CC BY
18
УДК: 550 (552.3)
благороднометальный ресурсный потенциал терригенных отложений
башкирского мегантиклинория
В работе приводятся материалы о рудоносности черносланце-вых отложений и конгломератов, распространенных в пределах Башкирского мегантиклинория. Дано описание выделенных рудоносных зон в черносланцевых породах и конгломератах средне-рифейского возраста. На основе анализа содержаний благородных металлов в терригенных породах нижнего и среднего рифея из стратотипиче-ских разрезов и одновозрастных им осадочных образований, приуроченных к тектоническим зонам, установлена их благороднометальная геохимическая специализация и показана перспективность на обнаружение объектов с повышенными содержаниями элементов платиновой группы и золота. Выявлена «индикаторная» роль родия. Делается вывод о том, что потенциально рудоносные зоны в терригенных отложениях Башкирского мегантиклинория сформировались в результате многоэтапных полигенных процессов, обусловленных развитием плю-мов в рифейское время.
Ключевые слова: Башкирский мегантиклинорий, чер-носланцевые отложения, элементы платиновой группы, самородное золото, сульфиды, геохимическая специализация, стратотипические разрезы, тектонические зоны, магматические породы, метаморфизм
© S.G.Kovalev1, S.S.Kovalev2
noble metal resource potential of terrigenous deposits of the bashkir meganticlinorium
This paper considers materials on the black shale deposits and ore-bearing conglomerates spread within the Bashkir Meganticlinorium and describes mineralized zones established in Middle Riphean black shale rocks and conglomerates. Based on the content analysis of noble metals in Lower and Middle Riphean clastic rocks of the stratotype sections and coeval sedimentary units confined to tectonic zones, the paper determines their noble metal geochemical specialization and shows them to be promising for finding the sites with higher contents of platinum group elements and gold. The "indicative" role of rhodium is shown. It is concluded that the potentially mineralized zones in clastic sediments of the Bashkir Meganticlinorium have been formed as a result of multi-stage processes due to the development of polygenic plumes in the Riphean time period.
Key words: Bashkir Meganticlinorium, black shale deposits, platinum group elements, native gold, sulfides, geochemical specialization, stratotype sections, tectonic zones, igneous rocks, metamorphism
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII.................
© С.Г. Ковалев,
доктор геолого-минералогических наук, заместитель директора, Институт геологии Уфимского научного центра РАН, ул. К. Маркса, 16/2,
450077, г. Уфа, Российская Федерация
© С.С. Ковалев,
младший научный сотрудник, Институт геологии Уфимского научного центра РАН, ул. К. Маркса, 16/2,
450077, г.Уфа, Российская Федерация, e-mail: [email protected]
Institute of Geology
Ufa Scientific Centre
Russian Academy of Sciences,
16/2, ulitsa K. Marksa,
450054, Ufa, Russian Federation,
e-mail: [email protected]
2Institute of Geology Ufa Scientific Centre Russian Academy of Sciences, 16/2, ulitsa K. Marksa, 450054, Ufa, Russian Federation
С.г. Ковалев, С-С. Ковалев //////////шт/т^
Введение. В последние десятилетия в различных регионах мира были открыты месторождения благородных металлов неизвестных ранее типов в углеродсодержащих осадочно-метаморфических комплексах, которые к настоящему времени относятся к одному из самых перспективных типов месторождений золота и платиноидов. Эти образования имеют широкое географическое распространение и приурочены к различным возрастным уровням, от протерозоя до раннего мезозоя [1—2]. Выявленные месторождения различаются между собой по масштабности оруденения, морфологии рудных тел, интенсивности гидротермально-метасоматической проработки вмещающих пород и, как следствие, по концентрации полезных компонентов. Кроме того, значительный интерес во всем мире по-прежнему вызывают грубообло-мочные породы (конгломераты) в связи с более чем 100-летней эксплуатацией комплексного платино-золото-уранового месторождения Витватерсранд (ЮАР), которое к настоящему времени обеспечивает от 25 до 50% добываемого в мире золота.
В пределах Башкирского мегантиклино-рия углеродсодержащие отложения широко распространены. В виде горизонтов переменной мощности они установлены в бурзянской (ЯР1) и юрматинской (ЯР2) сериях — в составе большеинзерской, суранской и юшин-ской свит нижнего рифея и практически во всех свитах среднего рифея. Грубообломоч-ные породы также присутствуют на нескольких стратиграфических уровнях (ЯР1, ЯР2, V), но наиболее перспективными, по нашему мнению, являются грубообломочные породы, входящие в состав машакской свиты (ЯР2), обнажающиеся на хребте Большой Шатак.
Проведенные исследования показали перспективность данных пород на комплексное благороднометальное оруденение.
