CC BY
68
УДК 553.411.071
МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕРОДИСТЫХ ТОЛЩ ЗОЛОТОРУДНЫХ ОБЪЕКТОВ АРТЕМОВСКОГО УЗЛА (БОДАЙБИНСКИЙ РАЙОН)
Е.Е. Паленова1, Е.В. Белогуб2, К.А. Новоселов3, М.В. Заботина4
Институт минералогии УрО РАН, 456317, Россия, Челябинская область, г. Миасс, Ильменский заповедник.
На основе минералого-петрографических и геохимических данных установлено, что вмещающие породы месторождений золота Копыловское, Кавказ и рудопроявления Красное (Бодайбинский район) ме-таморфизованы в условиях серицит-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации, при этом признаков наложенных гидротермально-метасоматических процессов не выявлено. Рудная минерализация рудопроявления Красное характеризуется Ni и Ni-As специализацией, на Копыловском и Кавказе - присутствием сульфидов Zn и Pb. Библиогр. 8 назв. Ил. 4.
Ключевые слова: золоторудные месторождения; черные сланцы; вмещающие породы; Бодайбинский район; Копыловское; Кавказ; Красное.
MINERALOGICAL AND GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF CARBONACEOUS ROCK MASS OF ARTEMOVSK AREA GOLD DEPOSITS (BODAIBO REGION)
E.E. Palenova, E.V. Belogub, K.A. Novoselov, M.V. Zabotina
Institute of mineralogy UB RAS, National Park Ilmensky, Miass, Chelyabinsk region, 456317, Russia.
Based on mineralogical, petrographic, and geochemical data it is detected that the host rocks of Kopy-lovskoe, Kavkaz gold deposits and Krasnoe ore occurrence (Bodaibo region) were metamorphosed under conditions of sericite-chlorite subfacies of green schist facies. The indications of superimposed hydrothermal-metasomatic processes have not been found. Ore mineralization of Krasnoe ore occurrence is characterized by the presence of Ni and Ni-As. Ores from Kopylovskoe and Kavkaz deposits contain Zn and Pb sulfides. 8 sources. 4 figures.
Key words: gold ore deposits; black shales; host rocks; Bodaibo region; Kopylovskoe; Kavkaz; Krasnoe.
Введение. Бобайбинский район расположен в пределах Патомского нагорья на северо-востоке Иркутской области. Регион сложен карбонатно-терригенными углеродистыми отложениями верхнего протерозоя, которые
смяты в складки и прорваны гранитои-дами верхнего палеозоя. Здесь известно множество месторождений и рудопрояв-лений золота, приуроченных к осадочным толщам, самое крупное и наиболее изученное из которых - Сухой Лог.
1 Паленова Екатерина Евгеньевна, аспирант, тел.: (3513) 574012, (3513) 298098, факс: (3513) 570286, e-mail: palenova@mineralo gy. га
Palenova Ekaterina, Postgraduate, tel.: (3513) 574012, (3513) 298098, fax: (3513) 570286, e-mail: palenova@mineralo gy. ru
2Белогуб Елена Витальевна, старший научный сотрудник, тел.: (3513) 574012, (3513) 298098, факс: (3513) 570286, e-mail: [email protected]
Belogub Elena, Senior Researcher, tel.: (3513) 574012, (3513) 298098, fax: (3513)570286, e-mail: [email protected]
^Новоселов Константин Александрович, ведущий научный сотрудник, тел.: (3513) 574012, (3513) 298098, факс: (3513)570286, e-mail: [email protected]
Novoselov Konstantin, Leading Researcher, tel.: (3513) 574012, (3513) 298098, fax: (3513) 570286, e-mail: [email protected]
4Заботина Мария Владимировна, аспирант, тел.: (3513) 574012, (3513) 298098, факс: (3513) 570286, e-mail: mary [email protected]
Zabotina Maria, Postgraduate, tel.: (3513) 574012, (3513) 298098, fax: (3513) 570286.
Несмотря на многолетнюю историю изучения месторождений золота, залегающих в углеродистых терриген-ных формациях Бодайбинского района, до сих пор остается открытым вопрос источника и механизма переноса и концентрирования металла в этих объектах.
Согласно метаморфогенно-
гидротермальной гипотезе рудообразу-ющие растворы генерировались при региональном метаморфизме исходно металлоносных углеродистых пород в период, предшествовавший внедрению гранитоидов [2].
