CC BY
44
УДК 553.411.071.242.4+550.4
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЧЕРТЫ ОКОЛОЖИЛЬНОГО МЕТАСОМАТИЗМА В КВАРЦЕВЫХ ДИОРИТАХ И ГРАНОДИОРИТАХ ОЧАГОВО-КУПОЛЬНОЙ ПОСТРОЙКИ КЕДРОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СЕВЕРНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ).
Ч. 1. Условия залегания и идентификация магматических пород
И.В. Кучеренко
Томский политехнический университет E-mail: lev@tpu.ru
Приведены новые геолого-аналитические материалы, раскрывающие пространственно-временные и причинно-следственные связи метасоматических и геохимических ореолов на примере междужильного пространства слабо-золотоносных кварцевых жил Кедровского месторождения, сложенном магматическими породами позднепалеозойскойультраметаморфической очагово-купольной постройки. В первой части статьи приведены условия залегания и образования магматических пород, выполнена их идентификация и создана геологическая основа для последующего обсуждения в ее второй части структуры, соотношений и связей околожильных метасоматических и геохимических ореолов. Новыми данными подтверждается установленная ранее прямая зависимость степени металлоносности околорудных геохимических ореолов от степени металлоносности руд.
Введение
Множество исключающих одна другую версий в длительной истории познания геолого-генетиче-ской сущности процессов образования мезотер-мальных золотых месторождений есть следствие, как представляется, ряда причин.
Одна из них заключается в дефиците достоверных эмпирических данных, в силу необходимости дополняемых не всегда обоснованными или сомнительными предположениями.
Сохраняется известный консерватизм в приверженности применяемым в течение десятилетий, но исчерпавшим свои возможности подходам к исследованию частных вопросов и проблемы в целом. К примеру, давно стала очевидной потребность корректировки методологии изучения процессов рудообразования в терригенных черносланцевых комплексах в направлении учета всех добытых фактов и выявленных факторов в их совокупности, раскрывающих вещественно-генетическое и геологическое своеобразие месторождений и отражающих отличие или сходство рудообразова-ния здесь в сравнении с кристаллическими рудовмещающими комплексами. Наметившиеся было на Всесоюзных совещаниях восьмидесятых годов прошлого столетия [1, 2 и др.] положительные подвижки в этом направлении сменились возвратом к традиционному подходу, предполагающему геохимическое изучение околорудного и прилегающего к рудным полям субстрата как основу для решения проблемы [3-6 и др.]. Между тем, в рудных полях сланцевого типа (Советском, Зун-Холбин-ском, Сухоложском и др.) известны факты, о которых в работах специалистов, представляющих ме-таморфогенно-гидротермальную или магматоген-но-гранитогенную концепции рудообразования, не упоминается, но которые заслуживают объяснения. Речь идет, в частности, о том, что в сланцевых толщах, как и в кристаллическом субстрате (гранитах, ультраметаморфитах и других породах), отло-
жение минеральных комплексов руд происходит в условиях высокой магматической активности мантии с образованием до-, внутри- и позднерудных базитовых даек с повышенной щелочностью, причем последние две их совокупности несут минера-лого-петрохимические, геохимические, изотопногеохимические признаки флюидопроводящей в горячем состоянии функции при рудообразовании [7 и др.]. Повторяемость этого явления в разных районах и в разные эпохи свидетельствует о том, что оно не случайно и отражает закономерность. По-видимому, с позиций обеих упомянутых концепций интерпретация этих фактов затруднена. Однако жизнеспособность и конкурентоспособность любой из существующих концепций рудообразова-ния определяется, в частности, и тем, в какой степени такого рода «неудобные» факты учтены при разработке системы геолого-генетических представлений. Игнорирование таких строгих доказательств участия мантийных процессов в коровом рудообразовании - признак слабости концепций.
