CC BY
42
УДК 553.3.071 (470.32)
Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2014. Вып. 4
В. С. Кузнецов1, С. В. Петров2
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БЛАГОРОДНОМЕТАЛЛЬНОЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ В МЕЖРУДНЫХ СЛАНЦАХ КУРСКОЙ СЕРИИ КМА
1 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет», Российская Федерация, 394006, Воронеж, Университетская площадь, 1
2 Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская набережная, 7/9
Выполнено изучение вещественного состава межрудных сланцев курской серии в пределах трех различных железорудных месторождений Курского блока Воронежского кристаллического массива. Установлено обогащение наиболее сульфидизированных их разностей благородными металлами. Резко преобладающие среди сульфидов пирит и пирротин представлены различными морфологическими типами. В гравитационном концентрате крупнообъемных минералого-тех-нологических проб сланцев с использованием специальных методов обогащения электронно-микроскопическими исследованиями установлено самородное золото, а также благородноме-талльносодержащие теллуриды, висмутиды и сульфоарсениды, в ассоциации с широким спектром сульфидов. Изучение изотопного состава свинца в сульфидных минералах различных морфогенетических типов указывает на протерозойский возраст сульфидной минерализации (tM = 1,51 - 2,235 млрд лет) с верхнекоровым источником (| = 10,1 - 10,9). Сходство изотопных характеристик свинца как в диагенетических, так и в наложенных сульфидах может свидетельствовать о длительном взаимодействии и глубоком изотопном обмене между рудообразующим флюидом и вмещающими породами. Установленные минеральные ассоциации халькофильной специализации (самородное золото, теллуриды, висмутиды золота и серебра с палладием) наиболее характерны для эпи- и мезотермальных золоторудных месторождений гидротермального и метаморфогенно-гидротермального происхождения. Проведенные минералогические и изотопно-геохимические исследования указывают на главенствующую роль метаморфогенно-гидротермальных процессов при формировании благороднометалльного оруденения. Библиогр. 17 назв. Ил. 9. Табл. 8.
Ключевые слова: благородные металлы, минералы, железистые кварциты, углеродистые сланцы, докембрий, генезис.
MATERIAL COMPOSITION AND GENETIC FEATURES OF NOBLE-METAL MINERALIZATION IN INTER-ORE SHALES OF KURSK KMA SERIES
V. S. Kuznetsov1, S. V. Petrov2
1 Voronezh State University, 1, Universitetskaya ploshad', Voronezh, 394006, Russian Federation
2 St. Petersburg State Univerity, 7/9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation
Material composition of the inter-ore shales of Kursk series has been studied within three different iron ore deposits of the Kursk block of Voronezh crystalline core-area. The noble-metal enrichment of their most sulfidized varieties was found. Pyrite and pyrrhotite predominate among the sulphides are represented by different morphological types. In the gravity concentrate of bulk mineral shale samples, special methods of enrichment, electron-microscopical analysis show the presence of native gold as well as noble-metal containing tellurides, bismuthides, sulphoarsenides, in association with a wide range of sulfides. The study of the isotopic composition of lead in sulfide minerals of various morphogenetic types indicates Proterozoic age of sulphide mineralization (tM = 1,51 - 2,235 billion years), with upper crust source (| = 10,1 - 10,9). The similarity in isotope characteristics of lead in both diagenetic and imposed sulfides may be indicative of long-term interaction and deep isotope exchange between the ore-forming fluids and host rocks. The established mineral associations of chalcophilic specialization (native gold, tellurides, bismuthides of gold and silver with palladium) are most typical for epi- and meso-thermal gold deposits of hydrothermal and metamorphic-hydrothermal origin. Thus, the mineralogical
and isotopic-geochemical studies indicate the major role of metamorphic-hydrothermal processes in the formation of noble-metal mineralization. Refs 17. Figs 9. Tables 8.
Keywords: noble metals, minerals, ferriferous quartzites, black shales, Precambrian, genesis.
