CC BY
32
УДК 548,1; 553,491
ПЕРСПЕКТИВЫ РУДОНОСНОСТИ ЮРСКИХ ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ТОЛЩ В МЕЖДУРЕЧЬЕ ТЕРЕК-АРГУН (СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ)
© 2011 г. Х.И. Арсамаков1, В.Н. Труфанов2, А.В. Труфанов2
2
'Всероссийский научно-исследовательский институт геологических, геофизических и геохимических систем, Варшавское шоссе, 8, г. Москва, 117105, geosys@geosys.ru
2Южный федеральный университет, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, dek_geo@sfedu.ru
1All-Russian Research Institute of Geological, Geophysical and Geochemical Systems, Varshavskoe Highway, 8, Moscow, 117105, geosys@geosys.ru
2Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, dek_geo@sfedu.ru
На основе комплексного минерагенического анализа территории выделены геотектонические, магматические и термобароге-охимические факторы, оказавшие наиболее существенное влияние на вещественный состав, степень метаморфизации и рудонос-ность черносланцевых толщ Северного Кавказа. Показано, что формирование минеральных агрегатов полиметаллических месторождений Северного Кавказа, которые локализованы в толщах черных сланцев, происходило в широком диапазоне температур от 475—320 до 180—160 °С при давлениях в пределах 10—50МПа из сложных по составу флюидов, содержащих Н2О, Н2, СН4, СО2, Н& N и другие компоненты. Определены наиболее перспективные участки для проведения геолого-разведочных работ с целью обнаружения полиметаллических и золоторудных месторождений.
Ключевые слова: Северный Кавказ, Терек-Аргунское междуречье, рудоносность черных сланцев.
On the basis of complex mineragenetical analysis geotectonic, magmatic and termobarogeochemistry factors are allocated. They have made the most essential impact on material structure, metamorphism degree and ore-bearing of black slates strata of the North Caucasus. It is showed, that formation ofpolymetallic deposits of North Caucasus, which are located in the black slates strata, have been made in a wide temperature and pressure diapasons 475—320 °C — 180—160 °C and 10—50 MPa from complete ore-forming fluids, included H2O, H2, CH4, C02, H2S, N2 and others components. It is found the most prospect panties for organization of geology-investigation works with whole ofpo-lymetalic and gold-ore deposition.
Keywords: Northern Caucasus, Terek-Argun Interfluve, ore-bearing of black slates.
На участке «сланцевой» полосы Северного Кавказа между реками Терек и Аргун среди отложений нижнего и среднего лейаса (включительно до тоарского яруса) при геолого-съемочных работах закартированы толщи пород, названные черными, аспидовидными, графитизированными филлитами, филлитоподобными, кровельными или шиферными сланцами. Специальных исследований микрокомпонентного состава и степени метаморфизации органического вещества (ОВ) этих пород не проводилось из-за отсутствия надлежащих лабораторных методик и аппаратуры, разработанной шкалы литогенеза и, самое главное, научно-обоснованной концепции рудообразования. В мировой практике последних десятилетий проблеме черных сланцев и их значению в формировании месторождений новых типов руд уделяется особое внимание [1-7]. Анализ уже выявленных месторождений, в том числе и на Северном Кавказе, не исключает возможности открытия таковых и на описываемой территории.
Особенности геологического строения области распространения черносланцевых толщ
Толщи черных сланцев получили преимущественное распространение на Северном Кавказе в пределах подзоны ядра структурно-тектонической зоны горст-антиклинория Бокового хребта в междуречье Терек-Аргун (около 1 тыс. км2). Эти породы в переслаива-
нии с аргиллитами, алевролитами, кварцитами, песчаниками, туфопесчаниками и эффузивами участвуют в строении серии асимметричных складок второго-третьего порядков субширотного простирания с размахом крыльев 1-3 км и протяженностью 10-16 км. Они осложнены многочисленными остросжатыми складками более высоких порядков и разрывными нарушениями. Последние ближе к подзоне северного крыла горст-антиклинория Бокового хребта имеют диагональную, а южнее субширотную ориентировки.