Ранее [8] также обращалось внимание на то, что применяемые методики геохимических исследований в рудовмещающем пространстве не адекватны задачам, которые требуется решать. Использование в решении генетической проблемы методов поисковой геохимии не может обеспечивать раскрытие геологической истории рудогенных элементов в рудовмещающем и прилегающем пространстве рудных полей. Доказательством тому служит бесконечная, в течение многих десятилетий, и не затихающая до сего времени дискуссия на тему о происхождении геохимических аномалий в рудных полях, прежде всего, сланцевого типа - до-рудном или синрудном, и об источниках сосредоточенных в рудах металлов. Напротив, корректному решению этой проблемы способствуют методические приемы формирования многоуровневой системы геохимических выборок, отражающих на каждом уровне этап образования и этапы преобразований горных пород, и последующий анализ по-
лучаемых результатов - статистических параметров распределения металлов, составляющих основу изообъемного расчета их баланса [8].
Результаты реализации этих приемов геохимических исследований в черносланцевом и кристаллическом рудовмещающем субстрате доказывают однообразно повторяющуюся в разных вмещающих средах прямую зависимость уровней металло-носности, в частности, золотоносности горных пород в околорудном пространстве (контрастности геохимических аномалий) от степени металлонос-ности руд, существенно меньшие объемы около-рудных геохимических ореолов сравнительно с околорудными метасоматическими, приуроченность околорудных геохимических аномалий к тыловым зонам последних, то есть, - к непосредственному обрамлению рудных тел [8-18 и др.]. Все это не укладывается в рамки популярных или общепринятых представлений, согласно которым в золоторудных полях сланцевого типа околорудные гидротермальные изменения углеродистых и зеленых терригенных сланцев не выражены или выражены слабо [19] и в последнем случае отвечают субфациям регрессивного этапа регионального метаморфизма, миграция золота и других металлов в горных породах и даже вынос из пород в количестве до 40 % от их массы возможны в отсутствие гидротермальных изменений, то есть без разрушения минералов-носителей [6], околорудные геохимические аномалии выходят далеко за пределы око-лорудных метасоматических ореолов [20], демонстрируя независимость от них, а контрастность аномалий обратно пропорциональна степени ме-таллоносности руд.
Очевидно, нет необходимости раскрывать значение перечисленных выводов в совершенствовании теории рудообразования, а прикладных следствий из них - в корректировке критериев прогноза и методов поисков. Чтобы понять, в какой степени справедливы те и другие представления, необходимо дальнейшее накопление эмпирических материалов, способных обеспечить корректное решение обозначенных вопросов.
Статья - очередная в цикле упомянутых и других работ автора, - имеет своей целью обсуждение условий распределения и миграции рудогенных элементов во вмещающем слабо золотоносные кварцево-жильные тела субстрате, в данном случае - в междужильном пространстве Кедровского золоторудного месторождения Северного Забайкалья, сложенном изверженными породами позднепалеозойской зрелой очагово-купольной постройки. Исследованы околожильные геохимические (Au, Ag, Hg) ореолы слабо золотоносных (в среднем первые г/т) Баргузинских-I и II жил для пополнения банка опубликованных геохимических данных о строении и контрастности геохимических полей в око-лорудном пространстве рудных тел с низкой и высокой продуктивностью [8-18]. В частности, ранее опубликованы результаты аутентичного исследо-
вания черносланцевого рудовмещающего субстрата Кедровского месторождения [12], что в сочетании с материалами по другим рудным полям усиливает достоверность необходимых сопоставлений.
В первой части статьи приведены условия залегания, соотношения образующих очаговую структуру ультрамафитов и магматических пород в занятом месторождением блоке земной коры, на основе оригинальных минералого-петрохимических данных выполнена идентификация магматических пород. Во второй части рассмотрены минералого-петрохимические черты гидротермального метасоматизма, распределение рудогенных элементов в магматических породах и апомагматическом мета-соматическом ореоле. Обосновывается принадлежность ультраметаморфических и магматических пород к структурам очагово-купольного типа, обсуждаются соотношения и связи геохимического поля с околожильным метасоматическим ореолом, приведены выводы.
Полные химические силикатные анализы магматических горных пород выполнены в ЦЛ ПГО «Запсибгеология» и в Западно-Сибирском испытательном центре (г. Новокузнецк) под руководством И.А. Дубровской.