Введение
Растущие потребности в благородных металлах и истощение сырьевой базы выдвигают проблему альтернативных или новых нетрадиционных их источников. В перспективном развитии минерально-сырьевой базы благородных металлов особое значение приобретают железорудные месторождения, связанные с докембрий-ской железисто-кремнисто-сланцевой формацией древних платформ и щитов, развитой на всех континентах мира. В докембрийских зеленокаменных поясах сосредоточено около 5% общего числа промышленных золоторудных объектов. В целом по миру почти 15% валовой добычи золота обеспечивают гидротермальные месторождения в пределах развития полосчатой железистой формации [1-4]. Вопросам зо-лото-платинометалльного оруденения в железистых кварцитах Курской магнитной аномалии (КМА) также уделяется пристальное внимание, этой теме посвящен ряд публикаций [5-8]. Многочисленными исследованиями установлено, что благородные металлы, содержащиеся в железистых кварцитах и породах внутрирудных сланцевых толщ, могут выступать в качестве источника попутной добычи. При исследовании золотоносности железистых кварцитов основное внимание уделяется рудам [9, 10]. С другой стороны, сведения о благороднометалльном оруденении в межрудных сланцах, которые в настоящее время складируются в отвалы при добыче железных руд, представлены в ограниченном объеме [2, 11].
В структуре докембрийского фундамента Курского блока Воронежского кристаллического массива (ВКМ) породы железисто-кремнисто-сланцевой формации (в объеме курской серии палеопротерозоя) в настоящее время слагают две главные зоны субмеридионального простирания, представляющие собой в геодинамическом отношении два палеопротерозойских внутриконтинентальных рифта: Михайлов-ско-Белгородский (западный) и Воронецко-Алексеевский (восточный). Протяженность рифтовых зон более 300 км при ширине 10-30 км (рис. 1).
Особенности строения и минерального состава межрудных сланцев
курской серии КМА
Курская серия делится на две свиты: нижнюю — стойленскую и верхнюю — коробковскую. Коробковская свита расчленена на четыре подсвиты (снизу вверх): нижнюю железорудную, нижнюю сланцевую, верхнюю железорудную и верхнюю сланцевую. Нижняя подсвита сланцев разделяет между собой подсвиты железистых кварцитов. Мощность ее колеблется от 0-10 до 120 м, иногда несколько больше. Подсвита сложена различными сланцами: филлитовидными углеродисто-кварц-слюдяными, кварц-биотитовыми, кварц-слюдяными с пиритом, пирротином (иногда с карбонатами), кварц-серицитовыми, кварц-слюдисто-хлоритовыми, кварц-биотит-серицитовыми (иногда с гранатом и силлиманитом). Среди сланцев изредка встречаются прослои малорудных и силикатно-магнетитовых кварцитов. Верхняя подсвита сланцев завершает разрез железорудной свиты и всей курской
Рис. 1. Схема размещения потенциально рудоносных (благородные металлы) объектов палеопротерозойской железисто-кремнисто-сланцевой формации в пределах Курского блока Воронежского кристаллического массива
1-2 — благороднометалльносодержащие метаосадочные образования курской серии палеопротерозоя: 1 — стойленская свита курской серии — углеродистые сланцы, метапесчаники и метаконгломераты; 2 — коробковская свита курской серии — железистые кварциты, углеродсодержащие сланцы. 3 — тектонические разломы. 4 — проявления благороднометалльной минерализации, пространственно и генетически связанные с железными рудами и углеродистыми сланцами месторождений-гигантов КМА: I — Михайловское железорудное месторождение; II — Лебединское железорудное месторождение; III — Стойленское железорудное месторождение; IV — Щигровский участок.
серии. Мощность подсвиты от 0 до 400 м. Подсвита сложена в основном сланцами углеродисто-слюдистыми, кварц-серицитовыми, кварц-хлорит-серицитовыми, кварц-серицит-карбонатными с углеродистым веществом. Основными породообразующими минералами сланцев всей коробковской свиты являются кварц, слюды (биотит, мусковит) и, в отдельных случаях, гранат, хлорит и силлиманит. Второстепенные и акцессорные минералы сланцев представлены амфиболами, ставролитом, андалузитом, апатитом, цирконом, монацитом. Характерной особенностью сланцев является постоянное присутствие рудных минералов (пирит, пирротин, халькопирит, арсенопирит, ильменит, магнетит и др.) и незначительного количества углеродистого вещества. Слюдисто-кварцевые являются доминирующими, практически целиком слагая разрез нижней сланцевой подсвиты.
По соотношению основных породообразующих минералов сланцы этого типа подразделяются на мусковит-биотит-кварцевые (Мб — 10-15%, В1 — 35-40%, Qtz — 45-50%) и кварц-биотитовые ^ — 55-60%, Qtz — 40-45%). Мусковитсодержащие разности слагают основную толщу подсвиты, а кварц-биотитовые приурочены к верхним частям разреза (рис. 2).
