Минералого-геохимическая характеристика золоторудного месторождения Бодороно (Южная Якутия)
|
Введение 3
Глава 1. Общие сведения о золоторудных месторождениях 6
1.1. Классификация золоторудных месторождений 6
1.2. Золоторудные месторождения Алдано-Станового щита 7
Глава 2. Геологическая характеристика Верхне-Алгоминского золотоносного района 10
2.1. Стратиграфия 11
2.2. Интрузивные образования 13
2.3. Тектоника 14
Глава 3. Геологическое строение участка Бодороно 18
Глава 4. Минералогия руд месторождения Бодороно 23
Глава 5. Оценка физико-химических условий формирования золоторудной минерализации месторождения Бодороно 39
5.1. Температура формирования основных типов руд 39
5.1.1. Геотермобарометр Г.Куллеруда 40
5.1.2. Термобарогеохимические исследования 41
5.2. Результат анализа флюидных включений методом рамановской спектроскопии 47
5.3. Анализ минеральных равновесий 51
Глава 6. Оценка источника золота и флюида 57
6.1. Оценка источника золота по изотопному составу свинца 57
Глава 7. Оценка источника золота рудоносного флюида по изотопному составу серы 61
Заключение 63
Литература 65
Глава 1. Общие сведения о золоторудных месторождениях 6
1.1. Классификация золоторудных месторождений 6
1.2. Золоторудные месторождения Алдано-Станового щита 7
Глава 2. Геологическая характеристика Верхне-Алгоминского золотоносного района 10
2.1. Стратиграфия 11
2.2. Интрузивные образования 13
2.3. Тектоника 14
Глава 3. Геологическое строение участка Бодороно 18
Глава 4. Минералогия руд месторождения Бодороно 23
Глава 5. Оценка физико-химических условий формирования золоторудной минерализации месторождения Бодороно 39
5.1. Температура формирования основных типов руд 39
5.1.1. Геотермобарометр Г.Куллеруда 40
5.1.2. Термобарогеохимические исследования 41
5.2. Результат анализа флюидных включений методом рамановской спектроскопии 47
5.3. Анализ минеральных равновесий 51
Глава 6. Оценка источника золота и флюида 57
6.1. Оценка источника золота по изотопному составу свинца 57
Глава 7. Оценка источника золота рудоносного флюида по изотопному составу серы 61
Заключение 63
Литература 65
Настоящая научно-исследовательская работа посвящена изучению условий образования месторождения Бодороно, расположенному на юго-востоке Республики Саха (Якутия), на площади Алдано-Станового щита (АСЩ).
Актуальность исследования обусловлена необходимостью реконструкций условий образования золоторудных месторождений золото-кварцевого малосульфидного типа, к которым относится малоизученное месторождение Бодороно. Эта информация необходима для понимания закономерностей концентрации золота в ходе геологического развития Становой золотоносной провинции.
Первые сведения о золотоносности региона, относятся к концу XIX века, когда Верхнеамурская золотодобывающая компания (ВЗКА) вела поиски и добычу золота в широкой полосе (200*500 км) Станового хребта. К началу первой мировой войны была установлена золотоносность Центрально-Алданского района (ЦАР). Бурное развитие золотодобычи и связанное с этим дальнейшее развитие исследований АСЩ, получило после официального открытия месторождений и рудопроявлений золота в ЦАР в 1924 году. Тогда же Билибиным Ю.А., была установлена связь золотого оруденения с проявлениями мезозойского субщелочного магматизма. Дальнейшие исследования геологического строения АСЩ связаны с именами Зверева В.И., Дзевановского Ю.К., Ветлужского В.Г., Максимова Е.П. и других исследователей. За время советского периода проведения геологоразведочных работ на территории АСЩ были открыты почти все известные месторождения золота, урана, апатита, слюды, железа, угля, создавшие основу минерально-сырьевой базы Южной Якутии.