1. Положение очагово-купольной постройки
в структуре Кедровского месторождения
Кедровское мезотермальное золоторудное месторождение кварцево-жильного типа находится на южных склонах Южно-Муйского хребта в 18...20 км западнее реки Витим. Его западная окраина расположена в 5 км к востоку от юго-восточного борта Муйского выступа архейского фундамента и одновременно западного шва Тулдуньской субмеридио-нальной зоны глубинных разломов, отделяющей выступ от палеозойско-протерозойского субстрата Тул-дуньского прогиба. Последний выполнен углеродистыми терригенно-сланцевыми отложениями ке-дровской свиты, слагающими восточное падающее под умеренными углами на восток крыло антиклинальной складки линейного типа, в южной половине месторождения меняющей меридиональное простирание на юго-западное (рис. 1). На западе толща прорвана Кедровским массивом габброидов муйско-го комплекса, образованного в позднем рифее 735+26 млн л назад [21], к востоку от месторождения переработана ультраметаморфическими процессами позднепалеозойской эпохи (335+5 млн л) [7] с образованием плагиогнейс-плагиомигматит-гранитоид-ных куполов. Один из них занимает центральную часть месторождения и сложен штоком (залежью) магматических пород в ядре постройки в обрамлении плагиомигматитов, в широтном направлении на расстояниях в десятки метров постепенно сменяющихся альмандин-двуслюдяными плагиогнейсами и далее биотитовыми углеродистыми терригенными сланцами кедровской свиты. К северу и югу шток
магматических пород также постепенно при отсутствии интрузивных контактов сменяется пачками мигматизированных плагиогнейсов, согласными стратификации сланцевой толщи и протягивающимися на многие километры. В некоторых местах, например, в районе устья ручья Шумный, сланцы сохраняются в виде «перемычек» между куполами.
Рис. 1. Схема геологического строения Кедровского рудного поля (составлена с использованием материалов В.А. Загоскина и Э.М. Мулюкова): 1) речные пойменные и террасовые отложения; 2, 3) очагово-купольная структура палеозоя: 2) гранодиорит, кварцевый диорит, 3) альмандин-биотитовые плагиогнейсы, плаги-омигматиты с мелкими телами кварцевого диорита; 4) габбро, габбро-диорит Кедровского массива; 5) графит-содержащие биотит-полевошпат-кварцевые, двуслюдяные полевошпат-кварцевые песчано-але-вросланцы с горизонтами известняков кедровской свиты; 6) Главное нарушение; 7) участки локализации золоторудных кварцевых жил: Жиганских (1), Пинегинских (2), Осиновых (3), Промежуточных (4), Шаманских (5), Штурмовых (6), Параллельной (7), Шумной (8), Баргузинской-11 (9), Баргузинской-1 (10), Майской (11), Безымянной (12), Кедровской (13); 8) участки локализации апосланцевых и апо-мигматитовых метасоматических залежей березито-идов: верховьев руч. Шумный (14), устья руч. Кедровки (15), устья руч. Шумный (16), Нижней Безы-мянки (17); 9) участки локализации кварцевого жильно-прожилкового оруденения в зонах расслан-цевания: первый (18), второй (19)
В месторождении известны редкие дорудные дайки гранитных пегматитов, гранит-порфиров, биоти-товых базокварцевых микрогранит-порфиров, диоритовых порфиритов и многочисленные дайки предруд-ных и внутрирудных долеритов, образующих субме-ридиональный пояс и описанных ранее [7 и др.].
Золотоносные кварцевые жилы, в том числе с промышленными параметрами, выполняют систему сопряженных сколовых трещин (разломов) суб-меридионального простирания, падающих под умеренными углами в сланцах согласно их стратификации на восток, на юге месторождения - на юго-восток, в штоке изверженных пород - на запад (Баргузинские I и II жилы). Кроме жил, в месторождении известны минерализованные зоны в сланцах, залежи метасоматитов - березитоидов во всех породах, как правило, со слабо золотоносной прожилково-вкрапленной сульфидно-кварцевой минерализацией. Минеральный состав руд, физико-химические и термодинамические режимы ру-дообразования отвечают совокупности мезотер-мальных золотых месторождений [22]. Распределение золота в рудах весьма неравномерно - рудные столбы в жилах сменяются обширными участками с низкими содержаниями металла. Месторождение образовано в позднепалеозойскую металлогениче-скую эпоху 282±5 млн л назад [7].
