Минерагения благородных металлов и алмазов северо-восточной части Балтийского щита

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Положение 1. Изучение распределения Au совместно с петро- и рудогенными элементами в породах и минералах осадочных, вулканических и интрузивных комплексов Кольского п-ова и Северной Карелии дало возможность выделить две специфических для региона золотоносных формации – конгломерато-глинистую с самым высоким фоновым содержанием металла (экзогенную) и дометаморфических вторичных кварцитов (эндогенную).

Рис.1

Кольский п-ов является одним из немногих районов России, где планомерно проводившиеся с начала 70-х годов геолого-геохимические работы позволили дать количественную оценку фоновой золотоносности широкого спектра метаморфизованных осадочных, вулканических и интрузивных пород, синтезированную в карте-схеме фоновой золотоносности (рис. 1). Основой для работы послужили более 3500 анализов Au в породах, не несущих признаков метасоматических преобразований. При весьма значительном разбросе среднего содержания Au в отдельных группах метаморфических пород от 0.6 мг/т в карбонатных отложениях чапомской свиты верхнего рифея до 59 мг/т в первично гидрослюдисто-монтмориллонитовых метапелитах зоны Малых Кейв общий уровень концентрации Au во всех супракрустальных образованиях региона от архея до рифея составляет 3.5 мг/т (табл.1). Если это содержание принять за региональный кларк Au метаморфических пород гранитного слоя земной коры северо-восточной части Балтийского щита, то в сравнении с ними породы доархейского протосиалического комплекса - гнейсогранодиориты, гнейсограниты и мигматиты, соответствующие древнейшим тоналитовым, "серым" гнейсам других регионов мира, значительно обеднены Au - 1.6 мг/т. По сравнению с кластогенными породами низкими концентрациями Au характеризуются хемогенные силициты и карбонатные породы. Наибольшая концентрация Au отмечена в верхнеархейско-нижнепротерозойских протоплатформенных метаосадочных образованиях кейвского комплекса (зона Колмозеро-Воронья, Большие и Малые Кейвы). Cреди них выделяется конгломерато-глинистая формация с самым высоким фоном Au (40 мг/т). В известных классификациях формационных парагенезисов она не имеет точных аналогов. Ее нельзя сопоставить с валунно-глинистым или кварцево-конгломератовым формационными типами фанерозоя. Данная формация генетически связана с первично песчано-кварц-каолинитовой, представленной существенно гидрослюдисто-каолинитовыми и каолинитовыми метапелитами и кварцитами кейвского комплекса. Ее глинистые составляющие содержат 0.5-1.5 % С_орг., в то время как в породах предшествующей ей первично конгломерато-глинистой формации концентрации С_орг. очень низки.

В разрезе докембрия Кольского региона выявляются два основных этапа седиментогенного накопления Au – во время формирования кейвского и позднекарельского подкомплексов (Гавриленко и др., 1987а). Но если в кейвское время накапливались обогащенные Au практически безуглеродистые и слабо обогащенные Au углеродистые метаосадки, то в позднекарельское (заонежско-суйсарское) время максимум концентраций Au падает на углеродистые и сульфидно-углеродистые фации, содержание Au в которых в 3-5 раз превышает таковое в безуглеродистых аналогах (табл. 1). Намечается связь между повышенной фоновой золотоносностью метаосадков и их близостью к вулканическим эксгаляционным источникам, что доказывается возрастанием доли метасилицитов и метатуфов, обогащенных сульфидным веществом. Связь высоких концентраций Au с палео-вулканическими центрами аргументированно доказана для центральной части Имандра-Варзугской зоны (Мележик и др., 1988).

