеоген-четвертичного возраста;
14) современные четвертичные отложения.
Наибольший интерес в плане нахождения золотопроявлений представляют малые интрузии плагиогранит-порфиров средне-позднеюрского возраста, а также фельзитовые и кислые порфировые породы мелового возраста, так как с их дайковыми фациями связано образование рудных месторождений и гидротермальных проявлений. Россыпное золото связано с русловыми и террасовыми отложениями современных долин, расположенных вблизи коренных месторождений и проявлений средне-позд-неюрского возраста [8].
Руды узла характеризуются повышенным содержанием Аи и А§, а также Си, Аз, ЯЬ, В1, РЬ, Те и др. Основная роль в рудах
принадлежит сульфидам, сульфосолям, кварцу, карбонатам, турмалину. Среди рудных минералов широко развиты — пирит, арсенопирит, халькопирит, пирротин, а также галенит и сфалерит. Основными носителями золота являются арсенопирит, пирит, халькопирит, пирротин и блеклые
руды [10].
Процесс формирования происходил многостадийно и характеризуется тремя основными стадиями: полиметаллической, сульфосольной и сульфоантимонитовой (колчеданной) [8, 10].
Полиметаллическая стадия минерализации, включающая кварцевую (непродуктивную), кварц-молибденитовую, кварц-турмалиновую, кварц-пиритовую или кварц-пирит-халькопиритовую (золотоносную), галенит-сфалеритовую подстадии, наиболее характерна для Дарасунского месторождения, менее — для Теремкинского и скудно — для Талатуйского. В эту стадию в жильных рудных телах кристаллизовалась основная масса галенита и сфалерита, постоянными спутниками которых являются пирит, блеклая руда, бурнонит, халькопирит, жильный кварц и карбонат. Зоны концентрирования свинца и цинка на Дарасун-ском месторождении сдвинуты на фланги и верхние уровни. Их содержание значительно повышается по мере удаления от центра. Основным индикатором полиметаллической стадии Теремкинского месторождения является свинец, цинк находится в подчиненном соотношении.
Сульфосольная стадия, включающая пирит-арсенопиритовую (частично золотоносную) и пирротин-тетраэдрит-бурно-нит-халькопирит-золото-теллуридно-суль-фовисмутитовую (основная золотоносная) подстадии, широко проявлена на Дарасун-ском месторождении, на Теремкинском и Талатуйском оно занимает подчиненное положение. Эта стадия объединяет параге-незисы пирротин-халькопиритовой, тетра-эдрит-халькопиритовой, халькопирит-бур-нонитовой, золото-сульфовисмутиновой, золото-теллуридной с обильным развитием сульфосолей Си, В1, РЬ, Аз, ЯЬ, А§. Они имеют пестрый минеральный состав (более
50 минералов) и наиболее продуктивны на золото и серебро. Типоморфным элементом сульфосольной стадии является медь. Зоны концентрирования меди располагаются в центральной части Дарасунского месторождения. Максимум тяготеет к интрузии гранодиорит-порфиров и узлу пересечения рудных жил с дайками гранодиорит-пор-фиров. Главными элементами сульфосоль-ной стадии минерализации Теремкинского месторождения являются медь, серебро и висмут.
Сульфоантимонитовая, или колчеданная (пострудная по М.С. Сахаровой) стадия минерализации, включающая кварц-антимонит-сульфоантимонитовую или галенит-сульфоантимонитовую, халцедон-карбонатную и кварц-барит-киноварную подстадии, характерна для Дарасунского месторождения и представлена рисовид-ным кварцем, карбонатом, антимонитом, реальгаром, аурипигментом, клейофаном, киноварью, баритом и др. Стадия характеризуется повышенным содержанием мышьяка в составе арсенопирита, для которой он является индикатором. Его содержание значительно увеличивается по мере удаления от интрузива, образуя зону высоких концентраций. Напротив, для Теремкинс-кого месторождения мышьяк не актуален, а индикатором является висмут.
Золото и серебро месторождения Дара-сун образуют комплексное геохимическое поле. Максимум его тяготеет к дайкам интрузий гранодиорит-порфиров, вытянутых в северо-западном и северном направлениях. Накопление золота, серебра, свинца происходило в жилах. Поля с максимальными и высокими концентрациями Аи, Си, РЬ и 7п тяготеют к средним и нижним горизонтам, а А§, Н§, W и А — к средним и верхним [8].
На Теремкинском месторождении, как и на Дарасунском, наиболее распространенными элементами являются Аи, А$, РЬ, Си, Ай, В, В1, в меньшей степени 7п. Геохимические поля золота и серебра имеют площадное распространение. Их максимумы не совпадают в связи с меньшей миграционной способностью золота.
