CC BY
60
УДК 549.328; 549.334; 546.59
Е.В. Нагорная1, И.А. Бакшеев2, И.А. Брызгалов3, В.О. Япаскурт4
МИНЕРАЛЫ СИСТЕМЫ Аи^-РЬ-Те-8е-8 МЕДНО-МОЛИБДЕН-ПОРФИРОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РУДНОГО ПОЛЯ НАХОДКА (ЧУКОТКА)5
Находкинское рудное поле расположено в 220 км на юг от г. Билибино (Чукотка) и включает Cu-Мо-порфировые (Малыш, Весеннее) и Mo—Cu-порфировые (Находка, III Весенний) месторождения. Поздняя эпитермальная с самородным золотом пониженной пробности (498—766) минерализация на объектах первой группы относится к IS-типу («intermediate sul-fidation»), характеризующемуся наличием петцита, штютцита, акантита, пирсеита, минералов систем Pb—Bi—Ag—Se—Te, Ag—Te—Se, Ag—Bi—Se, а также самородным теллуром. Эпитермальная минерализация формируется приfTe2(—19...—18) иfS2(—14...—13) и температуре <200 °С. На объектах второй группы эпитермальная минерализация не выявлена; теллуридная минерализация представлена только самородным теллуром и алтаитом.
Ключевые слова: самородное золото и теллур, теллуриды, петцит, штютцит, пирсеит, медно-молибден-порфировое месторождение.
The Nakhodka porphyry-copper field located 220 km South of Bilibino, Chukchi Peninsula, Russia comprises Cu—Mo-porphyry (Vesenny, Malysh) and Mo—Cu-porphyry (Nakhodka, III Vesenny) deposits. Late epithermal mineralization with native gold of low fineness (498—766) of the first group belonging to the IS («intermediate sulfidation») type consists of petzite, st etzite, acanthite, pearceite, minerals of the Pb—Bi—Ag—Se—Te, Ag—Te—Se, and Ag—Bi—Se systems, and native tellurium. Epithermal mineralization was formed at fTe2 (—19...—18), fS2 (—14...—13), and temperature <200 °C. The second group deposits have no epithermal mineralization; tellurium mineralization is only native tellurium and altaite.
Key words: native gold and tellurium, tellurides, petzite, stuetzite, pearceite, porphyry-copper-molybdenum deposit.
Введение. Минералы системы Аи—^—Те—8е—8 — концентраторы благородных металлов. Будучи типичными минералами эпитермальных месторождений золота [Плотинская, Коваленкер, 2008], они встречаются в медно-порфировых месторождениях ^газЫтгоу е! а1., 2002], где, по-видимому, маркируют позднюю стадию развития порфировой системы, которая во многом похожа на собственно эпитермаль-ные месторождения [Bogdanov е! а1., 2004, 2005].
Цель работы — характеристика минералов этой системы, которые впервые установлены нами на золотосодержащих медно-молибден-порфировых месторождениях рудного поля Находка, расположенного в 220 км на юг от г. Билибино (Чукотка). Примерно в 20 км на север от рудного поля находится месторождение Песчанка — самое крупное по запасам меди среди медно-порфировых объектов России.
Геологическое строение месторождений. Баимская рудная зона протягивается в субмеридиональном направлении и расположена в зоне долгоживущего
Песчанкинского разлома. Она включает золотосодержащее медно-порфировое месторождение Песчанка, Au- и Ag-содержащие Cu—Мо-порфировые и Au-содержащие Mo—Cu-порфировые месторождения рудного поля Находка (Малыш, Весеннее, Находка, III Весенний) и ряд других мелких месторождений и проявлений. Cu—Мо-порфировые объекты сопряжены с гранитоидами позднеюрского возраста (Малыш, Весеннее), а Mo—Cu-порфировые — с монцонитои-дами раннемелового Егдегкычского комплекса (Находка, III Весенний). Интрузивные породы прорывают средне-верхнеюрскую вулканогенно-осадочную толщу. К наиболее поздним проявлениям относятся позднемеловые дайки андезитов.
