Типоморфные признаки жильного кварца при поисках золоторудных объектов (на примере западного склона Южного Урала) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 549.514.51: 553.411(470.55)

ТИПОМОРФНЫЕ ПРИЗНАКИ ЖИЛЬНОГО КВАРЦА ПРИ ПОИСКАХ ЗОЛОТОРУДНЫХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ЗАПАДНОГО СКЛОНА ЮЖНОГО УРАЛА]

Ж. С. Кобзарева, Н. В. Грановская

Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону [email protected], [email protected]

В рифейских комплексах Башкирского мегантиклинория выделено три морфогенетических типа жильного кварца: молочно-белый сливной кварц альпийских жил, голубовато-серый рассланцованный и катаклазированный кварц из зон динамометаморфизма, брекчированный, кавернозный кварц с гидроокислами железа из кварцевожильных систем, сопровождающих месторождения золота. Установлены типоморфные признаки всех разновидностей кварца, позволяющие прогнозировать золоторудные зоны и рудные поля, осуществлять поиски месторождений и рудных тел.

Ключевые слова: кварц, типоморфные признаки, месторождения золота, Южный Урал.

TYPICAL CHARACTERISTICS OF VEIN QUARTZ FOR SEARCH OF GOLD OBJECTS (EVIDENCE FROM THE WESTERN SLOPE OF THE SOUTHERN URALS)

J. S. Kobzareva, N. V. Granovskaya Southern Federal University, Rostov-on-Don

Three morphogenetic types of quartz in Riphean complexes of the Bashkirskij meganticlinorium are allocated: milky-white drain quartz from alpine veins, blueish-gray shaly and cataclasite quartz from dynamometamorphic zones, brecciated cavernous quartz with iron hydroxides from quartz vein systems which accompany gold deposits. Typomorphic signs of all kinds of quartz are revealed which allow to predict gold zones and ore fields to search deposits and ore bodies.

Keywords: quartz, typical characteristics, gold deposits, Southern Urals.

Кварцево -жильная минерализация может быть индикатором гидротермальных процессов различной природы и интенсивности. Одной из важнейших задач поисков золоторудных объектов является определение типоморфных свойств жильного кварца из рудных и безрудных зон [2, 4]. Такие исследования проведены нами на западном склоне Южного Урала, где в рифейских комплексах Башкирского меганти-клинория широко распространены довольно однообразные кварце-вые жилы, которые при детальном изучении оказываются разными как по внешним морфологическим признакам (цвету, структуре, текстуре), так и по генезису, определяющему их отличительные геохимические и термобарогеохимические особенности. Известные здесь золоторудные проявления сконцентрированы на Авзяно-Белорецкой площади. Они имеют многоэтапную историю формирования с существенной ролью катагенных, метаморфогенно-ги-дротермальных и плутоногенно-ги-дротермальных растворов [1, 3, 5, 6] и контролируются локальными зонами с обилием кварцево-жильных

систем во фронтальных частях крупных взбросово-надвиговых структур. В золоторудных районах среди нижне- и среднериф ейских отложений присутствуют углеродисто-глинистые сланцы и алевролиты, которые могут рассматриваться как потенциальные источники, так и вторичные коллекторы рудного вещества.

Цель работы — установление информативных минералого-термо-барогеохимических признаков квар-цево-жильных систем и возможности их использования для поисков и прогнозирования на примере золотого оруденения в рифейских осадочных комплексах западного склона Южного Урала.

Методика исследований включала полевые работы и лабораторные испытания (более 400 образцов). Проводились количественный спектральный и пробирные анализы жильного кварца, термо-барогеохимический анализ флюидных включений в кварце (методами гомогенизации, вакуумной декре-питации, газовой хроматографии), статистическая обработка результатов с использованием программы

Морфологические особенности жильного кварца

На основании полевых геологических исследований выделено три основных морфогенетических типа жильного кварца: 1) молочно-белый сливной кварц альпийских жил; 2) голубовато-серый рассланцован-ный и катаклазированный кварц из зон динамометаморфизма; 3) брек-чированный, кавернозный кварц с гидроокислами железа из кварцево-жильных систем, сопровождающих месторождения золота (рис. 1).

