CC BY
93
УДК 553.2:551.243
В.И. Старостин1, Д.Р. Сакия2
ЭВОЛЮЦИЯ ВЗГЛЯДОВ НА ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВИТВАТЕРСРАНД
Модели происхождения золоторудного месторождения Витватерсранд можно объединить в две группы — россыпную и гидротермальную. Различия этих моделей заключаются в интерпретации степени участия седиментационных или гидротермальных процессов, а также источника золота. Анализ данных показывает, что месторождение Витватерсранд включает комплексное (ураново-золоторудное) оруденение полигенного и полихронного происхождения. Первичный рудоносный материал этого месторождения имел безусловно мантийную природу и концентрировался в зеленокаменных поясах в земной коре, затем он был извлечен из продуктов выветривания зеленокаменных поясов, транспортирован и концентрирован флювиальными процессами в рифах как обломочный тяжелый минерал. Позднее он местами был ремобили-зован и переотложен гидротермальными процессами. Перекристаллизация золота произошла после образования тухолита.
Ключевые слова: Витватерсранд, золото россыпное, полигенное, полихронное, уран, ту-холит.
Models of the origin of the Witwatersrand gold deposit can be divided into two groups: placer and hydrothermal. Differences in their versions lie in interpretation of the degree of participation of sedimentary or hydrothermal processes and the source of gold. Analysis of the available data shows that the Witwatersrand deposit includes a complex (uranium-gold) mineralization of the polygenous and polychromous nature. Primary ore-bearing material of this deposit was obviously derived from the mantle and concentrated in greenstone belts of the Earth's crust. The material was subsequently extracted from weathering products of the greenstone belts, transported and concentrated by fluvial processes as detrital heavy mineral in reefs. At later stages, it was remobilized and redeposited in some places by hydrothermal processes. Recrystallization of gold postdated the formation of thucholite.
Key words: Witwatersrand, gold placer, polygenous, polychromous, uranium, thucholite.
Введение. Начиная с открытия золоторудного бассейна Витватерсранд в 1886 г. здесь добыто уже свыше 50 тыс. т золота. Самые первые публикации, связанные с ним, посвящены в основном описанию местоположения, масштабу, вмещающим породам и экономике этого рудного поля, а также прогнозу продолжения золотоносных конгломератовых рифов на глубину. К концу ХХ в. уже были опубликованы основные материалы, посвященные стратиграфии и структуре золотоносных толщ, а также работы, в которых рассматривалось происхождение золоторудных месторождений в этом рудном поле. Однако генезис этого уникального объекта все еще активно обсуждается. Этот вопрос изучали многие исследователи как за рубежом (Р. Гибсон, Р. Гольдфарб, С. Джолли, К. Дэвидсон, Л. де Лонэ, В. Минтер, Д. Претори-ус, П. Рамдор, В. Реймольд, И. Робб, Г. Филипс, Н. Фриммель, Д. Халлбауэр, М. Шидловски и др.), так и в России (М.М. Константинов, А.А. Маракушев, М.А. Михайлов, Ю.Г. Сафонов, М.И. Симанович, В.И. Смирнов, Н.А. Шило, А.Д. Щеглов и др.).
Отметим, что бассейн Витватерсранд фактически включает несколько рудных полей с множеством ру-
доносных горизонтов. Но в научной литературе чаще используется термин «месторождение Витватерсранд». Хотя золотодобывающая промышленность в этой провинции уже прошла зрелую стадию развития, это месторождение остается крупнейшим золоторудным объектом в мире. Предлагаемые в последнее время модели его происхождения можно объединить в две группы — россыпную и гидротермальную. Но существуют разные варианты этих моделей. Большинство зарубежных геологов рассматривают его как россыпное месторождение, преобразованное при последующих тектонических деформациях и метаморфизме зеленосланцевой фации с локальной перегруппировкой рудообразующего вещества. Различия этих моделей заключаются в интерпретации степени участия седиментационных и гидротермальных процессов, а также источника золота.
