РЕФЕРАТ

 УДК 553.435(234.85)

Рудные фации золото-колчеданно-полиметаллических месторождений Уральского палеоокеана и состояние рудно-фациальных исследований. Зайков В. В. // Металлогения древних и современных океанов–2008. Рудоносные комплексы и рудные фации. Миасс: ИМин УрО РАН, 2008.

Описаны рудные фации и стадии формирования золото-колчеданно-полиметалли­ческих месторождений палеоокеанических структур Урала. Рудные фации представлены следующими разновидностями: придонные гидротермальные, гидротермально-биогенные, рудокластические, придонные гипергенные, гидротермально-метасоматические. Среди минералов благородных и редких металлов установлены: самородные золото и серебро, гессит, пирсеит, кервеллеит, ялпаит, германит, штромейерит, волынскит. Рассмотрены процессы формирования золото-колчеданно-полиметаллических месторождений в палеоостроводужных и коллизионных структурах.

Табл. 3. Библ. 14.

В. В. Зайков

Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс

 zaykov@mineralogy.ru

Рудные фации золото-колчеданно-полиметаллических
месторождений Уральского палеоокеана
и состояние рудно-фациальных исследований

К осадочно-вулканогенным комплексам Уральского палеоокеана приурочены золото-колчеданно-полиметаллические месторождения. Они располагаются в островодужных и коллизионных структурах и от большинства уральских колчеданных месторождений отличаются повышенной золотоносностью, присутствием заметных количеств галенита. Это послужило основанием для выделения особого баймакского типа сульфидных залежей, сходных с типами куроко, рудноалтайским, малокавказским и понтийским.

В статье показаны особенности рудных фаций и происхождения типичных месторождений: Таш-Тау, Северо-Уваряжского, Вишневского, Утреннего, Звездного, Мелентьевского. Они расположены в Баймакском и Миасском рудных районах; разведка большинства из них проведена в последние годы. В изучении месторождений принимали участие специалисты многих геологоразведочных и научно-исследова­тельских организаций Урала и Москвы. Статья базируется на результатах исследований, выполненных автором совместно с В. В. Масленниковым, С. Г. Тесалиной, Ю. В. Кулешовым, И. Ю. Мелекесцевой, Е. С. Поповой, Н. Н. Анкушевой, А. М. Юми­новым, В. В. Мурзиным, которым автор искренне благодарен за сотрудничество.

Методологической основой работы явился рудно-фациальный анализ колчеданных тел. Рудные фации – промышленно значимые минеральные скопления со сходными текстурно-структурными и вещественными признаками, свойственными близким обстановкам и процессам минералообразования [Зайков и др., 2001; Масленников, Зайков, 2006]. На исследованных месторождениях автору совместно с коллегами удалось выделить придонные гидротермальные, рудокластические,  придонные гипергенные, гидротермально-метасоматические и регенерированные фации (табл. 1).

Таблица 1

Главные рудные фации золото-колчеданно-полиметаллических месторождений Урала

Примечание. Рудные минералы: Bo – борнит, Cp – халькопирит, Ga – галенит, Сo – ковеллин, Di – дигенит, Hm – гематит, Ms – марказит, Mt – магнетит, Mw – моусонит, Py – пирит, Po – пирротин, Sp – сфалерит, Tn – теннантит, Ges – гессит, Yal – ялпаит, Str – штромейерит, Ker – кервеллеит, Au – самородное золото, Ag – cеребро, As – арсенопирит, Bi – минералы висмута, Vl – волынскит, Pr – пирсеит, En – энаргит. Нерудные минералы: Ca – кальцит, Ba – барит, Q – кварц, Hl – хлорит, Ser – серицит, Pl – плагиоклаз, Ce – цеолит, Mu – мусковит.

Для рассматриваемого типа месторождений характерна богатая минералогия и, кроме самородного золота и серебра, установлены гессит, кервеллеит, крукесит, петцит, раклиджит, теллуровисмутит, ялпаит, германит, штромейерит, волынскит. Исследование состава минералов проведено с использованием аппаратуры лабораторий Института минералогии (JEOLJCXA–733), Музея Естественной Истории, Лондон и Геологической службы Франции, Орлеан (СamebaxSX 50), Фрайбергской горной академии, Германия (JEOLJCXA–8900RL).

