Актуальность работы. Золоторудные месторождения, связанные с углеродисто-терригенными (черносланцевыми) комплексами, обеспечивают около половины добываемого золота в России и значительную его долю в других странах Мира. Вопрос о генезисе таких месторождений и о факторах, определяющих локализацию рудных тел, до сих пор остается дискуссионным. Многие из них располагаются в амагматичных зонах складчатых областей и не связаны с интрузивным магматизмомдругие располагаются в углеродисто-терригенных толщах, не претерпевших метаморфизм. Эти обстоятельства диктуют необходимость рассматривать образование таких месторождений в рамках фундаментальной проблемы сингенеза рудных и рудовмещающих формаций, связанной с проведением комплексных исследований взаимообусловленных геодинамических, литогенетических, петрогенетических и рудообразующих процессов.
Амуро-Охотская складчатая область, является благоприятным объектом для решения многих вопросов минерагении золота в черносланцевых комплексах. В четырех ее золотоносных районах (Селемджинском, Ниманском, Кербинском и Унья-Бомском) широко проявлен динамо-термальный метаморфизм, образующий зональные ареалы среди неизмененных осадочных пород, выявлены месторождения золота — кварцево-жильного и сульфидно-прожилково-вкрапленного типа, отдельные однотипные месторождения залегают в различных метаморфических зонах и в неизмененных осадочных породах, при этом, в Ниманском и Унья-Бомском районах практически полностью отсутствуют проявления интрузивного магматизма. В связи с этим представляется возможным на примере золотоносных черносланцевых комплексов Амуро-Охотской области оценить роль и степень влияния литолого-геохимических и метаморфических факторов на состав руд, рудоносных растворов и типоморфные свойства рудообразующих минералов, выявить пространственно-временные соотношения золотоносной минерализации сульфидно-вкрапленного и кварцево-жильного типа. Сравнительный анализ с другими подобными золотоносными регионами позволяет определить общие предпосылки формирования и поисковые признаки золоторудных месторождений в черносланцевых комплексах.
Цель исследования: определение роли литогенеза и последующего метаморфизма черносланцевых комплексов в образовании промышленных месторождений золота Амуро-Охотской складчатой области, построение моделей золоторудных систем и выявление поисково-оценочных признаков золотого оруденения.
Задачи исследования:
1) изучить вещественный состав и определить фациальные условия и геодинамические обстановки накопления золотоносных черносланцевых комплексов;
2) определить термодинамические условия и геохимические особенности постседиментационных преобразований рудоносных толщ;
3) выявить геологические условия локализации, минералого-геохимические особенности и пространственно-временные соотношения золотого оруденения различного вещественно-морфологического типа;
4) исследовать характер и степень влияния литолого-геохимических факторов и зонального метаморфизма на вещественный состав руд, и химизм продуктивных гидротермальных растворов;
5) оценить роль рассеянного органического вещества в образовании месторождений золота;
6) сравнить условия золотоносности черносланцевых комплексов Амуро-Охотской области и других регионов, выявить общие вещественно-морфологические признаки золоторудных месторождений и причины литолого-геохимической и минерагенической специализации черносланцевых комплексов;
7) разработать критерии прогноза, поисков и оценки золоторудных месторождений в черносланцевых комплексах.
Методы исследований. Для достижения поставленной цели и решения обозначенных задач черносланцевый комплекс вместе с локализованной в нем золотоносной минерализацией изучен нами как ретроспективная динамическая система взаимообусловленных литогенетических, петрогенетических и рудообразующих процессов, организованных определенным образом геодинамической обстановкой. Исследование отдельных элементов системы и их совокупности проведено с использованием многочисленных данных количественного изучения вещества на всех уровнях его организации: рудовмещающих осадочных и метаморфических толщ, рудных полей и месторождений, рудных тел и рудообразующих минералов. Для изучения отдельных элементов системы применены следующие методы полевых и лабораторных исследований: послойное описание и геохимическое опробование опорных разрезовгеолого-структурное и минералогическое картирование рудных полей и месторожденийметоды химического, минералогического, термобарогеохимического анализа горных пород, руд и рудообразующих минераловлитохимические пересчеты и графические методы реконструкции первичного состава парапород. Для выявления взаимосвязей между элементами системы использованы: сравнительно-исторический и различные литолого-геохимические методы реконструкции фациальных условий и геодинамических обстановок осадконакопленияпарагенетический анализ породои рудообразующих минераловсравнительно-геохимический анализ составов руд, рудообразующих минералов, флюидных включений и вмещающих породсравнительный анализ геолого-структурных, геохимических, физико-химических и термодинамических условий образования и последующих преобразований руд и вмещающих пород.