Вулканические формации характеризуются меньшим разбросом содержания Au по сравнению с осадочными. Максимальная фоновая золотоносность отмечается в слабодифференцированных толеитовых базальтовых формациях. Несколько ниже содержание Au в трахиандезит-базальтовом парагенезисе (4.1 мг/т) и в формациях коматитового сериального типа (3.0-4.8 мг/т). Подтверждается вывод автора (Гавриленко, 1982) о возрастании в 2-3 раза концентрации Au в субвулканических фациях по сравнению с эффузивными того же состава. Помимо отличия на уровне фонового содержания, субвулканические образования могут представить практический интерес в плане их потенциальной золотоносности, что показано на примере вторичных кварцитов, сформировавшихся за счет кварцевых порфиров (Гавриленко, 1985). Как метаморфизованные, так и практически неизмененные интрузивные породы характеризуются близким фоновым содержанием Au по сравнению с метавулканическими образованиями сходной основности (табл.1). В вулканических и интрузивных породах единых серий отмечено уменьшение концентрации Au с ростом щелочности магматитов (Предовский, Гавриленко, 1976; Гавриленко, 1982). Наиболее подвижно Au в докристаллизационную стадию в связи с глубинной щелочной эволюцией магм основного и ультраосновного состава и локальной ликвацией с обособлением рудного (сульфидного или оксидного) остатка. Возможно, этим объясняется формирование альбитовых жил с молибденитом и графитом в Хибинском щелочном массиве, несущих повышенные концентрации Au до 1 г/т (Кулаков, Гавриленко, 1981). В какой-то мере со щелочной эволюцией толеитовой магмы, исходной для щелочных гранитов Кейвского геоблока, связано повышенное содержание Au (до 2 г/т) в силекситах.

К формационным типам пород с первично повышенным фоновым содержанием Au на территории Кольского п-ова относятся сульфидсодержащие метаосадки и железистые метапелиты кейвского комплекса. Рост содержания Au в метаосадках происходит с появлением в них значительного количества сингенетической сульфидной фазы (более 3 %) и углеродистого вещества (более 0.5 %).

Роль сульфидной фазы как концентратора Au значительно шире, чем углеродистого вещества. Породы, содержащие сингенетическую сульфидную минерализацию (колчеданные в широком смысле) разнообразно представлены в метаморфических комплексах Кольского региона. Это архейские слабоуглеродистые и углеродистые колчеданные проявления Аллареченской зоны, углеродистые пирротиновые и пиритовые проявления Терской зоны, безуглеродистые сульфидно-магнетитовые кварциты Приимандровской зоны. Названные проявления представляют собой преимущественно продукты вулканогенно-осадочного литогенеза и характеризуются в целом равномерно повышенной концентрацией Au. Отдельные концентрации Au в сульфидсодержащих железистых кварцитах составили 1-2 г/т (месторождения Айвар, Железная Варака). Протерозойская группа колчеданных проявлений связана с накоплением высокоуглеродистых метаосадков, также в значительной степени формировавшихся под влиянием синхронного или предшествующего вулканизма. Она представлена сульфидно-углеродистыми сланцами Печенско-Варзугского пояса и хирвинаволокской свиты Кукасо зерской структуры, содержание Au в которых составляет 6-15 мг/т (в шунгитах Карелии 9-10 мг/т). Отдельные концентрации достигают первых г/т. Намечается положительная связь между содержанием Au, сульфидной S и С_орг.

Архейские метапелиты в целом обогащены Au относительно сходных пород карелия. Проведенное сопоставление содержания Au в разных по исходному составу метапелитах выявило его снижение с ростом зрелости первично глинистого вещества (Гавриленко и др., 1978).