По постмагматически гидротермальной гипотезе основной этап концентрации золота в рудах отвечает становлению постметаморфических интрузивных гранитоидов [3].
В настоящее время детально исследованы гигантские и крупные золоторудные месторождения Бодайбинско-го района: Сухой Лог, Вернинское, Высочайшее; ряд более мелких объектов изучен слабо. Для понимания процессов рудогенеза необходимо исследование особенностей вмещающих пород. В настоящей работе приводятся минера-лого-петрографическая и геохимическая характеристики рудовмещающих пород сравнительно небольших по запасам золота месторождений Копыловское и Кавказ и рудопроявления Красное, расположенных в пределах Артемовского рудного узла Бодайбинского района.
Геологическое строение. В Бо-дайбинском районе выделены Кропоткинский и Артемовский рудные узлы (рис. 1). Месторождения Кропоткинского узла (Сухой Лог, Высочайший) имеют преимущественно прожилково-вкрапленный тип оруденения, а месторождения Артемовского узла (Копы-ловское, Кавказ, рудопроявление Красное) - кварцево-жильный тип орудене-ния [4].
Месторождение Копыловское расположено в 45 км северо-восточнее г. Бодайбо и в 8 км юго-восточнее пос.
Артёмовский и приурочено к субширотной антиклинальной складке. Вмещающие породы представлены переслаивающимися аркозовыми песчаниками и углеродистыми филлитами до-галдынской свиты бодайбинской подсе-рии патомской серии верхнего протерозоя (Vdg3). Из магматических образований на площади известны редкие маломощные дайки лампрофиров. Ближайший гранитный массив (Джегдакар-ский) расположен в 40 км к востоку (И.М. Аксёнов, 2004).
Месторождение Кавказ расположено в 35 км к северу от г. Бодайбо и в 17 км к юго-западу от пос. Артемовский и приурочено также к породам догал-дынской свиты в сводовой части антиклинали. В геологическом строении месторождения участвуют редкие дайки лампрофиров (В.Ф. Бенедюк, 1984).
Рудопроявление Красное расположено в 75 км северо-восточнее г. Бодайбо, в 15 км к северо-востоку от пос. Ар-темовский и залегает в углеродистых породах более древней, по сравнению с догалдынской, вачской свиты верхнего протерозоя (R3vc) вблизи шарнира субширотной антиклинальной складки.
Методы исследования. Аналитические исследования выполнялись по материалам, предоставленным ООО «Красный», а также по штуфным и точечным пробам из керна скважин, траншей и коренных выходов, отобранным сотрудниками Института минералогии УрО РАН в ходе полевых работ в 2010 - 2012 гг.
Минералого-петрографическое изучение вмещающих пород и руд проводилось с помощью поляризационных микроскопов (ПОЛАМ-Р113, Axiolab (Karl Zeiss), Olympus BX51) с цифровыми приставками.
Состав тонкозернистых и глинистых пород изучен рентгенофазовым методом с помощью автоматизированного прибора ДРОБЬЮ с использованием Fe-Ka излучения (аналитики П.В.
Рис. 1. Схематическая геологическая карта Бодайбинского рудного района
(по А.И. Иванову, 2008):
1-3 - рифейско-вендские отложения: 1 - венд, бодайбинская серия (аунакитская, вачская, анангарская, догалдынская, илигирская свиты), 2 - средний-верхний рифей, ныгринская серия (бужуихтинская, угаханская, хомолхинская, имняхская свиты), 3 - средний рифей, баллаганах-ская серия (хорлухтахская, хайвергинская, бугорихтинская, бодайбоканская свиты); 4 - верхнепалеозойские гранитоиды конкудеро-мамаканского комплекса; 5 - геологические границы; 6 - разрывные нарушения; 7 - изограда биотита регионального метаморфизма; 8 - границы деформационных зон гранито-гнейсовых купольных структур (1 - Мамской группы, 2 - Верх-не-Жуинской, 3 - Верхне-Хайвергинской); 9 - золотороссыпные районы; 10 - золоторудные месторождения (1 - Сухой Лог, 2 - Вернинское, 3 - Невское, 4 - Высочайшее, 5 - Ожерелье, 6 - Ыканское, 7 - Догалдынская жила, 8 - Кавказ, 9 - Копыловское, 10 - рудопроявление Красное); 10-11 - потенциальные золоторудные месторождения в Светловском (10) и Верхне-Угаханском (11) рудных полях
Хворов, Т.М. Рябухина). Для оценки степени метаморфизма органического вещества черных сланцев привлекался термогравиметрический метод (дерива-тограф Q-1500D, аналитик П.В. Хворов).