Самым сложным вопросом в природе золото-колчеданно-полиметаллических месторождений Урала является время проявления золотосодержащих парагенезисов. Существует следующие точки зрения: золотое оруденение накладывалось на ранние колчеданные руды во время внедрения субвулканических интрузий [Салихов и др., 1997]; золоторудные парагенезисы свойственны первичному колчеданному оруденению, что подтверждается присутствием ксенолитов руд в субвулканических интрузиях [Кулешов, Зайков, 2005]. Остался открытым вопрос о влиянии коллизионных процессов позднего палеозоя на регенерацию колчеданных руд.

Рудные фации

Исследованные месторождения представлены сульфидными залежами различной сохранности, а также штокверковыми зонами c различной степенью эродированности. Несмотря на малые размеры, они эксплуатируются благодаря повышенным содержаниям золота и серебра. Минеральный состав руд весьма разнообразен (табл. 2). Месторождения Баймакского рудного района различаются позицией в пределах рудовмещающей андезит-дацит-риолитовой толщи, залегая в ее основании, в средней части разреза и кровле под перекрывающими яшмами. Мелентьевское месторождение Миасского района залегает в субвертикальной зоне рассланцованных вулканогенных и осадочных пород.

К придонной гидротермальной фации отнесены сплошные руды, образующие основной объем сульфидных холмов в Баймакском районе. Их формирование происходило в результате многократного отложения сульфидов в устьях горячих источников и последующего перераспределения минералов. Руды имеют сфалерит-пирито­вый, халькопирит-пиритовый, галенит-сфалерит-пиритовый состав с многочисленными друзовыми пустотами, стенки которых покрыты кристаллами пирита.

Субфация рудоподводящих каналов или «кондуитов» выявлена на месторождении Таш-Тау и представлена рудами концентрического строения в осевой части холмов. Здесь встречаются как одиночные, так и сложные каналы. Их внешняя часть образована слоями гигантозернистых радиальных агрегатов шестоватого сфалерита с 

Таблица 2

Рудные минералы золото-колчеданно-полиметаллических месторождений Урала

по [Зайков и др., 2001, с дополнениями]

включениями «ихтиоглиптов» халькопирита, теннантита. Внутренняя стенка инкрустирована пластинчатыми кристаллами халькопирита. Рост кристаллов происходил от периферии к центру, центральная часть каналов заполнена баритом и карбонатом с включениями халькопирита, сфалерита.

Кластогенная фация представлена обломочными рудами, развитыми на склонах и у подножья построек. Среди них преобладают халькопирит-сфалерит-пиритовые разности обломочной текстуры, часто с градационной сортировкой сульфидных обломков. Состав обломков различен, и по минеральному составу можно выделить следующие типы: пиритовые, халькопирит-пиритовые, сфалерит-халько­пи­рит-пиритовые, халькопиритовые, сфалеритовые. Их форма также различна, например, пиритовые разности часто имеют остроугольную форму с зазубренными краями, тогда как халькопиритовые – вытянутые (согласно слоистости, полосчатости), со сглаженными краями. По размеру пиритовые обломки достигают 5 см в поперечнике, халькопиритовые – 2–2.5 см, а сфалеритовые – 0.1–0.3 см. Нередко обломки разбиты трещинами, которые залечены кварцем, кальцитом, хлоритом. В ряде случаев кластогенные руды содержат прожилки и вкрапленность галенита. Мощность горизонтов кластогенных руд, окружающих холмы, достигает 10 м, при средних значения 3–6 м. На месторождении Звездном отмечены прослои кластогенных руд с градационной слоистостью при мощности ритмов 10–15 см. Они имеют кварц-баритовый, глинисто-кварцевый цемент и чередуются с кремнистыми прослоями, содержащими диагенетический пирит.

Придонная гипергенная фация установлена в кровле тел гидротермальных и кластогенных руд. В наиболее полном виде она включает три зоны, возникшие при субмаринном гипергенезе кислотного профиля: полного окисления, выщелачивания и сульфидного обогащения. Зона гипергенеза приурочена к кровле рудных тел и имеет мощность 0.5–1.0 м. Ее подводное происхождение доказывается присутствием обломков руд этой зоны в перекрывающих морских отложениях и рядом геолого-минералогических признаков. В верхней части развиты продукты полного окисления в виде гематитовых, хлорит-гематитовых, гематит-баритовых образований с реликтами рудокластов. Ниже следуют пиритовые песчаники (подзона выщелачивания), которые сменяются подзоной вторичного сульфидного обогащения с борнит- и ковеллинсодержащими пирит-халькопиритовыми рудами. В них часто присутствуют халькозин, тетраэдрит, германит, гессит.

