CC BY
69
УДК 549:553.411.071
МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЗОН ПНРНТНЗАЦИИ КЫВВОЖСКОГО РАЙОНА
[СРЕДНИЙ ТИМАН)
С. К. Кузнецов1, Т. П. Майорова1'2, Н. В. Сокерина1, В. Н.Филиппов1, А. А Есев2 1Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, [email protected] 2Сыктывкарский государственный университет, Сыктывкар
Минералогическое изучение зон сульфидной минерализации, широко развитых в Кыввожском районе Среднего Тимана, показало присутствие в них наряду с пиритом галенита, халькопирита, сфалерита, пирротина, кобальтина, ковеллина, монацита, ксенотима, минералов висмута и теллура. Весьма характерны также для данного района минералы редких земель: монацит, ксенотим; отмечаются минеральные фазы Ag-Se, Pb-Nb, Th-U, Sr-Tb. Выделяются две основные стадии минералообразования: ранняя — пиритовая — и поздняя — халькопирит-галенит-сфалеритовая — с сопутствующими минералами редких металлов и редких земель. Зоны пиритизации заслуживают внимания при поисках коренных месторождений золота, которое, вероятнее всего, относится к поздней стадии минералообразования. Наиболее перспективны участки с наложенной халькопирит-галенит-сфалеритовой и редкометалльно-редкозе-мельной минерализацией.
Ключевые слова: зоны пиритизации, сульфиды, золото, Кыввож, Средний Тиман.
MIHERAL GOMPOZITION OF PVRiTiZATiON ZONES iN KYVVOZH REGIOH
(THE MIDDLE TIMAH)
S. K. Kuznetsov1, T. P. Mayorova1,2, N. V. Sokerina1, V. N. Philippov1, A. A. Yesev2 institute of Geology, Komi SC, Ural Branch, RAS, Syktyvkar, 2Syktyvkar state university, Syktyvkar
Mineralogical study on sulfide mineralization zone abundant in Kyvvozh region of the Middle Timan showed that along with pyrite it contains galena, chalcopyrite, sphalerite, pyrrhotite, cobaltite, covelline, monazite, xenotime, Bi and Te minerals. Rare earth minerals such as monazite and xenotime are quite common. Ag-Se, Pb-Nb, Th-U, Sr-Tb mineral phases are noted. We can reveal two main stages of mineral formation: early pyrite stage and late chalcopyrite-galena-sphalerite stage associated with rare metals and rare earth minerals. Gold is most likely to be related to late stage of mineral formation process. Pyritization zones should be taken into consideration for gold deposits exploration. Areas with epigenetic chalcopyrite-galena-sphalerite and rare metal — rare earth mineralization are the most perspective.
Keywords: pyritization zones, sulphides, gold, Kyvvozh, the Middle Timan.
На Среднем Тимане в породах рифея широко развиты зоны пиритизации, представляющие большой интерес в связи с изучением закономерностей развития эндогенных процессов и проблемой золотоносности региона [1—5]. В частности, в Кыввожском районе в аллювиальных отложениях рек Средний Кыввож, Кыввож и других водотоков давно известны находки золота, имеются россыпи с оцененными запасами, однако коренные источники остаются неизвестными. В связи с этим нами проведено изучение минерального состава зон пиритизации, наблюдающихся в коренных обнажениях.
Методы исследований
Изучение рудной минерализации проводилось в аншлифах с использованием оптического микроскопа, растрового электронного микроскопа JSM-6400 с энергетическим рентгеновским спектрометром фирмы Link. Флюидные включения в жильном кварце, сопутствующем рудной минерализации, изучались под микроскопом в двуполированных кварцевых пластинах толщиной 0.3—0.5 мм. Оценивались форма, величина, наполнение включений, определялась температура гомогенизации. Нагрев кварцевых пластин осуществлялся на криотермостолике THMSG600 фирмы Linkam.
Общие сведения о геологическом строении района
Кыввожский район находится в пределах Вольско-Вымской гряды, вытянутой в северо-западном направлении и сложенной метаморфическими породами верхнепротерозойского комплекса. С запада Вольско-Вымская гряда ограничена Вымским разломом северо-севе-ро-западного простирания, проходящим по контакту верхнепротерозойских пород с породами терригенно-карбонатного комплекса верхнего девона и перми. На востоке породы верхнего протерозоя под углом около 30° погружаются под терригенно-карбонатные отложения.