Рис. 2. Сводный геологический разрез контакта сланцевой и железорудной подсвит коробковской свиты курской серии
Условные обозначения: 1 — магнетитовые кварциты; 2 — безрудные кварциты; 3 — интенсивно сульфидизированные амфиболсо-держащие сланцы; 4 — гранат-содержащие сланцы сульфидизиро-ванные; 5 — кварц-биотитовые сланцы сульфидизированные; 6 — мусковит-биотит-кварцевые сланцы.
Сульфидная диагенетическая минерализация в сланцах представлена послойно расположенными, часто вытянутыми согласно сланцеватости ксеноморфными зернами пирротина или пирита, размер которых колеблется в пределах 0,01-0,2 мм (рис. 3а). Мощности развития зон диагенетической сульфидной минерализации варьируют от десятков см до 1-1,5 м, часто наблюдается до 2-3 маломощных зон, ориентированных субпараллельно и согласно с напластованием пород (см. рис. 2). Наряду с диагенетической сульфидной вкрапленностью в сланцах широко проявлены наложенные процессы сульфидизации, которые сопровождаются карбона-тизацией, хлоритизацией пород, развитием кварц-карбонатных, кварц-карбонат-сульфидных, сульфидных, кварц-сульфидных и сульфидно-карбонатных жил (мощностью до 0,2-0,3 м) и прожилков (0,1-3 см). Из сульфидных минералов наложенных ассоциаций наиболее распространен пирит, который образует обособления пятнистой, линзовидной, прожилковой формы, а также содержит многочисленные включения нерудных минералов (кварц, биотит) и мельчайшие вкрапленники (реликты размером менее 0,01 мм) пирротина (рис. 36). Часто пирит представлен правильными кубическими кристаллами и их сростками размером до нескольких мм (рис. 3е, 3г). В ассоциации с кубическим идиоморфным пиритом наблюдаются халькопирит, галенит, сфалерит, арсенопирит и монацит (рис. 3б, 3г), пирит замещается марказитом. Характерная особенность развития наложенной сульфидной минерализации проявляется в одновременном протекании процессов амфиболиза-ции сланцев и замещении биотита хлоритом с образованием зональных агрегатов (рис. 4).
Рис. 3. Сульфидные минералы в межрудных сланцах курской серии:
а — вкрапленность пирротина; б — наложенный пирит с включениями халькопирита, пирротина, магнетита; в — кубический идиоморфный пирит из кварц-сульфидных прожилков; г — пирит с вкрапленниками арсенопирита, монацита.
Примечание: а, б, в — фото в отраженном свете, г — фото BSE.
Рис. 4. Замещение биотита железистым хлоритом в амфиболсодержащих сланцах. Изображение BSE
Наиболее широко распространенные на месторождении слюдисто-кварцевые сланцы в различной степени обогащены углеродистым веществом, равномерно распределенным и тонко распыленным в породе. В целом, сланцы нижней подсвиты ко-робковской свиты являются малоуглеродистыми, содержание в них Сорг колеблется от 0,16% до 0,54%. По результатам специальных исследований [12] установлено, что углеродистое вещество представлено мелкими, размером около 100 нм, кристаллами графита.
Формы нахождения благородных металлов в межрудных сланцах КМА
Работы по установлению форм нахождения благородных металлов в межрудных сланцах курской серии велись на Стойленском, Лебединском железорудных месторождениях и Щигровском участке КМА, в пределах которых наибольшим распространением пользуются образования нижней сланцевой подсвиты коробков-ской свиты. Поскольку территория ВКМ перекрыта достаточно мощным осадочным чехлом, выбор вышеуказанных объектов для проведения исследований обусловлен как возможностью отбора образцов в отрабатываемых карьерах (Стойленское, Ле-бединское железорудные месторождения), так и наличием керна буровых скважин (Щигровский участок).
В пределах Стойленского месторождения золоторудная минерализация была выявлена ранее [13] в брекчированных интенсивно сульфидизированных кварц-амфибол-биотитовых сланцах зоны контактов железорудной и сланцевой подсвит с наложенной карбонатизацией и окварцеванием. В результате выполненных исследований были выявлены самородное золото двух генераций, а также теллуриды висмута, алтаит, цумоит, петцит, сильванит, волынскит, мутманнит, мальдонит, гессит, висмут самородный [14].
В ходе новых исследований в пределах карьера Стойленского железорудного месторождения были установлены зоны развития специфических образований, обусловленных комбинацией гидротермальных и тектонических процессов. Среди межрудных сланцев и железистых кварцитов установлены локальные зоны проявления будинажа и сульфидизации (протяженность до 10 м). Кварцевые будины размерами 10-15 см содержат разнообразные сульфидные минералы (пирит, пирротин, галенит и пр.) в количестве от 1-2% до 7-10%. В сростках с галенитом в незначительных количествах отмечаются также пирит, халькопирит и алтаит (рис. 5). В работе приводятся результаты исследования минерального состава тяжелой фракции этой руды (табл. 1).