Субширотные нарушения развиваются в местах сочленения продольных складок и нередко непрерывно прослеживаются на 4-5 км, имея мощности в первые десятки метров. Местами серии таких сближенных кулисообразно расположенных нарушений создают продольные тектонически ослабленные зоны протяженностью десятки километров, которые в пространственном плане образуют две региональные структуры: Нелхский и проходящий южнее Сагадино-Уруджский (главный надвиг) продольные разломы.
По ряду геологических и геофизических признаков все тектонические нарушения (продольные и поперечные) имеют глубинное заложение и наследуют древние расколы в доюрском кристаллическом фундаменте. На отдельных участках в них содержатся гипабиссальные интрузивные и эффузивные тела (дайки, силлы и покровы) основного и среднего со-
става, подверженные ранним складчатым деформациям, и гидротермальные жилы с регенерированной сульфидной минерализацией [2].
Разломы могли неоднократно подновляться и служить в качестве магмо- и рудоподводящих каналов при перемещении блоков фундамента в пространственно-временных координатах. И это, по-видимому, является основной причиной значительных колебаний мощностей разреза одновозростных свит и литологически однородных толщ на разных участках. Пространственным положением блоков, их составом и строением обусловлено сложное строение осадочного чехла.
Породами фундамента являются гранитоиды позднепалеозойского возраста, которые обнажаются в долине р. Терек, где образуют ядро Дарьяльской антиклинали с многочисленными полиметаллическими рудопроявлениями. Далее в восточном направлении они ступенчато погружаются под осадочные толщи на глубины от 2 до более 7 км.
Таким образом, геотектоническая позиция и особенности геологического строения георносланцевых толщ несомненно свидетельствуют о широком развитии рудообразующих мантийно-коровых и магматических флюидных систем, что является одним из важнейших факторов, определяющих высокую потенциальную рудоносность этих пород [8].
Вещественный состав, степень метаморфизации, геохимические и геофизические характеристики пород
Сложное геологическое строение и тяжелые горно-технические условия местности между реками Терек и Аргун являются основными причинами отсутствия разведанных месторождений, которые есть на сопредельных с запада и востока территориях: Садон, Хаником-Какадурская группа, Кизил-Дере и др. По ряду факторов здесь в породах фундамента могут быть крупные «слепые» залежи традиционных руд цветных металлов. Как показало опробование около двух десятков регенерированных рудопроявлений (оруденение второго этапа), на некоторых из них содержание сульфидов цветных возрастает с глубиной естественного вреза гидротермальных жил [2]. Однако разведка месторождений в породах фундамента может оказаться многозатратной. Поэтому более благоприятными в этом отношении являются черные сланцы. Горообразовательными процессами они выведены на дневную поверхность, имеют широкое распространение. Доля их составляет от 14 до 80 % разреза мощности свит, достигая десятков метров.
Изучение под поляризационным микроскопом показало, что по первичной минералогической основе сланцы отличаются мало, а больше по степени метаморфизации органического вещества (ОВ). По шкале литогенеза, приведенной в работе А.И. Германова [9], в результате регионального метаморфизма они изменены до этапов среднего и позднего катагенеза.
В составе кластического материала в них обычно присутствуют, %: кварц (5-30), плагиоклаз (2-6), натрий-калиевый полевой шпат (2-5), мусковит (2-15), турмалин (2-3), хлорит (3-20) и редко сфен (5-12). Акцессорные: циркон, анатаз, апатит и лейкоксен в количествах 1-3 %. Связующая масса (цемент): глинистое ве-
щество (20-48), углистое вещество (4-25), углисто-глинисто-слюдистое вещество (40-50), гидрослюда (5-7), цоизит (6-8), серицит (20-22) и в отдельных шлифах кварц, хлорит, кремнистое вещество. Рудные: пирит (3-10), пирротин (4-20), сфалерит (2-3), галенит (3-5) и халькопирит (6-12) представлены обломками зёрен, а также тонкими вкраплениями и тонкодисперсными гнездообразными выделениями, прожилками, зернами кубического габитуса (пирит), которые цементируются гидроокислами железа (1-3).