Молочно-белый сливной кварц в жилах альпийского типа является наиболее распространенным в осадочных породах Башкирского ме-гантиклинория. Он пространственно не связан с магматическими телами и может встречаться за пределами тектонических зон. Образование альпийских жил обычно обусловлено перераспределением вещества осадочно-породного бассейна при участии собственных водных ресурсов — катагенных вод или растворов, связанных с региональным метаморфизмом погружения.

Молочно-белый кварц — чистый, сливной, иногда опаловид-

Рис. 1. Морфогенетические типы жильного кварца в рифейских осадочных комплексах Авзяно-Белорецкой площади: а — молочно-белый сливной кварц (из жил альпийского типа), б — голубовато-серый, интенсивно катаклазированный и рас-сланцованный кварц (в зоне влияния Караташского глубинного разлома), в — ожелезненный кварц с видимым золотом (месторождение Улюк-Бар)

ный, повсеместно развит в изучаемом районе в различных литологи-ческих разностях пород всех стратифицированных образованиях рифея, претерпевших глубинный катагенез. Этот кварц часто представлен системами непротяженных (первые метры и менее) кососекущих субпараллельных маломощных (0.5—20 см) жил лестничного типа в пластах кварцевых песчаников. Встречаются также тонкие прерывистые, разноориенти-рованные, прямолинейные, извилистые и сетчатые прожилки кварца в различных типах осадочных пород — алевролитах, глинистых и углеродисто-глинистых сланцах, известняках и доломитах. Они нередко занимают в объеме пород до 5 % и более.

Если вмещающие породы представлены известняками и доломитами, то в ассоциации с жильным кварцем, как правило, присутствуют и карбонатные минералы — кальцит, анкерит, сидерит. Так, в прослоях доломитов среди терригенных пород большеинзерской и суранской свит в основной массе жильного кварца часто встречаются железо-магнезиальные карбонаты ярко-желтого цвета, которые образуют извилистые про-жилкообразные выделения, гнезда неправильной формы, оторочки в зальбандах кварцевых прожилков.

При микроскопическом изучении молочно-белый кварц характеризуется микроблоковым строением. Размеры блоков различны (от 0.02 до 0.5 мм), их контуры извилисты — это так называемая неправильная блоч-ность [8]. В скрещенных николях наблюдается блочное угасание кварца.

На участках известных золото-рудных месторождений и рудопро-явлений наблюдается повышение

интенсивности развития кварцево-жильной минерализации, в том числе и жил альпийского типа, как по объему, так и по мощности прожил-кования. Присутствие большого количества альпийских кварцевых жил является благоприятным, но недостаточным условием для локализации золота.

Голубовато-серый рассланцован-ный и катаклазированный жильный кварц наиболее часто встречается в субмеридиональных динамомета-морфических зонах, примыкающих к долго живущим глубинным разломам (Караташскому, Суранскому, Зюраткульскому), а также на участках сгущения тектонических нарушений общеуральского простирания и в пределах развития локально проявленной зеленосланцевой фации метаморфизма в Ишлинской синклинали.

Для данного минерального типа кварца характерны многочисленные субпараллельные трещины, создающие сланцеватую текстуру. В промежутках между трещинами рас-сланцевания — раздробленные, ка-таклазированные разности кварца. Довольно часто рассланцованный и интенсивно катаклазированный жильный кварц будинирован (с раздувами до 0.3—0.5 м), что указывает на его длительную историю формирования и вероятное доскладчатое образование. Первоначальная природа этого кварца затушевана, но, вероятно, в массовом своем проявлении это были жилы альпийского типа, образовавшиеся при глубинном катагенезе рифейских осадочных толщ, а впоследствии преобразованные в результате дислокационного метаморфизма.

Метаморфизованный жильный кварц под микроскопом интенсивно микрорассланцован и отличается грануляционным строением с размером гранул 0.02—0.1 мм. Гранулы имеют изометричную шестиугольную или удлиненную форму с ровными контурами границ. Характерно волнистое угасание, а иногда фиксируется мозаичное угасание при мозаичном «распадении» зерен.