Таблица 1. Содержания благородных металлов в исходных пробах сланцев и в гравитационном
концентрате, г/т
Месторождение Исходная проба Гравитационный концентрат
Аи Рг ра Выход, % Аи рг ра
Стойленское 0,22 <0,05 0,05 1,49 6,2 0,08 0,51
Лебединское 0,45 0,008 0,012 2,60 6,14 0,11 0,25
Помимо галенита, содержание которого в тяжелой фракции — до 80%, в препарате наблюдается довольно широкий спектр минералов. В подчиненном количестве
здесь содержатся пирит (10%), второстепенные минералы — халькопирит (до 1%), сфалерит и шеелит. Среди нерудных минералов отмечается повышенное количество апатита (до 3%). Редкие минералы представлены цирконом, уранинитом, ильменитом, хедлеитом, арсенопиритом, герсдорфитом, кобальтином (в том числе, палладийсодержащим), никелином, паркеритом, алтаитом, пет-цитом, гесситом, самородным висмутом, самородным золотом, мело-нитом (в том числе, палладийсодер-жащим) и меренскитом. Наблюдения и анализ минералов выполнены с использованием сканирующего электронного микроскопа АВТ-55 с полупроводниковым анализатором LINK-5000 (ИГГД РАН, аналитик М. Д. Толкачев).
Самородное золото является главным благороднометалльным минералом в пробе, здесь установлено около сотни зерен, размером 40-110 мкм. Средняя проб-ность минерала составила 840%о при довольно существенных вариациях от 615%о до 994%о (62 определения). Содержание примеси серебра в среднем 15,8%; отдельные золотины (17% от общего количества) содержат медь (0,24-2,24%).
Арсенидные минералы благороднометалльной ассоциации представлены никелином (табл. 2). Многочисленные минералы сульфоарсенидов представлены
Таблица 2. Химический состав арсенидных и сульфоарсенидных минералов, ассоциирующих
с минералами благородных металлов
Минерал Арсенопирит Герсдорфит Кобальтин Никелин
Fe 33,98 31,25 0,76 6,54 10,98 3,3 1,75 1,17
Со 2,2 21,5 2,98 1,26 24,67 27,86 30,3 0,6
Ni 0,89 12,97 25,84 22,33 7,23 4,62 3,2 43,7
Pd — — — — — — 1,3 0,9 —
As 46,09 46,01 45,05 45,56 46,35 45,07 45,28 45,11 55,8
S 19,6 19,6 19,11 19,27 19,02 19,2 19,14 19,27 —
Сумма 99,67 99,95 99,39 100,2 99,94 99,47 99,95 99,95 100,1
Формульные коэффициенты
Fe 0,99 0,91 0,02 0,19 0,33 0,10 0,05 0,03 0,00
Со 0,06 0,61 0,08 0,04 0,70 0,79 0,86 0,01
Ni 0,02 0,37 0,73 0,63 0,21 0,13 0,09 0,99
S 1,00 1,00 1,00 0,99 0,98 1,00 1,00 1,00 0,00
Pd — — — — — — 0,02 0,01 —
As 1,01 1,00 1,00 1,00 1,03 1,00 1,01 1,00 0,99
Рис. 5. Сульфидная минерализация в кварцевых будинах, представленная галенитом ^п). Светлые включения в галените — алтаит (РЬТе) (выделен черным контуром). Фото полированного шлифа в отраженном свете, увеличение х28
минералами из изоморфного ряда арсенопирит-кобальтин, а также герсдорфитом (табл. 2). Среди кобальтина обнаружено несколько зерен с заметной примесью палладия. В ассоциации с теллуридами и сульфоарсенидами встречен характерный минерал паркерит, который отвечает формуле №3(В11,66РЬ0,35)2(81,93Те0,07)2.
В системе Ад-Аи-Те наблюдаются два минеральных вида — петцит и гессит, которые находятся в весьма тесных срастаниях друг с другом и с алтаитом (табл. 3). В системе В1-РЬ-Те обнаружено три минеральных вида — самородный висмут, алта-ит и хедлейит (табл. 4). Наиболее характерными минералами в этой системе являются хедилиит и самородный висмут, срастающиеся друг с другом. Алтаит, вероятно, имеет более широкое распространение (установлено всего несколько зерен минерала), небольшое количество определений вызвано трудностями диагностики минерала при электронномикроскопических исследованиях. Наиболее интересна система М-Рё-Те, поскольку здесь обнаружены минералы, содержащие металлы платиновой группы (табл. 5). В пробе обнаружены мелониты, содержащие до 8,8% палладия, а также меренскит с небольшой примесью (до 5,1%) платины.