Таблица 1

Содержание Au в метаосадочных, метавулканических и интрузивных породах

Кольского региона и Северной Карелии

Среди глинистых метаосадков, представленных высокоглиноземистыми гнейсами и сланцами, повышенной концентрацией Au характеризуются ставролит-биотитовые и гранат-ставролит-биотитовые разности, обогащенные железом, отвечающие по первичному составу монтмориллонит-гидрослюдистым и гидрослюдисто-монтмориллонитовым глинам. Наиболее широко подобные образования представлены в осадочных толщах кейвского комплекса, значительную часть разреза которого составляют высокозрелые глинистые метаосадки. Автором были изучены породы песцовотундровской cвиты в районе Малых Кейв, где ее разрез представлен наиболее полно. Нижнюю часть разреза слагают полимиктовые конгломераты. Выше располагается пачка, сложенная гранат-ставролит-биотитовыми плагиосланцами. Ее мощность можно оценить в 50-100 метров. Далее по разрезу эти породы сменяются пачкой кварцитов с переменным количеством ставролита и биотита, практически не содержащих граната. При приближении к контакту с кианитовыми сланцами кварциты переходят в гравелиты и мелкогалечные кварцевые конгломераты. Разрез всей свиты представляется как трансгрессивный с нарастанием вверх по разрезу степени осадочной дифференциации. По содержанию Au резко выделяются породы второй пачки. Контрольный анализ трех проб весом 50 кг из этой пачки, выполненный пробирным методом в ЦНИГРИ, показал в них среднее содержание металла 0.1 г/т.

Основные концентраторы Au в гранат-ставролит-биотитовых сланцах – ильменит и гранат. Накопление Au в железистых минералах и отсутствие самородного золота (что показывает минеральный баланс Au в породах и изучение тяжелой фракции крупнообъемных проб) свидетельствует, наиболее вероятно, о сорбировании тонкодисперсного Au обогащенными железом глинистыми минералами при химическом выветривании и последующем “консервировании” его в структурах этих минералов в процессе формирования переотложенных зрелых кор выветривания и последующего прогрессивного метаморфизма высокотемпературной амфиболитовой фации. Таким образом, наиболее вероятным является хемосорбционный механизм концентрирования Au в дометаморфических глинистых минералах. Значительная протяженность пачки гранат-ставролит-биотитовых порфиробластических плагиосланцев по латерали (более 50 км) при значительной и выдержанной мощности в разрезе (40-60 метров) позволяют говорить о выделении на Кольском п-ове потенциально золотоносного горизонта метаморфических пород, Au которого имеет седиментогенное происхождение. Эти образования могут быть отнесены к конгломерато-глинистой формации, близкой таковой в золотоносных рифах Витватерсранда (Гавриленко и др., 1987а; Гавриленко, Басалаев, 1991), и являться источником для формирования россыпей золота на юго-востоке Кольского п-ова (Гавриленко и др., 1996). Необходимы дальнейшие исследования для детального картирования этого горизонта и поисков возможных зон гидротермально-метасоматической переработки пород, где могли возникнуть более высокие концентрации металла. Полученные материалы были изложены в рекомендации и переданы в 1982 году в ПГО "Севзапгеология".

Поскольку метаморфизм (в широком смысле) и метасоматоз являются ведущими процессами в концентрировании рудных элементов и особенно Au, то ему уделено в работе весьма значительное место. На более представительном материале, с учетом новых данных автора по Кольскому п-ову, Карелии, Тянь-Шаню, Шпицбергену и литературных данных, подтверждается вывод, что региональный метаморфизм в целом сохраняет первичные концентрации Au, обусловленные спецификой осадочных и магматических процессов. Мобилизация Au проявляется в случае высокоградиентного зонального метаморфизма, что показано на примере трех структурно-формационных зон Кольского п-ова - Гранулитового пояса, Печенгской и Имандра-Варзугской структур. Наиболее резко уменьшается содержание Au при переходе от амфиболитовой к гранулитовой фации. Подробно разобрано поведение Au совместно с U и Th в процессе зеленосланцевого дислокационного метаморфизма, в результате которого происходит миграция Au и переотложение вместе с сульфидными минералами в зонах тектонитов (Гавриленко и др., 1987б). На примере метасоматитов зоны Колмозеро-Воронья показано, что что на раннещелочной стадии метасоматоза в породах основного состава, на стадии кислотного выщелачивания, наиболее проявленной в породах кислого состава, и на позднещелочной стадии Au выносится из пород и переотлагается лишь в случае привноса серы и формирования сульфидной минерализации (Гавриленко, 1978).