2. Идентификация магматических пород очаговокупольной постройки Кедровского месторождения
Судя по частоте встречаемости образцов при случайном отборе их в редких скальных обнажениях и скважинах, шток магматических пород в ядре очагово-купольной постройки сложен преобладающе гра-нодиоритом с подчиненным участием кварцевого диорита (таблица, рис. 2). Детальному изучению объемных и пространственно-временных соотношений этих пород препятствует слабая обнаженность склонов хребта, покрытых крупно-глыбовыми курумами.
Обе породы сходны по внешнему облику и строению, - они имеют пестро-серый цвет, массивную, иногда с признаками слабого разгнейсова-ния текстуру, неравномернозернистую среднекристаллическую (до 5 мм) гипидиоморфную структуру. Много общего и в минеральном составе пород.
Плагиоклазы в количестве до 60 % от их объема, кварц (до 15 % в кварцевом диорите и до 20 % в гра-нодиорите), бурый биотит (до 25 %) представляют главные минералы. К второстепенным относятся авгит, зеленая обыкновенная роговая обманка (до 5 %), а в гранодиорите, кроме того, калиевый полевой шпат (до 5 %). Обычные акцессории - апатит, магнетит, циркон, сфен.
Плагиоклазы образованы в форме разноориентированных коротко- или удлиненно- таблитчатых, реже изометричных всегда идиоморфных кристаллов, обычно несущих следы слабой коррозии со стороны ксеноморфных кварца, а в гранодиорите -и калиевого полевого шпата. В незональных и в яд-
Таблица. Химические составы кварцевых диоритов, гранодиоритов зрелой очагово-купольной структуры Кедровского золоторудного месторождения
Расстояние от золоторудных жил, м Содержание, мас. % I
БЮ2 А№з К2О №20 Б сульфид. СО2 СаЮ МдЮ р сь О Ре2Ю3 ТЮ2 МпЮ Р2О5 ^0+
78,0 65,45 16,85 2,10 3,72 0,00 0,00 4,49 1,81 2,79 1,09 0,48 0,06 0,16 1,38 100,38
74,0 67,24 16,05 2,00 3,92 0,02 0,23 4,07 1,71 3,08 0,61 0,41 0,07 0,14 0,42 99,97
73,0 65,71 15,96 2,66 3,64 0,01 0,90 3,51 1,81 2,86 0,86 0,41 0,07 0,15 1,43 99,98
72,7 66,94 16,32 3,00 3,36 0,00 0,72 2,38 1,71 1,98 0,70 0,41 0,06 0,14 1,92 99,64
70,8 67,46 15,78 2,00 3,92 0,00 0,14 4,21 1,41 2,42 1,02 0,40 0,09 0,12 0,88 99,85
54,8 66,32 16,85 1,66 3,82 0,01 0,18 3,93 1,61 2,49 1,35 0,44 0,08 0,14 0,82 99,70
10,0 62,50 16,50 1,67 3,90 0,05 0,63 3,91 2,11 2,13 3,39 0,51 0,11 0,25 2,33 99,99
рах редких зональных их кристаллов основность достигает № 36 в кварцевом диорите и № 32 - в гра-нодиорите. Наиболее кислый плагиоклаз на периферии зональных и в незональных зернах в той и другой породе отвечает олигоклазу (не ниже № 23).