На месторождениях рудного поля выделено четыре типа метасоматических пород (от ранних к поздним): кварц-биотит-калишпатовые, пропилиты, кварц-серицитовые метасоматиты (филлизиты) и аргиллизиты.
Рудные тела представлены изометричными и слабо вытянутыми в северо-западном направлении
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра минералогии, аспирант; e-mail: [email protected]
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра минералогии, доцент; e-mail: [email protected]
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра минералогии, ст. науч. с., канд. геол.-минер. н.; e-mail: [email protected]
4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический факультет, кафедра петрологии, вед. науч. с., канд. геол.-минер. н.; e-mail: [email protected]
5 Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-05-00571-а) и ООО «ГДК Баимская».
штокверковыми зонами в форме густой сети кварцевых и кварц-карбонатных прожилков, приуроченных к филлизитам, реже рудные минералы образуют тонкую вкрапленность в самих метасоматитах. К главным рудным минералам относятся халькопирит, борнит (иногда замещен идаитом), молибденит, пирит. На месторождениях рудного поля в разной степени развита полиметаллическая минерализация, где основные рудные минералы представлены сфалеритом, галенитом, и блеклыми рудами ряда теннантит—тетраэдрит.
Методы исследования. Оптические минераграфи-ческие исследования выполнены на кафедре минералогии МГУ с помощью оптического микроскопа «Axioplan» фирмы «Zeiss», снабженного цифровой фотокамерой и компьютером.
Изучение строения и состава образцов проводили в лаборатории локальных методов исследования вещества геологического факультета МГУ при помощи сканирующего электронного микроскопа «Jeol JSM-6480LV» с энергодисперсионным спектрометром «INCA-Energy 350» с Si—Li-полупроводниковым детектором (аналитик В.О. Япаскурт). Результаты обработаны с помощью профессионального лицензи-
онного программного обеспечения SEM Control User Interface, ver. 7.11 (Jeol Technics LTD) и INCA, ver. 17а (Oxford Instrument). Условия съемки анализа: ускоряющее напряжение 20 кВ, ток зонда на образце 2 нА, локальность анализа 1—3 мкм. Порог обнаружения и относительная погрешность измерения составляли от 0,05 до 0,5 мас.% в зависимости от концентрации и энергии возбуждения спектральных линий, пики которых использовались для измерения. Абсолютная погрешность составляла от 1—2 отн.% для главных элементов, до 10 отн.% для элементов-примесей.
Для стандартизации использованы эталоны природных и синтетических сульфидов и теллуридов: сфалерит (S, Zn); Mn металлический (Mn); халькопирит (Fe, Cu); арсенопирит (As); сплав Ag25Au75 (Ag, Au); антимонит (Sb); PbTe синтетический (Te); PbSe синтетический (Se); Bi2S3 синтетический (Bi).
Химический состав самородного золота определяли при помощи электронного микрозонда «Cam-ebax SX 50» на кафедре минералогии геологического факультета МГУ (аналитик И.А. Брызгалов). Условия съемки: ускоряющее напряжение 15 кВ, ток зонда на образце 30 нА, локальность анализа 1—3 мкм. В качестве эталонов использованы: AuTe2 синтетический
Рис. 1. Взаимоотношение самородного золота с минералами полиметаллической ассоциации, месторождение Весеннее: а — вростки самородного золота в пирите, образующего срастания с халькопиритом, который обрастает теннантит; б — вросток самородного золота в галените; в — агрегат гессита, самородного золота и петцита в халькопирите. Аи — самородное золото, Те — самородный теллур, Ру — пирит, Сер — халькопирит, Тп — теннантит, Gn — галенит, Нб — гессит, Р12 — петцит, Су — ковеллин, Рге — пирсеит, Аеп — акантит, — штютцит, С1б — клаусталит, Grt — гирит. Фото в отраженных электронах
(Аи, Те); Си синтетическая (Си); Ag2Te синтетический (Аё). Порог обнаружения 0,02%, ошибка измерений для основных компонентов составляла ±2 отн.%, для элементов-примесей — значительно больше (~10 отн.%). Для процедуры коррекции использованы РАР-поправки.