Магнитная восприимчивость (Х-Ш^ед. СГСМ): порода с сингенетичной пиритизацией (10 - 18), вкрапленностью пирита, пирротина, халькопирита и редко сфалерита (3 - 63), графитизированная масса (8 - 23), плотность, г/см3, - (2,47 - 2,63), (2,47 - 2,73), (2,46 -2,53), поляризуемость, у к %, - (0,6 - 20,0), (0,6 - 24,0), (0,9 - 32,0), радиоактивность, мкр/ч, - (16 - 26).
Столь значительный разброс параметров объясним блочностью территории, а также неравномерным развитием процессов углеводородной флюидизации по зонам тектонических нарушений, которые приводили к значительной трансформации первичного состава терригенно-осадочных пород. Об этом же свидетельствуют и многочисленные геохимические аномалии, обнаруженные в зонах гидротермально-метасома-тической переработки черносланцевых пород.
По результатам спектральных анализов в этих зонах мультиприкативные содержания основных рудо-генных элементов-примесей (медь, цинк, свинец, кобальт, никель, сурьма, серебро и др.) составляют (п-10-3 %) от 150 до 500, что на 2-3 порядка превышает кларковые количества. Во всех образцах присутствует рассеянное ОВ животного и растительного происхождения и при этом сравнительно в больших количествах в шлифах с сульфидной минерализацией. Известно, что ОВ является геохимическим барьером при рудообразовании и, вследствии значительной энергоёмкости, также принимает активное участие в преобразовании и разрушении концентрации полезных ископаемых месторождений [10-12]. Подобное, по-видимому, имело место и здесь, на что указывают вышеприведенные аргументы и факты, обусловливающие высокую вероятность обнаружения «слепых» рудных тел колчеданно-полиметаллического состава, обогащенных благородными металлами.
Регенерированное сульфидное оруденение
На изученной территории имеется около сотни полиметаллических рудопроявлений. Из них абсолютное большинство (примерно 80 %), существенно свинцово-цинковые, находятся в пределах подзоны Северного крыла на восточном продолжении Садон-ского рудного района. Остальные, существенно медные и медно-свинцово-цинковые, расположены в подзонах Ядра и Южного крыла на восточном продолжении Терек-Гизельдонского и западном продолжении Ахтычайского рудных районов. Это - гидротермальные жильные образования зачастую крутого залегания (45-80°) и нередко внушительных морфологических параметров. Хорошо обнажены и выделяются на фоне осадочных толщ. Суммарные содержания меди, свинца и цинка в бороздовых пробах на отдельных участках могут достигать уровня промышленных тре-
бований и при этом иметь тенденцию увеличения с глубиной эрозионного вреза. Тем самым рудопрояв-ления издавна привлекали внимание геологов в ущерб поиска месторождений с другими типами руд.
При этом лишь отдельные (находящиеся в более благоприятных горнотехнических условиях) рудопро-явления опробованы на глубины менее 100 м от дневной поверхности. В отсутствие научно обоснованной концепции рудообразования оказалась невозможна ти-
Подобными минеральными агрегатами сложены рудные тела, локализованные в осадочных толщах не месторождениях Хаником-Какадурской группы в Са-донском рудном районе. Это руды второго этапа минерализации [8, 13]. По нашим расчетам, на описываемой территории в промышленных запасах руды как жильных, так и колчеданных типов могут быть начиная с глубин 0,5 км. На основании наличия в составе максимального количества минеральных агрегатов, в числе которых промышленно ценные кварц-сульфидный (ха-
пизация рудопроявлений для более детального изучения и прогноза месторождений другого типа. По данным агрегативно-фазового анализа руд (АФА) и результатов термобарогеохимических исследований установлено, что рудопроявления состоят из различных сочетаний 16 минеральных агрегатов, из числа которых 12 образованы в кварц-сульфидную и карбонат-сульфидную эндогенные стадии, 1 - в карбонатно-окислую стадию эпигенетических изменений (таблица).