Геологическое строение. Фундамент Витватерс-рандского региона сложен архейскими гранит -зеленокаменными породами, которые теперь обнажаются вокруг гранитоидного купола Иоган-несбург ^птте1, 2005]. Этот фундамент стабилизировался около 2,7 млрд лет назад (л.н.) в виде
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии, геохимии и экономии полезных ископаемых, заведующий кафедрой, профессор, докт. геол.-минерал. н.; e-mail: star@geol.msu.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра геологии, геохимии и экономии полезных ископаемых, ст. науч. с., канд. геол.-минерал. н.; e-mail: dibras@geol.msu.ru
Каапваальского кратона, представляющего собой крупный блок первичной континентальной коры, сложенной мигматито-гнейсами, гранитогнейсами и гранитами (3,7—2,5 млрд лет). Среди бассейнов, возникших в пределах Каапваальского кратона, наиболее значимым является бассейн Витватерс-ранд (320x160 км), вытянутый в северо-восточном направлении в результате орогенического сжатия вдоль краев кратона. На космических снимках этого региона хорошо видна древнейшая и крупнейшая на Земле импактная структура, связанная с падением гигантского метеорита примерно 2,02 млрд л.н. Предполагается, что первоначальный диаметр этой структуры достигал 250—300 км [Hayward et al., 2005]. Выделяющийся здесь Вредефортский купол представляет собой центральную часть одноименного кратера. Ядро купола (диаметр около 40 км) сложено гранулитами и амфиболитами. Перекрывающие купол древнейшие вулканогенно-осадочные породы были подвергнуты региональному метаморфизму зеленокаменной фации около 3,1 млрд л.н. Метаморфизм пород в районе ядра купола достигает эпидот-амфиболитовой фации, вероятно, в связи с раннепротерозойским мощным импактным событием [Перчук и др., 2002].
В пределах Витватерсрандского бассейна выделяется 7 крупных рудных полей — Евандер, Восточный Ранд, Центральный Ранд, Западный Ранд, Карлетонвилл, Клерксдорп и Велком (рис. 1). Кроме того, в некоторых работах упоминаются также три поля меньшего масштаба, расположенные на западном фланге Вредефортского купола в центральной части бассейна. Литостратиграфическая корреляция между разными золоторудными полями в Витва-терсрандском бассейне представляет собой сложную задачу. Для того чтобы избежать путаницы в этом вопросе, целесообразно пользоваться терминологией в соответствии с рекомендациями Южноафриканского стратиграфического комитета [SACS..., 1980]. По данным южноафриканских геологов [Hallbauer, Barton, 1987], на кристаллическом фундаменте этого бассейна несогласно залегают конгломераты и лавы группы Доминион (возраст около 3,07 млрд лет). В базальной терригенной толще отмечены прослои конгломератов (группа Доминион Риф) с обильным уранинитом и пиритом, но с низким содержанием золота. Породы, залегающие на эрозионной поверхности этой группы, выделяются теперь как супегруппа Витватерсранд, которая подразделяется на группы Западный Ранд и Центральный Ранд. Мощность ме-таосадочных пород группы Западный Ранд (возраст ~2,98—2,91 млрд лет) достигает ~5150 м в пределах золотоносного участка Клерксдорп и уменьшается в северо-восточном направлении. Этот разрез делится на субгруппы Хоспитал-Хилл, Говермент и Джеппес-таун, различающиеся по соотношению сланцев и песчаников. Каждая субгруппа в свою очередь подразделяется на ряд формаций (свит).
Породы группы Западный Ранд несогласно перекрыты преимущественно осадочными образованиями группы Центральный Ранд (2,9—2,7 млрд лет). Этот разрез имеет максимальную мощность ~2900 м около Вредефортской импактной структуры. В этом разрезе тоже отмечается ряд циклов, начинающихся грубозернистыми кварцевыми породами на поверхностях размыва, но здесь песчаники и конгломераты преобладают, а сланцы присутствуют в подчиненном количестве. Разрез группы Центральный Ранд делится на субгруппы Иоганнесбург и Турффонтейн, сложенные кварцитами с прослоями золотоносных конгломератов.
Эти толщи перекрыты с угловым несогласием ультраосновными, основными, смешанными вулканогенными и осадочными породами позднеархейской супергруппы Вентерсдорп (2,7—2,5 млрд лет), которая также характеризуется весьма существенной золотоносностью и в настоящее время активно эксплуатируется. Вышезалегающая толща раннепротерозойской супергруппы Трансвааль (моложе 2,5 млрд лет) сложена обломочными и карбонатными породами.