Принимая во внимание важность золотоносных объектов как составляющую ресурсной базы Южной Якутии и необходимость реконструкции их генезиса, основная цель работы заключалась в оценке условий образования месторождения золота Бодороно.
Задачи исследования:
• Охарактеризовать структурно-текстурные особенности руд месторождения;
• Выделить и охарактеризовать минеральные ассоциации;
• Оценить физико-химические условия образования минеральных ассоциаций: P, T, Eh, pH;
• Охарактеризовать состав рудообразующего флюида;
• Оценить источник золота и флюида на основе анализа изотопного состава свинца и серы сульфидов;
Фактический материал. Работа выполнена на материале, предоставленном Институтом геологии алмаза и благородных металлов СОРАН, собранном в ходе полевых работ с 2005-2008 гг. Также были использованы данные из геологического фонда «Сахагеоинформ»: результаты геолого-поисковых (Соколов, 2005, 2012) и геолого-съемочных (Глуховский, 1974) работ. В ходе исследований были изучены штуфные образцы (6 шт.), шлифы (13 шт.), аншлифы (21 шт.), пластинки (10 шт.).
Методы исследований:
• Изучение основной и фондовой литературы в целях выяснения структурного, тектонического положения месторождения, морфологии и состава рудных тел;
• Проведение систематизации и фотодокументация образцов;
• Изготовление аншлифов, пластинок, выделение и отбор монофракций сульфидных минералов проводилось в ИГАБМ СОРАН, ИГГД РАН, ресурсном центре центре СПбГУ «Геомодель» и на кафедре геохимии;
• Химический состав минералов определен на растровом оптическом электронном микроскопе-микроанализаторе SEM-501 в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель» (аналитики Власенко Н.С., Шиловских В.В.);
• Оценка P-T условий проводилась на основе термобарогеохимических исследований на термокамере, установленной на столике микроскопа ПОЛАМ Р-211 и с помощью геотермометра Г.Куллеруда в термобарогеохимической лаборатории кафедры минералогии, а также на оптическом микроскопе Olympus BX53F в комплекте с термостоликом THMSG-600-ec в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель»;
• Состав газов флюидных включений в кварцах трех рудных зон анализировался на рамановском спектрометре Horiba LabRam HR800, в ресурсном центре «Геомодель» СПбГУ (аналитик Бочаров В.Н.);
• Оценка Eh, pH условий выполнена с помощью программы написанной в Visual Basic Application в термобарогеохимической лаборатории кафедры минералогии;
• Изотопный анализ свинца определен на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan MAT261 в лаборатории геохронологии и геохимии изотопов ИГГД РАН (аналитик Саватенков В.М.);
• Изотопный анализ серы выполнен на изотопном масс-спектрометре Finnigan MAT253 в центре изотопных исследований ВСЕГЕИ им.А.П. Карпинского.
Апробация работы. Работа выполнена на кафедре геохимии СПбГУ (г.Санкт- Петербург). Основные результаты работ докладывались на XVII Всероссийской конференции по термобарогеохимии, посвященной 80-летию со дня рождения д.г.-м.н. Ф.Г.Рейфа (г. Улан-Удэ, 2016), на заседании VI Российской молодежной научно-практической школы «Новое в познании процессов рудообразования» (г.Москва, 2016).
Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю к.г.-м.н. Баданиной Е.В.; за предоставленный каменный и фактический материал и обсуждение геологической ситуации района месторождения к.г.-м.н. Анисимовой Г.С. (ИГАБМ СОРАН) и главному геологу КГПП Соколову Е.П. (АО«Якутскгеология»); за возможность проведения термобарогеохимических исследований и термодинамических расчётов и помощь в интерпретации полученных данных к.г.-м.н. Пономаревой Н.И.; за осуществление аналитических работ: микрозондового анализа и рамановской спектроскопии сотрудникам ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» Бочарову В.Н., Власенко Н.С., Шиловских В.В.; за определение изотопного состава свинца и помощь в интерпретации изотопных данных к.г.-м.н. Саватенкову В.М.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью реконструкций условий образования золоторудных месторождений золото-кварцевого малосульфидного типа, к которым относится малоизученное месторождение Бодороно. Эта информация необходима для понимания закономерностей концентрации золота в ходе геологического развития Становой золотоносной провинции.