Таким образом, для надрудных интервалов Дарасунской РМС характерны А§, ЯЬ, для подрудных — Аи, РЬ, 7п, Си. В1, Сг, N1, Со. Высокие концентрации Мо, Аи, А§, Си, как правило, приурочены к внутренним зонам, к периферии наблюдается их уменьшение, а для РЬ, 7п и В, напротив, увеличение содержаний присуще фланговым частям.
По генезису руды месторождений могут быть разделены на три типа: руды выполненных открытых полостей (жил) , метасоматические, преимущественно сери-цит-пирит-арсенопиритовые в виде измененных минерализованных зон дробления и их комбинации в виде прожилковых зон. Преобладающее развитие получили руды первого типа [8, 10].
Для Дарасунского месторождения характерны жильные стадии, жилы относительно просты по форме, выдержаны по простиранию и падению, для них типично чередование раздувов и пережимов. Их формирование приурочено к завершающей стадии сульфидно-кварцевой фазы. По ру-догенетическим параметрам его можно сопоставить с месторождением Кокпатас. Для Теремкинского месторождения присущи промежуточные прожилковые и жильные зоны с рассеянным золотом, аналогичные присутствующим на месторождениях Кы-зылкума. Более раннее рассеянное (дисперсное) золото метасоматически измененных минерализованных зон дробления Талатуя, образованное в пирит-арсенопиритовую стадию минерализации, по факторам рудо-генеза приближается к дисперсному золоту Карлина [9]. Оно имеет тесную связь с Fe, Я, Ай, а также с органикой, образуя метал-лоорганические комплексы.
Говоря о тесной связи геохимических и биогеохимических процессов, об участии органического вещества в трансформации и образовании генетических связей с рудными составляющими, предлагаем комплексную биогеохимическую модель рудооб-разования для Дарасунского рудного узла.
Измененные осадочные породы протерозоя, содержащие остатки строматолитов и онколитов, могут свидетельство-
вать о том, что в протерозойское время на территории Дарасунского рудного поля существовал мелководный бассейн с многочисленной биотой. Специфика древних бассейнов Забайкалья способствовала широкому развитию микроорганизмов и стро-матолитовых построек, которые в условиях мелководья распространялись на огромных площадях. Первоначальное накопление золота и других рудных компонентов, поступающих в приповерхностную зону как с магматическим материалом в интрузивном и эффузивном режимах, так и с гидротермами, производилось циано-бактериаль-ными матами. К числу происходящих в них биологических процессов следует отнести цикличный диагенез в биотически контролируемой среде бассейна седиментации, биотические трансформации рудных компонентов в окислительно-восстановительных условиях, их сорбцию и биосорбцию на созданных микроорганизмами биогеохимических барьерах.
Вначале группой бактерий концентрировались в больших количествах Fe, Си, Аз, в меньшей степени В1, Сг, N1, Со, Мо, широко распространенные в подрудных интервалах (полиметаллическая стадия ру-дообразования). По всей вероятности, Ag и Аи либо опосредованно в меньшей мере накапливались другой группой бактерий, либо осаждались в результате хемосорбции на свежеобразованных минералах Си, Fe и Аз. Практически на всех месторождениях золото-сульфидно-кварцевой формации сообщества бактерий приводили к аккумуляции рудообразующих элементов. Далее следовали процессы сульфатредукции ци-анобактериями Fe, Си, Аз в виде сульфидных минералов. РЬ и 7п, явно присутствующие в гидротермах, видимо, либо с первыми возгонами в виде пепла уходили в атмосферу, либо, не реагируя и не участвуя в сульфатредукции, переходили транзитом в виде карбонатов или окислов ( галенит-сфалеритовая подстадия). Обилие выделяемой серы создавало первичный повышенный геохимический фон, достаточный как для образования основных сульфидов Fe, Си, Аз, так и для тиосульфатов А§ и Аи.
Помимо этого, могли образовываться устойчивые металлоорганические комплексы золота с углеродом в составе гуминовых и фульвиокислот.
Метасоматические процессы в виде твердофазной и жидкофазной миграций во время вулканической переработки протерозойских пород раннепалеозойскими ультраосновными, основными и кислыми магмами ( комплекс метаморфизованных габброидных и ультраосновных пород, инъецированный гранитоидной магмой) приводили к радиохимическим преобразованиям или разложению накопленных сульфидов и выносу рудных компонентов в виде тиосульфатных, хлоридных и гуминовых комплексов через поры и трещины пород. В результате полицикличного многократного перераспределения рудных составляющих, о чем свидетельствуют зоны повышенных содержаний и переходные зоны, образовывались жильные и штокверковые структуры. Их образование могло быть связано как с процессом отложения рудных компонентов в пустотах и трещинах, так и с ме-тасоматическим выносом одних элементов и привносом других. В последнем случае, как правило, кварц, Fe и Си не трансформировались, а выносились, в основном, Са, М§, А1 — элементы с малыми радиусами. Их сменяли РЬ, 7п, а также золото в составе органического комплекса. Водород из разрушенного металлоорганического комплекса связывался с кислородом и переходил в состав окислов и гидроокислов, а оставшийся углерод выносился либо в виде эма-наций СО, СО2, либо в составе растворов НСО3 -, СО3 2-.