Результаты исследований. Минералы системы Аи—Аё—РЪ—Те—8е—8 слагают в основном мелкие вростки (до 20 мкм) или микропрожилки в более ранних сульфидах, реже обнаруживаются среди жильных кварца и карбонатов. В результате оптико-микроскопических исследований диагностировано самородное золото, остальные минералы — Те, 8е и Аё — установлены лишь при детальных электронно-микроскопических наблюдениях и представлены самородным теллуром, гесситом, петцитом, штютци-том, пирсеитом, акантитом, недиагностированными фазами системы PЪ—Bi—Ag—Se—Те, а также алтаитом, высокоселенистым галенитом, клаусталитом, теллу-ристым теннантитом.
Самородное золото образует вростки или выполняет трещины в пирите, галените (рис. 1, а, б) и блеклых рудах, не содержащих Те. Оно образует тесные срастания с гесситом и петцитом (рис. 1, в). Размер выделений варьирует от 2 до 20 мкм.
Пробность золота варьирует в широких пределах — от 498-й до 766-й, причем в одном образце она может колебаться от 498-й до 645-й (табл. 1, анализы 7—9). Индивидуальные золотины слабозональные: краевые зоны характеризуются более низкой пробно-стью. В самородном золоте установлена примесь Си (до 0,69 мас.%) и Те (до 0,33 мас.%) (табл. 1).
Таблица 1
Химический состав (мас.%) самородного золота из месторождения Весеннее Находкинского рудного поля
Номер п/п Аи Аё Си Те Сумма Проб-ность
1 66,12 33,88 нпо нпо 100,00 517
2 66,86 31,70 нпо нпо 98,57 536
3 72,75 25,54 0,09 0,08 98,45 609
4 70,23 29,90 0,04 0,06 100,22 562
5 69,11 29,74 0,02 0,12 98,98 559
6 75,54 24,39 0,05 0,1 100,07 628
7 66,04 33,63 нпо нпо 99,67 498
8 71,14 28,29 нпо 0,33 99,76 577
9 77,94 21,25 0,15 нпо 99,35 645
10 70,41 31,70 нпо 0,31 102,41 535
11 80,75 20,96 0,52 нпо 102,23 669
12 85,24 14,62 0,69 нпо 100,56 740
13 86,58 14,49 нпо нпо 101,07 766
14 81,87 18,06 нпо нпо 99,93 713
15 72,22 26,88 нпо нпо 99,11 595
Примечание: нпо — содержание элемента ниже предела обнаружения.
Минералы селена и теллура, включая самородный теллур, представлены очень мелкими выделениями (несколько микронов), в основном в виде вростков в пирите и халькопирите (рис. 2; 3, г), но обнаружены зерна и вне этих минералов.
Гессит — самый распространенный теллурид на рассматриваемых объектах. На месторождении Малыш он образует мелкие вростки в более раннем пирите (рис. 2, б), а также более крупные выделения в срастании с самородным золотом, блеклой рудой и халькопиритом. Максимальный размер зерен достигает 5 мкм. В ряде случаев удалось определить его состав, минерал содержит лишь небольшую примесь Аи (до 0,61 мас.%) (табл. 2). На месторождении Весеннее гессит слагает более крупные выделения, представлен вростками в более ранних галените, халькопирите и образует срастания с петцитом, теннантитом и золотом (рис. 1, в; 3, а). По данным электронно-зондовых исследований, минерал содержит небольшую примесь (масс.%) Си (до 1,74), Fe (до 0,35), Аз (до 0,53), Аи (до 1,01) (табл. 2). Отсутствие серы в анализах зерен гессита, который содержит медь и железо, предполагает, что эти элементы входят в состав минерала, а не являются элементами сульфидов, захваченными при анализе.
Петцит распространен в рудах незначительно. Электронно-микроскопические наблюдения свидетельствуют о том, что гессит и петцит образуют тесные срастания без признаков замещения одного минерала другим (рис. 1, в). В результате электронно-зондового анализа в минерале выявлена примесь Fe (до 0,20 мас.%) и Си (до 0,40 мас.%) (табл. 2), которые, как и в случае с гесситом, входят в состав минерала, это не элементы сульфидов, захваченных при анализе, что согласуется с литературными данными о вхождении Fe и Си в структуру минерала [Чвилева и др., 1988].