Выходы голубого кварца являются маркерами участков максимальной тектоно-термальной проработки рифейских толщ. Картирование таких зон с помощью рассланцован-ного жильного кварца позволяет выделить места наибольших тектонических напряжений, локального проявления метагенеза рифейских толщ, к которым в региональном плане приурочены линейные зоны золоторудных полей.

В зонах развития кварца второго типа могут быть локализованы золоторудные проявления (Улюк-Бар, Кургашлинское). Однако интенсивное развитие жильных систем с ме-таморфизованным рассланцован-ным гранулированным кварцем, как и развитие первой (альпийской) разновидности, недостаточно для обнаружения золоторудных тел.

Брекчированный, кавернозный кварц с гидроокислами железа из квар-цевожильных систем, сопровождающих месторождения золота. Такие кварцево-жильные тела могут непосредственно вмещать золотое оруде-нение, или повышенные содержания золота фиксируются в околожильном пространстве. Данный кварц характеризуется окраской в коричнево-желтых и розовых тонах, а также ассоциацией с сульфидами. От аль-13

пийских жил он отличается большей степенью брекчирования, а от второго типа (метаморфизованного кварца, рассланцованного в тектонических зонах) — отсутствием ярко выраженных параллельно-линейных деформаций. Для третьей разновидности кварца наиболее характерно присутствие мелких вкраплений сульфидов — пирита, реже пирротина, халькопирита, арсенопирита, сфалерита, галенита, а иногда видимого золота в виде плоских листочков размером до 2 мм. Общее количество рудной минерализации не превышает первых процентов.

Кварцево-жильные тела с повышенным содержанием золота всегда содержат интенсивно ожелезненные разности. Гидроокислы железа в виде пятнистой «пропитки», пленок по трещинам, скоплений в пустотах и кавернах представлены гидрогематитом, гидрогетитом, гетитом. В заль-бандах крустификационных кварцевых жил часто присутствуют многочисленные пустоты выщелачивания, заполненные желтой охрой, черными и коричневыми гидроокислами железа. Присутствие кварца данного типа обязательно для золоторудных объектов — он широко распространен на месторождениях Улюк-Бар, Горный прииск, Калашникова жила, Кургашлинское, Рамеева жила, проявлении Лиственный, а также Суранском, Ишлинском, Интуратовском и Кагармановском перспективных участках. Под микроскопом кварц, типичный для золоторудных объектов, характеризуется брекчиевой текстурой и тонкомелкозернистой структурой с размером зерен 0.05—0.5 мм.

Отмеченные жильные системы могут быть совмещены в пространстве, но фактов пересечения жил разных морфогенетических типов кварца выявлено не было.

Интенсивность развития кварцевых жил всех типов свидетельству-

ет об активном функционировании флюидных систем, способных мобилизовать рудное вещество, переоткладывать и концентрировать его в благоприятных обстановках, контролируемых структурными и литологи-ческими факторами. Однако присутствие только «альпийского» и «ме-таморфизованного» кварца является благоприятным, но недостаточным условием для золотого оруденения. Индикатором золоторудного процесса является широкое распространение третьего типа кварца — с гидроокислами железа, сульфидной вкрапленностью.

Геохимические особенности

жильного кварца

Жильный кварц изученной территории характеризуется небольшим геохимическим спектром элементов-примесей. Наиболее стабильными примесями в кварце всех типов являются Са, М^, Мп, Бе. Это типомор-фные элементы вмещающих рифей-ских толщ [1]. В разных количествах встречаются 2г, Сг, Т1, V, Аз, 2п, РЬ, Си, Со, N1, Бп, Мо, Ag, Аи. Для большинства кварцевых жил за пределами золоторудных зон содержания рудных элементов нестабильно и ниже, чем во вмещающих породах.