Первые сведения о золотоносности региона, относятся к концу XIX века, когда Верхнеамурская золотодобывающая компания (ВЗКА) вела поиски и добычу золота в широкой полосе (200*500 км) Станового хребта. К началу первой мировой войны была установлена золотоносность Центрально-Алданского района (ЦАР). Бурное развитие золотодобычи и связанное с этим дальнейшее развитие исследований АСЩ, получило после официального открытия месторождений и рудопроявлений золота в ЦАР в 1924 году. Тогда же Билибиным Ю.А., была установлена связь золотого оруденения с проявлениями мезозойского субщелочного магматизма. Дальнейшие исследования геологического строения АСЩ связаны с именами Зверева В.И., Дзевановского Ю.К., Ветлужского В.Г., Максимова Е.П. и других исследователей. За время советского периода проведения геологоразведочных работ на территории АСЩ были открыты почти все известные месторождения золота, урана, апатита, слюды, железа, угля, создавшие основу минерально-сырьевой базы Южной Якутии.
Принимая во внимание важность золотоносных объектов как составляющую ресурсной базы Южной Якутии и необходимость реконструкции их генезиса, основная цель работы заключалась в оценке условий образования месторождения золота Бодороно.
Задачи исследования:
• Охарактеризовать структурно-текстурные особенности руд месторождения;
• Выделить и охарактеризовать минеральные ассоциации;
• Оценить физико-химические условия образования минеральных ассоциаций: P, T, Eh, pH;
• Охарактеризовать состав рудообразующего флюида;
• Оценить источник золота и флюида на основе анализа изотопного состава свинца и серы сульфидов;
Фактический материал. Работа выполнена на материале, предоставленном Институтом геологии алмаза и благородных металлов СОРАН, собранном в ходе полевых работ с 2005-2008 гг. Также были использованы данные из геологического фонда «Сахагеоинформ»: результаты геолого-поисковых (Соколов, 2005, 2012) и геолого-съемочных (Глуховский, 1974) работ. В ходе исследований были изучены штуфные образцы (6 шт.), шлифы (13 шт.), аншлифы (21 шт.), пластинки (10 шт.).
Методы исследований:
• Изучение основной и фондовой литературы в целях выяснения структурного, тектонического положения месторождения, морфологии и состава рудных тел;
• Проведение систематизации и фотодокументация образцов;
• Изготовление аншлифов, пластинок, выделение и отбор монофракций сульфидных минералов проводилось в ИГАБМ СОРАН, ИГГД РАН, ресурсном центре центре СПбГУ «Геомодель» и на кафедре геохимии;
• Химический состав минералов определен на растровом оптическом электронном микроскопе-микроанализаторе SEM-501 в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель» (аналитики Власенко Н.С., Шиловских В.В.);
• Оценка P-T условий проводилась на основе термобарогеохимических исследований на термокамере, установленной на столике микроскопа ПОЛАМ Р-211 и с помощью геотермометра Г.Куллеруда в термобарогеохимической лаборатории кафедры минералогии, а также на оптическом микроскопе Olympus BX53F в комплекте с термостоликом THMSG-600-ec в ресурсном центре СПбГУ «Геомодель»;
• Состав газов флюидных включений в кварцах трех рудных зон анализировался на рамановском спектрометре Horiba LabRam HR800, в ресурсном центре «Геомодель» СПбГУ (аналитик Бочаров В.Н.);
• Оценка Eh, pH условий выполнена с помощью программы написанной в Visual Basic Application в термобарогеохимической лаборатории кафедры минералогии;
• Изотопный анализ свинца определен на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan MAT261 в лаборатории геохронологии и геохимии изотопов ИГГД РАН (аналитик Саватенков В.М.);
• Изотопный анализ серы выполнен на изотопном масс-спектрометре Finnigan MAT253 в центре изотопных исследований ВСЕГЕИ им.А.П. Карпинского.