Из всего многообразия продуктов метасоматоза автором выделены 3 группы средне-низкотемпературных гидротермально-метасоматических образований, с которыми на Кольском п-ове связаны повышенные концентрации Au. К ним относятся: вторичные кварциты; метасоматиты зон контактов интрузивных пород (листвениты-пропилиты-березиты), включая и эпигенетические руды в магматических комплексах базит-ультрабазитового состава; кварцевые метасоматиты и гидротермалиты.

Вторичные кварциты - образования гидротермально-метасоматического происхождения, возникшие за счет кислых и средних эффузивных и интрузивных (редко осадочных)

пород. При регионально-метаморфических процессах вторичные кварциты сформироваться не могут. Эти процессы оказывают свое воздействие на минеральные ассоциации, но, учитывая практически биминеральный состав рудоносных фаций в породах кислого состава (кварц + мусковит (серицит) альбит пирит), признаки первичного дометаморфического генезиса этих пород будут постоянно "просвечивать" сквозь поздние метаморфические парагенезисы. Первым объектом, отнесенным на Кольском п-ове к метаморфизованным вторичным кварцитам (серицитовая фация), были кианит-мусковит-кварцевые сланцы зоны Колмозеро-Воронья (Болотов и др., 1972, Гавриленко, 1985). Они представляют собой регионально метаморфизованные в условиях амфиболитовой фации продукты гидротермально-метасоматического изменения кварцевых порфиров (гранит-порфиров). Этого же мнения придерживается и А.А.Глаголев (1976). В метаморфизованных вторичных кварцитах на г. Пеллапахк, содержащих полисульфидную минерализацию с преобладанием пирита, отмечаются повышенные концентрации большинства халькофильных элементов, в том числе и Au (48 мг/т) при среднем содержании последнего в неизмененных гранит-порфирах 3.7 мг/т. Химизм преобразования исходных гранит-порфиров состоял в выносе фемических компонентов при высокой подвижности Na₂O и K₂O и привносе Au, Ag, Cu, Pb, Mo, Zn.

Другим геологическим объектом, относимым автором к метаморфизованным вторичным кварцитам, являются серицитовые кварцитолиты медноколчеданного рудопроявления Хирвинаволок на южном берегу оз. Кукас в Северной Карелии (рис. 1). Биотитовые сланцы в южной части линзы кварцитов отвечают метаморфизованным породам фации пропилитов. Состав кварцитов довольно однороден: кварц, мусковит, альбит, биотит, карбонат. Основной сульфид - халькопирит. Медная минерализация практически не выходит за пределы кварцитов. Кварциты резко обеднены Na₂O при значительном преобладании K₂O над Na₂O. Они характеризуются повышенными относительно всех окружающих пород концентрациями Au, Ag, Cu, Zn, Pb. Cреднее содержание Au в рудных кварцитах 0.05 г/т, Ag - 40 г/т, Cu - 1.5-3.0 %. К вторичным кварцитам автором относятся Cu-рудопроявление Немиттоваара и Au-рудопроявление Панареченское. Нахождение образований типа вторичных кварцитов вероятно в широко представленных на Кольском п-ове вулкано-плутонических сериях риолит-андезитового состава (рис. 1). Совокупность имеющихся данных позволяет говорить о наличии в разновозрастных докембрийских комплексах Кольского п-ова регионально метаморфизованных вторичных кварцитов. Они представлены субвулканическими образованиями, первично отвечавшими составу кварцевых порфиров. Оруденелые вторичные кварциты характеризуются повышенными концентрациями Au, Cu, Ag, Mo, Bi. По классификационному признаку они отвечают медно-порфировой золотосодержащей формации (Шер, 1972, 1974; Петровская, 1973). Метасоматическую формацию вторичных кварцитов можно рассматривать в ранге самостоятельной рудоносной формации Кольского региона, перспективной на Au, Cu, Ag, Mo, Pd и другие металлы, что нашло отражение в рекомендации (Гавриленко и др.), переданной в ПГО “Севзапгеология” в 1982 г.