Золоторудная минерализация. Рудные тела Вит-ватерсранда состоят из пачек золотоносных конгломератов, разделенных прослоями кварцитов и выделяемых в этом регионе как рудоносные рифы [Schidlowski, 1968]. Они приурочены к несогласиям внутри крупных толщ (рис. 2). В Западном Ранде известно 7 горизонтов с рудоносными рифами. Некоторые рифы, приуроченные к знаменитой свите Бонанза в кровле субгруппы Хоспитал-Хилл, все
Рис. 1. Кольцеобразное расположение Витватерсрандских золоторудных полей с типичными рифами вокруг Вредефортского купола, по [ДетоЫ е! а1., 2005]: 1 — основные рудные поля: I — Евандер, II — Восточный Ранд, III — Центральный Ранд, IV — Западный Ранд, V — Карлетонвилл, VI — Клерксдорп, VII — Велком; 2, 3 — супергруппа Витватерсранд: 2 — группа Центральный Ранд, 3 — группа Западный Ранд; 4 — группа Доминион; 5 — архейские
гнейсы
Рис. 2. Фото золотоносных конгломератов (темно-серое), залегающих под кварцитами (светло-серое) в рифе Вентерсдорп-Контакт (Витватерсрандское месторождение), по [Hallbauer, Barton, 1987]
еще успешно эксплуатируются в настоящее время. Однако наибольшая часть промышленных рифов приурочена к конгломератовым толщам Центрального Ранда. В нижней его части, выделяемой как субгруппа Иоганнесбург, заключено 5 горизонтов с рудоносными рифами (Бейса, Майн, Карбон-Лидер и др.). В следующей субгруппе Туффонтейн известны 2 горизонта (рифы Кимберли, Беатрикс, Бастард и др.). В вышезалегающих супергруппах Вентерсдорп и Трансвааль также есть локальные промышленные рифы (например, Вентерсдорп-Контакт и др.), сопоставимые с рифами в супергруппе Витватерсранд. Однако строение разреза супергруппы Вентерсдорп существенно отличается обилием вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород. Мощность рифов варьирует от 30 до 400 м, мощность отдельных пластов рудоносных конгломератов — от нескольких сантиметров до 3 м. Их протяженность составляет до 70 км по простиранию и до 8 км по падению.
В результате проведенного нами анализа разрозненных материалов выявлено, что всего в составе руд Витватерсранда обнаружено свыше 100 минералов — золото, серебро, сульфиды (пирит, пирротин, пент-ландит, халькопирит, сфалерит, галенит, кобальтин, саффлорит, арсенопирит, линнеит, штромейерит, дискразит, молибденит, глаукодот, герсдорфит, бра-воит и др.), сульфосоли (теннантит, прустит и др.), осмистый иридий, платиновые минералы, хромит, ильменит, шпинель, хромшпинель, рутил, кассите-
рит, урановые минералы (уранинит, урановая смолка, тухолит, браннерит и др.), монацит, минералы флоренсит-крандаллитовой группы, кварц, серицит, хлорит, пирофиллит, хлоритоид, кальцит, доломит, биотит, гранаты, алмаз, турмалин, ортоклаз и др. Первичное золото содержится в сульфидах, а также в виде мелких обособлений (1—100 мкм) среди цемента. Вторичное золото развито как тонкая пленка в цементе и гальках. Содержание золота 8—20 г/т, в ураганных пробах до 750 г/т; пробность 900—935 [Hallbauer, Barton, 1987]. Из витватерсрандских руд, помимо золота, извлекают серебро, платиноиды, уран и алмазы.
Обычно золотоносные горизонты представляют собой конгломератовые толщи, осложненные разрывной тектоникой. Почти все золото локализовано в нижнем слое такой толщи мощностью ~10 см (рис. 2). Характерная особенность конгломератов — наличие галек и плохо окатанных обломков кварца, реже кварцитов и сланцев. Часто встречаются гальковидные образования пиритов, известные как «пиритовая картечь» (buckshot pyrites) [Schidlowski, 1968]. Эти образования, как и обломковидные рудные обособления, известные на многих рудных объектах мира и изученные нами на примере Рудного Алтая [Сакия, 1981], по-видимому, имеют гетерогенную природу. С такими образованиями пирита тесно ассоциирует золото, которое находится главным образом в цементе.