Научная новизна:
1) обобщены имеющиеся материалы по составу, строению, условиям образования месторождений золота и вмещающих черносланцевых комплексов Амуро-Охотской складчатой области;
2) впервые минерагенический анализ золотоносных территорий проведен с использованием многочисленных данных количественного изучения вещества исследуемых объектов: рудовмещающих осадочных и метаморфических толщ, рудных полей и месторождений, рудных тел и рудообразующих минералов;
3) впервые для черносланцевых комплексов Амуро-Охотской области выделен рудоподготовительный период, приводящий к появлению в крупных объемах горных пород рассеянной золотоносной минерализации с легко ремобилизуемым ресурсом золота при последующих эндогенных рудообразующих процессах;
4) выявлена зависимость вещественных типов золотоносной минерализации от литохимической специализации черносланцевых комплексов, а также их связь с геодинамическими обстановками и фациальными условиями накопления осадков, характером и полнотой проявления последующих стадий литогенеза;
5) установлены термодинамические параметры и особенности флюидного режима формирования черносланцевых комплексов в условиях катагенеза и зонального динамо-термального метаморфизма, вынос золота из наиболее высокотемпературных зон, а также влияние метаморфического фактора на состав продуктивных растворов, типоморфизм рудообразующих минералов и технологические свойства самородного золота;
6) определены пространственно-временные соотношения золотоносной минерализации различных вещественно-морфологических типов, обусловленные литолого-геохимическими условиями и временем проявления литогенетических процессов, метаморфизма и интрузивного магматизма;
7) оценена роль рассеянного органического вещества в локализации золота на различных этапах формирования золоторудных месторождений;
8) разработаны литогенетические модели первичных золоторудных систем и показано, что метаморфогенные и плутоногенные модели характеризуют вторичные золоторудные системы с унаследованной от первичных систем минерагенической специализацией.
Практическое значение. Научные результаты работы использованы в семи практических рекомендациях по направлению поисковых и геологоразведочных работ на рудное и россыпное золото, переданных автором геологическим и горнодобывающим предприятиям Дальнего Востока (ПГО Дальгеология, Таежгеология, Якутскгеология и ПО Приморзолото). Кроме того, на основании разработанных критериев, обоснованы перспективы открытия золоторудных месторождений сульфидно-вкрапленного и кварцево-жильного типов в палеозойских вулканогенно-осадочных комплексах Урупо-Лабинского района Кавказа и в позднепротерозойских осадочно-метаморфических толщах Ростовского выступа Украинского щита (Василенко, Парада, 1999, 2002; Закруткин, Парада, 1999; Парада, Закруткин, 1999, 2000, 2001). Они также использовались соискателем при поисках и разведке месторождений золота на территории Республики Вьетнам (1986;1987 г. г.), и в курсе лекций по минерагешш черносланцевых комплексов, прочитанном в 1992 г. для студентов Сианьского геологического колледжа (КНР). Результаты исследования используются автором в учебном процессе на геологогеографическом факультете РГУ в спецкурсах и при проведении занятий со студентами, выполняющими курсовые и дипломные работы.
Фактический материал диссертации составили результаты личных полевых исследований в Селемджинском, Ниманском и Кербинском золотоносных районах Амуро-Охотской области (более 300 п. км. опорных разрезов, 12 500 п. м. канав, 8 ООО п. м. керна скважин), лабораторного изучения руд и вмещающих пород (более 680 химических анализов рудовмещающих пород и руд, 1600 спектро-химических определений золота и других рудных элементов, 300 специальных химических анализов Сорг, 20 определений изотопного состава серы сульфидов, микрозондовые анализы химического состава минералов, 900 шлифов и аншлифов и др.), а также анализа фондовых и опубликованных материалов, проведенных автором в период с 1977 по 2003 г.
Соискателем изучены опорные разрезы и проведено геохимическое опробование рудовмещающих черносланцевых комплексов названных золотоносных районов, расположенных в них рудных узлов, рудных полей и месторожденийсоставлены литолого-структурные и прогнозно-металлогенические карты Маломырского, Харгинского, Софийского рудных полей и Бурового, Жильного, Петровского и Лысогорского месторожденийпо наблюдениям в горных выработках и по результатам лабораторных исследований изучены минералогия и геохимия различных типов руд и рудообразующих минераловпроанализированы все имеющиеся по региону фондовые материалы.
