Геохимические особенности рудообразующих флюидов и условия формирования золотого оруденения месторождения бутарное (северо-восток России)

УДК 553.411:553.21/24         ГЕОХИМИЯ

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РУДООБРАЗУЮЩИХ ФЛЮИДОВ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОЛОТОГО ОРУДЕНЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ БУТАРНОЕ (СЕВЕРО-ВОСТОК РОССИИ)

*, **,1**, **,

*, член-корреспондент РАН **

* Московский государственный университет им.

119899, Москва, Воробьевы горы

** Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35

Пятнадцать лет тому назад (1997) рядом зарубежных исследователей [1 и др.] был выделен новый глобально распространенный класс месторождений, связанных с интрузивами, в которых золото является главным полезным компонентом (intrusion related). С тех пор интерес к этим месторождениям не ослабевает в связи с успешной разработкой на Аляске и в Австралии месторождений Форт Нокс (>200т), Пого (150 т) и Тэфлер (>500 т).

В течение последних 20 лет, только в пределах Магаданской области на Северо-Востоке России было открыто свыше 20 месторождений золота этого типа. Самородное золото в ассоциации с теллуридами золота, висмута и самородным висмутом в рудах играет роль так называемой «минералогической подписи» (индикаторного признака), указывающего на принадлежность к упомянутому выше классу месторождений [2]. В данной статье представлены результаты термобарогеохимических и минералогических исследований золотого оруденения в гранитоидном штоке Бутарный,  в пределах которого  последние 3 года проводятся поисково-оценочные работы.

Изучение коллекции аншлифов, изготовленных из типичных руд месторождения (табл. 1) проводилось методами рудной оптической микроскопии с последующим анализом химического состава отдельных минеральных фаз на сканирующем электронном микроскопе JSM5610LV с энергодисперсионной приставкой Link ISIS (ИГЕМ РАН, аналитик – ). Предел обнаружения элементов 0.4 мас. %. Изучение флюидных включений проводилось комплексом методов, детально описанных в работе [3].

Месторождение Бутарное (открыто в 1988) расположено в Ягоднинском районе Магаданской области, на правобережье р. Герба, в 280 км севернее  г. Магадан (рис.1, врезка). Месторождение локализовано в гранодиоритах одноименного позднеюрского гранитоидного штока, приуроченного к южному замыканию Гербинской брахисинклинали (рис.1). Гранитоиды главной фазы штока пересечены дайками диорит-порфиритов третьей фазы и позднемеловыми дайками риолитов и андезито-базальтов Ольского субвулканического комплекса.

Шток Бутарный площадью 4.6 км2 вытянут в С-СВ направлении на 2.9 км при ширине выхода на поверхности около 1.5 км. При этом контакт с вмещающими породами штока на юго-западе, западе и юго-востоке резкий и круто падает на запад-северо-запад, северный контакт весьма пологий. Южный контакт преимущественно тектонический, со сбросом южного крыла по системе субширотных и северо-восточных разрывов. На северном фланге интрузив ступенчато погружается к северо-востоку по системе северо-восточных и субширотных разрывов. На востоке шток перекрыт позднемеловыми вулканитами улынской свиты (рис. 1).

Месторождение находится целиком в контурах материнского штока. Основная рудоносная структура – Главная рудная зона С-СВ (30є–35є) простирания, в которой и сосредоточены все выявленные ресурсы и разведанные запасы золота. Рудные тела располагаются в 300 м от контакта в его западном висячем боку, субпараллельно наклонному северо-западному контакту с вмещающими терригенными породами Верхоянского комплекса (рис. 1). К настоящему времени на месторождении оконтурено 8 рудных тел. В пределах разведанного Центрального участка протяжённость Главной рудной зоны составляет 900 м при мощности до 260 м. По падению зона прослежена на 220 м и имеет тенденцию к сужению. Расстояния между рудными телами в зоне составляют от 15–20 до 30–40 м. В табл. Приведены анализы рудоносных жил и прожилков месторождения на широкий круг элементов.

Рудные тела представлены кварцевыми жилами (рис. 2 а) и прожилками с убогой гнездово-вкрапленной сульфидной (главным образом арсенопиритовой) минерализацией, несущей золотое оруденение, и околорудными альбит-серицит-кварцевыми и каолинит-серицит-кварцевыми метасоматитами березитового типа, развитыми по гранодиоритам штока и одновозрастными дайкам диоритовых порфиритов. Жилы имеют изменчивую по простиранию и падению мощность от 0.1–0.8 м, до 1.2 м в раздувах (в среднем порядка 0.4–0.5 м). Протяженность жил в среднем 500–800 м, иногда достигает 1000 м. Отдельными скважинами они прослежены на глубину до 150 м. Содержание золота в рудных телах варьирует от 0.7 до 35.9 г/т при средних содержаниях от 2.1 до 8.1 г/т.