Штютцит, по-видимому, замещает образовавшийся ранее петцит (рис. 2, в). Максимальный размер выделений минерала достигает 10 мкм. Электронно-зондовый анализ показывает, что штютцит содержит незначительную примесь Аи (1,01 мас.%) (табл. 2), что свидетельствует в пользу замещения петцита.
Помимо описанных минералов установлены ал-таит и Те-содержащий теннантит. Вростки алтаита выявлены в халькопирите на месторождении Находка; размер выделений минерала не более 5 мкм, что обусловливает невозможность корректного электронно-зондового анализа. Те-содержащий теннантит обнаружен на месторождении Малыш. Минерал слагает вростки размером до 20 мкм в пирите (рис. 2, б). Отметим, что на изучаемых месторождениях подавляющий объем блеклых руд не содержит теллура [Нагорная, 2011].
Среди минералов селена выявлены клаусталит, 8е-содержащий галенит и точно не диагностированные из-за очень мелкого размера фазы Аё—Те—8е, РЪ—Аё— ВНТе—8е и Аё—ВН8е (возможно, богдановичит) в срастании с 8е-содержащим галенитом (рис. 2, б; 3, г).
Таблица 2
Химический состав (мас.%) штютцита, пирсеита, петцита, акантита и гессита из месторождений Находкинского рудного поля
Компоненты Месторождение Весеннее Месторождение Малыш
штютцит пирсеит петцит акантит гессит
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Ай 58,69 66,61 63,26 42,11 42,40 43,18 81,84 63,05 64,16 60,69 63,58 63,03 62,62 62,00 59,63
Аи 1,01 нпо нпо 24,07 24,82 24,16 нпо нпо нпо нпо нпо нпо 0,69 0,61 нпо
Те 41,22 нпо 0,36 32,19 32,46 32,06 нпо 36,51 36,59 37,49 36,14 35,92 35,83 37,04 39,89
Аб нпо 6,09 5,73 нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо 0,53 нпо нпо нпо
8Ь нпо 1,16 1,34 нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо нпо
Fe нпо 0,21 1,47 0,20 нпо нпо нпо нпо нпо нпо 0,35 нпо нпо нпо нпо
Си нпо 9,67 11,54 0,40 нпо нпо 2,62 нпо нпо 1,74 0,49 0,20 нпо нпо нпо
нпо 16,18 16,57 нпо нпо нпо 15,68 нпо нпо нпо нпо нпо 0,16 нпо нпо
Сумма 100,92 99,93 100,26 98,97 99,68 99,41 100,13 99,57 100,75 99,91 100,57 99,67 99,30 99,65 99,52
Формула в расчете на сумму атомов элементов
8 29 6 3
Ай 4,99 13,08 12,14 3,02 3,05 3,10 1,77 2,01 1,97 1,91 1,99 2,00 2,00 1,99 1,92
Аи 0,05 0,95 0,98 0,95 0,01 0,01
Fe 0,08 0,54 0,03 0,06 0,02
Си 3,22 3,76 0,05 0,10 0,09 0,03 0,01
Аб 1,72 1,58 0,02
8Ь 0,20 0,23
Те 2,96 0,06 1,95 1,97 1,95 0,99 0,95 1,00 0,96 0,96 0,97 1,00 1,08
8 10,69 10,69 1,14 0,02 0,02
Примечание: 1—15 — номер анализа по порядку, нпо — содержание элемента ниже предела обнаружения.
Клаусталит установлен на участке III Весенний, где образует мелкие вростки (до 10 мкм) в раннем борните (рис. 3, в). По данным электронно-зондового анализа минерал содержит примесь Te (0,39-0,77 мас.%) (табл. 3).
Селенсодержащий галенит, образующий вростки в халькопирите и пирите, выявлен на месторождениях Малыш и Находка. Концентрация Se в описываемом галените месторождения Малыш варьирует в широких пределах — от 1,64 до 14,47 мас.% (табл. 3). Кроме того, минерал содержит незначительную примесь Te (0,07-0,14 мас.%). Из-за мелкого размера выделений Se-содержащего галенита на месторождении Находка состав количественно не определен.
