Структурные условия формирования коллизионных месторождений золота восточного склона Южного Урала

Общая характеристика работы.

Актуальность работы определяется необходимостью разработки научно обоснованных критериев прогноза и поисков золотого оруденения на Южном Урале и важной ролью структурных исследований в познании генетической природы месторождений золота.

Южный Урал относится к числу основных золотодобывающих регионов России и, несмотря на более чем двухсотлетнюю историю освоения, до сих пор обладает значительными прогнозными ресурсами и разведанными запасами рудного золота. В последние десятилетия здесь открыто несколько крупных месторождений. Вместе с тем в настоящее время весьма остро стоит вопрос о расширении минеральносырьевой базы золотодобычи. Решение этого вопроса связано как с поиском новых объектов, так и с переоценкой запасов многочисленных частично отработанных и законсервированных месторождений, что требует углубленного изучения условий формирования и закономерностей размещения золотого оруденения.

В последние годы, благодаря исследованиям Р.О. Берзона, М.Б и Н.И. Бородаевских, А.И. Грабежева, В.В. Мурзина, В.Н. Огородникова, В.Н. Сазонова, Э.М. Спиридонова и многих других геологов, детально разработаны вопросы минералогии, геохимии и околорудного метасоматоза на месторождениях золота Ю. Урала. Автором проблема происхождения и закономерностей размещения золотого оруденения решалась преимущественно на основе структурного и тектонофизического анализа рудных полей и месторождений. Систематические исследования с применением специальных структурных методов выполнялись на южноуральских объектах главным образом до начала семидесятых годов прошлого столетия геологами ИГиГ УрО РАН, ЦНИГРИ и УГГГА, а в последующие годы или не проводились или проводились в ограниченном объеме [Месторождения золота , 1999]. Вследствие этого ряд ключевых аспектов структурного контроля оруденения остаются невыясненными и прежде всего типы рудоносных структурных парагенезисов и механизмы их образования, роль тектонофизического фактора в размещении оруденения, связь структур рудных полей и месторождений с общей тектоникой региона и этапами его развития.

Главная цель работы - изучение структурных и тектонофизических условий формирования, региональных и локальных закономерностей размещения золотого оруденения в тектонических структурах восточного склона (палеоокеанического сектора) Южного Урала. Для достижения поставленной цели решалось несколько конкретных задач, основными среди которых были следующие:
1) типизация золоторудных месторождений;
2) структурно-парагенетический анализ региональных и локальных разрывных нарушений и выяснение особенностей структурной эволюции восточного склона Южного Урала на коллизионном и платформенном этапах его развития;
3) уточнение общей тектонической структуры региона;
4) изучение структурных и магматических факторов регионального контроля золотого оруденения;
5) исследование локальных рудоносных структурных парагенезисов на месторождениях золота различных формационных типов, этапности, механизмов и тектонофизических режимов их формирования;
6) анализ связей структур рудных полей и месторождений с геодинамическими стадиями развития региона;
7) сравнение структурных условий образования месторождений золота Южного Урала и других регионов Урало-Монгольского складчатого пояса.

Фактический материал и методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось на материалах, собранных, главным образом, лично автором при изучении рудных полей золотых (Муртыкты, Ик-Давлят, Миндяк, Кочкарь, Золотая гора, Малый Коран и др.), золото-колчеданно-полиметаллических (Балта-тау, Александринское, Бабарыкинское) и колчеданных (Учалинское, Бурибайское) месторождений восточного склона Южного Урала. Кроме того использованы данные, полученные в процессе совместных с И.Б. Серавкиным и А.М. Косаревым региональных исследований зон крупных разломов, которые сочетали в себе детальное картирование отдельных фрагментов разломных зон и структурные наблюдения по серии широтных профилей в масштабе 1:10 000 -1: 50 000. Наиболее представительным является разрез по сейсмическому профилю Уралсейс, пересекающему все мегазоны палеоокеанического сектора Южного Урала.

Главным методом исследований был структурно-парагенетический анализ тектонических нарушений, проводившийся автором, начиная с 1980 г. Он включал изучение морфо-генетических особенностей складчатых и разрывных структур, исследование кинематики разломов [Данилович, 1961; Расцветаев, 1987; Осокина, Цветкова, 1979; Спенсер, 1981; Cowan, Brandon, 1994; Kano, Nakajietal, 1991; Ramsay, Huber, 1987], тектонофизические реконструкции [Гзовский, 1975; Громин, 1978; Гущенко, 1979; Корчемагин, Емец, 1982; Николаев, 1977; Шерман, Днепровский, 1989; McClay, 1995], количественные оценки степени деформированности пород [Паталаха, 1967; Милеев, 1976] и собственно парагенетический анализ структур [Гзовский, 1975; Лукъянов, 1991; Расцветаев, 1987; Старостин, 1988]. На месторождении Муртыкты выполнены петрофизические исследования [Старостин, 1984].