Зоны контакта интрузивных пород являются благоприятными каналами для поступления рудоносных растворов. Развивающиеся на контакте разных сред зоны метасоматитов имеют обычно небольшой масштаб, их мощность ограничивается первыми десятками метров. Концентрации Au, зафиксированные в ряде районов Кольского региона для таких метасоматитов, не превышают первых г/т. В работе подробно изучено поведение Au на примере гидротермально-метасоматически измененных верлитов дифференцированных интрузий Печенги. На всех стадиях изменения верлитов, связанного с углекислыми растворами, происходит постепенное накопление Au. При интенсивной антигоритизации, карбонатизации и отальковании содержание Au меняется очень неравномерно, но в среднем оно оказывается выше - 6.9 мг/т - по сравнению с регионально серпентинизированными и частично хлоритизированными верлитами - 2.7 и 5.1 мг/т соответственно. В оруденелых метаверлитах оно резко возрастает, составляя в среднем 0.05 г/т. Ультрабазиты Печенгского рудного поля претерпели гидротермальный метаморфизм в зонах тектонических нарушений и эндоконтактах вплоть до формирования талькитов и богатых Au ( 0.2 г/т) эпигенетических Cu-Ni руд.

В группу кварцевых метасоматитов и гидротермалитов объединяются и собственно жильные метаморфогенно-гидротермальные и гидротермально-метасоматические фации и зоны прожилкового окварцевания. Все наиболее интересные в поисковом плане зоны окварцевания и жилы вынесены на карту-схему золотоносности (рис. 1). Минимальной концентрацией Au - 1.5 мг/т - характеризуются практически неминерализованные кварцевые жилы, которые могут быть отнесены к собственно метаморфогенным жилам раннего высокотемпературного этапа регрессивного метаморфизма. Вторая группа жильных образований более разнообразна по составу жильной массы - это кварцевые, карбонатно-кварцевые, кварц-карбонатные, кварц-альбитовые с графитом, кварц-карбонат-баритовые жилы, содержащие рудную минерализацию в заметных количествах: 0.5-3 %. Состав минерализации, как и в первой группе, в значительной мере определяется составом вмещающих пород. В экзоконтактах жил второй группы возникает метасоматическая колонка, зональность которой подчеркивается сменой закисно-оксидных форм рудного вещества оксидными и сульфидными (Гавриленко, 1981б). Содержание Au в этой группе жил 8.5 мг/т. Существенно выше, чем в кварцевых жильных образованиях второй группы, концентрация Au в зонах окварцевания - 15 мг/т. Среди них можно назвать зоны окварцевания с арсенопиритовой минерализацией в биотитовых гнейсах лебяжьинской серии (обрамление Колмакского гранитного массива), где отдельные концентрации составляют 0.34 г/т при среднем 13 мг/т; с халькопиритовой минерализацией в кварцевых метапсаммитах куэтсъярвинской свиты Печенгской рифтогенной зоны - 36 мг/т; с молибденит-пирротиновой минерализацией - в гранулитах Сальных тундр в зоне субмеридионального разлома Кацким-Юмос, где содержание Au достигает 50 мг/т (Виноградов, Балабонин, 1975).