Золотые руды Витватерсранда характеризуются уникальной ассоциацией с урановой минерализацией и углистым веществом, которое впервые было обнаружено в рифе Карбон-Лидер (рис. 3). Основная масса такого вещества концентрируется в двух стратиграфических горизонтах (Майн-Риф и Бэрд-Риф). Вместе с золотосодержащими кварцево-галечниковыми рифами эти углистые рифы образуют два типа осадочных фаций в Витватерсрандском бассейне. Оказалось, что углеподобный материал, описываемый здесь по-разному (тухолит, кероген, битумен и т.д.),
Рис. 3. Фото витватерсрандской руды с золотом и уранинитом (черное) в богатом углеводородами строматолитовом интервале, группа Центральный Ранд, участок Карбон-Лидер
представляет собой остатки водорослевого и(или) бактериального материала, который процветал в мелководных условиях витватерсрандских россыпей и был способен накапливать неорганические вещества, в особенности неблагоприятные для высших растений радиоактивные и тяжелые металлы. Эти процессы способствовали возникновению ассоциации углистого вещества с золотом и уранинитом.
Захват больших объемов золота и урана микроорганизмами в этих веществах привел к формированию богатых залежей (рифы Карбон-Лидер, Вааль и др.) [Hallbauer, Barton, 1987]. Некоторая часть золота, захваченная биогенными матами, вероятно, перераспределялась вокруг нитевидных организмов и сохраняла их морфологию (рис. 4). В трещинных зонах часто наблюдается развитие углеводородов в ассоциации с золотом и сульфидами [Mossman et al., 2008]. Сейчас ведется активный спор по поводу возраста этих трещинных зон. Одни исследователи считают, что углеводороды были еще мобильными во время раскрытия трещин, другие же утверждают, что трещинообразование произошло после отложения всех углеводородов [Jolley et al., 2004].
Происхождение золоторудного месторождения Витватерсранд. Накопленные к настоящему времени данные указывают, что значительная часть золота этого месторождения более поздняя по отношению к вмещающим породам, но интерпретация его происхождения различна. Отметим, что на начальном этапе исследования этого объекта обособились две крайние точки зрения по поводу его происхождения — осадочная и гидротермальная. Осадочная гипотеза в чистом виде была отвергнута еще в 1898 г. экспериментальными работами Дж. Хаммонда, который показал невозможность осаждения какого-либо существенного количества золота из морской воды природными реагентами, а также в результате микроструктурных наблюдений, указывающих на более позднее выделение золота в парагенетических минеральных ассоциациях. Признаки существенного метаморфизма и гидротермальных изменений руд на некоторых участках рудных толщ породили гидротермальную гипотезу, которая господствовала до середины ХХ в., причем магматическое происхождение золота предполагалось в первых моделях.
В гидротермальной модели распределение золота связывают с эпигенетической сульфидизацией обломочных оксидов железа, а затем их замещением пиритом и золотом. Широкое распространение стратиформных зон изменения с пирофиллитом и хлоритоидом рассматривается как свидетельство широкого кислотного выщелачивания вмещающих пород в связи с существенным привносом гидротермальных растворов. Находки микроскопических самородков золота с обломочными морфологическими чертами рядом с явно гидротермальными вторичными выделениями этого металла указывают на то, что по крайней мере некоторая часть золота была пере-
I 10 цм |
Рис. 4. Фото ниточного золота, извлеченного из углистого вещества водорослевой природы, по [Hallbauer, Barton, 1987]
кристаллизована и перераспределена в результате гидротермальной активности.
Один из пионеров в области изучения этого объекта, французский исследователь Луи де Лонэ (1860—1938), проанализировал предложенные к тому времени гипотезы происхождения золотоносных руд этой провинции и разделил их на три модели — россыпную, осадочную и гидротермально-инфильтрационную. По предложенной им модифицированной россыпной модели ([Master, 2003] и ссылки в этой работе), которая была успешно использована для прогноза местоположения и продолжения промышленных рудных залежей, золото здесь первоначально концентрировалось в рифах как обломочный материал, затем ремобилизовывалось и переотлагалось в течение одного или нескольких гидротермальных этапов.