Основой структурных построений на рудных полях и месторождениях служили данные детального картирования их поверхности, проводившегося в масштабе 1: 2000 и 1:5000, документации подземных горных выработок и керна скважин. На ряде объектов (Муртыкты, Миндяк, Красная жила и др.) выполнены литолого-петрографические исследования рудовмещающих пород и формационный анализ магматических комплексов.

Структурные исследования сопровождались дешифрированием аэрофото- и космоснимков, интерпретацией данных грави-, магнито- и электроразведки и сейсмических материалов, обобщением опубликованных и фондовых работ.

Научная новизна. Автором разработана классификация золоторудных месторождений, учитывающая их индикаторные характеристики: генезис, состав руд и вмещающие породы. Впервые для восточного склона Южного Урала выполнены систематические структурно-тектонофизические исследования и парагенетический анализ разномасштабных тектонических нарушений, в том числе рудоносных структур золоторудных и колчеданных месторождений, и на этой основе выяснены главные закономерности структурной эволюции палеоокеанического сектора на этапе межконтинентальной коллизии Восточно-Европейского и Казахстанского континентов и на платформенном этапе развития. Уточнена коллизионная структура Магнитогорской и Восточно-Уральской мегазон. В Магнитогорской синформе впервые выделены и охарактеризованы транспрессивные и транстенсивные структурные парагенезисы. Предложен механизм реализации коллизионных процессов, включающий элементы двухъярусной тектоники плит.

Установлены основные закономерности регионального структурного контроля золотого оруденения Магнитогорской мегазоны. Выяснены факторы, определяющие структурную позицию золото-сульфидно-кварцевых месторождений Восточно-Уральского мегазоны.

Изучены структурные парагенезисы, механизмы и тектонофизические режимы формирования локальных рудоносных структур всех основных типов месторождений золота Магнитогорской синформы, а также золото-сульфидно-кварцевых месторождений Восточно-Уральской мегазоны. Выделен новый для Урала тип золотоконтролирующих структур - разномасштабные сдвиговые дуплексы растяжения. На примере Кочкарского месторождения выяснены факторы крупного концентрирования золота в массивах тоналит-гранодиоритовой формации.

Практическая значимость, внедрение результатов. Установленные закономерности структурного контроля золотого оруденения позволяют более эффективно проводить поисковые и разведочные работы на золото в известных районах и прогнозировать новые перспективные площади для постановки поисковых работ. Данные по разрывной тектонике региона использованы при составлении Государственной геологической карты (ГДП-200) и в дальнейшем могут быть использованы при проведении геологосъемочных работ масштаба 1:50000-1:200000. Исследования проводились по тематическим планам ИГ УНЦ РАН, а также в рамках проектов, поддержанных РФФИ (грант 93-05-14033), ВRGM (программа МinUrals N ICA-2-ст-2000-10011), DFG (грант Ме 1425/2), ОНЗ РАН (договоры N ОНЗ-03/3 и 6-ОНЗ). Автором лично и в соавторстве написано 7 хоздоговорных отчетов и научных рекомендаций, переданных Министерству природных ресурсов РБ, ОАО <Башкиргеология>, Учалинскому ГОКу, Александринской горнорудной компании, экспедиции <Уралзолоторазведка>, тресту <Башнефтегеофизика>.

Основные защищаемые положения.

1. Разработана классификация золоторудных месторождений восточного склона Южного Урала, учитывающая их генезис, состав руд и вмещающие породы. Выделяются три главные геолого-генетические группы месторождений, подразделяемые на формационные типы: 1) гидротермально-метаморфогенные в альпинотипных гипербазитах: золото-родингитовые и золото-антигоритовые; 2) плутоногенно-гидротермальные: золото-порфировые, золото-кварцевые и золото-сульфидно-кварцевые; 3) полигенно-полихронные в вулканогенно-осадочных и углеродисто-терригенно-карбонатных комплексах: золото-сульфидные и полиформационные с совмещенным золото-сульфидным и золото-кварцевым малосульфидным оруденением.