Таблица 3. Химический состав минералов системы Ag-Au-Te
Элементы Гессит Петцит
Ад 63,04 61,21 60,7 42,03 40,64 40,57
Аи — 1,75 2,68 24,87 26,77 26,41
Те 36,96 37,04 36,62 33,1 32,59 33,02
Сумма 100 100 100 100 100 100
Формульные коэффициенты
Ад 2,01 1,96 1,96 3,02 2,94 2,94
Аи — 0,03 0,05 0,98 1,06 1,05
Те 0,99 1,01 1,00 2,01 1,99 2,02
Таблица 4. Химический состав минералов системы Bi-Pb-Te
Элементы Хедлеит Алтаит Висмут самородный
В1 78,12 80,36 80,64 80,9 77,88 — 99,9
РЬ — — — — — 61,56 —
Те 21,88 19,64 19,36 19,1 22,12 38,44 —
Сумма 100 100 100 100 100 100 99,9
Формульные коэффициенты
В1 0,69 0,71 0,72 0,72 0,68 — 1,00
РЬ — — — — — 0,99 —
Те 0,31 0,22 0,28 0,28 0,32 1,00 —
Отличительной особенностью минералогии благородных металлов в указанной пробе является практически полное отсутствие минералов палладия, хотя содержание этого металла сопоставимо с содержанием самородного золота, зерна которого
Элементы Мелонит Меренскит
ра — 1,68 — — 5,26 8,3 8,8 27,7 25,34
Рг — — — — — — — 2,2 5,1
N1 15,51 17,1 18,02 17,35 15,37 13,26 12,3 — —
Со 2,38 0,87 0,62 0,5 — — — — —
Си — — — 0,85 — — 0,78 — —
Те 80,1 81,8 81,36 81,3 79,37 78,44 78,12 70,1 69,56
В1 — — — — — — — — —
Сумма 99,57 99,67 100 100 100 100 100 100 100
Формульные коэффициенты
ра — 0,05 — — 0,16 0,26 0,27 0,95 0,88
Рг — — — — — — — 0,04 0,10
N1 0,87 0,91 0,96 0,93 0,84 0,74 0,69 — —
Со 0,13 0,05 0,03 0,03 — — — — —
Си — — — 0,04 — — 0,04 — —
Те 2,06 1,99 2,00 2,00 2,00 2,01 2,00 2,01 2,02
фиксируются очень часто (до десятков зерен в препарате). Причинами этого явления могут быть: присутствие палладия в виде изоморфных примесей в сульфидах (пирите, галените), сульфоарсенидах (арсенопирит, кобальтин, герсдорфит и др.), минералах висмута (самородный висмут); присутствие минеральных фаз минералов палладия, которые сильно переизмельчаются при дезинтеграции или сами имеют очень мелкие размеры выделений (до нескольких микрон); такие зерна, как правило, смываются в хвосты при подготовке препарата для электронномикроскопических исследований; присутствие палладия в форме сорбированных или субмикронных выделений, связанных с углистым веществом сланцев; такие зерна также весьма легко теряются при промывке пробы, так как имеют низкую плотность.
Детальным минералогическим исследованиям подвергнуты межрудные суль-фидизированые сланцы Лебединского месторождения. На этом месторождении сланцы обогащены углеродом. Наиболее подробно изучены сульфидизированные углеродсодержащие сланцы нижней подсвиты курской серии, аналогичные описанным выше межрудным сланцам Стойленского месторождения.
Межрудные сланцы Лебединского месторождения обогащены золотом, примеси платиновых металлов очень низкие и фиксируются на пределе обнаружения метода 1СР-М8 (см. табл. 1). В тяжелых фракциях среди минералов благороднометалльной ассоциации наиболее часто встречаются сульфиды, теллуриды, висмутиды, а также самородные фазы. Сульфиды цветных металлов представлены галенитом, сфалеритом, борнитом, халькопиритом, минералами группы халькозина и др.
Самородное золото достаточно высокопробное, для него характерны тесные срастания с золото-серебряными сплавами (рис. 6), петцитом, гесситом и цумои-том, сульфидами серебра (табл. 6), халькопиритом и магнетитом. Средняя пробность минерала составила 943%о (вариация 825-998%о по 19 определениям), содержание примеси серебра 4,1%; более 40% золотин содержат заметную примесь меди (0,3-8,8%).