Автором использованы также некоторые данные по геологии, геохимии и минерагении Амуро-Охотской области и расположенных в ее пределах золоторудных месторождений, изложенные в опубликованных в последние годы работах В. А. Буряка и А. Е. Пересторонина (2000), В. Н. Злобина (2000), Е. А. Кулиша и др. (2000), В. Г. Моисеенко и Л. В. Эйриша (1996), А. П. Мотова и др. (2000), Г. И. Неронского (1998), Л. М. Парфенова и др. (1999),.
A.П.Сорокина и В. Д. Глотова (1997), В. А. Степанова (1998), А. И. Ханчука и.
B.В.Иванова (1999), Л. В. Эйриша (2002), Л. В. Эйриша, Н. С. Остапенко, В. Г. Моисеенко (1998).
Сопоставительный материал по другим регионам распространения золотоносных черносланцевых комплексов получен, в основном, из анализа фондовых материалов и опубликованной литературы, а также в процессе проведения тематических работ в Хабаровском сегменте Южно-Верхоянской области и в Куларском золотоносном районе (Якутия).
На защиту выносятся:
1. Обоснованная автором концепция литогенетической обусловленности золотого оруденения в черносланцевых комплексах Амуро-Охотской складчатой области, в соответствии с которой на этапе литогенеза образовались крупнообъемные участки сульфидной диагенетической, кварцево-жильно-прожилковой катагенетической и сульфидно-кремнистой эксгаляционно-осадочной минерализации, обеспечившей легко ремобилизуемым ресурсом золота последующие эндогенные рудообразующие процессы.
2. Результаты определения геодинамических обстановок и фациальных условий седиментогенеза черносланцевых комплексов и формирования предрудной минерализациигеологических условий, термодинамических параметров, флюидного режима и геохимических особенностей развития черносланцевых комплексов и золотого оруденения в условиях динамо-термального метаморфизма.
3. Разработанные автором литогенетические модели формирования предрудной сульфидно-кремнистой, сульфидной и кврцево-жильно-прожилковой золотоносной минерализации в условиях седиментогенеза, диагенеза и катагенеза черносланцевых комплексов.
4. Метаморфогенная модель образования промышленных месторождений золота Амуро-Охотской складчатой области за счет вещества объектов предрудной литогенной минерализации в условиях тектонических деформаций.
5. Определенные автором литолого-геохимические поисково-оценочные признаки золотого оруденения в черносланцевых комплексах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из 7 глав, введения и выводов, изложенных на 290 страницах, включая 22 таблицы и 42 рисунка, а также списка использованной литературы из 344 наименований. Кроме этого в текстовых приложениях приведено 40 таблиц и 23 рисунка.
Апробация результатов работ. По теме диссертации опубликовано более 40 работ, в тот числе монография. Основные результаты представлялись на Всесоюзном семинаре «Углеродистые отложения докембрия и раннего палеозоя и их рудоносность» (Фрунзе, 1978), XIV Тихоокеанском международном научном конгрессе, (Хабаровск, 1979), 3-м Дальневосточном петрографическом совещании (Хабаровск, 1981), 5-м Всесоюзном совещании «Литология и осадочная геология докембрия» (Алма-Ата, 1981), 2-м Международном симпозиуме «Методы прикладной геохимии», (Иркутск, 1981), 2-м Всесоюзном совещании «Генетические модели эндогенных рудных формаций», (Новосибирск, 1985), 1-й Всесоюзной конференции по проблеме «Условия образования и закономерности размещения стратиформных месторождений цветных, редких и благородных металлов», (Фрунзе, 1985), П Международной научной конференции «Проблемы геологии, экологии и полезных ископаемых», (Новочеркасск, 1999), Конференции, посвященной 300-летию геологической службы России «Геология и минерально-сырьевая база Ростовской области» (Ростов-на-Дону, 2000), 3-м международном минералогическом семинаре «Новые идеи и концепции в минералогии», (Сыктывкар, 2002), III Международной научной конференции, посвященной 100-летию А. В. Пэка, «Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии» (Новочеркасск: 2002), Международной конференции «Углерод: минералогия, геохимия, космохимия» (Сыктывкар, 2003), Всероссийском совещании, посвященном 90-летию академика Н. А. Шило «Геодинамика, магматизм и минерагения континентальных окраин Севера Пацифики» (Магадан, 2003), VI Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, 2003).