Кроме гессита, петцита и штютцита из минералов серебра выявлены пирсеит и акантит. Первый развит весьма ограниченно и установлен лишь на месторождении Весеннее. Он образует каймы толщиной до 10 мкм вокруг кристаллов галенита (рис. 3, б), что, по-видимому, обусловлено замещением ранее
Таблица 3
Химический состав (мас.%) селенистого галенита и клаусталита из месторождений Находкинского рудного поля
Компоненты Месторождение Малыш Месторождение III Весенний
галенит клаусталит
1 2 3 4 5 6
Pb 82,46 85,07 82,13 78,06 73,48 73,97
Te 0,11 0,12 0,07 0,14 0,77 0,39
S 11,46 12,61 11,47 7,31 нпо нпо
Se 4,57 1,64 4,33 14,47 24,88 25,47
Сумма 98,60 99,44 98,00 99,97 99,13 99,83
Формула в расчете на сумму двух атомов элементов
Pb 0,978 0,995 0,979 0,955 1,049 1,046
S 0,878 0,953 0,884 0,578
Se 0,142 0,050 0,136 0,464 0,933 0,945
Te 0,002 0,002 0,001 0,003 0,018 0,009
Примечание', нпо — содержание элемента ниже предела обнаружения.
ШШР* FrtRl Ф GnJ
ШЗЦ И Ш PrCÄ
Ш\ Чш Ж
20 мкм И
Pb-Ag-Bi-Te-Se
I * Ag-Te-Se
Ф
Сер
Se-Gn
Ag-Bi-Se
Рис. 3. Соотношение минералов раннерудной, полиметаллической и поздней ассоциаций. а — агрегат самородного золота и гессита, обрастающий теннантит и галенит, гессит замещает теннантит и галенит; б — агрегат пирсеита и галенита в интерстициях между зернами кварца и пирита, пирсеит локально замещается акантитом, месторождение Весеннее; в — вростки клаусталита и гирита в борните, месторождение III Весенний; г — вростки селенистого галенита, селенида висмута и серебра (богдановичит?) и фаз состава Ag-Te-Se и Pb—Ag—Bi—Te—Se в халькопирите, месторождение Малыш. Фото в отраженных электронах
образованного теннантита, который часто обрастает галенит. Замещение теннантита происходит в результате воздействия более поздних серебросодержащих растворов. Минерал содержит небольшую примесь (мас.%) Fe (до 1,47), Sb (до 1,34) и Te (0,36) (табл. 2). Подобно пирсеиту, акантит также установлен лишь в рудах месторождения Весеннее. На рис. 3, б хорошо видно, что он замещает пирсеит. Такое замещение находит подтверждение и в составе акантита: минерал содержит 2,62 мас.% Cu (табл. 2). Кристаллизация акантита происходит при дальнейшем увеличении активности серебра в минералообразующем флюиде.
Результаты и их обсуждение. В зарубежной литературе завершающий этап развития порфировых систем относят к двум типам «high sulfidation» (HS) и «intermediate sulfidation» (IS) [Sillitoe, Hedenquist, 2003], которые различаются минеральным составом метасо-матитов, жильным выполнением и индикаторными рудными минералами. В метасоматических породах HS-типа развиты кварц, алунит, диккит, пирофиллит; жилы сложены кварцем и баритом; индикаторные рудные минералы — энаргит, люцонит, фаматинит, акантит. Метасоматиты IS-типа сложены кварцем, серицитом и альбитом; в жилах присутствуют только кварц и марганцовистые карбонаты; к характерным рудным минералами относятся сфалерит, галенит, теннантит—тетраэдрит, халькопирит. На большинстве Cu-порфировых месторождений — Эль-Индио (Чили), Янакоча (Перу), Коунрад (Казахстан), Пефка, Св. Демитриуса, Маврокорифи и Парама Хилл (Греция), Алмалык (Узбекистан) — развит HS-тип. IS-тип распространен существенно меньше, он установлен на месторождениях Санта-Барбара (Греция), Маунт Миллиган (Канада).