Эта гипотеза была основана на следующих наблюдениях. Рудоносный бассейн имеет веерообразную форму. Рудные скопления тяготеют к основанию пластов конгломератов. Золото и пирит всегда приурочены к цементу и совершенно отсутствуют в кварцевых обломках, кроме как в редких случаях в трещинках. Золото очень редко наблюдается в тонкозернистых песчаниках. В конгломератах же его содержание заметно повышается в толщах с крупным галечником, особенно в их основании. Золото находится обычно в свободном очень чистом и микроскопическом виде в пространственной ассоциации с пиритом.
По мнению М. Шидловского, ассоциация золота с тухолитом на этом месторождении связана с тем, что обломочные уранинитовые зерна, которые отлагались вблизи лежачих боков рифов как компоненты тяжелой фракции, привели к радиолитической полимеризации первоначально мобильных углеводородов и способствовали их отложению и на лежачих боках. Перекристаллизация золота произошла после образования тухолита. Таким образом, золото в современном виде в большинстве случаев более молодое,
чем твердые углеводороды, хотя они были внесены в конгломераты позднее [Schid1owski, 1968].
Анализ публикаций по этому вопросу показывает, что в настоящее время большинство геологов рассматривают это месторождение как россыпное, преобразованное при последующих тектонических деформациях и метаморфизме зеленосланцевой фации с локальной перегруппировкой рудообразующего вещества ([Hayward е! а1., 2005] и ссылки в этой работе). На основе детального рудно-микроскопического изучения золотой минерализации конгломератов рудного поля Оранж Фри-Стейт М. Шидловский отметил, что золото в конгломератах Витватерсранда можно видеть невооруженным глазом (хотя многие исследователи придерживаются иного мнения), и оно, как правило, приурочено к низам рифов. Этот факт свидетельствует о том, что распределение золота и ассоциирующих тяжелых компонентов контролировалось осадочными процессами [Schid1owski, 1968].
По мнению М. Шидловского, отсутствие округленных зерен в Витватерсранде не может служить аргументом против их обломочного происхождения. Последующий метаморфизм, по-видимому, привел к заметным структурным изменениям золота, маскируя в определенной степени первичный аллювиальный характер оруденения. Это следует из присутствия золо-тин в тенях давления обломочного материала в ассоциации с нитевидными образованиями тухолита [Schid-1owski, 1968]. Перераспределение золота обусловлено механической переработкой гибкого пластинчатого золота либо промежуточными локальными процессами растворения и переосаждения. Преобразование золота происходило на разных этапах метаморфизма, в том числе во время самых значимых эпизодов, пики которых совпадают с вентерсдорпским вулканизмом (~2,7 млрд л.н.), внедрением Бушвельдского интрузивного комплекса (~2,05 млрд л.н.) и вредефортским импактным событием (~2,02 млрд л.н.).
В качестве одного из основных аргументов против россыпной модели некоторые исследователи приводят тот факт, что золото всегда приурочено к цементу конгломератов и не встречается в кварцевых гальках [Вагтсоа! е! а1., 1997]. Однако, как было указано П. Рамдором еще в 1958 г., материал золотоносных кварцевых жил настолько хрупок, что сростки кварца с золотом не могут сохраняться даже при незначительной транспортировке. Действительно, золотоквар-цевые гальки очень редки в современных россыпях, но установлено, что витватерсрандские обломочные пиритовые зерна местами содержат включения более светлого золота.
Альтернативную гидротермально-инфильтраци-онную гипотезу отвергают многие исследователи, так как никаких магматических подводящих каналов в бассейне не обнаружено. Наблюдаемые на некоторых участках трещины, параллельные слоистости, которые иногда развиты вдоль плоскости разрыва между рифами и соответствующими породами в лежачем боку,
не образуют части единой системы мнимых подводящих каналов [Jolley et al., 2004]. Следует, однако, отметить, что в последние годы некоторые ученые принимают настойчивые попытки реанимировать гидротермальную концепцию происхождения этого месторождения. По их мнению, гидротермальные изменения в Витватерсрандском бассейне отмечаются повсеместно, и брекчированные породы в его лежачем боку, возможно, служили в качестве подводящей зоны для циркуляции золотоносных гидротермальных растворов. Их взаимодействие с угле- и железосодержащими вмещающими породами привело к отложению золота ([Phillips, Powell, 2015] и ссылки в этой работе). Однако сторонники такой модели не учитывают наличия нескольких генераций золота в этом древнейшем месторождении и принимают возраст новообразованных выделений металла за возраст всего месторождения.