Благодарности. Автор искренне благодарен своим коллегам по полевым и камеральным работам |В.А.Буряку1, А. П. Грибанову, И. С. Неменману, Г. В. Ручкину и (Ю.П.Цыпукову), без которых не состоялось бы это исследование. Особо глубокую признательность хочется выразить «» ' I.
Л.Я.Кизильштейну, А. В. Кокину, [В.В.Закруткину|, Л. Ф. Парада, А. Н. Резникову и А. А. Тимофееву за научные консультации и поддержку в работе. Автор благодарен Н. И. Бойко, В. Е. Закруткину и В. Н. Труфанову за квалифицированный анализ диссертации, высказанные критические замечания и пожелания.
Работа выполнена на кафедре общей и исторической геологии геолого-географического факультета Ростовского государственного университета. и.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Результаты выполненных исследований позволяют сформулировать следующие основные выводы и защищаемые положения.
1. Рудо подготовительный период в истории формирования золоторудных месторождений в черносланцевых комплексах Амуро-Охотской складчатой области связан с этапом накопления и постседиметационного преобразования углеродисто-терригенных осадков. В этот период в больших объемах горных пород образовались повышенные концентрации золота (до 0, п г/т) и его спутников, локализованных в осадочно-диагенетических сульфидах, зонах концентрации латераль-секреционных кварцевых жил и прожилков, прослоях и залежах субмаринных эксгаляционно-осадочных сульфидно-крехмнистых образований. Такие крупнообъемные скопления золотоносной минерализации являлись источником золота в последующих эндогенных рудообразующих процессах.
2. Вещественно-морфологический тип предрудной минерализации определяется фациальными и геодинамическихми обстановками седиментации, характером и полнотой проявления последующих стадий литогенеза.
Зоны концентрации латераль-секреционных кварцевых жил и прожилков связаны с элизионным катагенезом наиболее широко распространенных в регионе лавинных отложений континентального склона, его подножия и океанического ложа, представленных соответственно: флишоидной, вулканогенно-кремнисто-обломочной и вулканогенно-кремнисто-граувакковой формациями. Первично пелитовые, алевритовые и псаммитовые углеродистые породы, слагающие основной объем этих формаций, обладают аномально высоким для терригенных осадочных образований содержанием Na20 при нормальном — К20. Все они испытали катагенез, минуя стадию диагенеза. В связи с этим толщи подверглись региональной альбитизации за счет активизации седиментогенных хлоридно-натриевых поровых вод, что привело к разделению геохимии натрия и хлора. Минерагеническим следствием этого геохимического процесса явилось перераспределение кремнезехма и золота и формирование рассеянной золотоносной минерализации кварцево-жильно-прожилкового типа в крупных объемах горных пород.
Участки скопления осадочно-диагенетических сульфидов приурочены, к отложениям шельфа, имеющим ограниченное распространение в регионе и представленым карбонатно-фтанитовой формацией. Преобладающие в ней углеродистые филлиты характеризуются нормальным для осадочных пород калиевым типом щелочности, ассоциируют с подчиненными карбонатными породами и фтанитами, содержат диагенетические сульфиды и железо-магниевые карбонаты. Первично это были глинистые образования каолинит-гидрослюдистого состава, которые накапливались в застойных условиях и прошли стадию диагенеза, что обеспечило консервацию повышенных количеств золота в образующихся сульфидах.
Залежи и прослои субмаринных эксгаляционно-осадочных сульфидно-кремнистых образований выявлены по соответствующим величинам Fe+Mn/Ti модуля М. Н. Страхова среди кварцитов идных пород, распространенных во всех выделенных формациях, но преобладающих среди отложений океанического ложа. Они выделяются высокими концентрациями марганца, кобальта, никеля, меди, золота и других рудных элементов. ' 3. Выделены четыре зоны постседиментационных преобразований золотоносных черносланцевых комплексов Амуро-Охотской области. Первая из них отвечает стадии катагенеза и сформировалась при температурах не выше 230 °C. Давление определялось литостатической нагрузкой и процессами гидрослюдизации монтмориллонита, обеспечивающими формирование участков разуплотнения и аномально высоких пластовых давлений, которые приводили к массовому появлению послойных и секущих трещин гидроразрыва и заполнению их жильным кварцем.