рактерный), кварц-кальцит-пирит-пирротиновый и га-ленит-сфалеритовый с кварцем, для постановки геолого-разведочных работ рекомендуются проявления: Мяшхи (в первую очередь), Гулойхинское, Коки-1, Коки-2. Колчеданные и стратиформные залежи типа Кизил-Дере и Филизчай наиболее вероятно могут быть обнаружены в зонах развития гипабиссальных дайко-вых комплексов основного состава между реками Терек и Асса на глубинах от 300 до 500 м. Как следует из результатов термобарогеохимических исследований,
Минеральные агрегаты полиметаллических месторождений Северного Кавказа и термобарогеохимические условия их формирования
Этапы минерализации I II III
Стадии минералообразования 1 2 1 2 3 4 1 2
Температура, °С >500 475-320 425-270 325-265 320-175 180-60 <50
Давление, 105 Па >700 500-425 600-550 425-375 425-250 320-100 1
Величина рН 7,8-8,5 7,2-6,5 6,8-6,0 6,5-7,6 5,8-5,2 6,0-6,5
Химический состав растворов Хлоридно-бикарбонатно-сульфатные
Основные газовые компоненты H2+CH4+CO; CO2+H2S+N2; CO2+N2+O2
Минеральные агрегаты 1. Сфалеритовый :--- —>
2. Кварцевый I MVvvvS
3 Сульфидный KYYYYS
4. Манган-сидеритовый
5. Кварцевый II «SVW3:
6. Кварц-сульфидный И И И II LE>
7. Кварц-кальцит-пирротиновый
8. Галенит-сфалеритовый
9. Карбонатный I
10. Черного сфалерита ftLI 1 1 II II LP,
11. Карбонатный II CLI 1 II II 1П
12. Галенит-сфалеритовый raj 11111 IJJ
13. Хлоритовый ra_i i и и IJJ>
14. Карбонатный III
15. Баритовый
16. Карбонатно-лимонитовый
__ —
РТ-барьеры минералообразования I II III IV V
на этих глубинах создавались наиболее оптимальные сочетания РТХ-параметров флюидных систем для локализации промышленных концентраций колче-данно-полиметаллического оруденения с благородными металлами.
Особенности прогнозно-поисковых работ
Для выявления участков с наличием условий концентрации рудного вещества, следуя опыту изучения подобных отложений в других регионах, необходим комплекс прогнозно-поисковых работ (ППР), включающий, кроме традиционных методов, картирование региональных и локальных превращений ОВ на основе детального изучения природы, структуры, состава, физико-химических свойств, степени метаморфиза-ции ОВ черносланцевых толщ.
Образование рудных тел происходит при условиях резкой смены противоречивых геохимических обста-новок: с высокой и низкой подвижностью рудных элементов на геохимических барьерах [11-13], поэтому геохимические исследования являются обязательной составляющей ППР при изучении рудоносности черносланцевых толщ.
В различных отечественных и зарубежных регионах открыты новые типы месторождений благородных и редких металлов [14, 15]. К примеру, тонкодисперсное золото в промышленных масштабах выявлено в Тырныаузском рудном районе (Центральный Кавказ). Здесь черносланцевые толщи нижнеюрского возраста изменены до этапов среднего-позднего катагенеза, характеризуются повышенными концентрациями сульфидной серы и железа. Район их распространения отличается сложным сочетанием плика-тивных и дизьюнктивных структур, наличием доск-ладчатых и послескладчатых тел интрузивов и эффу-зивов. Подобное, как было отмечено, имеет место и на описываемой территории. По комплексу факторов первоочередного изучения на золото заслуживает участок верхней части долины р. Шондон (правый приток р. Терек).