Руды сформировались в две стадии. При этом были образованы во многом очень сходные сульфидно-кварцевые минеральные парагенезисы. Главная ассоциация рудных минералов – арсенопирит–золото–самородный висмут. Основным жильным минералом в рудах является кварц (более 70%), второстепенными – серицит и гидромусковит. Из рудных минералов преобладают арсенопирит, второстепенными минералами являются самородное золото, пирит, самородный висмут, антимонит, буланжерит, сфалерит. Редкие минералы – сульфосоли висмута (висмутин, галеновисмутит и др.), галенит, халькопирит, пирротин.

Исследования аншлифов на сканирующем электронном микроскопе позволили изучить состав мелких минеральных фаз в рудах месторождения. В большинстве случаев полученные анализы подтвердили диагностику рудных и прозрачных минералов по оптическим данным. В частности, подтверждено наличие висмутина, содержащего 2.9 мас. % Sb и 5.5 мас. % Pb. Установлено также, что арсенопирит в рудных жилах содержит от 31.5 до 33.4 ат. % As. Анализ мелких выделений самородного золота показал, что их пробность изменяется от 760 до 908 ‰. Кроме того, были обнаружены жозеит А (Bi4TeS2) и сложная сульфосоль висмута и свинца, содержащая (мас. %) 4.5-5.2 Ag, 1.3-1.5 Sb, 0.6-0.8 Fe, 38.0-40.1 Pb, 30.3-32.1 Bi и 13.1-14.2 S (рис. 2 б). Но самая интересная находка – мальдонит Au2Bi, который представлен в виде твердого включения в арсенопирите, без признаков распада и без срастаний с минералами висмута (рис. 2 в-е).

При визуальном изучении двусторонне полированных пластин в кварце рудных тел были обнаружены многочисленные флюидные включения размером 30-1 мкм, имеющие форму отрицательных кристаллов или неправильную. Часть включений равномерно распределена по объему кварца и отнесена нами к первичным включениям. По фазовому составу можно выделить два типа флюидных включений (рис. 2 ж): 1) двух - или трехфазовые (при комнатной температуре) углекислотно-водные включения; и 2) газовые включения с углекислотой. Оба типа первичных флюидных включений приурочены к одним и тем же зонам роста кварца, указывая на то, что они захвачены одновременно. Это свидетельствует о кристаллизации кварца в условиях сосуществования в системе двух несмешивающихся флюидов (углекислотного и углекислотно-водного), по-видимому, возникших в результате фазовой сепарации единого водно-углекислотно-солевого флюида.

Проведены термо - и криометрические исследования 129 индивидуальных флюидных включений в кварце 1 и 4 рудных тел (рис. 3). Температура гомогенизации первичных углекислотно-водных включений составляет 334–255 °С, концентрация солей в растворе 5.3–2.2 мас. %-экв. NaCl, углекислоты 5.8–2.2 моль/кг р-ра, а метана 1.6–0.5 моль/кг р-ра. Судя по величине температуры эвтектики (от –35 до –24 °С), в растворе преобладали хлориды Na и Mg. Плотность углекислотно-водного флюида изменяется от 1.02 до 0.77 г/см3.

Углекислота в первичных и первично-вторичных существенно газовых включениях гомогенизируется в жидкость при температурах от +15.4 до +29.6 °С, а ее температура плавления изменяется от –60.4 до –57.2 °С, что отличается от температуры плавления чистой СО2 (–56.6 °С) и свидетельствует о примеси низкокипящих газов. Плотность углекислоты изменяется от 0.89 до 0.64 г/см3. Оценка давления по этим двум типам сингенетичных включений составляет от 1600 до 780 бар. Отношение Робщ./РН2О 24.4–11.1.

Валовый анализ содержимого флюидных включений из монофракций кварца рудных жил дал дополнительные данные о составе флюидов (рис. 4). Среди газов во флюиде установлены (г/кг H2O) углекислота CO2 (162–51) и метан CH4 (2.9–0.7). Среди анионов преобладает гидрокарбонат, обнаружен сульфат (1.1), в подчиненном количестве находится хлор (0.13–0.09). Среди катионов преобладают Na (1.3–0.4), а K (0.15–0.08), Ca (0.1–0) и Mg (0.01–0) находятся в подчиненном количестве. Среди микроэлементов установлены (мг/кг р-ра): B (299–126), As (261–78), Br (233–109), Fe (39–0.5), Sb (9.9–3.0), Zn (7.7–0), Mn (7.1–0.6), Li (6.6–1.9), Ba (6.3–0.1), Co (2.4–0), W (2.3–0), Sr (2.0–0.3), Cu (1.7–0.01), Ni (1.2–0.2), Bi (1.1–0), Cs (0.8–0.2), Rb (0.7–0.2), Ge (0.6–0.3), Pb (0.3–0), Sn (0.3–0), Mo (0.2–0.01), Hg (0.2–0), Cr (0.2–0), Cd (0.04–0), Au (0.04–0), Ag (0.03–0), Tl (0.01–0) и U (0.009–0). Величина K/Rb-отношения изменяется от 62 до 366, что может свидетельствовать об участии в процессе формирования руд как магматогенных флюидов, так и формационных вод.