Верхнепротерозойские отложения делятся на две свиты: лун-вожскую (У^) и кыввожскую (V1kv). Лунвожская свита состоит из трех толщ. Нижняя и верхняя толщи сложены переслаивающимися темно-серыми углисто-кварц-хлорит-се-рицитовыми, кварц-хлорит-серицит-глинистыми сланцами, алев-росланцами и метаалевролитами. Встречаются пласты гравелитов и разнозернистых песчаников. На нескольких уровнях отмечены углистые разности сланцев с содержаниями углеродистого вещества от 0.5—1.5 до 5—7 %. Средняя толща сложена кварцитами и кварци-то-песчаниками, светло-серыми с буроватым оттенком, мелкозернистыми, массивными и грубоплит-чатыми, с подчиненными прослоями темно-серых глинистых хлорит-серицит-кварцевых сланцев. Общая мощность свиты достигает 3800 м.
Кыввожская свита делится на две толщи. Породы нижней толщи развиты в центральной части Вольско-Вымской гряды, слагают ядро крупной синклинальной складки на ее восточном склоне. В основном это переслаивающиеся серо-зеленые серицит-хлорит-кварцевые филлитовидные сланцы и алев-росланцы. Верхняя толща образует полосу северо-западного простирания шириной до 1 км и представлена тонкоплитчатыми кварц-серицит-хлоритовыми, углисто-хлорит-сери-цитовыми сланцами, алевросланца-ми и метаалевролитами. В нижней части разреза развиты редкие прослои известняков и известковистых алевролитов, в верхней — маломощные прослои кварцито-песчаников. Мощность кыквожской свиты составляет 800 м.
Основными элементами разрывной тектоники являются разломы северо-западного, так называемого тиманского направления. Эти нарушения подчеркивают линейность структур рифейского фундамента. Хорошо выражены разломы северо-восточного простирания, обусловливающие блоково-ступенча-тый характер геологического строения региона. Вдоль крупных разрывных нарушений прослеживаются зоны дробления, милонитизации, повышенной трещиноватости.
Из магматических пород в пределах Вольско-Вымской гряды известны субвулканические дайки базальтов и туфы основного состава.
Дайки приурочены к разломам субмеридионального и северо-западно-го простирания. Мощность их изменяется от нескольких десятков сантиметров до 80—100 метров, протяженность — от первых километров до 10—12 км.
Зоны прожилково-вкраплен-ной сульфидной минерализации (зоны пиритизации) локализованы в сланцевых толщах лунвожской и кыввожской свит и контролируются в основном разрывными нарушениями субмеридионального простирания. Породы в зонах развития сульфидной минерализации обычно интенсивно рассланцованы (раз-
листованы), катаклазированы и оже-лезнены. Часто сульфидная минерализация приурочена к слойкам алевролитов в сланцах, к нарушенным контактам сланцев и прослоев кварцитов.
Результаты исследований и их обсуждение
Минеральный состав зон развития сульфидной минерализации весьма разнообразен. Наряду с пиритом присутствуют пирротин, халькопирит, галенит, сфалерит, монацит, ксенотим и целый ряд других минеральных фаз.
Пирротин
.Ковеллин у
Кобальтин
Рис. 1. Основные минералы зон пиритизации: а — пирит, частично замещенный гидроксидами железа; б—е — пирротин, галенит, халькопирит и сфалерит; ж, з —
кобальтин и ковеллин
Пирит (РеБ2) является основным и наиболее распространенным минералом. Образует прожилки, линзочки, желваки в сланцах мощностью до 5—7 см, состоящие из зерен различной величины. Часто встречается в виде вкраплений единичных, хорошо ограненных кристаллов кубической формы или зерен сложной формы (рис. 1, а). Величина кристаллов достигает 2—3 см. Нередко зерна пирита и их скопления раздроблены (раздавлены). По трещинам в них (и в тенях давления) развивается кварц. Весьма характерно замещение пирита бурыми гидроксидами железа. Пирит практически не содержит примесных элементов, лишь в одном анализе в составе пирита установлен Со (7.27 мас. %).