Рис. 6. Сечение кристалла самородного золота с включениями медистого золота. Темные балки — пробность 905%о, Ag — 0,65%; Cu — 8,8%. Светлая матрица — пробность 911%, Ag — 6,1%; Cu — 2,8%. Формулы минералов Au0,76Ag0,01Cu0,23 и Au0,82Ag0,1Cu0,08 соответственно. Изображение BSE
Таблица 6. Химический состав минералов золота и серебра, ассоциирующих с самородным золотом в межрудных сланцах Лебединского месторождения (масс %)
Минерал Акантит Цумоит Петцит Гессит
Au — 1,54 25,24 1,71
Ag 86,73 — 42,08 61,09
S 13,07 — — —
Te — 38,42 33,11 34,9
Bi — 59,95 — 2,32
Сумма 99,80 99,91 100,43 100,02
Формульные коэффициенты
Au — 0,03 0,99 0,03
Ag 1,99 — 3,01 1,98
S 1,01 — — —
Te — 1,01 2,00 0,95
Bi — 0,96 — 0,04
Исследование благороднометалльного оруденения в межрудных сланцах Щи-гровского участка проводилось по керну буровых скважин 3118, 4077 и 4104. На участке вскрыта нижняя сланцевая подсвита коробковской свиты курской серии (рис. 7). Из керна скважины 4104 была отобрана минералого-технологическая проба, в которую вошли интенсивно сульфидизированные амфиболсодержащие сланцы
515
Рис. 7. Петрографические колонки по скважинам, вскрывающим породы Курской серии в пределах Щигровского участка КМА
Условные обозначения: 1 — железистые кварциты; 2 — зоны сульфидизации в амфибол-кварц-слюдистых сланцах; 3 — серицит-биотит-кварцевые сланцы; 4 — дайки гранодиоритов.
нижней сланцевой подсвиты курской серии. Полученный гравитационный концентрат был использован для изготовления препаратов для микрорентгеноспектраль-ных исследований.
В минералах благородных металлов было встречено высокопробное самородное золото, с серебряной лигатурой, средняя пробность минерала составила 972%о (вариация 951-999% по 6 определениям содержание примеси серебра 2,8%). СамоТаблица 7. Химический состав самородного золота и ассоциирующих с ним минералов Bi в межрудных сланцах Щигровского железорудного месторождения (масс %)
Минерал Хедлеит Висмут самородный
8е 0,49 0,48 —
Те 21,53 20,12 20,81 —
В1 77,98 79,25 80,06 99,9
Сумма 100 99,85 100,87 99,9
Формульные коэффициенты
8е 0,11 0,11 — —
Те 3,08 2,90 2,99 —
В1 6,81 6,98 7,01 1,00
родное золото образует срастания с сульфидами: халькопиритом (рис. 8а), пиритом и галенитом. В ассоциации с золотом установлены самородный висмут, хедлеит (табл. 7, рис. 8б), уранинит, шеелит, колумбит, апатит, халькозин.
Рис. 8. а) самородное золото в срастании с халькопиритом; б) самородный висмут (более светлое) с хедлеитом
Результаты выполненных исследований показывают, что для благородно-металльной минерализации в сланцах курской серии характерны минералы халь-кофильной специализации — самородное золото, теллуриды, висмутиды золота и серебра с палладием, а также ЭПГ-Аи-содержащие сульфиды [15]. Данные минеральные ассоциации наиболее характерны для эпи- и мезотермальных золоторудных месторождений гидротермального и метаморфогенно-гидротермального происхождения.
Обсуждение результатов
Образования железисто-кремнисто-сланцевой формации в пределах Курского блока в настоящее время имеют наибольшее распространение в пределах протерозойских рифтогенных грабен-синклинальных структур, в которых сохранились от размыва наибольшие их мощности. Вышеназванные структуры характеризуются развитием в палеопротерозое разномасштабной тектоно-магматической активности, сопровождавшейся широким развитием флюидно-гидротермальной деятельности и многоактным проявлением вулкано-интрузивного магматизма. Вышеназванные процессы привели к образованию зон гидротермальных изменений пород, развитию процессов метасоматоза, сопровождающихся наложенной благородно-металльной минерализацией. Сульфидное благороднометалльносодержащее оруде-нение имеет отчетливую наложенную природу, несет признаки связи со структурно-тектоническими факторами и влияния, в различных случаях, как флюидно-магма-тических систем гранитоидов, так и вулканитов основного состава и их комагматов [6, 8, 16].