Поскольку в рудах месторождений Весеннее и Малыш минералы теллура и селена ассоциируют со сфалеритом, галенитом и блеклыми рудами ряда теннантит—тетраэдрит, а жилы сложены кварцем и карбонатом, то изученная эпитермальная минерализация относится к IS-типу.
На медно-порфировых месторождениях самородное золото установлено в двух ассоциациях: a) в
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Нагорная Е.В. Эволюция химического состава блеклых руд медно-молибден-порфировых месторождений Находкинского рудного поля // Разведка и охрана недр. 2011. № 8. C. 11-16.
Плотинская О.Ю., Коваленкер В.А. Минералы системы Ag-Au-X (где X=S, Se, Te) в эпитермальных обстановках как индикаторы условий минералообразования // Докл. МО РМО. 2008. URL: http://www.minsoc.ru/E2-2008-1-0 (дата обращения: 30.09.2011).
Чвилева Т.Н., Безсмертная М.С., Спиридонов Э.М. и др. Справочник-определитель рудных минералов в отраженном свете. М.: Недра, 1988. 504 с.
Bogdanov K., Ciobanu C.L., Cook N.J. Porphyry-epithermal Bi-Te-Se assemblages as a guide for gold ore enrichment //
относительно высокотемпературной ассоциации с высокопробным золотом, борнитом, алтаитом; б) в низкотемпературной ассоциации с самородным золотом пониженной пробности, сульфидами полиметаллов и теллуридами серебра (гессит, петцит), а также минералами селена.
Согласно литературным данным, формирование теллуридов в ассоциации с ранним борнитом и высокопробным золотом (> 900 °С) происходит при высокой /Те2(—8...—4), /02(—24...—19) и температуре около 300 °С [Bogdanov е1 а1., 2005].
Наличие гессита и высокоселенистого галенита (до клаусталита) в ассоциации с халькопиритом, маложелезистым сфалеритом и низкопробным самородным золотом указывает на снижение /Те2(—19...— 18), /В2(—14...—13) и снижение температуры до < 200 °С [Bogdanov е1 а1., 2005]. Учитывая минеральный состав руд эпитермальной стадии месторождений Малыш и Весеннее, можно заключить, что они формировались в сходных физико-химических условиях.
Заключение. Установлено, что эпитермальная минерализация месторождений Весеннее и Малыш относится к 18-типу. Впервые выявлено различие состава минералов теллура и селена между Mo—Cu-и Cu—Mo-порфировыми месторождениями рудного поля Находка.
В рудах Cu—Mo-порфировых месторождений с хорошо развитой эпитермальной минерализацией 18-типа в верхней части рудно-метасоматической колонны развиты самородный теллур; теллуриды и селениды Аи, Ай, ВГ РЬ; теллуристые блеклые руды. Кроме того, в этих объектах зафиксированы обильное низкопробное самородное золото, пирсеит и акантит. Руды Mo—Cu-порфировых месторождений отличаются присутствием только самородного теллура, алтаита, Те- и 8е-содержащего галенита, а также отсутствием низкопробного самородного золота и серебряной минерализации.
Авторы благодарны В.Ю. Прокофьеву за ценные советы и замечания.
Au-Ag-telluride deposits of the Golden Quadrilateral, Apuseni Mts., Romania. Int. Field Workshop of IGCP Project 486. Alba Iulia, Romania, 2004. P. 211-214.
Bogdanov K, Filipov A., Kehayov R. Au-Ag-Te-Se minerals in the Elatsite porphyry-copper deposit, Bulgaria // Geochem. Mineral. Petrol. 2005. Vol. 43. P. 13-19.
Sillitoe R.H., Hedenquist J.W. Linkages between volcanotec-tonic settings, ore-fluid compositions, and epithermal precious metal deposits // Soc. Econ. Geol. Spec. Publ. 2003. Vol. 10. P. 315-343.
Strashimirov S, Petrunov R., Kanazirski M. Porphyry-copper mineralization in the Central Srednogorie zone, Bulgaria // Mineral. Deposita. 2002. Vol. 37. P. 587-598.
Поступила в редакцию 02.12.2011
