Блог

Мичурин С.В.
Изотопно-геохимические особенности сульфидов из месторождений золота в докембрийских отложениях западного склона Южного Урала

ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СУЛЬФИДОВ ИЗ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА

В ДОКЕМБРИЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЗАПАДНОГО СКЛОНА ЮЖНОГО УРАЛА

 С. В. Мичурин

Институт геологии УНЦ РАН, Уфа, Россия

Большая часть рудопроявлений и месторождений золота в пределах Башкирского мегантиклинория располагается в Авзянском рудном районе, который рассматривается в качестве эталонного объекта кварцево-жильного типа [9]. Здесь выделяют Исмакаевскую и Горноприисковую рудные зоны [2, 5], протягивающиеся в субмеридиональном направлении вдоль Караташского надвига. Золото-сульфидная минерализация на месторождениях приурочена к кварцевым жилам и, кроме того, образует интенсивную вкрапленность во вмещающих породах [2]. Месторождения золота Авзянского рудного района относят к типичным метаморфогенно-гидротермальным образованиям зоны рифтогенеза [9].

Нами получены новые изотопно-геохимические данные по сульфидам месторождений золота Исмакаевской рудной зоны (Улюк-Бар, Кургашлинское, Рамеевая жила), которые залегают в нижнерифейских песчано-сланцевых отложениях большеинзерской свиты (R₁bi). В предлагаемой работе предпринимается попытка выявить особенности золотоносной сульфидной минерализации, определить источники серы и сравнить изотопно-геохимические характеристики сульфидов, встречающихся в рудных и безрудных зонах.

Среди сульфидов Исмакаевской зоны, по нашим наблюдениям, преобладают пирит и пирротин. В виде включений в них и самостоятельных выделений присутствует халькопирит. Арсенопирит в большей степени встречается на глубине (> 400 м), где его количество достигает ~ 10 % объема. Наблюдается срастание арсенопирита с пиритом-1, представленным крупными (1–4 мм) идиоморфными кристаллами. Эта разновидность пирита пространственно тяготеет к прожилкам пирротина, в котором, в свою очередь, в виде многочисленных субмикроскопических выделений отмечается пирит-2.

По распределению элементов-примесей пириты рудной зоны отличаются от пиритов из осадочных отложений появлением заметных содержаний мышьяка и Co/Ni-соотношением (таблица). Для пиритов месторождения Улюк-Бар значения этого соотношения располагаются в широком интервале от ~ 0.1 до >>10; отношение Со/Ni в среднем равно 3 (в пирите-1) и 10.1 (в пирите-2), а для рассеянных пиритов из осадочных пород большеинзерской и суранской свит эта величина, как правило, не превышает 1.5 (в среднем 0.8) (рис. 1; см. табл.).

Таблица

Содержания элементов-примесей (ppm) в пиритах из нижнерифейских осадочных отложений

и в сульфидах месторождения Улюк-Бар

Примечание. В скобках – количество образцов. В числителе – среднее, в знаменателе – пределы вариаций. Элементы-примесей в пиритах осадочных пород по результатам спектрального анализа (аналитик Ф. Р. Валиева, ИГ УНЦ РАН, Уфа), в сульфидах месторождения Улюк-Бар – микрозонд MS-46 (аналитик С. Е. Борисовский, ИГЕМ, Москва). В халькопиритах установлено наличие Ag (среднее – 100 ppm). Прочерк – не определялось.

Co/Ni-отношение в пирите, как известно [12; 10], является геохимическим индикатором условий его образования. В месторождениях осадочного генезиса оно составляет около 0.7 и увеличивается в пиритах гидротермального (1.5), метаморфогенного (5.0) и контактово-метасоматического (7.7) образования [10]. В пределах гидротермальных полей, где предполагается участие металлоносных флюидов магматического происхождения, величина Со/Ni-отношения в пирите может сильно варьировать от ~ 0.1 до более 10 [14], а в месторождениях магматического генезиса она, как правило, превышает 5–10 [12]. Интересно отметить, что, как в современных океанических осадках [13], так и в разновозрастных (мел–протерозой) осадочных отложениях русской платформы [3], раннедиагенетический фрамбоидальный и конкреционный пирит характеризуется относительно стабильным Со/Ni-отношением, не превышающим ~ 0.1.