Содержание редких и редкоземельных элементов во вмещающих породах определялось с помощью ICP-MS анализа в ИГиГ (г. Екатеринбург) на масс-спектрометре ELAN 9000 (Perkin Elmer), аттестат аккредитации лаборатории РОСС RU.0001.516761, аналитик Д.В. Киселева.
Минералого-петрографическая характеристика вмещающих пород.
Вмещающие породы рудопроявления Красное представлены углеродистыми метаалевролитами темно-серого, черного цвета с подчиненным количеством кварцевых метапесчаников и редкими прослоями метагравелитов и углеродисто-глинистых сланцев [6]. На Копыловском месторождении развиты полевошпат-кварцевые метапесчаники и углеродисто-глинистые сланцы, реже встречаются метаалевролиты. На месторождении
Кавказ преобладают кварц-полевошпатовые метапесчаники с прослоями углеродисто-глинистых сланцев и мета-алевролитов [5].
Породы проявления Красное сложены кварцем с подчиненным содержанием слюд (мусковита и парагонита) и небольшой примесью карбонатов (брейнерита, доломита, сидерита). Для пород месторождений Копыловское и Кавказ, кроме кварца, характерна существенная примесь полевых шпатов: альбита, ортоклаза, микроклина. Слюды представлены мусковитом-2М1 и илли-том, а также парагонитом, встречается хлорит. Карбонаты - брейнерит, доломит, сидерит, кальцит.
Акцессорные минералы на Красном представлены турмалином и рутилом (обломочные, регенерированные, новообразованные формы), флоренси-том (новообразованный), более редки циркон, монацит и ксенотим (обломочные). На Копыловском и Кавказе широкое распространение получили турмалин (обломочный, регенерированный), циркон, апатит (обломочные), реже встречаются флоренсит, гояцит (новообразованные), рутил, эпидот (обломочные, новообразованные), сфен, ортит, гранат (обломочные).
Содержание углеродистого вещества в породах Красного выше (3-10 об. %, в среднем около 5 об. %), чем в породах Копыловского и Кавказа (1-5 об. %, в среднем около 2 об. %).
По результатам термогравиметрического анализа углеродистое вещество пород рудопроявления Красное неоднородно по составу. В ряде проб начало эффекта выгорания органического вещества приходится на 550-560 оС, максимум - на 680 оС, также наблюдается плечо около 750-780 оС, что указывает на наличие двух структурных разновидностей графитоидов: типа антраксолита и шунгита. Количество углеродистого вещества в метаалевролитах по результатам пересчета кривой потери веса
может достигать 6 мас. %. Начало эффекта около 550 оС указывает на метаморфизм углеродистого вещества в условиях мусковит-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации. Кроме того, в отдельных пробах отмечены более низкие температуры выгорания органического вещества с максимумом эффекта при температурах 530-590 °С, началом на 490 оС, окончанием при 670 °С. Начало эффекта на 490 оС свидетельствует о низкоградном метаморфизме пород на стадии аспидных сланцев [6].
В породах месторождений Копы-ловское и Кавказ выгоранию органического вещества соответствует экзотермический эффект с температурой 650 °С. Начало эффекта соответствует температуре 610-615 °С, что соответствует зеленосланцевой фации метаморфизма (переход от мусковит-2М1-хлоритовой к мусковит-2М1-биотитовой субфации) [6].
На метаморфизм зеленосланцевой фации указывают также наличие структурно-упорядоченных слюд в породах всех трех объектов (парагонита, муско-вита-2М1), а также хлорита в породах Копыловского и Кавказа, регенерация обломков кварца и турмалина на всех объектах, перекристаллизация глинистого цемента в метапесчаниках до тонкозернистой кварц-серицитовой массы [5,6].
Краткая характеристика рудной минерализации. Главным рудным минералом на всех трех объектах является пирит, второстепенными и редкими -халькопирит, галенит, сфалерит, пирротин, золото. На рудопроявлении Красное развита ассоциация сульфидов и сульфоарсенидов Ni - пентландита, герсдорфита, годлевскита, встречаются никелистый пирит, арсенопирит, блеклые руды ряда теннантит-тетраэдрит, селенистый галенит, молибденит, гри-нокит, кадмийсодержащий сфалерит.