С целью получения дополнительной информации о генезисе благородно-металльной минерализации в сланцевых толщах курской серии в пределах Лебединского и Стойленского железорудных месторождений был отобран ряд проб углерод-содержащих сланцев для изучения изотопного состава свинца в сульфидах. Рудная
минерализация в сланцах представлена преимущественно пиритом и пирротином, образующими несколько морфогенетических типов, на долю которых приходится до 95 % (и более) общего количества сульфидных минералов. Образцы для изучения изотопного состава свинца в различных сульфидных минералах представлены прожилками в сланцах различной степени метасоматической изменённости (образцы №№ Л-1, Л-14, СТ-200), а также рассеянной сингенетичной сульфидной минерализацией в сланцах (Л-5).
Данные изотопного состава свинца в сульфидах (табл. 8) вынесены на диаграмму в координатах 206РЬ/204РЬ-207РЬ/204РЬ (рис. 9). На эту же диаграмму вынесены модельные тренды двустадийной эволюции изотопного состава свинца согласно модели Стэйси и Крамерса для различных отношений 238и/204РЬ (ц).
Таблица 8. Результаты изучения изотопного состава свинца в сульфидных минералах
из сланцев курской серии
Минерал 206Pb/204Pb +/-, % 207Pb/204Pb +/-, % 208Pb/204Pb +/-, % t M II ц к
Л-1пирит 16,593 0,042 15,649 0,046 35,389 0,057 1,571 10,9 3,4
Л-5 пирротин 15,938 0,042 15,427 0,046 35,222 0,056 1,726 10,2 3,6
Л-14 пирротин 16,316 0,042 15,477 0,046 35,378 0,056 1,513 10,1 3,5
СТ-200 галенит 14,959 0,039 15,232 0,043 34,661 0,052 2,235 10,5 3,9
Примечание. Изотопный анализ проводился в Институте геологии и геохронологии докембрия РАН (Санкт-Петербург) на многоколлекторном твердофазном масс-спектрометре Triton.
Для трёх образцов сульфидов из Лебединского месторождения, представляющих пирротин из рассеянной минерализации в кварц-серицит-биотитовом сланце (Л-5), пирротин из массивных жил и прожилков в кварц-серицит-биотитовом сланце (Л-14), пирит из прожилка в метасоматически измененных сланцах и безрудных кварцитах (Л-1), а также образца галенита из Стойленского месторождения модельные оценки указывают на протерозойский возраст сульфидной минерализации (tM = 1,73, 1,51, 1,57 и 2,235 млрд лет соответственно) с верхнекоровым источником (ц = 10,2, 10,1, 10,9 и 10,5 соответственно). Анализ полученных результатов показывает, что изотопные характеристики свинца в сульфидах из малоизменённых наложенными процессами углеродсодержащих сланцах (проба Л-5) сходны с таковыми из наложенных сульфидных прожилков (пробы Л-1, Л-14, СТ-200). Это может свидетельствовать о длительном взаимодействии и глубоком изотопном обмене между рудообразующим флюидом и вмещающими породами. Полученные в ходе изотопных исследований результаты, с одной стороны, могут указывать на связь благороднометалльносодер-жащего оруденения с палеопротерозойским гранитоидным магматизмом (стойло-николаевский комплекс), а с другой — подтверждают важную роль метаморфогенного мезотермального флюида, выступающего в роли экстрактора и транспортировщика рудных компонентов. Базовыми формациями являются, вероятнее всего, известные архейские (михайловская серия) золоторудные проявления типа кварц-карбонатного прожилкования в зеленокаменных комплексах, а также синплутонические, «intrusion releated» проявления золота в неоархейских гранитоидах [17].
16.0
Рис. 9. 206РЬ-207РЬ — изотопная диаграмма для сульфидов из межрудных сланцев Лебединского железорудного месторождения КМА.
Линии на диаграмме — модельные линии двустадийной эволюции изотопного состава свинца для различных значений ц: 10, 10,5 и 11. Цифры отвечают значениям возраста в млн лет
Таким образом, установлена высокая перспективность ряда железорудных районов КМА в обнаружении благороднометалльного оруденения, ассоциирующего с угле-родсодержащими межрудными сланцами курской серии. Полученные новые данные о широком развитии в породах курской серии благороднометалльной минерализации и формах нахождения золота имеют особое значение при выборе и создании технологий освоения и глубокой переработки нетрадиционных типов руд.