Отсутствие As и Со/Ni-отношение в пиритах из отложений R₁bi и R₁sr, по-видимому, является отражением распределения этих микроэлементов в нижнерифейских осадочных породах. Результаты проведенного нами литогеохимического изучения отложений большеинзерской свиты (стратотипический разрез по р. Б. Инзер) показали, что Co/Ni-отношение в этих породах колеблется в пределах 0.2–1.0. При этом ни в одном из 95 спектральных анализов As не был установлен. Здесь же следует отметить, что во всех типах рифейских пород содержания Co в породах всегда меньше концентраций Ni, а по результатам многочисленных (>1700) определений As в осадочных отложениях рифея не обнаружен [1].

Напротив, в пределах Исмакаевской рудной зоны As имеет четко зональное распределение, максимальные концентрации которого в породах (до 1.5 мас. %) отмечаются в центральной части зоны с постепенным уменьшением его содержаний к периферии [5]. На месторождении Улюк-Бар отмечается прямая зависимость содержаний золота от концентраций мышьяка в породах, свидетельствуя, по-видимому, о генетической связи Au и As.

По изотопному составу серы сульфиды Исмакаевской рудной зоны сильно отличаются от сульфидов, встречающихся в осадочных породах большеинзерской и суранской свит (рис. 2). Первые (пирит, арсенопирит и пирротин) характеризуются довольно однородным изотопным составом, значения δ³⁴S которых располагаются в интервале от –4.3 до +5.4 ‰ (δ³⁴Sср = –0,7 ‰; n = 39), gричем с глубиной (~ 450–700 м) интервал значений δ³⁴S сужается до –2.7…+3.6 ‰ (рис. 3).

Рассеянные пириты из осадочных отложений, как правило, значительно обогащены тяжелым изотопом (см. рис. 2). Установленные ранее [8] и полученные нами в последнее время данные по изотопному составу их серы показывают очень большой разброс значений δ³⁴S от +1.7 до +39.0 ‰ (δ³⁴Sср = +17.7 ‰; n = 32).

Таким образом, сульфиды Исмакаевской рудной зоны по изотопно-геохимическим характеристикам в значительной степени отличаются от пиритов, встречающихся в нижнерифейских осадочных отложениях. С нашей точки зрения, это свидетельствует о различном их происхождении и о различных источниках серы, участвующей в образовании сульфидов.

Происхождение пирита в осадочных породах, вероятнее всего, связано с процессом сульфатредукции на стадии позднего диагенеза–катагенеза нижнерифейских отложений [8]. Источником серы в этом процессе выступали сульфаты эвапоритов, на былое присутствие которых в отложениях раннего рифея указывает целый ряд литологических и геохимических данных [7, 4].

Образование сульфидов Исмакаевской рудной зоны происходило, по всей вероятности, в результате деятельности гидротермальных растворов, в которых сера и, по-видимому, мышьяк имели «мантийную» природу. На магматогенный источник серы указывают значения δ³⁴S, которые имеют небольшое отличие от величины метеоритного стандарта. Высокое Со/Ni-отношение в пиритах рудной зоны также может рассматриваться как свидетельство их образования из флюидов «магматического» происхождения. Увеличение дисперсии значений изотопного состава серы с уменьшением глубины связано, по-видимому, с взаимодействием рудообразующих флюидов с вмещающими породами, как это показано для месторождений золота в докембрийских отложениях Южной Африки [11], где установлены близкие значения δ³⁴S в сульфидах (от –4.6 до +3.3 ‰) и аналогичное уменьшение разброса отношений изотопов серы с увеличением глубины.

Ранее на основании геохимических данных (значительные содержания элементов платиновой группы в составе Au) был сделан вывод [6], что в формировании золоторудной минерализации месторождения Улюк-Бар значительную роль играли металлоносные флюиды мантийного генезиса. Увеличение содержаний арсенопирита с глубиной и аномалии по мышьяку в пределах Исмакаевской рудной зоны, связь Au и As на месторождении Улюк-Бар и отсутствие As в рифейских осадочных породах позволяют нам сделать вывод о том, что мышьяк на золоторудных месторождениях Исмакаевской зоны точно так же, как золото и сера, имеет магматогенный источник.

Таким образом, сульфидам из месторождений золота, залегающих в докембрийских отложениях западного склона Южного Урала, присущи свои специфические изотопно-геохимические особенности, отличающие их от пиритов из осадочных отложений. Эти особенности свидетельствуют об образовании сульфидов рудной зоны в результате деятельности флюидов, в которых сера и мышьяк имели «мантийную» природу. Этот вывод ни в коей мере не отрицает влияния метаморфических процессов на формирование месторождений золота, поскольку их образование в пределах региона имеет полигенный характер [9, 6]. Однако, при построении моделей рудообразования необходимо учитывать, что для таких элементов как S, As и Au в пределах Исмакаевской рудной зоны устанавливается магматогенный источник.