Пирротин (РеБ) отмечается редко в виде мелких (до 20 мкм) зерен относительно изометричной или сложной формы, находящихся в кварце, пирите (рис. 1, б). В одном случае нами наблюдались включения пирротина в срастаниях с галенитом в трещине пирита.
Халькопирит (СиРеБ2) встречается довольно часто и развивается по трещинам в пирите. Форма зерен неправильная, величина достигает 10— 15 мкм (рис. 1, г, д). Весьма характерны срастания халькопирита с галенитом.
Ковеллин (СиБ) устанавливается редко в виде зерен неправильной формы в трещинах пирита (рис. 1, з). Величина зерен достигает 40 мкм.
Галенит (РЬБ) в большинстве случаев представлен мелкими (1— 3 мкм), иногда многочисленными включениями в пирите (рис. 1, в—е). Мельчайшие включения галенита величиной до 0.5 мкм наблюдались нами в одном из зерен ковеллина. Кроме того, обнаруживаются более крупные ксеноморфные зерна галенита величиной до 10—15 мкм, находящиеся в трещинах пирита и кварца. Нередки случаи срастания и обрастания зерен халькопирита галенитом, срастания зерен галенита и сфалерита. В составе галенита в одном из анализов установлен В1 до 3.9 мас. %.
Сфалерит (2пБ) встречается редко в виде включений в пирите величиной до 5 мкм (рис. 1, е). В составе сфалерита всегда устанавливается Ре до 9.5 мас. %.
Кобальтин (СоАяБ) обнаружен в единичных случаях в виде зерен величиной до 25 мкм в кварце, иногда в срастании с халькопиритом, а также
Химический состав кобальтина, мас. %
Т а б л и ц а 1
№ Со N1 Ре Ля Б
1 24.82 7.94 2.8 39.65 18.41 93.62 (С°0.74,Ре0.09,^^10.24)Ля0.93Б1.01
2 32.63 0.5 4.76 36.75 18.88 93.52 (С°0.96,Ре0Л5^10.01)Л®0.85Б1.02
3 32.22 0 3.67 41.15 19.13 96.17 (С°0.93>Ре0.п)Л®0.94Б1.02
4 31.99 0.62 4.25 37.01 18.63 92.5 (С°0.96,Ре0.13,^^10.02)Ля0.87Б1.02
5 33.44 0.61 3.68 37.81 17.15 92.69 (С°1.01,Ре0.12,^^10.02)Ля0.9Б0.95
6 31.88 0 3.35 37.8 19.53 92.56 (С°0.95,Ре0.1)Ля0.89Б1.07
7 29.2 2.37 3.24 43.32 16.15 94.28 (^С°0.89' Ре0.19 ^^10.07)-^^Я1.04Б0.9
в виде мелких включений (3—5 мкм) в халькопирите (рис. 1, ж). В составе кобальтина присутствуют Ре до 4.3 и N1 до 8 мас. % (табл. 1).
Монацит (Се, Ьа, Ш...)[Р04] встречается часто. Представлен мелкими включениями в пирите, величина которых обычно не превышает 3—10 мкм (рис. 2, а—в). Кроме того, зерна монацита величиной до 20— 30 мкм отмечаются в кварце, кварц-слюдистой массе. В составе монацита в небольших количествах присутствуют Рг, Бт, Оё, ТЪ (табл. 2).