Таким образом, данные исследования флюидных включений показывают, что по составу рудообразующего флюида месторождение Бутарное близко к орогенным месторождениям золота, для которых характерны высокие концентрации растворенных газов (прежде всего углекислоты) и низкие – солей [5]. Аналогичные данные были получены нами ранее по месторождению золота Школьное, расположенному в том же регионе [2, 4]. Золотое оруденение месторождения Школьное [4] имеет многие черты сходства с вышеописанным месторождением Бутарное: оно также представлено кварцевыми жилами, расположенными главным образом в штоке позднеюрских гранитоидов, и сформировано сходными по составу флюидами при близких температурах и давлениях. Отличительной чертой месторождения Школьное – формирование бонанцевого оруденения в результате позднемеловой тектоно-магматической активизации (ТМА) [4]. Состав рудообразующего флюида месторождения Школьное, отличается от флюида месторождение Бутарное более низкой концентрацией углекислоты и более высокой концентрацией всех основных солевых компонентов и многих микрокомпонентов (рис. 4). Следует отметить, что проведенными исследованиями на месторождении Бутарное не обнаружено связи оруденения с процессами ТМА. Это подтверждают и различия в минералогии и геохимии руд (табл. 1; [4]) и составе флюидов рассматриваемых месторождений (рис. 4 б). На месторождении Школьное заметно проявлены формационные воды из вмещающих осадочных пород (сильнее общая минерализация, меньше углекислоты, высокие содержания серебра), в то время как во флюидах месторождения Бутарное выявлено больше магматических и глубинных компонентов (мышьяка, рубидия и др.).

В заключении отметим, что минералого-геохимические исследования руд однозначно указывают на принадлежность месторождения Бутарного к классу месторождений золота, связанных с интрузивами гранитоидов, и позволяют предполагать возможность развития в главной рудоносной зоне большеобъемного штокверкового оруденения.

Исследования выполнены при финансовой поддержке грантов РФФИ 09-05-00697-а, 11-05-00006-а и 11-05-1207офи-м), проекта Международной геологической корреляции Юнеско IGCP 540 и Минобрнауки (Госконтракт 16.515.11.5014).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Lang J. R., Baker T., Hart C. J.R. and Mortensen J. K. // Society of Economic Geology Newsletter. 2000. V. 40. P. 1–15. , , // Докл. АН. 2007. Т. 412. № 1. С. 76–80. , , // Доклады РАН. 2005. Т. 401. №5. С. 673–678. , , и др. // Геология рудных месторождений. 2011. Т. 53. № 1. С. 3–31. Ridley J. R., Diamond L. W. Fluid chemistry of orogenic lode gold deposits and implication for genetic models. Gold in 2000 // Rev. Econ. Geol. 2000. V. 13. P. 141–162.

Таблица. Геохимическая характеристика руд месторождения Бутарное.