Последняя группа объединяет кварцевые жилы, содержащие широкий спектр средне-низкотемпературных сульфидных ассоциаций. Это либо маломощные жилы в зонах интенсивно проявленного гидротермального метасоматоза (зона Колмозеро-Воронья), либо кусты достаточно протяженных жильных тел (Пана-Куолаярвинская зона). Эти жилы нередко занимают секущее положение относительно вмещающих пород. Экзоконтактовые преобразования развиты достаточно интенсивно. Золотоносная продуктивная ассоциация минералов выходит за пределы собственно жильного тела. Для золотоносных жил характерно присутствие видимого золота, нередко серебра и их соединений и сплавов. Типичными минералами кварцевых жил в зоне Колмозеро-Воронья являются галенит, арсенопирит поздних генераций, самородные золото и серебро (Гавриленко, 1981б). Кварцевые жилы Пана-Куолаярвинской зоны помимо ранних и в количественном отношении ведущих пирротина и халькопирита содержат в своем составе галенит, сфалерит, алтаит, самородное золото (Гавриленко, Реженова, 1987). Распределение содержания Au в металлоносных жилах характеризуется очень высокой дисперсией, что отмечается всеми исследователями (Шахов, 1964; Петровская, 1973 и др.).

Поведение Au в процессе гидротермального метаморфизма, приводящего к формированию промышленных концентраций, изучено автором на примере Оленинского рудопроявления в архейской зоне Колмозеро-Воронья (Гавриленко, 1978). Показано, что на раннещелочной стадии, выраженной диопсидизацией рудовмещающих метадиабазов, происходит вынос Au и переотложение его в случае появления сульфидной минерализации. В среднем при диопсидизации содержание Au уменьшается в породах в 1.5 - 3 раза при фоновом 5.7 мг/т. При последующих преобразованиях, сопровождающихся окварцеванием и формированием продуктивной золото-арсенопиритовой ассоциации, происходит интенсивный рост содержания Au, Ag, As. Концентрация Au в метагаббро-диабазах возрастает в 20 раз при резко увеличивающейся дисперсии содержания (разброс составляет от 1.9 мг/т до 40 г/т). Многовершинность кумулятивной кривой распределения Au в метагаббро-диабазах продуктивной гидротермально-метасоматической зоны отражает многостадийность их изменения и, наиболее вероятно, разновременность или пульсирующий характер поступления Au с растворами.

Результаты по изучению распределения Au в минералах базируются на 718 анализах. Силикатные минералы в целом беднее Au, чем оксидные, а последние содержат Au меньше, чем углеродистое вещество и сульфиды. Вне зависимости от генезиса и состава пород выявилась тенденция роста Au в более железистых минералах. В противоположность этому сульфиды и сульфоарсениды по содержанию Au располагаются в последовательности: пирротин – пирит – халькопирит – арсенопирит, отражающей рост электрохимического потенциала осаждения Au из растворов (Сахарова и др., 1981). Очень важным является факт одинакового содержания Au в гранате, пирротине и углеродистом веществе. Эти три минеральные фазы являются не только концентраторами, но и носителями Au именно в тех породах, которые относятся к фациям, первично им обогащенным – сульфидно-углеродистым сланцам и железистым метапелитам. На начальных стадиях метасоматического преобразования вещества происходит возрастание концентрации Au в силикатах и оксидах и некоторое убывание - в сульфидах. На завершающей стадии метасоматического изменения пород продолжается рост концентрации Au в силикатах и оксидах. Одновременно в сульфидных минералах параллельно с Au увеличивается содержание типично халькофильных элементов - Pb, Ag, Bi, As - и уменьшается содержание элементов группы железа - Ti, Cr, V, Ni - и Cu. Особенностью распределения Au является меняющийся коэффициент вариации содержания для силикатных и оксидных минералов. Он уменьшается от регионально метаморфизованных пород к гидротермально-метасоматическим. В то же время коэффициент вариации содержания Au в сульфидах практически остается неизменным. Это может быть связано с формой его нахождения в различных по структурному типу классах минералов. Более равномерное распределение Au в сульфидах свидетельствует, вероятно, об упорядоченной позиции атомов или ионов Au в их кристаллической решетке, либо на поверхности минеральных индивидумов.