Три остальные зоны сформировались в результате наложенного динамо-термального метаморфизма, не превышающего температурных условий эпидот-амфиболитовой фации. Они образуют концентрические ареалы в куполовидных структурах, формировались одновременно с ростом куполов при последовательном нарастании температуры от 230 до 520 °C и • возрастании давления от 4 до 9 кбар к их ядерным частям, где в подэкранных пространствах проявлялись условия гидротермостатирования, обеспечивающие аномально высокое флюидное давление.
4. Элизионно-катагенетические кварцевые жилы, эксгаляционно-осадочные сульфидно-кремнистые залежи и участки осадочно-диагенетической сульфидизации подверглись деформациям и динамо, термальному метаморфизму вместе с вмещающими их породами. Это выразилось в перекристаллизации кварца и появлении в нем вторичных водно-углекислотных включений, развитии кристаллобластических структур в агрегатах рудных минералов и закономерном изменении их типоморфных свойств, увеличении крупности и пробности самородного золота. Уменьшение концентраций золота в объектах предрудной минерализации на 1−2 порядка и вмещающих породах в 2 и более раз, пропорционально интенсивности метаморфических преобразований, позволяет считать их источником золота при последующем эндогенном рудообразовании.
5. На стадии метаморфизма выделялись термодегидратационные воды, которые длительное время находились в условиях возрастающего флюидного давления в подэкранных пространствах куполовидных структур. Метаморфизуемые породы с предрудной литогенной минерализацией определяли солевой состав образующихся гидротермальных растворов, а также набор и концентрацию в них рудообразующих элементов. При последующих тектоно-магматических акциях нарушалась сплошность геологических экранов, происходил сброс давлений и, в соответствии с известной моделью гидродинамического стягивания А. В. Пэка, рудоносные растворы заполняли образующиеся полости и отлагали полезный груз.
6. Сравнительный анализ золотоносных черносланцевых комплексов некоторых регионов Азии позволил выделить три продуктивные эволюционные серии, которые накапливались в обстановках: 1) шельфа и 2) материкового склона эпиконтинентальных океанических бассейнов (рифейские черные сланцы Северо-Енисейской и Ленской золотоносных провинций и верхнепалеозойско-нижнемезозойский терригенный комплекс Верхояно-Колымской области, соответственно), 3) океанического ложа узких внутриконтинентальных бассейнов с ограниченным развитием пассивных окраин (палеозойские вулканогенно-кремнисто-терригенные толщи • Джагдинской провинции Амуро-Охотской области, а также венднижнепалеозойские кремнисто-терригенные толщи Кызылкумской провинции Южного Тянь-Шаня).
Каждый из перечисленных комплексов представлял собой своеобразный тип автономной рудоподготовительной системы, которая, в зависимости от геодинамической обстановки, фациальных условий, седиментогенеза, характера и полноты проявления последующих стадий литогенеза, обеспечивала концентрацию рудного вещества в виде крупнообъемных участков относительно слабо золотоносной минерализации с определенными вещественно-морфологическими признаками.
7. Выявленная роль этапа литогенеза как периода рудоподготовки в формировании золотоносности черносланцевых комплексов, когда в крупных объемах горных пород создается рассеянная относительно слабо золотоносная минерализация, имеет непосредственное практическое значение. Оно заключается, прежде всего, в значительном расширении перспектив обнаружения золоторудных месторождений в слабо изученных амагматичных и не затронутых метаморфизмом черносланцевых комплексах, так как предполагает возможность образования крупнообъемных зон золотоносной минерализации в условиях литогенеза. При благоприятных климатических и геоморфологических условиях участки литогенной минерализации обеспечивали россыпную золотоносность некоторых.
1 регионов, а при наличии соответствующих технологий и технических возможностей могут представлять самостоятельный интерес для промышленной разработки.
В районах проявления зонального метаморфизма и (или) интрузивного магматизма такие участки литогенной минерализации могут служить поисковым признаком и критерием высокой продуктивности эндогенных месторождений золота. В обоих случаях полученные данные о зависимости вещественного типа золотоносной минерализации от литолого-геохимическим особенностей вмещающих пород позволяют более обоснованно выбирать перспективные объекты и рациональный комплекс прогнозно-поисковых и геологоразведочных работ.
8. Предложеные литолого-геохимические критерии диагностики геодинахМических обстановок накопления черносланцевых толщ и прогноза.
• вещественных типов золотого оруденения могут послужить литологогеохимической основой классификации промышленных месторождений золота в черносланцевых кОхМплексах.