Штокверковые руды установлены в подрудных аподацитовых метасоматитах. Для них характерна вкрапленность, прожилки и жилы сульфидов, распространяющиеся вниз по разрезу на десятки – первые сотни м. Общей особенностью штокверков является субвертикальная ориентировка полосчатости сульфидных агрегатов, баритовых жилок и линзовидных включений метасоматитов, часто параллельная оси керна. На этом основании сделан вывод, что скважинами вскрыты свиты жил в рудоподводящей зоне.

Регенерированные рудынаиболее характерны для Мелентьевского месторождения. Они представлены следующими парагенезисами: тетраэдрит, сфалерит, халькопирит, пирит, имеют массивный, полосчатый, брекчиевый облик. С этими рудами ассоциируют гранатсодержащие породы, близкие родингитам.

Стадии рудообразования

Островодужная стадия. Начальная фаза была связана с развитием рудоносных интрузивно-экструзивных куполов. Во время перерыва вулканической активности в устьях минерализованных горячих источников отлагались сульфидные руды придонной гидротермальной фации. Гидротермальные растворы по результатам термобарогеохимических исследований Н. Н. Анкушевой и А. М. Юминова имели температуру 125–280 °С при солености 3–6.5 мас. % (NaCl–экв) [, 2007].

Формирование продуктов окисления руд происходило на поверхности сульфидных масс и в погребенных условиях. Данные по месторождению Таш-Тау позволяют предположить, что крупные золотины в неметаморфизованных колчеданных рудах образовались в результате придонного вторичного сульфидного обогащения. Реальность такого явления подтверждается прямыми находками самородного золота в окисленных «черных курильщиках» Срединно-Атлантического хребта и бассейна Лау в Меланезии [Herzig, Hannington, 2000]. Формирование сетчатой текстуры обусловлено рассланцеванием агрегатов и перераспределением вещества в более позднее время.

Последующие процессы связаны с разрушением руд лавовыми потоками и дайками. В их контактах происходило образование контактово-метасоматических пород с графическими текстурами. Для них характерны выделения золота несколько повышенной пробности (Au 80–84 %, Ag 18–19 %). Вершины холмов были срезаны лавовыми потоками («бульдозерный эффект») с образованием пакетов отторженных блоков руд.

Коллизионная стадияпроявлена на Мелентьевском месторождении, приуроченном к зоне рассланцевания в пределах Главного Уральского разлома. Возраст коллизии определяется по геологическим и геохронологическим данным как поздний девон. В результате этого процесса руды были регенерированы и обогащены золотом с повышенными концентрациями ртути. Аналогичные явления были отмечены В. В. Мурзиным с соавторами на месторождении Золотая гора к северу от Миасского района.

Значение и перспективы рудно-фациальных исследований

Проанализируем значение выполненных к настоящему времени рудно-фаци­аль­ных работ по изучению процессов рудоотложения и преобразования колчеданных залежей с общенаучных позиций. Принято выделять два уровня результатов: истинный, заключающийся в правильном отражении реальности (истина факта), и научный, ыявляющий причинно-следственные связи и имеющий методологическое значение. Для рассмотренных месторождений информация об этих уровнях дана в табл. 3.

Таблица 3

Соотношение категорий знаний, полученных
при рудно-фациальных исследованиях колчеданных месторождений

Предвестниками рудно-фациального анализа явились исследования по выяснению первичной морфологии колчеданных месторождений. К моменту открытия сульфидных залежей на морском дне (1978 г.) было установлено, что колчеданные руды являются гидротермально-осадочными образованиями, связанными с вулканизмом. Но в большинстве созданных моделей считалось, что главные колчеданные залежи имеют форму рудных «блюдец» или «лодок». Признаки придонного разрушения рудных тел и многочисленные рудокласты рассматривались как результат блоковых подвижек и эрозии приподнятых блоков. Выявление на океанском дне сульфидных сооружений потребовало проанализировать в сравнительном плане сведения о строении колчеданных месторождений. Такие сопоставления начались практически одновременно специалистами США, СССР, Канады, Германии, Португалии и привели к заключению о том, что эти объекты сходны по механизму формирования с современными «термитниками», позднее названными «черными курильщиками». Список большинства работ, опубликованных до 1990 г. приведен в табл. 3 [Oudinetal., 1981; Malahoff, 1982; Зайков, 1982; Haymonetal., 1984; Зайков, Масленников, 1987; Rоna, Scott, 1988].