Апробация работы. Работа выполнена на кафедре геохимии СПбГУ (г.Санкт- Петербург). Основные результаты работ докладывались на XVII Всероссийской конференции по термобарогеохимии, посвященной 80-летию со дня рождения д.г.-м.н. Ф.Г.Рейфа (г. Улан-Удэ, 2016), на заседании VI Российской молодежной научно-практической школы «Новое в познании процессов рудообразования» (г.Москва, 2016).
Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю к.г.-м.н. Баданиной Е.В.; за предоставленный каменный и фактический материал и обсуждение геологической ситуации района месторождения к.г.-м.н. Анисимовой Г.С. (ИГАБМ СОРАН) и главному геологу КГПП Соколову Е.П. (АО«Якутскгеология»); за возможность проведения термобарогеохимических исследований и термодинамических расчётов и помощь в интерпретации полученных данных к.г.-м.н. Пономаревой Н.И.; за осуществление аналитических работ: микрозондового анализа и рамановской спектроскопии сотрудникам ресурсного центра СПбГУ «Геомодель» Бочарову В.Н., Власенко Н.С., Шиловских В.В.; за определение изотопного состава свинца и помощь в интерпретации изотопных данных к.г.-м.н. Саватенкову В.М.
В результате выполненных исследований: анализа минеральных парагенезисов и изучения флюидных включений, стабильных изотопов и термодинамических расчётов были установлены условия образования золоторудной минерализации месторождения Бодороно в Южной Якутии.
Были выделены три минеральные ассоциации, которые вероятно отражают стадийность в генезисе золоторудной минерализации.
Так, для ранней (?) гематит-магнетитовой и пирротин-пиритовой минеральной ассоциации месторождения характерны следующие минералы: пирит, пирротин, гематит, магнетит и анкерит. Эта ассоциация возникает при температуре порядка 300оС и, судя по данным расчёта минеральных равновесий, в относительно щелочной среде (pH порядка 5,5) и восстановительной (Eh порядка -0,6В) обстановке.
Главная золото-сульфидная минеральная ассоциация характеризуется следующим минеральным составом: галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, самородное золото. В кварцах среднего этапа был обнаружен следующий состав газов: СО2 - 68,4%, СН4 - 31,6%. Температура и давление, соответствующие формированию этой ассоциации соответствуют: 300оС и 1,5 кбар. Расчёт устойчивости ассоциации сульфидной минерализации второго (?) этапа PbS+FeS2+CuFeS2+ZnS показал, что область их совместного сосуществования находится в интервале по рН от 4 до 5,5, а по Eh - от 0,2 до -0,3 В.
Золото-висмутовая ассоциация содержит следующие минералы: самородное золото, теллуровисмутит, тетрадимит, ширмерит. Термобарогеохимические исследования включений в кварце позднего этапа позволили определить температуру и давление минералообразования, которые соответствуют: 1500 С и 0,5 кбар. В кварцах здесь обнаружены: СО2 - 95,2%, N2 - 2,9% и СН4 - 1,9%. Оценка условий образования минералов третьего этапа выполнена для ассоциации Bi2Te3+Bi2Te2S для температуры 150оС и также учтено присутствие метана и жидкой углекислоты во включениях в кварце. Исходя из этих данных, были оценены условия равновесные для данных компонентов: рН - от 3 до 3,5 Eh - от 0 до 0,2 В.