ЫагО+КгО
"1--------------------------1 I I 1 г
52 58 64 70 76
ЭЮ2
Рис. 2. Положение магматических пород зрелой очагово-купольной структуры Кедровского золоторудного месторождения в координатах ЗЮ2 - (Na20+K20): а) нижняя граница распространения химических составов магматических горных пород, б) нижняя граница распространения химических составов умеренно щелочных магматических горных пород, в) граница распространения кварца >5 %, г) границы разделения магматических горных пород на группы с «полями неопределенности». Области распространения: 1) габброидов, 2) умеренно щелочных габброидов, 3) диоритов, 4) умеренно щелочных диоритов-мон-цонитов, 5) кварцевых диоритов, 6) умеренно щелочных кварцевых диоритов - кварцевых монцони-тов, 7) гранодиоритов, 8) кварцевых сиенитов, 9) низкощелочных гранитов, 10) гранитов, 11) умеренно щелочных гранитов. Границы распространения областей пород заимствованы из [23]
К числу ранних минералов относится также авгит, представленный редкими мелкими (до десятых долей мм) изометричными или коротко-таблитчатыми идиоморфными кристаллами среди скоплений кварца, биотита, полевых шпатов или в ассоциации с роговой обманкой (-2К=84°, С:М£=16°, опт. знак -, N=1,678, N=1,654) в более крупных выделениях, в том числе неправильной формы, с коррозионными очертаниями в срастаниях с биотитом и кварцем. Некоторые кристаллы авгита окружены роговой обманкой, зерна которой расчленены на части с промежутками между послед-
ними, заполненными тонкокристаллическими (до сотых долей мм) агрегатами кварца и полевых шпатов. Биотит обычен в розетковидных скоплениях сросшихся удлиненных чешуек размером до 5 мм. Между поздними биотитом и кварцем, с одной стороны, и ранними авгитом и роговой обманкой, с другой, обычны реакционные соотношения. Калиевый полевой шпат - решетчатый микроклин всегда ксеноморфен и выполняет в гранодиорите промежутки между кристаллами плагиоклазов, слабо замещая их.
№20
К20
з-
• •
2 - • •
•
2 4
•
1 " •
1 3
0 - I I 1
1----1--г
12 3 4
А1203
А|'= (Мд0+Ре0+Ре20,)
Рис. 3. Положение магматических пород зрелой очагово-купольной структуры Кедровского золоторудного месторождения в координатах Na2Ю/K2Ю -
А12Юз/(Мд0+Ре0+Ре203). Серия, глиноземистость: 1) калиевая, высокоглиноземистые, 2) кал и е во-натриевая, высокоглиноземистые, 3) калиевая, весьма высокоглиноземистые, 4) калиево-натриевая, весьма высокоглиноземистые. Границы полей серий и коэффициента глиноземистости заимствованы из [23]
Породы весьма высокоглиноземистые, относятся к калиево-натриевой петрохимической серии (рис. 3) и диагностируются как роговообманково-биотитовые кварцевый диорит и гранодиорит.
Далее, во второй части статьи, будут рассмотрены и обсуждены материалы, раскрывающие структуру околожильного метасоматического ореола и геохимического поля в штоке магматических пород, приведены выводы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Магматизм и метаморфизм зоны БАМ и их роль в формировании полезных ископаемых / Под ред. В.А. Кузнецова. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-е, 1983. - 202 с.
2. Критерии отличия метаморфогенных и магматогенных гидротермальных месторождений / Под ред. В.И. Смирнова и Н.Л. Добре-цова. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-е, 1985. - 176 с.
3. Буряк В.А. Состояние и основные нерешенные вопросы теории метаморфогенного рудообразования // Региональный метаморфизм и метаморфогенное рудообразование. - Киев: Нау-кова думка, 1984. - С. 43-50.
4. Лось В.Л. Теоретические, методические и технологические основы прогноза рудных объектов // Геонауки в Казахстане. -Алматы: Казгео, 2004. - С. 228-239.
5. Буряк В.А., Гончаров В.И., Горячев Н.А. и др. О соотношении кварцево-жильной золотой и вкрапленной золото-сульфидной минерализаций с платиноидами в черносланцевых толщах // Доклады РАН. - 2005. - Т 400. - № 1. - С. 56-59.
6. Гольдберг И.С. Рудообразование в геоэлектрохимических системах // Геология и охрана недр. - 2005. - № 2. - С. 28-40.