Геологическое строение перспективных зон. Улуелгинско-Кудашмановская зона приурочена к Юрюзано-Зюраткульскому разлому
и сложена породами среднерифейского возраста (см. рис. 1). Ранее здесь была выявлена Аи-Аё-и-ТИ-КЕЕ минерализация в сложно-дислоцированных углеродсодержащих сланцах, которые пространственно ассоциируются с магматическими породами основного состава [3—5]. В результате детального изучения были обнаружены многочисленные новообразованные минералы: сульфиды (пирит, пирротин, халькопирит, галенит, сфалерит); самородные элементы (Аи, 8п, РЬ, Аё); соединения, близкие к фурутобеиту (Си, Аё)6РЬ84; промежуточные нестехиометричные соединения ряда халькопирит (СиРе82) — ленаит (АёРе82); соединения ряда (Аё, Ре)п(8, 8е) т — (Аё, Ре)п(8, Те)т, а также уранинит, коффинит, ураноцирцит, торит урановый, монацит и неидентифицированные редкоземельные фазы. Самородное Аи было обнаружено в пробе-протолочке из будинированной кварцевой жилы [5]. Золото высокопробное, микрозондовым методом в его составе обнаружены Си (0,21-0,41 вес. %) и А (4,58-6,50 вес. %).
Суран-Ишлинская площадь расположена на левобережье р. Большой Инзер в зоне Караташского и Зюраткульского региональных разломов (см. рис. 1), где распространены углеродсодержащие сланцы, алевролиты и карбонатные породы суранской свиты (ЯР1). Прожилково-вкрапленное карбонат-кварц-сульфидное оруденение развито в зонах дробления и морфологически представлено линейной минерализованной зоной, вытянутой в северо-восточном направлении. Пробуренные скважины вскрыли глинистую кору выветривания по углеродистым кварц-серицит-хлоритовым сланцам, долеритам и карбонатным породам, мощность которой варьирует от 53,6 м до 325,0 м. По результатам химико-спектрального анализа содержание Аи в породах изменяется в пределах от 0,5 до > 2,0 г/т (в единичных пробах установлено 3,05, 5,31 и 27,29 г/т). В коре выветривания обнаружены самородное Аи и аурикуприд (Си3Аи) [6].
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/
/ 2015, том 20, № 1 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
Рис. 1. Геологическая схема Башкирского мегантиклинория и местоположения изученных черносланцевых разрезов: 1 - тараташский метаморфический комплекс; 2 - айская свита (ЯП), 3 - саткинская и бакальская свиты нерасчлененные (ЯП); 4 - большеинзерская, суранская и юшинская свиы нерасчлененные (ЯП); 5 - терригенные отложения нерасчлененные (ЯР2); 6 - вулканогенно-осадочные отложения нерасчлененные (ЯР2); 7 - зигальгинская свита (ЯР2); 8 - Кусинско-Копанский комплекс (ЯР2); 9 - верхнерифейские отложения нерасчлененные; 10 - вендские отложения нерасчлененные; 11 - палеозойские отложения нерасчлененные; 12 - метаморфические комплексы нерасчлененные; 13 - ультраосновные породы; 14 - гранитоиды; 15 - изученные разрезы и комплексы (1 - Улуелгинско-Кудашмановский; 2 - Интуратовский; 3 - Суран-Ишлинский; 4 - Узянско-Кагармановский; 5 - Шатакский)
Интуратовская зона расположена и черных углеродсодержащих сланцев с серы-
в 3,5 км южнее с. Ишля (Белорецкий район ми доломитами и доломитизированными
Республики Башкортостан) в полосе развития алевропесчаниками (см. рис. 1). Здесь же при-
отложений суранской свиты (ЯР1), которые сутствуют кварцевые жилы мощностью до
представлены переслаиванием темно-серых 1—1,5 м, в которых содержится 2,2—2,4 г/т Аи
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ / ^^
/ 2015, том 20, № 1....................................................................
С.г. Ковалев, СС. Ковалев /ШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШ
и 2,66-3,0 г/т Аё, а в пробах-протолочках были обнаружены 20 знаков мелкого (от 0,225x0,075 до 0,125x0,075 мм) золота неправильно-комковатой, уплощенно - изометрич-ной формы с неровно-ноздреватой поверхностью [7].
Узянско-Кагармановская зона расположена в восточной части Башкирского меган-тиклинория, в полосе развития пород авзян-ской (ЯР2) и зигазино-комаровской (ЯР2) свит, вблизи контакта докембрийского разреза Башкирского мегантиклинория с палеозойским обрамлением (см. рис. 1). Породы зоны представлены переслаиванием глинистых сланцев, мелкозернистых кварцитопес-чаников и углеродсодержащих сланцев. В химическом составе последних было установлено 1,0-3,21 г/т золота и 0,4-0,8 г/т серебра при повышенных количествах платиноидов (Р1 - 20-270, Рё - 10-140, Яи - 5-70, ЯИ -1-5 мг/т) [8].