В среднепалеозойское-раннемезозой-ское время происходила циркуляция постоянно действующих, сменяющих друг друга по составу кисло-средне-щелочных интрузий в зоне тектономагматической активности. С ней связан привнос рудного материала (золото, как правило, связано с гранитами, но непосредственно рудообра-зующими они не являются), вынос (трансформация) хлоридных и металлооргани-ческих комплексов из ранее существующих пород, а также продолжение процессов
твердофазной и жидкофазной миграции, направленных на вхождение рудных компонентов в кристаллические решетки пород. Под действием высоких температур, давления, направленных физических (тектонические напряжения) и химических процессов, разрушающих связи органогенного углерода с золотом, последнее частично переходило в самородное состояние (кварц-пирит-халькопиритовая золотоносная подстадия). Доказательством этого могут служить частичная графитизация, многократная перекристаллизация пород, наличие тяжелых фракций углерода.
В средне-позднеюрский этап, связанный с активным вулканизмом на территории Дарасунского рудного узла, на что указывает комплекс вулканогенных пород средне-позднеюрского возраста, происходило образование сульфосольной стадии рудогенеза, включающей пирит-арсенопи-ритовую ( частично золотоносную) и пир-ротин-тетраэдрит-бурнонит-халькопирит-золото-теллуридно-сульфовисмутитовую (основная золотоносная) подстадии. В это время происходило обильное развитие сульфосолей (сульфидов, теллуридов, антимонита) Си, В1, РЬ, Ай, ЯЬ, А§, имеющих пестрый минеральный состав, за счет распавшихся хлоридных и органометалли-ческих комплексов и привнесенного вулканического материала в виде серы, теллура, мышьяка. На определенных стадиях углерод терял свою форму, и золото, входящее в состав металлоорганических комплексов, связывалось с сульфидами и арсенидами.
Во времена поздней юры — раннего мела на территории узла наблюдалась спокойная континентальная обстановка осад-конакопления. В многочисленных реках, озерах, болотах происходило накопление песчано-глинистого материала с обилием органических остатков, существовавших в то время.
Огромные конуса выноса, формировавшиеся в межгорных долинах, накапливали крупнообломочный материал в виде конгломератов. При этом продолжалась периодически активная вулканическая деятельность магм средне-кислого состава
(предполагаемый ларамийский золотоносный вулканизм), несущих с собой рудоносные гидротермы как вновь поступающих рудных элементов, так и трансформированных из ранее образованных пород. Прослои органогенного вещества являлись отличными биосорбентами металлических элементов и комплексов и фиксировали их в субвулканических телах фельзитов (особенностью фельзитов является интенсивное окварцевание) и кварцевых жилах (кварц-антимонит-сульфоантимонитовая, халцедон-карбонатная и кварц-барит-киноварная подстадии). Золото укрупнялось за счет органического углерода, переходило в самородную форму и далее связывалось с другими элементами в неорганической фазе. При этом органическая составляющая была практически полностью израсходована на перевод и укрупнение золота.
В послемеловой период происходило гипергенное (при активном участии бактерий и растительных сообществ) разрушение золотосодержащих выходов и транспортировка, в основном, речным стоком. Россыпное золото связано с русловыми и террасовыми отложениями современных долин, расположенных вблизи коренных месторождений и рудопроявлений.
Таким образом, можно предположить наличие трех основных генетических этапов золотообразования. Первый этап перераспределения рудного вещества и создания зон с повышенным содержанием элементов включает:
1) аккумуляционное накопление и сорбирование биотой рудных компонентов, привносимых магматическими флюидами в мелководные бассейны седиментации;
2) образование сульфатредуцирующих циано-бактериальных комплексов, моби-лизирующих и фиксирующих окислительные и восстановительные (редуцирующие) процессы;
3) перевод биотой золота в мобильные формы, его транспортировка при помощи фульвио- и гуминовых кислот в составе ме-таллоорганических комплексов, сорбция на геохимических барьерах. Роль биоты на первом этапе определяющая.
Второй этап — при повышенных температуре и давлении, действии растворов и тектонических напряжений, углерод терял свою форму, связи в металлоорганических комплексах разрушались и при наличии вулканической деятельности золото имело возможность образовывать соединения с серой и мышьяком в виде сульфидов и ар-сенидов.