Работа выполнена в рамках Программы ОНЗ РАН «Изотопные системы и изотопное фракционирование в природных процессах».

Литература 

1. Анфимов Л. В.Литогенез в рифейских осадочных толщах Башкирского мегантиклинория (Ю. Урал). Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 290 с.
2. Бердников П. Г.Перспективы золотого оруденения Муртыктинского и Авзянского типов (Южный Урал) // Геология, минералогия и геохимия месторождений золота Урала. Свердловск: УрО РАН, 1987. С. 96–101.
3. Бугельский Ю. Ю., Сиротин В. И., Новиков В. М., Слукин А. Д., Шатров В. А., Кузнецова О. Ю., Носик Л. П.Диагенетические минералы как индикаторы цикличности и перерывов в осадконакоплении Воронежской антеклизы // Вестн. Воронеж. ун-та. Геология. 2003. №2. С. 40–56.
4. Горожанин В. М., Мичурин С. В.Литологические, геохимические и изотопные признаки эвапоритизации в раннем рифее Южного Урала // Литологические аспекты геологии слоистых сред: Матер. 7 Урал. регион. литолог. совещ. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2006. С. 69–71.
5. Кац. Ш. Н., Нуриева Р. Ф., Середа Е. И.Околорудные изменения пород Авзянского рудного района, вмещающих золотое оруденение // Минералогия, геохимия и генезис полезных ископаемых Южного Урала. Уфа: БФАН СССР, 1986. С. 42–45.
6. Ковалев С. Г., Высоцкий И. В.Геохимия золота западного склона Южного Урала // Геология и перспективы расширения сырьевой базы Башкортостана и сопредельных территорий: Матер. IV Республ. геол. конф. Т. 2 (Полезные ископаемые). Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2001. С. 134–140.
7. Крупенин М. Т., Прохаска В.Эвапоритовая природа флюидных включений в кристаллических магнезитах саткинского типа // Докл. РАН, 2005. Т. 403. № 5. С. 1–3.
8. Мичурин С. В., Шарипова А. А.Происхождение и условия образования пирита в нижнерифейских осадочных породах Ямантауского антиклинория Южного Урала (по данным изотопного анализа серы) // Литологические аспекты геологии слоистых сред: Матер. 7 Урал. регион. литолог. совещ. .Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2006. С. 191–192.
9. Сазонов В. Н., Огородников В. Н., Коротеев В. А., Поленов Ю. А.Месторождения золота Урала. Изд. 2-е. Екатеринбург: УГГГА, 2001. 622 с.
10. Типоморфизм минералов: Справочник / Под ред. Л.В. Чернышевой. М.: Недра, 1989. 560 с.
11. Boer R. H., Meyer F. M., Robb L. J., Graney J. R., Venneman T. W., Kesler S. E.Mesothermal-tipe mineralization in the Sabie-Pilgrim’s Rest gold field, South Africa // Econ. Geol., 1995. V. 90. P. 860–876.
12. Bralia A., Sabatini G., Troja F. Arevaluation of the Co/Ni ratio in pyrite as geochemical tool in ore genesis problems // Mineral. Deposita, 1979. V. 14, № 3. Р. 353–374.
13. Kohn M. J., Riciputi L. R., Stakes D., Orange D. L.Sulfur isotope variability in biogenic pyrite: Reflections of heterogeneous bacterial colonization? //Am. Min., 1998. V. 83. P. 1454–1468.
14. Marques A. F. A., Barriga F., Chavagnac V., Fouquet Y.Mineralogy, geochemistry, and Nd isotope composition of the Rainbow hydrothermal field, Mid-Atlantic Ridge //Mineral. Deposita, 2006. V. 41, № 1. P. 52–67. 

Подписи к рисункам

Рис. 1. Co/Ni-отношение в пиритах месторождения Улюк-Бар (1) и в пиритах из нижнерифейских осадочных отложений R₁bi и R₁sr (2).

Рис. 2. Гистограмма значений δ³⁴S в сульфидах Исмакаевской рудной зоны (1) и в пиритах из нижнерифейских осадочных отложений R₁bi и R₁sr (2). 3 – область перекрывающихся значений.

Рис. 3. Изменение изотопного состава серы в сульфидах Исмакаевской рудной зоны с глубиной.

1 – пирит, 2 – арсенопирит, 3 – пирротин.