Молочно-белый кварц I типа имеет наиболее сходный с вмещающими породами набор микроэлементов. Унаследованные от состава вмещающих пород геохимические особенности жил с учетом их геологической позиции подтверждают отнесение к альпийскому типу. Формирование таких жил, вероятно, связано с катагенными процессами в рифейском осадочно-породном бассейне Башкирского мегантиклино-рия. Молочно-белый сливной кварц альпийских жил при сопоставлении с остальными типами имеет самые высокие концентрации «породных» микроэлементов (табл. 1), ко-

торые варьируются в зависимости от состава вмещающих пород. Так, разновидность этого кварца из прожилков в доломитах (независимо от положения в разрезе рифейских толщ), характеризуется повышенными значениями Бе, Mg, Мп, по сравнению с жилами из песчаников.

Средние значения Са, Mg, Мп, Бе, а также Т1, V, Сг снижаются от сливных молочно-белых кварцев лестничных жил к рассланцованным кварцам. Тектонотермальная проработка в зонах динамометаморфизма повлияла на геохимическое «очищение» ранней (доскладчатой) кварце-во-жильной минерализации района. Об этом свидетельствует снижение средних концентраций всех элементов-примесей в рассланцованном, катаклазированном и будинирован-ном кварце по сравнению с недефор-мированными альпийскими жилами.

Кварц из золоторудных жильных систем обычно имеет более низкие средние значения «породных» элементов (Са, Mg, Мп, Т1, V, Сг) по сравнению с безрудными альпийскими жилами. Но в нем увеличиваются количества Бе, 2г, а непосредственно на месторождениях фиксируются элементы, характеризующие золоторудный процесс, — Си, 2п, N1, Со, Ag, Аз, РЬ, Аи (табл. 2).

Так, по данным пробирного анализа, на месторождении Улюк-Бар в жильном кварце с сульфидами наблюдается увеличение концентрации меди до 40—120 г/т, цинка до 80—200 г/т, свинца до 30—70 г/т, циркония до 200—500 г/т, мышьяка до 200—15000 г/т, серебра до 100 г/т. В таких образцах часто обнаруживается золото — как тонкодисперсное, так и видимое.

Данные корреляционного анализа указывают на положительную связь Аи с Ag, Аз, Мп, N1, Со. Такие связи характерны для золоторудных объектов в терригенных комплексах с повышенной углеродистостью. По

Т а б л и ц а 1

Распределение средних содержаний типоморфных микроэлементов в кварцах различных минералогических типов

Элемент Молочно-белый кварц альпийских жил (29 анализов) Метаморфизованный, рассланцованный кварц (19 анализов) Ожелезненный кварц с сульфидами (25 анализов)

Среднее значение (г/т) Стандартное отклонение Среднее значение (г/т) Стандартное отклонение Среднее значение (г/т) Стандартное отклонение

Са 1607 1983 1000 1254 817 902

Mg 1104 1968 653 796 525 185

Мп 47 53 34 17 35 18

Fe 2040 2848 1431 1238 2392 2265

Распределение микроэлементов жильного кварца в нижнерифейских терригенных породах по одной из скважин золоторудного месторождения Улюк-Бар

Т а б л и ц а 2

Значения по кварцевым прожилкам без золота в г/т (35 анализов)

Средние Максимум Стандартное отклонение

0.0 100.0 16.9

30.0 11500.0 189.2

20.0 150.0 46.9

10.0 70.0 17.8

100.0 10000.0 1878.2

0.80 1000.0 228.3

20.0 50.0 12.2

5.0 50.0 10.9

400.0 3000.0 632.0

1000.0 12000.0 2457.5

30.0 300.0 62.0

50.0 200.0 47.2

1.0 5.0 1.8

70.0 500.0 119.4

г

U

s

U

£

Значения по жильному кварцу с видимыми сульфидами и золотом в г/т (23 анализа)

Средние

Максимум

Стандартное отклонение

Аи

^

Си гп РЬ А8 Мо N1 Со Мп Т1 V Сг 8п

гг

результатам факторного анализа элементов-примесей в жильных кварцах Акташского проявления золота выделяется ассоциация 2п—Ба—Со— Сг—Бе, влияющая на нагрузки фактора с весом в 33 %. Подобные взаимосвязи в гидротермальных образованиях не могут быть объяснены их генерацией единым магматическим очагом и, вероятно, обусловлены мобилизацией элементов из вмещающих пород по пути следования растворов.