Элемент	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Р. т. 1	Р. т. 2	Р. т. 3
Мас. %
K	0.17	0.12	0.23	0.07	0.06	0.005	0.19	0.19	0.63	0.66	0.26	0.04
Ca	0.04	0.05	0.12	0.025	0.04	0.005	0.31	0.08	0.27	0.26	0.10	0.04
Mg	0.10	0.01	0.02	0.005	0.07	0.005	0.005	0.035	0.45	0.47	0.17	0.02
Fe	1.69	1.32	4.80	1.99	1.05	4.52	3.28	1.86	2.89	2.65	1.75	0.98
Al	0.69	0.24	0.40	0.15	0,36	0,02	0.29	0.50	1.82	1.91	0.95	0.25
S	0.005	0.02	0.05	0.03	0.005	0.12	0.34	0.005	0.005	0.005	0.005	0.005
г/т
Au	3.45	5.36	12.86	16.52	47.06	57.49	20.36	0.03	0.14	0.31	14.69	33.44
Ag	0.25	1.38	6.23	5.94	1.34	18.64	8.36	0.25	0.25	0.25	0.83	1.48
Bi	2.5	10.9	42.6	48.1	53.8	128.3	59.0	2.5	2.5	2.5	12.5	23.2
Sb	2.5	8.5	20.45	12.9	2.5	22.2	45.1	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
Mo	0.50	5.47	1.83	3.21	2.25	2.04	1.36	2.51	1.07	0.50	1.14	1.37
Cu	2.83	1.76	1.27	0.5	1.95	1.38	1.80	1.49	2.33	0.5	2.30	0.5
Zn	13.0	4.48	15.8	3.40	3.89	0.5	5.18	25.8	31.8	31.8	14.4	2.4
Pb	4.41	4.71	42.9	8.15	3.50	66.9	103.1	13.51	2.18	1	2.09	2.91
As	636.2	7785.8	10000	10000	515.2	10000	10000	197.7	151.7	133.6	447.4	1221.8
P	235.5	106.5	233.9	84.5	93.0	11.9	179.1	328.2	628.8	626.4	272.6	97.7
Sr	4.80	7.82	36.2	4.31	3.70	2.24	42.8	6.79	19.9	16.6	7.35	2.38
Ba	62.7	89.2	276.3	63.6	61.6	4.85	332.2	109.0	431.0	420.1	179.5	41.2
Li	11.86	1	1	1	7.10	1	1	27.47	41.93	23.46	18.52	3.43
Mn	301.3	61.8	196.7	41.9	156.1	37.7	83.2	494.3	471.5	460.5	220.4	96.8
Ni	9.70	7.49	5.07	4.02	4.90	5.59	6.82	4.93	7.34	5.77	7.56	5.07
Co	6.44	1.40	3.50	1.20	5.42	2.58	3.03	3.63	7.26	5.96	7.82	6.00
Cr	760.3	245.5	462.4	110.4	639.9	655.0	829.9	65.9	386.6	276.9	746.3	656.4
V	12.4	5	0.5	5	11.2	0.5	0.5	5	27.6	30.6	15.8	0.5
Y	8.0	2.50	8.7	1.50	3.40	0.5	4.98	14.1	18.0	19.9	9.0	3.24
La	18.72	6.12	16.49	2.92	4.80	1	9.49	15.80	26.04	27.80	14.19	5.22
Ce	34.07	9.44	27.70	2.5	8.32	2.5	15.31	26.47	42.85	43.19	27.87	11.95
Zr	3.38	1.67	2.73	0.5	1.85	0.5	0.5	3.04	6.17	8.29	3.69	0.5

Примечание. Анализы выполнены методом ICP-AES в аналитической лаборатории Стюарт Гео Аналитика г. Москва.

Рис. 1. Геологическое строение месторождения Бутарное.

1 − четвертичные аллювиальные отложения; 2 − осадочные породы ; 3 − гранодиориты; 4 − диориты ; 5 − андезито-базальты; 6 − роговики; 7 − выветрелые гранодиориты; 8 − кварцевые жилы и зоны прожилкования (показаны номера рудных тел); 9 − разрывные нарушения; 10 − дайки диоритового состава); 11 − дайки риолитового состава.

Рис. 2. Жила 2, масштаб 1 м (а); сульфосоль серебра, свинца и висмута (Bi) в срастании с золотом (Au), масштаб 10 мкм (б); мальдонит в арсенопирите (в-е): в – изображение во вторичных электронах, г-е – распределение элементов: г – KαS, д – LαAu, е – LαBi; ж – ассоциация первичных флюидных включений (углекислотно-водное включение типа 1 и существенно газовое включение с плотной углекислотой типа 2) в кварце рудных жил месторождения Бутарное, +20 єС, масштаб 10 мкм.

Рис. 3. Диаграммы «температура – давление» и «температура – концентрация» для рудообразующего флюида месторождения Бутарное.

Рис. 4. Средние составы рудообразующих флюидов месторождений Бутарное (1) и Школьное (2).

Подписи к рисункам статьи Черепановой и др. «

Рис. 1.  Геологическое строение месторождения Бутарное.

1 − четвертичные аллювиальные отложения; 2 − осадочные породы; 3 − гранодиориты; 4 − диориты; 5 − андезито-базальты; 6 − роговики; 7 − выветрелые гранодиориты; 8 − кварцевые жилы и зоны прожилкования; 9 − разрывные нарушения; 10 − дайки риолитового состава,); 11 − дайки диоритового состава.

Рис. 2. Жила 2 месторождения Бутарное, масштаб 1 м (а); сульфосоль серебра, свинца и висмута (Bi) в срастании с золотом (Au), масштаб 10 мкм (б); мальдонит в арсенопирите (в-е): в – изображение во вторичных электронах, г-е – распределение элементов: г – KαS, д – LαAu, е – LαBi; ж – ассоциация первичных флюидных включений (углекислотно-водное включение типа 1 и существенно газовое включение с плотной углекислотой типа 2) в кварце рудных жил месторождения Бутарное, +20 єС, масштаб 10 мкм.

Рис. 3. Диаграммы «температура – давление» и «температура – концентрация» для рудообразующего флюида месторождения Бутарное.

Рис. 4. Средние составы рудообразующих флюидов месторождений Бутарное (1) и Школьное (2).

1 Адрес для переписки: . E-mail: *****@***ru