Работы выполнены при финансовой поддержке РФ ФИ, грант №11-05-12050-офи-м-2011; Грант СПбГУ 3,38,690,2013 Мероприятие 2; Грант Президента РФ МК-98,2011,5; ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», ГК № 16.740.11.0623, «Программы стратегического развития ВГУ».
Литература
1. Шер С. Д. Металлогения золота. М.: Недра, 1972. 295 с.
2. Головина Т. А., Петров С. В. Минералогия и геохимия благородных металлов во вмещающих породах и рудах Костомукшского месторождения железистых кварцитов // Вест. Воронежского гос. ун-та. Сер. геол. 2006. № 2. С. 149-158.
3. Золотоносность железистых кварцитов Оленегорского месторождения (Кольский полуостров, Россия) / Голиков Н. Н., Горяинов П. М., Иванюк Г. Ю., Пахомовский Я. А., Яковенчук В. Н. // Геол. рудн. мест. 1999. Т. 41. № 2. С. 162-170.
4. Рожков И. С., Писемский Г. В., Ганжа Л. М. О золотоносности железных руд Кривого Рога // Докл. АН СССР. 1971. Т. 196. С. 923-925.
5. Кушнеренко В. К., Шувалов Ю. М., Мятлин В. М. Золото и другие элементы в железорудных месторождениях КМА (к проблеме комплексного использования) // Региональная геология и металлогения. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1999. № 9. С. 120-124.
6. Дунай Е. И., Белых В. И., Плужников И. Ф. Состояние, проблемы и задачи по развитию и укреплению минерально-сырьевой базы Центрального Черноземья России (на примере Белгородской области) // Вестн. Ворон. гос. ун-та. Сер. «Геологическая». 1998. № 6. С. 131-142.
7. Сафонов Ю. Г. Нетрадиционные виды золоторудного сырья в России // Вестник РАН. Т. 65. № 9. С. 790-795.
8. Чернышов Н. М. Платиноносные формации Курско-Воронежского региона (Центральная Россия). Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2004. 448 с.
9. Кузнецов А. П., Шелехов А. Н. Золото в железных рудах и пути его извлечения // Ин-т «Чермет-информация», обзорн. инф. серия: Обогащение руд. М., 1990. Вып. 1. 35 с.
10. Петров С. В., Сентемова В. А. Благородные металлы в железистых кварцитах и возможность их извлечения // Обогащение руд. 1998. № 6. С. 36-40.
11. Головина Т. А. Минералы благородных металлов во вмещающих породах Костомукшского железорудного месторождения железистых кварцитов (Карелия) // Зап. РМО. 2007. № 1. С. 101-108.
12. Кузнецов В. С., Абрамов В. В. Некоторые особенности минерального состава межрудных сланцев коробковской свиты КМА // Тезисы докл. Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 2008. С. 161-163.
13. Чернышов Н. М., Кузнецов В. С., Петров С. В., Резникова О. Г. Золотоносность Стойленского месторождения КМА (типы и состав благороднометалльного оруденения) // Руды и металлы. 2009. № 6. С. 48-55.
14. Чернышов Н. М., Кузнецов В. С., Петров С. В. Новые данные о минеральном составе благороднометалльного оруденения Стойленского железорудного месторождения КМА (Центральная Россия) // Докл. РАН. 2009. Т. 428, № 6. С. 801-804.
15. Чернышов Н. М., Кузнецов В. С. Сульфидная минерализация, содержащая благородные металлы, в межрудных сланцах Стойленского железорудного месторождения // Известия высших учебных заведений. Сер. Геология и разведка. 2011. № 2. С. 17-23.
16. Кузнецов В. С., Абрамов В. В. Минералы благородных металлов в стратифицированных комплексах палеопротерозоя Курской магнитной аномалии как показатели природы золото-платино-металльного оруденения // Записки РМО. 2013. № 5. С. 53-63.
17. Рыборак М. В., Альбеков А. Ю. Типизация золоторудных проявлений Курского блока Воронежского кристаллического массива / Регион: системы, экономика, управление. Воронеж: Научная книга, 2012. № 1 (16). С. 93-97.
Статья поступила в редакцию 26 июня 2014 г.
Контактная информация
Кузнецов Владислав Сергеевич — кандидат геолого-минералогических наук, доцент; [email protected]
Петров Сергей Викторович — кандидат геолого-минералогических наук, доцент; [email protected]
Kuznetsov Vladislav S. — Candidate Geological and Mineralogical Sciences, Associate Professor; [email protected]
Petrov Sergey V. — Candidate Geological and Mineralogical Sciences, Associate Professor; [email protected]