Пирит на всех трех объектах образует несколько генераций. Сингенети-
ческий и диагенетический фрамбои-дальный и тонкокристаллический пирит часто образует послойную вкрапленность в тонкозернистых и глинистых породах (метаалевролитах и сланцах), также встречаются конкреции пирита. Мелко-среднезернистый пирит образует вкрапленность, ассоциирующую с зонами кварцевого и кварц-карбонатного прожилкования, содержит включения халькопирита, галенита, сфалерита, золота и других второстепенных минералов, вероятно, является продуктом ме-таморфогенно-гидротермального процесса. Крупнокристаллический пирит размером до 2-5 см встречается во всех типах пород, практически не содержит включений других минералов или содержит мелкие включения, часто окружен каймами волокнистого кварца, цепочки кристаллов пирита в кварцевой рубашке часто образуют прожилковые кварц-пиритовые агрегаты.
В составе кварцевых, редко кварц-карбонатных жил, на месторождении Копыловское присутствуют галенит и халькопирит, на месторождении Кавказ - халькопирит, сфалерит, галенит, халькозин, ковеллин (вторичный), а также видимое самородное золото. На рудо-проявлении Красное наблюдались кварцевые жилы с галенитом, халькопиритом, редко блеклой рудой.
Геохимические особенности вмещающих пород. Содержание редких и редкоземельных элементов в породах было определено методом ICP-MS.
По геохимическим особенностям породы рудопроявления Красное отличаются от пород месторождений Копы-ловское и Кавказ пониженным содержанием ряда литофильных элементов: Be, Li, Sr, Sc, Rb, Hf, Nb, а также Cr, Mn. В то же время, содержание халько-фильных элементов, особенно Mo, Cd, в меньшей степени Zn, а также Se, Te, Sb, на Красном значительно выше (рис. 2). Концентрации Ni, Cu, Pb, As на всех
объектах близки. Для Красного, по сравнению с Копыловским и Кавказом, в целом характерно меньшее распространение слюд - мусковита и парагонита, меньшее количество карбонатов, а также акцессорных минералов терри-генного происхождения (циркона, апатита), что сказывается на концентрациях литофильных элементов. Минералами-концентраторами Se, Te, Sb на Красном являются блеклые руды, селенистый галенит, Mo - молибденит, Cd -гринокит и кадмийсодержащий сфалерит, которые не встречаются на месторождениях Копыловское и Кавказ.
Для пород Красного характерны низкие содержания Th (в среднем 3,8 г/т) и высокие концентрации U (4,4 г/т) по сравнению с породами Копыловско-го и Кавказа (Th - 6,9 г/т, U -1,9 г/т). Отсюда Th/U для Красного составляет в среднем ок. 0,9 (диапазон 0,2 - 4,2 по 20 анализам), для Копыловского и Кавказа - ок. 3,6 (0,7 - 8,8 по 50 анализам) (рис. 3). Доказана способность Th сорбироваться органическими соединениями [8], однако решающее значение в его накоплении имеет состав терригенного материала [7]. U преимущественно образует металлоорганические комплексы с углеродистым веществом [7]. Th/U, согласуясь с содержанием органического вещества в породах, может указывать на смешанную терригенно-гидрогенную природу пород Красного, тогда как породы Копыловского и Кавказа существенно терригенные.
Состав и характер распределения РЗЭ для всех трех объектов сходны. Наблюдается обогащение легкими РЗЭ за счет тяжелых и относительное повышение концентрации тяжелых РЗЭ за счет средних (рис. 4). Аномалий распределения Eu и Ce не выявлено. Анализы ряда образцов с рудопроявления Красное показывают слабо пониженное содержание La, что может быть связано с его особым поведением при pH<7.7-8.0 [2]. Общее содержание РЗЭ в породах Копы-
Метапесчаники
1000,00
100,00
10.00
¡3 1,00 *
Он
1> <
" 0,10
0,01
1000,00
100,00
10,00
ж «
Оч 1,00
О) <
о
и
0,10
0,01
А м д /
/ 9 / А--! \ Лэг г
1 1 / \/ —у
Вс У Се вс Ь1 Бг Ъх ЯЬ 1 1 Г Ее Ос Мо 5п I /'а •••л' Оа Си 7л\ РЬ Ав Ва Со N1 V Сг Мп
—□— Красное —Копыловское Кавказ
Углеродисто-глинистые сланцы, метаалевролиты
. Л а/
.7 г-^ гГ «■АХ уГ \ й- Л /7 9 Ъг Ч>\ // * .у Я / ЗД? \у Д 9 V
/ \ •»/ 1 _ / \ ■»/ к „--О. / \ л/ 1 Р^^у/ \ Л'
01111111 Ве У Се Бс 1л 8г 7.x ЯЬ о , , ' - ЯГе СеК^Х--^' 8Ь Мо 5п £} 1/ / 14 ва Си гп РЬ А8 Ва Со N1 V Сг Мп
рун
Средние содержания для пород рудовмещающей толщи
ЕГ 2
Я -
ж о.