Задачей дальнейших работ стало доказательство того, что первичной формой колчеданных залежей являлись рудные холмы, а при их разрушении возникали различные пластовые тела. Выяснилось, что колчеданные залежи являются полифациальными образованиями и в них сочетаются продукты различного механизма рудоотложения. Такие исследования успешно были проведены специалистами Института минералогии УрО РАН, кроме рассмотренных золото-колчеданно-полиметалических, на Сибайском, Летнем, Александринском, Молодежном, Сафьяновском, Яман-Касинском и Валенторском месторождениях. Подобные заключения сделаны учеными МГУ, ИМГРЭ, Института геологии Уфимского научного центра РАН и других организаций.

Для придания соответствующим исследованиям системности возникла необходимость создания соответствующей методики, названной «рудно-фациальным
анализом» [Зайков и др., 2001; Масленников, Зайков, 2006]. В него мы включили следующие позиции: разработку критериев выделения рудных фаций и субфаций на основании объемного текстурно-структурного, минералогического, геохимического картирования сульфидных залежей; определение комбинаций фаций и субфаций, их пространственного и временного соотношения в постройках из различных геодинамических обстановок и с различной степенью преобразования; определение геохимических отличий однотипных минералов в различных фациях и субфациях, что может быть использовано в поисковых и технологических целях. Применение данной методики позволило прийти к заключению о рядах рудных фаций, что дает возможность усовершенствовать критерии прогноза месторождений на основании рудно-фациальных и литологических показателей [Масленников, 2006].

Дальнейшими задачами рудно-фациального анализа применительно как к золото-колчеданно-полиметаллическим залежам, так и к другим типам месторождений, являются следующие:

1. Совершенствование типизации рудных фаций, поскольку некоторые руды различного генезиса обладают близкими и переходными свойствами: кластогенные сочетаются с гипергенными; палеогидротермальные трубы превращаются в ряде случаев в рудоподводящие каналы – кондуиты; барит-сульфидные гипергенные руды имеют сходство с гидротермально-метасоматическими образованиями
2. Минералогические исследования, направленные на определение минеральных парагенезисов и типоморфных свойств минералов различных рудных фаций.
3. Минералого-технологическое картирование рудных тел и сопоставление выделяющихся рудных фаций с технологическими сортами руд.
4. Составление типовых рудно-фациальных моделей для разных классов месторождений, формировавшихся в различных геодинамических условиях.

Работы были выполнены при поддержке РФФИ (07-05-00260), Министерства образования и науки РФ (РНП.2.1.1.1840), Президиума РАН (программы № 17 и ОНЗ-2), интеграционного проекта УрО–СО РАН и ЮУрГУ.

Литература

1. Зайков В. В. Рудоносность осадочно-вулканогенных комплексов Уральского палеоокеана // Геология морей и океанов. Тез. докл. 5 Всесоюзной школы морской геологии. Москва: ИО АН СССР, 1982. Т. 3. С. 168–169.
2. Зайков В. В., Масленников В. В. О придонных сульфидных постройках на колчеданных месторождениях Урала // ДАН СССР, 1987. Т. 293. № 1. С. 181–184.
3. Зайков В. В., Масленников В. В., Зайкова Е. В., Херрингтон Р. Рудно-формационный и рудно-фациальный анализ колчеданных месторождений Уральского палеоокеана. Миасс: ИМин УрО РАН, 2001. 313 с.
4. Масленников В. В. Литогенез и колчеданообразование. Миасс: ИМин УрО РАН, 2006. 384 с.
5. Масленников В. В., Зайков В. В. Колчеданоносные палеогидротермальные поля окраинно-океанических структур Урала (классификация, рудные фации, модель развития). Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. 92 с.