Для генетической типизации рудопроявлений, определения глубины эрозионного среза и интенсивности процессов рудообразования целесообразно применение методов прикладной термобарогеохимии [16].
Из вышеизложенного можно сделать следующие выводы. В Терек-Агунском междуречье юрской «сланцевой» зоны Бокового хребта Северного Кавказа нет разведанных рудных месторождений, тогда как они имеются на сопредельных с запада и востока территориях, в числе которых находятся промышленные объекты Садон, Хаником-Какадурская группа, Кизил-Дере и др.
В результате комплексного минерагенического анализа авторы приходят к выводу, что на изученной территории вполне вероятно обнаружение аналогичных полиметаллических и колчеданно-полиметал-лических месторождений с благородной минерализацией на глубинах от 300 до 500 м от современного
эрозионного среза в районах развития многочисленных жильных проявлений свинца, цинка, меди, висмута, никеля и др.
По совокупности факторов и критериев прогноза выделены наиболее перспективные участки для проведения геолого-разведочных работ с целью обнаружения скрытых рудных месторождений.
Литература
1. Гидротермальное преобразование углеродистых веществ на золоторудных месторождениях / Л.И. Абаулин [и др.] // Геология рудных месторождений. 1987. Т. 29, № 3. C. 89-91.
2. Арсамаков Х.И. Геолого-структурные, минералогические особенности и размещение рудопроявлений Чечено-Ингушской части Северного полиметаллического пояса (Северный Кавказ) : дис. ... канд. геол.-мин. наук. Новочеркасск, 1977. 201 с.
3. Баранников А.Г. О геологических предпосылках локализации золотого оруденения в углеродистых терригенно-осадочных толщах // Изв. вузов. Геология и разведка. 1981. № 2. С. 56 - 62.
4. Установление корреляции рудных элементов в ОВ и во вмещающих породах / П.А. Ваганов [и др.] // Вестн. ЛГУ. 1985. Т. 21, № 3. С. 37 - 43.
5. Вилор Н.В. К проблеме золотоносности черных сланцев // Геохимия. 1983. № 4. С. 560 - 568.
6. Обстановки нахождения платино-метального оруде-нения в черносланцевых формациях / В.Д. Конкин [и др.] // Руды и металлы. 1993. № 1, 2. С. 22 - 28.
7. Волкова И.Б. Связь состава и метаморфизма органического вещества с металлоносностью черных сланцев // Там же. С. 29 - 31.
8. Труфанов В.Н. Термобарогеохимические и минера-генические особенности геофлюидных систем Юга России // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2009. № 1. С. 126 - 130.
9. Германов А.И. Методы анализа и результаты изучения ОВ рудных месторождений : обзор ВИЭМ. М., 1986. С. 43.
10. Коваль В.Б. Миграция и концентрация рудогенных элементов при метаморфизме (по геологическим и экспериментальным данным) // Критерии отличия метаморфоген-ных и гидротермальных месторождений. Новосибирск, 1985. С. 77 - 82.
11. Наумов Г.Б. Энергетика процессов рудообразования. // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2008. № 3. С. 40 - 55.
12. Наумов Г.Б. Методологические аспекты интерпретации и оценки геохимических аномалий // Разведка и охрана недр. 2008. № 4/5. С. 14 - 17.
13. Труфанов В.Н. Минералообразующие флюиды рудных месторождений Большого Кавказа. Ростов н/Д, 1979. 272 с.
14. Полторыхин П.И. К проблеме локализации орудене-ния в черносланцевых толщах на примере ряда регионов // Изв. вузов. Геология и разведка. 1986. № 7. С. 119 - 122.
15. Месторождение тонкодисперсного золота. Кармен, штат Невада / Д.М. Хаусен [и др.] // Рудные месторождения США. М., 1973. С. 590 - 624.
16. Основы прикладной термобарогеохимии / В.Н. Тру-фанов [и др.]. Ростов н/Д, 2009. 350 с.
Поступила в редакцию_31 января 2011 г.