Термобарогеохимические

особенности жильного кварца

Флюидные системы, продуцирующие изученные кварцевые жилы, характеризуются водно-солевыми и углекислотно-водными растворами с углеводородами и температурой от 175 до 290 °С, вариации которых связаны с эволюционно-дискретными минералообразующими процессами, локальной и региональной зональностью кварцевожильной минерализации.

Однако среди данных вариаций можно выделить отличительный набор термобарогеохимических признаков для различных морфологических разновидностей жильного кварца. Это форма, размер газо-во-жидких включений, их агрегатно-фазовый состав, температура гомогенизации, конфигурация вакуумных декрептограмм, величина флюидо-насыщенности, соотношения газовых компонентов включений.

Так, для кварца альпийских жил характерна ограненная призматиче-

0.01 0.01 30.0 80.0 20.0 200.0 400.0 20.0 15.0 700.0 2000.0 60.0 100.0 0.01 150.0

ская форма первичных включений, относительно большие размеры (5— 8 мкм) и температура гомогенизации 175—220 °С. Рассланцованный кварц содержит очень редкие удлиненные, клиновидные первичные включения меньших размеров (3— 5 мкм) с температурой гомогенизации 180—235 °С. Брекчированный, ожелезненный кварц, типичный для золоторудных участков, характеризуется большим количеством мелких (менее 2—4 мкм) первичных включений неправильной, овальной, серповидной формы с температурой гомогенизации газово-жидких разностей 180—290 °С, а также большим количеством вторичных жидких включений, приуроченных к трещинам.

Хромато графический ана-

лиз установил соотношение газов во включениях с учетом интервалов температуры декриптации. Для молочно-белого кварца из альпийских жил характерен преимущественно углекислотно-водный состав включений с широким разбросом значений (С02 — от 5 до 22 %, Н20 — от 78 до 93 %). В метаморфизованном кварце отмечаются: Н20 — 80—90 %, С02 — 8—19 %, Ш2, СН4, Н2Б — 1—2 %. Рудный кварц имеет также углекислотно-водный состав включений (Н20 — 74—87 % и С02 — 3—18 %), но при этом фиксируются максимальные содержания СН4, Н2Б (4—6 %), С02 (до 20 %).

Сходный агрегатно-фазовый и качественный состав включений в разных типах кварца, вероятно, свидетельствует об общем источнике минералообразующих раство-

240.0 20.0 120.0 200.0 50.0 15000.0 1000.0 60.0 60.0 3000.0 6000.0 200.0 200.0 3.0 300.0

64.1 6.3

23.2

49.8

15.1 3181.0 289.3

13.4

12.2 564.8 1978.9

45.0 52.7 1.0

95.9

ров, неоднократно мобилизованных из углеродисто-карбонатно-терри-генного субстрата рифейских толщ в процессах ката- и метагенеза.

При относительно близких температурах гомогенизации и составе флюидных включений наиболее информативными признаками жильного кварца являются их декрептоме-трические характеристики, которые можно получить экспресс-методом. Интересным фактом является частое подобие декрептометрических характеристик кварца из альпийских жил и вмещающих эти жилы кварцевых и кварцитовидных песчаников (рис. 2). Сходность температурных параметров газовыделения при декрепитации флюидных включений может быть объяснена одинаковым происхождением кварцевых жил и регенерационного кварцевого цемента за счет растворения кварцевых зерен песчаника при глубинном катагенезе. Кварц из золоторудных жил обычно обладает отличными от вмещающих пород двумодальными кривыми газовыделения в вакууме с интенсивной декрепитацией в интервалах 120-320 и 360-420 °С. Причем второй (более высокотемпературный) пик декрепитации, вероятно, обусловлен взрывом мелких углеки-слотно-водных включений, что коррелирует с газовохроматографиче-скими данными.

Насыщенность кварца газово-жидкими включениями может быть оценена с помощью показателя флю-идо насыщенности F [7], рассчитанного в условных единицах по результатам декрепитации и соответствую-15

Рис. 2. Типоморфные декрептограммы кварца из альпийских жил и вмещающих кварцевых песчаников зигальгинской свиты среднего рифея: АР — изменение давления в капсуле декрепитометра при нагревании в вакууме, в условных единицах

щего объему газовыделения при нагревании минерала в вакууме. Этот показатель наиболее отчетливо показывает различия между разными морфогенетическими типами жильного кварца (рис. 3).