Третий этап — экранирование сульфидного и укрупнение самородного золота прослоями органического вещества высших растительных форм. Фиксированное золото далее связывалось с другими элементами в неорганической фазе.
Для месторождения Дарасун нами определены второй и третий генетические этапы. За счет активного окисления хлором, тиосульфатами и кислородом происходила интенсивная дегидротация и органический углерод не успевал преобразовываться в битумные и керогеновые фракции и создавать металлоорганические комплексы. Важную роль играли твердофазные процессы. При активной вулканической деятельности определяющей стала возможность образовывать соединения с серой и мышьяком в виде сульфидов и арсенидов и иметь связь с другими элементами в неорганической фазе.
Напротив, для месторождения дисперсного золота Талатуй определяющими стали первый и второй генетический этапы.
Аккумуляция, биосорбирование, образование сульфатредуцирующих комплексов происходило при активном участии биоты. Трансформирующие процессы для рудооб-разующего вещества происходили также в биогенной фазе. Месторождение связано с органическими комплексообразователями. Талатуй характеризуется начальными стадиями оруденения в диапазоне от палеозоя до мезозоя. Отсутствие третьего этапа (укрупнение и сорбирование золота) проявилось в форме дисперсного золота.
Теремкинское месторождение в виде метасоматической зоны характеризуется промежуточным положением и определяется вторым генетическим этапом.
Говоря о генезисе Дарасунского рудного узла, необходимо иметь в виду сложнос-тадийный многокомпонентный комплекс в виде рециклинга. Рециклинг — это направленный процесс, приводящий к этапному образованию (концентрированию) золота. Баланс тектономагматических, биотических и твердофазных процессов определял тенденцию и приводил к рудогенезу. При этом органический комплекс располагался и работал в верхней части земной коры, неорганический — в нижней. В зоне их пересечений наблюдаются конкурирующие процессы в виде осаждения и новой мобилизации рудного вещества.
Литература
1. Аферов Ю.А. Структура Дарасунского рудного поля // Геология и металлогения Дарасунского рудного поля. Чита: Изд-во Забайкальск. Фил. Геогр. Об-ва СССР, 1971. Вып. LII. С. 11-22.
2. Билибин Ю.А. Основные черты эндогенной металлогении Восточного Забайкалья // Материалы по эндогенной металлогении Советского Союза. (тр. ВСЕГЕИ), Госгеолтехиздат, 1953: (Избр. тр., Т. 3. М., Изд-во АН СССР, 1961. С. 319-365.
3. Генетические реконструкции эндогенных рудообразующих систем: сб. научн. тр. Новосибирск: СО АН СССР, 1982. 143 с.
4. Геологическая карта Читинской области. М-б 1:500000 / отв. ред. И.Г. Рутштейн. — М.: МПГИТ, 1992. 23 л.
5. Геологическое строение Читинской области: Объяснительная записка к геологической карте м-ба 1:500000 / отв. ред. И.Г. Рутштейн, Н.Н. Чабан. Чита, 1997. 239 с.
6. Геология и металлогения Дарасунского золоторудного поля / отв. ред. В.Г. Звягин, А.И. Сизиков. Чита: Изд-во Забайк. Фил. Географ. О-ва СССР, 1971. Вып. 52. 147 с.
7. Старченко В.В. Краткий очерк геологического строения Центрального Забайкалья: материалы по геологии и полезным ископаемым Читинской области. М., 1963. Вып. 1. С. 3-15.
8. Тимофеевский Д. А. Геология и минералогия Дарасунского рудного региона // Труды ЦНИГРИ. 1972. Вып. 98. 260 с.
9. Секисов А.Г., Зыков Н.В., Королев В.С. Дисперсное золото. Геологический и технологический аспекты. Чита: ЧитГУ, 2007. 270 с.
10. Спиридонов А.М. Геолого-промышленная характеристика золото-рудных месторождений Читинской области: матер. регион. конф. геологов Сибири, Дальнего Востока и Северо-Востока России. Т. 2. Металлогения и полезные ископаемые. Томск, 2000. С. 145-147.
Коротко об авторе_
Барабашева Е.Е., канд. геол.-минер. наук, доцент каф. «Гидрогеология и инженерная геология», ст. науч. сотрудник, Геологический научный центр ЗабГУ
Раб. тел.: 8 (3022)35-58-56
Научные интересы: геоэкология, биогеохимия, охрана геологической среды, музееведение
_Briefly about the author
E. Barabasheva, senior Research assistant of Zabai-kalsky State University Geological Scientific Centre, Candidate of Geological and mineralogical Sciences, assistant professor
Scientific interests: geoecology, biogeochemistry, geological environment protection, museum studies