2. На восточном склоне Южного Урала установлены и охарактеризованы две главные стадии коллизионных деформаций позднепалеозойского возраста: 1) шарьирования и надвигообразования (С₂) и 2) сдвигообразования в режиме левосторонней транспрессии (С₂-Р). С первой стадией тектогенеза связано окончательное формирование бивергентной надвиговой структуры региона. На второй стадии надвиговый пояс был трансформирован в зону транскуррентного левого сдвига.

3. Региональная структурная позиция золото-сульфидных, золото-сульфидно-кварцевых и золото-кварцевых месторождений Магнитогорской мегазоны определяется приуроченностью к сдвиговым зонам транспрессивного типа, а в их пределах - к мегадуплексам растяжения. В мегадуплексах золотое оруденение концентрируется в узлах пересечения разновозрастных разломов при ведущей роли зон мелких сдвигов и косых разрывов близмеридионального, северо-западного и субширотного простираний, образующих и, главным образом, разрушающих дуплексные структуры по типу Y-сдвигов, R- и R'-сколов Риделя соответственно. Как правило, вначале они контролировали размещение позднепалеозойских комплексов малых интрузий и даек, а впоследствии - золотого оруденения.

4. Структуры коллизионных месторождений золота Магнитогорской мегазоны относятся к полигенным и полихронным образованиям, сочетающим в себе ранние надвиговые и поздние сдвиговые парагенезисы. Основным фактором локального контроля золоторудной минерализации различных формационных типов служили сдвиговые деформации. Наиболее продуктивный тектонофизический режим отвечал условиям локального растяжения на фоне общего латерального сжатия.

5. Формирование золото-сульфидно-кварцевого оруденения Восточно-Уральской мегазоны происходило в геодинамическом режиме латерального сжатия. Размещение месторождений контролировалось региональными надвиговыми зонами, а в их пределах - компетентными телами гранитоидов тоналит-гранодиоритовой формации (С1-2). Структурные условия локализации золоторудных жил определялись тектонофизической обстановкой внутри гранитоидных массивов.

Публикации и апробация работы. Автором по теме диссертации опубликовано 73 работы, из них 6 монографий, 23 статьи, 2 препринта, 1 путеводитель, 11 кратких сообщений в периодических изданиях и 30 тезисов докладов на совещаниях различного ранга. Основные положения работы докладывались на I Всероссийском металлогеническом совещании в Екатеринбурге (1994г.), 75ой сессии Немецкого Минералогического общества в Кельне (1997г.), III и IV Всеуральских металлогенических совещаниях в Екатеринбурге (2000г.) и Миассе (2005г.), Международной научной конференции <Коллизионная стадия развития подвижных поясов> в Екатеринбурге (2000г.), III, IV и VI Межрегиональных научных конференциях в Уфе (1999, 2001, 2006 гг.), IX Чтениях А.Н. Заварицкого в Екатеринбурге (2003г.), XXXVII Тектоническом совещании в Новосибирске (2004г.), Международной научной конференции <Геодинамика формирования подвижных поясов Земли> в Екатеринбурге (2007 г.) а также представлялись в форме стендовых докладов на 11 региональных, всероссийских и международных совещаниях и конференциях.

Благодарности. Выполнение диссертационной работы стало возможным благодаря всемерной поддержке и помощи заведующего лабораторией палеовулканологии и металлогении И.Б. Серавкина, которому автор выражает особую признательность. Автор искренне благодарен А.М. Косареву за многолетние совместные исследования на Южном Урале и конструктивное обсуждение различных аспектов работы. Ценные советы и замечания были получены от В.В. Авдонина, О.В. Артюшковой, Э.Н. Баранова, Н.С. Бородиной, В.А. Маслова, А.П. Наседкина, В.А. Прокина, В.Н. Пучкова, В.Н. Сазонова, В.И. Старостина, Г.Б. Ферштатера, Е.П. Ширая. С благодарностью о сотрудничестве автор вспоминает немецких геологов М. Майера и А. Кистерса, с которыми были проведены структурные исследования на золоторудных месторождениях Миндяк, Золотая гора и Кочкарь.

Считаю своим долгом вспомнить добрым словом первого научного руководителя, ныне покойного, П.Ф. Сопко.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех частей, включающих 8 глав, заключения и списка литературы из 314 наименований. Объем работы составляет 352 страницы, в том числе 97 рисунков и 13 таблиц. Положение 1 раскрыто в главах 2, 6, 7 и 8; положение 2 - в главах 3-5; положение 3 - в главах 3 и 6; положение 4 - в главе 7; положение 5 - в главах 4 и 8.