Показатели флюидонасыщен-ности рудного кварца имеют более

Рис. 3. Характеристика показателя флю-идонасыщенности (Б) в кварцах различных минералогических типов: I — молочно-белый сливной кварц альпийских жил; II — голубовато-серый рас-сланцованный и катаклазированный кварц из зон динамометаморфизма; III — брекчированный, кавернозный кварц с гидроокислами железа из квар-цевожильных систем, сопровождающих месторождения золота

высокие значения по сравнению с кварцем альпийского типа, локализованного за пределами тектонических зон и золоторудных объектов. Низкие значения флюидонасыщен-ности характерны для рассланцован-ного (метаморфизованного) жильного кварца, который маркирует зоны интенсивно дислоцированных рифейских отложений вблизи глубинных разломов. Наиболее перспективные участки месторождений отличаются развитием кварце-во-жильных систем с максимальной флюидонасыщенностью, что позволяет использовать данный параметр для локального прогноза орудене-ния. Так, наиболее значимое месторождение района «Горный прииск» характеризуется развитием жильного кварца с наиболее интенсивным газовыделением при 230—270 °С — до 5000 условных единиц.

Выводы

Обобщение результатов проведенных исследований свидетельствует о широких возможностях использования типоморфизма жильного кварца для оценки перспектив малоизученных золоторудных объектов при относительно небольших затратах времени и средств. Наиболее важна типизация жильного кварца при поисках золота в углеродистых тер-ригенных и карбонатно-терриген-ных комплексах. Несмотря на регио-

нальный характер установленных ти-поморфных признаков, полученные данные достаточно универсальны.

Унаследованная от вмещающих пород геохимическая специализация жильного кварца свидетельствует об участии в процессах минералообра-зования гидротермальных растворов сложной этимологии, в том числе формирующихся при региональном элизионном катагенезе и локальном метагенезе из собственных ресурсов осадочно-породного бассейна. Рассланцевание, очищение кварца от примесей и флюидных включений являются индикаторами его преобразований в зонах динамомета-морфизма.

Участки совмещения в пространстве кварцево-жильных систем всех типов соответствуют перспективным рудным зонам. Но наиболее информативным поисковым признаком месторождений, рудных тел и рудных столбов является присутствие жильного кварца третьего типа — ожелезненного, с сульфидами и аномально высокими значениями показателя флюидонасыщенности.

Литература

1. Анфимов Л. В. Литогенез в рифейских осадочных толщах Башкирского мегантиклинория (Южный Урал). Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 289 с. 2. Грановский А. Г., Грановская Н. В. Классификация геохимических и тер-мобарогеохимических признаков ору-денения при локальном прогнозе золото-серебряных месторождений // Недра Востока. 1993. № 2. С. 14—17. 3. Золото Урала: Коренные месторождения (к 250-летию золотой промышленности Урала) / В. Н. Сазонов, Н. А. Григорьев,

B. В. Мурзин и др. Екатеринбург: УИФ «Наука», 1993. 210 с. 4. Иванкин П. Ф., Назарова Н. И. О природе жильного кварца // Руды и металлы. 1994. № 3—5. С. 118—124. 5. Рыкус М. В., Сначев В. И. Золото западного склона Южного Урала. Уфа: УНЦ РАН, 1999. 170 с. 6. Сазонов В. Н., Коротеев В. А, Огородников В. Н. и др. Золото в «черных сланцах» Урала // Литосфера. 2011. № 4.

C. 70—92. 7. Труфанов В. Н., Грановский А. Г., Грановская Н. В. и др. Прикладная термобарогеохимия. Ростов н/Д: Ростовской университет, 1992. 172 с. 8. Юргенсон Г. А. Типоморфизм и рудо-носность жильного кварца. М.: Недра, 1984. 149 с.

Рецензент д. г.-м.н. С. К. Кузнецов