Ксенотим У[Р04], как и монацит, встречается часто в виде включений в пирите, кварце, кварц-слюдистой массе (рис. 2, г—е). Величина зерен ксенотима достигает 30—50
мкм. В составе ксенотима присутствуют Оё, Бу, Ег, УЬ, иногда Но (табл. 3). Наряду с отмеченными выше минеральными фазами в зонах пиритизации нами обнаружены точно не диагностированные сульфиды В1 + Те (рис. 3, а), возможно, жозеит В14Те2Б или ингодит В1(Б,Те). В одном случае установлен самородный висмут в виде мельчайшего включения (около 1 мкм) в галените. В ко-веллине установлены включения размером 0.5 мкм состава Ag + Бе (рис. 3, б), которые по соотношению компонетов близки к науманни-ту Ag2Se; в кварце — столь же мелкое зерно сложного состава, основными компонентами которого являются РЬ — 39.6 мас. % и N — 27.7 мас. %
Монацит
Монацит
- 10М« Р1 1-01
28Ки Х2.000 15»
- 10КЯ1 Р1 1.01
иЕО!. 20Ки Х2.000 15»
- 10НЯ Р1 1-01
иЕОЬ 20Ки Х750 15шт
ь
./Х^Г
Ксенотим
. |
/
Циркон
- 100М. I
%1Е01_ гаки хзз0
Ксенотим
*
Кварц
- 10Н1» РХ#|-01
20КИ ХЗ 300 15мм
Рис. 2. Монацит (а, б, в) и ксенотим (г, д, е) в зонах пиритизации
Химический состав ксенотима, мас. %
Т а б л и ц а 2
№ PA Fe2O3 Y2O3 Sm2O3 GdA DyA ErA YbA ТЪА HoA 7
1 34.15 4.97 36.9 — 4.66 4.93 1.76 — — — 87.37
2 23.31 — 31.74 1.42 7.35 8.79 2.57 — 2.57 — 77.75
3 38.97 2.34 42.9 — 3.67 6.61 4.16 2.32 — — 100.97
4 31.3 — 46.02 — 4.55 5.75 2.26 3.82 — — 93.7
5 37.71 — 39.17 — 3.82 6.28 3.49 4.2 — 2.01 96.68
Химический состав монацита, мас. %
Т а б л и ц а 3
№ PA CaO FeA LaA CeA Pr203 NdA SmA GdA Th02 T
1 28.64 — — 13.06 30.04 2.77 11.19 2.43 1.91 — 90.04
2 31.13 1.00 — 11.33 24.6 2.41 11.46 2.6 1.67 4.55 90.75
3 33.17 0.41 2.95 4.33 22.11 4.28 22.32 6.67 2.65 — 98.89
4 30.71 0.43 2.53 13.86 26.39 — 9.45 2.43 1.92 3.81 91.53
5 31.99 1.08 3.79 10.13 24.32 — 11.04 2.93 2.51 4.93 92.72
В
# Bi-Te в
1 - IV» t
JEOL 2«ки xe.eee
^^^^b-Pb-Nd
- 1Мн Fl L8 1
JEOL 20KU X9.508 15»
Рис. 3. Редкие минеральные фазы Б1—Те (а), Ag—Se (б), 8г—ТЬ (в), 1Ъ—№
(близко к составу чангбайнита — РЬ№э206), в кварце в срастании с пиритом — зерно существенно ТЬ-состава с примесью и, в кварц-слюдистой массе — зерна Sr+Tb, ТИ-РЬ-№ь-составов (рис. 3, в). Кроме того, предположительно устанавливаются плюмбопирохлор и плюмбоярозит.
Результаты наших исследований, прежде всего наблюдаемые взаимоотношения различных минералов, указывают на длительность и стадийность формирования зон сульфидной минерализации, что согласуется с представлениями других авторов [3]. Можно выделить две основные стадии минералообразования: раннюю — пиритовую и позднюю — халькопи-рит-галенит-сфалеритовую. Вначале произошло формирование пиритовой минерализации. Основную роль здесь, вероятнее всего, играли процессы зеленосланцевого метаморфизма, проявившиеся в позднем вен-
де. Развитие гидротермально-мета -морфогенных процессов было неравномерным. Наиболее интенсивными они были в зонах разрывных нарушений, что обусловило скопление в этих зонах наиболее богатой сульфидной минерализации (жильной и прожил-ково-вкрапленной).
Позднее, после перерыва и проявления тектонических подвижек (зерна пирита и их скопления под-
верглись дроблению), произошла активизация гидротермальных процессов. Можно выделить халькопи-рит-галенит-сфалеритовую стадию минералообразования. Об этом свидетельствует локализация кварца, халькопирита, галенита, сфалерита в виде тонких прожилок в участках дробления и в отдельных трещинах в пирите. Кроме халькопирита, галенита и сфалерита одновременно с ними или позднее отложились кобальтин, сульфиды Б1+Те, минеральные фазы Ag+Se и др. Особого внимания заслуживает редкометалль-но-редкоземельная минерализация. Минералы редких и редкоземельных металлов, в частности монацит и ксенотим, по времени отложения также близки к халькопирит-гале-нит-сфалеритовой стадии минералообразования, либо являются еще более поздними. Не исключено, что в ходе дальнейших исследований могут появиться основания для выделения самостоятельной редкометалль-но-редкоземельной стадии минера-лообразования.