Руды этого месторождения характеризуются самыми разными минеральными ассоциациями: молибденитовые включения в обломочном пирите, выделения штромейерита и прустита в ассоциации с галенитом в дайке, включения теннантита рядом с гидротермальным пиритом, выделения дискрази-та в обломочном пирите, ассоциация саффлорита с золотом. Эти особенности минерального состава витватерсрандских руд указывают на их полигенное происхождение.
Отметим, что В.И. Смирнов считал золоторудные месторождения Витватерсранда древней россыпью, преобразованной при последующих тектонических деформациях и региональном метаморфизме [Старостин, Игнатов, 2004]. По мнению А.Д. Щеглова, золоторудные месторождения Витватерсранда имеют сложное полигенное происхождение. Здесь имеет место редкое сочетание одновременного образования на одной площади в одном рифтовом бассейне россыпных месторождений урана с платиноидами и алмазами и осадочно-гидротермальных золоторудных месторождений [Щеглов, 1994].
Н.А. Шило, напротив, считает, что конгломераты Витватерсранда на самом деле являются псевдоконгломератами и в них нет самородков золота, которые характерны для россыпей, образующихся при размыве золотокварцевых месторождений. Он считает, что это гидротермально-метасоматическое месторождение, сформировавшееся в мезозоне земной коры, куда золото, серебро и уран поступали со значительной глубины из одного источника и в течение длительного времени, а к их транспортировке, скорее всего, при-частны флюиды, насыщенные цианидами и другими золотосодержащими комплексами, растворимыми в гидротермах [Шило, 2007].
И.М. Симанович не отрицает существования россыпного золота в Витватерсранде, но отмечает, что так называемая модифицированная модель учитывает лишь россыпное золото, освободившееся из кварцевых жил в источниках сноса в результате
процессов выветривания. Между тем значительная часть золота осталась в виде включений разной размерности в обломочном гидротермальном кварце [Симанович, 2009].
Ю.Г. Сафонов и В.Ю. Прокофьев предложили модель конседиментационного гидротермального образования витватерсрандских рифов при эволюции первичных коллоидно-дисперсных систем в связи с периодическим привносом глубинных рудоносных газонасыщенных флюидов. По их мнению, золоторудная минерализация формировалась при полузакрытом состоянии систем [Сафонов, Прокофьев, 2006].
Наиболее радикальную модель предложил А.А. Ма-ракушев [2012]. Он считает, что в рудах Витватерс-ранда наглядно выражены текстуры жидкостной несмесимости, определяющие их разделение на кварц-сульфидную матрицу и кварцевые капли. По его мнению, в бассейне Витватерсранд развиты два генетических типа руд в уран-золоторудных рифах — сульфидно-кварцевый и углеводородный (тухолито-вый). Первый тип сложен в основном каплевидными выделениями кварца в кварц-сульфидной матрице с небольшими капельками пирита (реже пирротина), что может указать на существование процессов жидкостной несмесимости. Второй тип связан с концентрацией урана и золота тухолитовыми пластами рифов, которые могли сохранять жидкое состояние после кристаллизации вмещающей их сульфидно-кварцевой фазы. Образование этих руд связано с эволюцией глубинного расслоенного магматического очага, кислые дифференциаты которого порождали щелочнометалльные кварцевые расплавы, выделявшие золото из трансмагматических флюидов и периодически извергавшиеся на поверхность. Золоторудное оруденение в ассоциации с урано- и угленосными образованиями (тухолитами) в этом бассейне связано с повышением водородного давления, что привело к разложению кислотных компонентов трансмагматических флюидов и генерации углеводорода. Затем утяжеление углеводорода в результате дегазации привело к образованию в рифах тухолитовых прослоев, концентрирующих в себе уран и золото [Маракушев и др., 2012].