Машакский комплекс (свита) представляет собой естественную ассоциацию стратифицированных вулканогенно-осадочных образований, пород жерловой, субвулканической и дайковой фаций. Стратифицированные образования комплекса слагают моноклиналь на юго-восточном крыле Ямантау-ского антиклинория, осложненную дизъюнктивными нарушениями и мелкой складчатостью. В южной части Ямантауского анти-клинория возрастным аналогом машакских отложений считаются вулканогенно-оса-дочные образования шатакского комплекса (свиты). Толщи локализуются на восточном крыле Ямантауского антиклинория, где с угловым несогласием перекрывают юшинскую свиту нижнего рифея и постепенно сменяются зигальгинскими кварцитами. Среди слагающих шатакский комплекс пород выделяются стратифицированная вулканогенно-оса-дочная ассоциация, а также образования субвулканической и дайковой фаций [9]. Осадочные породы слагают около 25—45% его объема и представлены преимущественно грубозер-
..............ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ
нистыми разностями: конгломератами и песчаниками, реже алевролитами, сланцами и известняками. Конгломераты развиты на нескольких стратиграфических уровнях. Они присутствуют в основании разреза (кузъел-гинская подсвита) и центральной части свиты (каранская подсвита).
В монофракциях гематита, отобранных из цемента конгломератов нижней толщи кузъелгинской подсвиты атомно-абсорбцион-ным методом, было установлено до 10,77 г/т золота и 1,12 г/т серебра, а в валовых пробах содержание Аи составляет 1,8 г/т, Аё - 1,4 г/т, Р1 - до 1,25 г/т, Рё - до 0,35 г/т, при массовой доли железа - 8,22% [10]. В верхней толще выделяются до трех горизонтов валунно-галечных конгломератов суммарной мощностью около 50 м в переслаивании с потоками базальтов и пластовыми телами долеритов, перекрывающихся в верхней части разреза риолитами. Рудная минерализация, приуроченная как к цементу, так и к галькам, представлена идиоморфными кристаллами магнетита размером 0,5—2 мм, в монофракции которого содержание золота составляет 4,9 г/т, серебра - 0,2 г/т. В валовых пробах концентрации благородных металлов достигают (в г/т): Р1 до 1,75, Рё до 0,30, Аи до 2,15, Аё до 5,25 — при массовой доле железа 6,54% [10].
Кроме железоокисной минерализации, в конгломератах выявлены самородные золото и серебро, нигглиит (Р18п3), гессит (ТеАё2), пирит (Ре82), халькопирит (СиРе82), борнит (Си5Ре84), сфалерит (2п,Ре)8, халькозин (Си28), бетехтинит (Си21РЬ2815), пентландит (Ре,№)988, соединения селена с мышьяком и теллура с железом [6].
Геохимическая специализация терриген-ных комплексов. Для выявления ресурсного потенциала терригенных отложений Башкирского мегантиклинория нами было проведено изучение геохимической специализации пород нижнего и среднего рифея из стратотипи-ческих разрезов («фоновые» содержания)
и одновозрастных им осадочных образований, охарактеризованных выше.
Содержания элементов платиновой группы (ЭПГ) и Аи определены методом 1СРМ8 в ЦИИ ВСЕГЕИ (аналитики В.А. Шишлов, В.Л. Кудрявцев; пределы обнаружения ЭПГ и Аи — 0,002 г/т).
Полученные результаты сводятся к следующему:
— для «неизмененных» ЯР1 и ЯР2 тер-ригенных пород характерна четко выраженная Рё геохимическая специализация (см. рис. 2). По отношению к содержанию Рё в континентальной коре [11] его количества в сланцах раз-личных уровней КР1 и ЯР2 весьма стабильны и составляют в среднем ~ 40—100 (для Р1 этот параметр составляет 2—13, Яи - 2-25, 1г - 6-25);
— нормализованные содержания Аи в «неизмененных» терригенных по-родах ЯР1 и ЯР2, напротив, близки к коровым, варьируя в пределах 0,63-2,46;
— отличительной чертой «фоновых» содержаний ЭПГ в породах нижнего и среднего рифея является отсутствие КЬ, значимых количеств которого не установлено ни в одном из 116 проанализированных образцов.