7. Кучеренко И.В. Петрологические и металлогенические следствия изучения малых интрузий в мезотермальных золоторудных полях // Известия Томского политехнического университета. - 2004. - Т. 307. - № 1. - С. 49-57.
8. Кучеренко И.В. К методике формирования выборок для расчета статистических параметров распределения и баланса химических элементов в околорудном пространстве гидротермальных месторождений золота // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. - № 2. - С. 23-30.
9. Кучеренко И.В. Петрогеохимические особенности рудообразования в сланцевых толщах // Разведка и охрана недр. - 1986.
- № 12. - С. 24-28.
10. Кучеренко И.В. Методические аспекты геохимических исследований в терригенных углеродистых сланцевых толщах // Теория и практика геохимических поисков в современных условиях: Тез. докл. IV Всесоюз. совещ., г. Ужгород, октябрь 1988 г. - Т. 2. - М.: ИМГРЭ, 1988. - С. 58-59.
11. Кучеренко И.В. Магматогенная концепция гидротермального рудообразования в черносланцевых толщах // Руды и металлы.
- 1993. - № 3-6. - С. 17-24.
12. Кучеренко И.В., Орехов Н.П. Золото, серебро, ртуть в золотоносных апогнейсовых и апосланцевых околорудных метасома-тических ореолах березитовой формации // Известия Томского политехнического университета. - 2000. - Т. 303. - № 1. -С. 161-169.
13. Кучеренко И.В. Околорудный метасоматизм как критерий генетической однородности мезотермальных золотых месторождений, образованных в черносланцевом и несланцевом субстрате // Известия Томского политехнического университета.
- 2005. - Т. 308. - № 1. - С. 9-15.
14. Кучеренко И.В. Сингенез околорудных метасоматических и геохимических ореолов в мезотермальных месторождениях золота // Известия Томского политехнического университета. -2005. - Т. 308. - № 3. - С. 22-28.
15. Кучеренко И.В. Геохимические аномалии благородных металлов как составная часть околорудных метасоматических ореолов в мезотермальных месторождениях золота // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. -№ 4. - С. 25-32.
16. Кучеренко И.В. Минералого-петрохимические и геохимические черты гидротермального метасоматизма в метаморфических толщах черных сланцев // Петрология магматических и метаморфических комплексов: Матер. Всеросс. петрографич. конф., г Томск, 24-26 ноября 2005 г. - Томск: ЦНТИ, 2005. - С. 263-267.
17. Кучеренко И.В. Минералого-петрохимические и геохимические черты околорудного метасоматизма в Западном золоторудном месторождении (Северное Забайкалье) // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. -№ 5. - С. 32-40.
18. Кучеренко И.В. К проблеме идентификации минеральных ассоциаций регионального метаморфизма и околорудного метасоматизма в мезотермальных месторождениях золота // Известия Томского политехнического университета. - 2005. -Т. 308. - № 6. - С. 44-52.
19. Русинова О.В., Русинов В.Л. Метасоматический процесс в рудном поле Мурунтау (Западный Узбекистан) // Геология рудных месторождений. - 2003.- Т. 45. - № 1. - С. 75-96.
20. Кременецкий А.А. Принципы и технология разномасштабных прогнозно-поисковых геохимических работ // Поисковая геохимия: теоретические основы, технологии, результаты. - Алматы: НИИ природных ресурсов ЮГГЕО, 2004. - С. 13-25.
21. Рыцк Е.Ю., Амелин Ю.В., Крымский РШ. и др. Байкало-Муй-ский пояс: возраст, этапы формирования и эволюция корооб-разования (U-Pb и Sm-Nd изотопные свидетельства) // Тектоника, геодинамика и процессы магматизма и метаморфизма: Матер. 32го тектонич. совещ. - М.: 1999. - Т. 2. - С. 93-95.
22. Ляхов Ю.В., Попивняк И.В. О физико-химических условиях развития золотого оруденения Северной Бурятии // Известия АН СССР. Сер. геологич. - 1977. - № 6.- С. 9-18.
23. Андреева Е.Д., Баскина В.А., Богатиков О.А. и др. Магматические горные породы. - Ч. 2. - М.: Наука, 1985. - 767 с.