Нам представляется, что существующие сложности в интерпретации происхождения золота Витва-терсранда связаны с попытками загнать в одну модель разные аспекты оруденения в Витватерсрандском бассейне.
Итак, напомним несколько важных фактов. Золотоносные рифы Витватерсранда местами содержат большое количество пластов тухолита, формирующегося во время перерывов в осадконакопле-нии. Основная часть золота ассоциирует с пиритом, уранинитом и местами с битумом на эрозионной поверхности аллювиальных конгломератов, отложенных 2,90—2,84 млрд л.н. [Frimmel, 2005]. По данным Re—Os-датирования, возраст основной массы золота, а также пространственно ассоциирующих с
ним пирита и уранинита составляет не менее 3 млрд лет. Следовательно, золото и округлые зерна пирита поступили в осадки как обломочные частицы [Kirk et al., 2001]. Однако существуют также свидетельства связи золоторудной и платиноидной минерализации с гидротермальной ремобилизацией в период между 2,5 и 2,2 млрд л.н.
Факт существования нескольких разновидностей (точнее, генераций) золота на этом месторождении подтверждается многими наблюдениями В. Либен-берга, П. Рамдора, М. Шидловского и других первых исследователей этого объекта ([Schidlowski, 1968] и ссылки в этой работе): наличие относительно мелких выделений золота (размер несколько десятков долей миллиметра) в трещинах обломочного материала; ассоциация золота с линнеитом, халькопиритом, пиритом, пирротином и другими сульфидами; развитие тонких извилистых выделений золота в цементирующей массе конгломератов; развитие золота по мелким трещинам в арсенопирите, кобальтине, хромите, цирконе и других минералах; развитие наростов золота на зернах многих обломочных минералов (в основном пирита) и т.д. В этом отношении очень примечательно, что обычное (россыпное) золото в витватерсрандских конгломератах отличается более темной окраской по сравнению с редкими первичными включениями этого минерала среди обломочных сульфидов, что, безусловно, указывает на их более позднюю генерацию. Известно, что россыпное золото этого месторождения характеризуется более высокой пробностью (Ag ~10%), чем его гидротермальная разновидность [Schidlowski, 1968]. Кроме того, ассоциация золота с обломочным уранинитом и нитевидным тухолитом свидетельствует о ремобилизации и переотложении этого металла после отложения углистого материала, т.е. о формировании новых генераций золота.
Так, по мнению некоторых исследователей [Hayward et al., 2005], поздние хрупкие деформации и перераспределение вещества в бассейне были вызваны вредефортским импактным событием, которое способствовало кристаллизации поздней генерации золота на поверхности и внутри других минеральных зерен (в частности пирита). Золото ремобилизовалось на незначительные расстояния (менее нескольких сантиметров) при низкой концентрации флюидов и средних температурах.
Заключение. Таким образом, анализ имеющихся данных показывает, что Витватерсрандское месторождение включает комплексное (уран-золоторудное) оруденение полигенного и полихронного происхождения. Первичные рудоносные гидротермы (по А.Д. Щеглову) или флюиды (по А.А. Маракушеву) этого месторождения имели безусловно мантийную природу. Этот материал концентрировался в земной коре 3,1—2,9 млрд л.н. в зеленокаменных поясах. Примером такой структуры может служить Мур-чисонский зеленокаменный пояс, расположенный
на севере и западе от Витватерсрандского бассейна. Затем эта масса была переработана — сначала извлечена из продуктов выветривания зеленокаменных поясов, а затем транспортирована и концентрирована флювиальными процессами в рифах как обломочный тяжелый минерал. Позднее она местами была ремобилизована и переотложена гидротермальными процессами. Перекристаллизация золота произошла после образования тухолита. Таким образом, золото в современном виде в большинстве случаев более молодое, чем твердые углеводороды, хотя они были внесены в конгломераты позднее.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Маракушев А.А., Глазовская Л.И., Панеях Н.А., Мараку-шев С.А. Проблема происхождения ураново-золоторудного месторождения Витватерсранд // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2012. № 3. С. 3-16.
Перчук Л.Л., Токарев Д.А., Ринен Д.Д. ван и др. Динамическая и термальная история взрывной структуры Вреде-форт в кратоне Каапвааль, Южная Африка // Петрология. 2002. Т. 10, № 5. C. 451-492.