Отсутствие надежных возрастных датировок, к сожалению, не позволяет определить время проявления поздней стадии минералообра-зования (когда образовались халькопирит, галенит, сфалерит, минералы редких и редкоземельных металлов и др.). Ее можно связывать также с поздневендской активизацией тек-тоно-магматических процессов, хотя последние неоднократно проявлялись и позднее, вплоть до палеогена [2 и др.].
Несмотря на то, что золото в ан-шлифах нами не обнаружено, можно полагать, что его коренные проявления связаны с зонами развития сульфидной и совмещенной с ней редкометалльно-редкоземель-ной минерализации, контролирующимися разрывными нарушениями. Косвенным подтверждением этого являются находки в аллюви-
Рис. 4. Наиболее типичные первичные флюидные включения в жильном кварце из зон пиритизации: а — включение с газовой фазой 25—30 об. %; б — включение с
газовой фазой 60 об. %
альных отложениях сростков золота с жильным кварцем, пиритом [1 и др.]. Большой интерес в связи с этим представляют находки на сопредельных площадях (проявление Ичет-Ю) в девонских конгломератах золота в сростках с монацитом, ксенотимом [4].
Жильный кварц, развивающийся в зонах пиритизации, характеризуется обилием флюидных включений. Включения, как правило, двухфазовые: жидкость+газ (рис. 4). Объем газовой фазы составляет 25—60 об. %. Форма включений неправильная, иногда с элементами огранки или же обратного кристалла, величина обычно не превышает 15 мкм. При нагревании включения гомогенизируются в жидкую фазу при температуре 300—346 °С. Таким образом, гидротермальные растворы были достаточно высокотемпературными, хотя отложение рудной минерализации, учитывая ее полихронность, вероятно, происходило в более широком интервале изменения температуры растворов в условиях ее постепенного понижения.
Заключение
Таким образом, в зонах пиритизации наряду с пиритом развиты галенит, халькопирит, сфалерит, пирротин, кобальтин, ковеллин, минералы висмута и теллура. Весьма характерны минералы редких земель: монацит, ксенотим, отмечаются минеральные фазы Ag—Se, РЬ-№Э, ТИ-РЬ-т, ТИ-И, Sr—ТЬ. Выделяются две основные стадии минералообразования: ранняя — пиритовая и поздняя — халькопирит-галенит-сфалеритовая, с сопутствующими минералами редких металлов и редких земель. Золото, вероятнее всего, связано с поздней стадией минералообразования. Зоны пиритизации могут рассматриваться как потенциально золотоносные и заслуживают внимания при поисках коренных месторождений. Наиболее перспективны участки с наложенной халькопирит-гале-нит-сфалеритовой и редкометалль-но-редкоземельной минерализацией.
Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН № 27 (проект УрО РАН № 12-П-5-
1027), программы Президиума РАН «АРКТИКА», НШ-4795.2014.5.
Литература
1. Дудар В. А. Россыпи Среднего Тимана // Руды и металлы. 1996. № 4. С. 80—90. 2. Кочетков О. С. Золотоносность Тимана // Руды и металлы. 1996. № 4. С. 66—80. 3. Макеев А. Б., Дудар В. А.. Самородки золота россыпных проявлений Приполярного Урала и Среднего Тимана // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2003. № 11. С. 15—18. 4. Мальков Б. А., Филиппов В. Н, Швецова И. В. Необычный эндогенный парагенезис мелкого самородного золота в девонских россыпях Среднего Тимана // Сыктывкарский минералогический сборник № 36: (Тр. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. Вып. 126). Сыктывкар, 2010. С. 90—109. 5. Плякин А. М. Коренные источники золота для россыпей Среднего Тимана // Золото, платина и алмазы Республики Коми и сопредельных регионов: Материалы всерос. конф. Сыктывкар: Геопринт, 1988. С. 38—39.
Рецензент к. г.-м. н. В. П. Молошаг