Рис. 2. Нормализованные содержания благородных металлов в сланцевых толщах ранне- и среднери-фейского возраста из стратотипических разрезов западного склона Южного Урала (образцы из коллекции Э.З. Гареева). Континентальная кора по [11]
Данные о содержаниях ЭПГ и Аи в «неизмененных» образованиях рифея сопоставлены с концентрациями этих элементов в породах Интуратовской, Улуелгинско-Кудаш-мановской зон и Шатакского комплекса. В результате выявлены значительные различия в распределении ЭПГ и Аи между «неизмененными» образованиями и их метамор-физованными аналогами. Так, для низкоуглеродистых глинистых и карбонатно-глинистых сланцев Интуратовской зоны характерна Рё-КЬ специализация, а параметр Р1;/Рё на порядок выше, чем в «неизмененных» породах этого же стратиграфического уровня. Нормированные содержания 1г в различных породах этой зоны различаются на 3 порядка (рис. 3). На перераспределение ЭПГ в процессе метаморфизма отчетливо указывают и повышенные содержания Р11, Рё и 1г в кварцевых жилах, секущих сланцы Интуратовской зоны (см. рис. 3). Определенное своеобразие в распределении нормированных на континентальную кору содержаний Аи и ЭПГ устанавливается и для терригенных пород Шатакского комплекса. Для них характерна Рё-Р^КЬ- и Р1-Рё-КЬ-специализация при величине Р1/Рё от 0,66 до 1,38. Смена типа благороднометаль-ной специализации терригенных пород с Р1-Рё на Рё-Р1 хорошо коррелирует с материалами, полученными при изучении рудоносно-сти докембрийских конгломератов Шатак-ского комплекса, в которых была выявлена О$-Рё-Р1;-специализация пород при Р1/Рё ~4 [10].
Генезис благороднометальной геохимической специализации терри-генных пород. Генетическая природа благороднометальной геохимической специализации как «неизмененных» терригенных образований нижнего и среднего рифея Башкирского мегантикли-нория, так и приуроченных к тектоническим зонам их стратиграфических аналогов, выявляется при анализе распределения нормированных на примитивную мантию [12] содержаний Аи и ЭПГ в породах магматических
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /
/21
2015, том 20, № 1
С.г. Ковалев, СС. Ковалев /ШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШШ
1г Ки ^ Р\ Рс1 Аи
П5
1г Ри Р!1п рг Рс1 Аи
Рис. 3. Средние нормализованные содержания благородных металлов в терригенных отложениях (а - Интуратовская зона, б - Улуелгинско-Кудашмановская и Узянско-Кагармановская зоны, в - Шатакский комплекс) и магматических породах рифейского возраста (серая заливка): 1-3 - Интуратовская зона (1 - жильный кварц; 2 - карбонатно-глинистые сланцы; 3 - углеродс-одержащие сланцы); 4 - углеродсодержащие сланцы, Узянско-Кагармановская зона; 5 - углеродсодер-жащие сланцы Улуелгинско-Кудашмановская зона; 6-8 - Шатакский комплекс (6 - сланцы; 7 - песчаники; 8 - конгломераты). 4 по [8]
комплексов рифейского возраста, распространенных в пределах Башкирского меган-тиклинория (см. рис. 3). Для них характерно четко выраженное обогащение Аи, Рё, Р1 и КЬ по отношению к примитивной мантии, что свидетельствует о значительном рудогенери-
..............ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ
рующем потенциале этого типа магматизма. По сравнению с содержаниями благородных металлов в «эталонных» составах пикритов и коматиитов [13] южноуральские пикриты в значительной степени обогащены Рё и КЬ при близких (либо незначительно больших) количествах Аи, Р11, Яи и 1г. Это указывает на специфику южноуральской магматической провинции, а значительные вариации содержаний Р11, Рё и Аи свидетельствуют об их подвижности в процессах внутрикоровой дифференциации.
Сопоставление графиков нормированных содержаний ЭПГ в терригенных и магматических породах рифея Башкирского меган-тиклинория (см. рис. 2—3) показывает, что в первую очередь они различаются наличием/ отсутствием КЬ. Из этого следует, что КЬ может являться индикатором геохимической специализации как «неизмененных» терри-генных пород стратотипических разрезов, в которых он отсутствует, так и метаморфизо-ванных осадочных образований, приуроченных к тектоническим зонам, где его количество фиксируется инструментальными методами.
Согласно современным геодинамическим построениям, западный склон Южного Урала в раннем и среднем рифее (мезопроте-розое) являлся частью Волго-Уральского сегмента палеоконтинента Балтики [14]. Проявление на указанной территории в раннем ри-фее плюмовых процессов [15] привело к формированию интракратонного прогиба и внедрению в зоны конседиментационных разломов многочисленных интрузий (пикриты, габбро-долериты). Собственно рифтогенный этап начала среднего рифея характеризовался уже линейно сконцентрированным растяжением литосферы [16], что привело в пределах западного склона Южного Урала и прилегающей части Русской плиты к формированию серии грабенообразных структур с максимальным развитием интрузивного магматизма и вулканизма [17]. Процессы плавления
REFERENCES
01, tom 20,
№ 1
НАУК РБ
%,
20, № 11