Он га
3
X
л
N
Он <
о
и
0,01
Рис. 2. Содержания редких элементов в породах месторождений Копыловское, Кавказ и
рудопроявления Красное.
Содержания для метапесчаников, метаалевролитов и углеродисто-глинистых сланцев приведены в абсолютных величинах. Средние содержания элементов в породах рудовмещающей толщи нормированы на кларк «черных сланцев» (по Юдович, Кетрис, 1994)
Т1-1,
г/т 100,0
ТИ/и = 2
10,0
0,1
0,10
Д Кавказ ♦ Копыловское □ Красное
1,00 10,00 100,00 II, г/т
Рис. 3. Соотношения тория и урана в породах месторождений Копыловское, Кавказ, рудопроявления Красное
Метапесчаники
Углеродисто-глинистые сланцы, алевролиты
я
£ в о х
а. О
Л^ТГТ- щ 'Эй -О- Красное Копыловское Кавказ
ч
Ьа Сс Рг N<1 вт Ей Ос1 ТЬ Иу Но Ег Тт УЬ Ьи \ и Се Рг 5га Еи 0(| Ть 0у Но Ег Тга УЬ Ьи У
Рис. 4. Спектры распределения РЗЭ в породах месторождений Копыловское, Кавказ, рудопроявления Красное, нормированные на хондрит по (Балашов, 1974)
ловского и Кавказа несколько выше, чем в породах Красного.
Заключение. Таким образом, породы изученных рудопроявлений имеют терригенную природу, но в породах проявления Красного существенное значение играют гидрогенные процессы. Рудная минерализация на Красном характеризуется N1 и №-Аб специализацией, на Копыловском и Кавказе - присутствием сульфидов 2п и РЬ. Породы метаморфизованы в условиях серицит-хлоритовой субфации. Геохимические, текстурно-структурные и минералоги-
ческие признаки наложенных гидротер-мально-метасоматических процессов не выявлены.
Благодарности. Авторский коллектив выражает искреннюю благодарность сотрудникам ООО «Красный» за предоставленные материалы и возможность опубликовать полученные данные, а также оргкомитет Всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы геохимии-2013» (г. Иркутск, Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН).
Библиографический список
1. Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 1974.
2. Буряк В.А., Бакулин Ю.И. Металлогения золота. Владивосток: Даль-наука, 1998. 369 с.
3. Дистлер В.В., Митрофанов Г.Л., Немеров В.К. и др. Формы нахождения металлов платиновой группы и их генезис в золоторудном месторождении Сухой Лог (Россия) // Геология рудных месторождений. 1996. Т. 38, № 6. С. 467-484.
4. Иванов А.И. Месторождение «Ожерелье» - новый тип коренных месторождений в Бодайбинском рудном районе // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2008. Вып. 6 (32). С. 14-26.
5. Паленова Е.Е., Белогуб Е.В., Новоселов К.А. Метаморфизм рудовме-
щающих толщ золоторудных месторождений Копыловское, Кавказ и Продольное (Бодайбинский рудный район) // Материалы второй Всероссийской научно-практической конференции «Минерагения северо-восточной Азии». Улан-Удэ, 2011. С. 123-124.
6. Паленова Е.Е. Вмещающие породы рудопроявления золота Красное (Бо-дайбинский рудный район) // Металлогения древних и современных океанов-2013. Миасс, 2013. С. 201-205.
7. Юдович Я.Э., Кетрис МП. Элементы-примеси в черных сланцах. Екатеринбург: Изд-во УИФ Наука, 1994. 304 с.
8. A review of the geochemical processes controlling the distribution of thorium in the earth's crust and Australia's thorium resources. By T.P. Mernagh, Y. Miezitis. Geoscience Australia, 2008. 48 p.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, профессор Иркутского государственного технического университета Г.Д. Мальцева