Сакия Д.Р. О гетерогенной природе обломковидных обособлений на Николаевском рудном поле (Рудный Алтай) // Геология рудн. месторождений. 1981. Т. 23, № 4. С. 70-73.
Сафонов Ю.Г., Прокофьев В.Ю. Модель конседимен-тационного гидротермального образования золотоносных рифов бассейна Витватерсранд // Геология рудн. месторождений. 2006. Т. 48, № 6. С. 475-511.
Симанович И.М. Золотоносные докембрийские конгломераты Витватерсранда // Литология полезн. ископаемых. 2009. № 5. С. 543-558.
Старостин В.И., Игнатов П.А. Геология полезных ископаемых. М.: Академический проект, 2004. 511 с.
Шило Н.А. Витватерсранд и проблема рудообразова-ния // Тихоокеан. геология. 2007. Т. 26, № 5. С. 101-111.
Щеглов А.Д. Идеи академика В.И. Смирнова о полигенной природе рудообразования и месторождения золота Витватерсранда // Смирновский сборник-94. М.: Фонд им. Смирнова, 1994. С. 77-94.
Barnicoat A.C., Henderson I.H.C., Knipe R.J. et al. Hydrothermal gold mineralization in the Witwatersrand basin // Nature. 1997. N 386. P. 820-824.
Frimmel H.E. Archaean atmospheric evolution: Evidence from the Witwatersrand gold fields, South Africa // Earth Sci. Rev. 2005. Vol. 70, N 1/2. P. 1-46.
Широкомасштабное распределение золота в рудоносных горизонтах Витватерсранда соответствует их осадочным особенностям. Вместе с тем индивидуальные очень мелкозернистые выделения золота, как правило, проявляют эпигенетические взаимоотношения с другими минералами в связи с гидротермальной мобилизацией. Следовательно, такие частицы являются более поздними в минеральных ассоциациях. Поэтому если и принимать россыпную модель, то она должна быть модифицированной версией, в которой первоначальное золото подвергалось некоторой гидротермальной мобилизации.
Hallbauer D.K., Barton J.M. The fossil gold placers of the Witwatersrand: A review of their mineralogy, geochemistry and genesis // Gold Bull. 1987. Vol. 20, N 3. P. 68-79.
Hayward C.L., Reimold W.U., Gibson R.L., Robb L.J. Gold mineralization within the Witwatersrand basin, South Africa: Evidence for a modified placer origin, and the role of the Vredefort impact event // Geol. Soc. Lond. Spec. Publ. 2005. Vol. 248. P. 31-58.
Jolley S.J., Freeman S.R., Barnicoat A.C. et al. Structural controls on Witwatersrand gold mineralisation // J. Struct. Geol. 2004. N 26. P. 1067-1086.
Kirk J., Ruiz J., Chesley J. et al. A detrital model for the origin of gold and sulfides in the Witwatersrand basin based on Re-Os isotopes // Geochim. et Cosmochim. Acta. 2001. Vol. 65. Iss. 13. P. 2149-2159.
Master S. Louis de Launay and the debate on the origin of the Witwatersrand gold (1896-1903): What has changed in a hundred years? // Econ. Geol. Res. Inst. Inform. Circular N 375. Johannesburg: Johann. Univ. Witwatersrand, 2003. P. 1-32.
Mossman D.J., Minter W.E.L., Dutkiewicz A. et al. The indigenous nature of Witwatersrand "carbon" // Precambr. Res. 2008. N 164. P. 173-186.
Phillips G.N., Powell R. Hydrothermal alteration in the Witwatersrand goldfields // Ore-Geology Rev. 2015. Vol. 65. P. 245-273.
Reimold W.U., Koebler C, Gibson R.L., Dressler B.O. Economic mineral deposits in impact structures: A review // Impact Structures. Springer-Verlag, 2005. P. 479-552.
SACS: Stratigraphy of South Africa. Johannesburg: Geol. Surv. of South Africa, 1980. 690 p.
Schidlowski M. The gold fraction of the Witwatersrand conglomerates from the Orange Free State goldfield (South Africa) // Mineral. Deposita. 1968. Vol. 3. P. 344-363.
Поступила в редакцию 02.10.2014