Таким образом, проведенные исследования показали, что образование золото-сульфидной минерализации месторождения Бодороно происходит при температуре порядка 300оС и давлении 1 кбар. По сравнению с безрудной гематит-магнетитовой и пирротин-пиритовой (ранней?) ассоциацией, для которой характерны относительно щелочные (pH порядка 5,5) и восстановительные (Eh порядка -0,6В) показатели среды на этом этапе минералообразующая среда становится слабокислой (pH = 4-5,5) и относительно восстановительной (Eh от 0,2 до -0,3В). В составе газов значительная роль здесь принадлежит CH4 и СО2. На позднем (?) этапе формирования золото-висмутовой ассоциации температура и давление понижаются до 150 оС и 0,5 кбар соответственно. Растворы становятся нейтральными и ещё более кислыми (рН до 3,5-4). В составе газов преимущественно присутствует CO2. Активность серы закономерно возрастает на золото-сульфидном этапе.
Источник золоторудного вещества был оценён по изотопному составу свинца в сульфидах (пирит, галенит, сфалерит) из трёх рудных зон месторождения Бодороно. Изотопный состав свинца отражает процесс смешения между двумя компонентами: древний компонент, представляющий собой вещество вмещающих пород и более молодой компонент, представляющий собой вещество этих же пород, но претерпевшее перекристаллизацию в поздний этап эндогенной активизации. Таким образом, формирование золото-сульфидной минерализации предположительно связано с позднемезозойской тектоно-магматической активизацией, при этом вмещающие породы имеют раннеархейский возраст. При этом наиболее значимыми масштабы ремобилизации вещества были на участке третьей рудной зоны, представленной образцом пирита 6-К-16, поскольку изотопные характеристики Pb в этом образце наиболее близки к составу архейской коры в мезозойский период её эволюции. Смещение изотопных характеристик Pb в более древний период обусловлено тем, что изотопный состав Pb в исследуемых сульфидах формировался при участии Pb, переотложенного из сульфидов более ранней протерозойской генерации и Pb, представляющего собой продукт полной гомогенизации свинца между различными минералами архейских пород в мезозойское время. Результаты изучения свидетельствуют о том, что рудное вещество на месторождении не связано с глубинным мантийным источником, а является результатом перераспределения рудного вещества в пределах вмещающих пород, индуцируемого циркуляцией растворов.
Сера из галенита имеет изотопный состав которой располагается в области величин 6S34 = -2,2%о. Этот факт указывает на то, что флюид, участвовавший в образовании золоторудного месторождения Бодороно скорее всего извлекает изотопно облегчённую серу из магматического источника. Можно предположить, что флюид отделялся от магмы в глубинных условиях и был восстановительным.
Проведённые изотопные исследования подтверждают гипотезу о магматогенном верхнекоровом происхождении рудного вещества и флюида.
Были выделены три минеральные ассоциации, которые вероятно отражают стадийность в генезисе золоторудной минерализации.
Так, для ранней (?) гематит-магнетитовой и пирротин-пиритовой минеральной ассоциации месторождения характерны следующие минералы: пирит, пирротин, гематит, магнетит и анкерит. Эта ассоциация возникает при температуре порядка 300оС и, судя по данным расчёта минеральных равновесий, в относительно щелочной среде (pH порядка 5,5) и восстановительной (Eh порядка -0,6В) обстановке.
Главная золото-сульфидная минеральная ассоциация характеризуется следующим минеральным составом: галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, самородное золото. В кварцах среднего этапа был обнаружен следующий состав газов: СО2 - 68,4%, СН4 - 31,6%. Температура и давление, соответствующие формированию этой ассоциации соответствуют: 300оС и 1,5 кбар. Расчёт устойчивости ассоциации сульфидной минерализации второго (?) этапа PbS+FeS2+CuFeS2+ZnS показал, что область их совместного сосуществования находится в интервале по рН от 4 до 5,5, а по Eh - от 0,2 до -0,3 В.
Золото-висмутовая ассоциация содержит следующие минералы: самородное золото, теллуровисмутит, тетрадимит, ширмерит. Термобарогеохимические исследования включений в кварце позднего этапа позволили определить температуру и давление минералообразования, которые соответствуют: 1500 С и 0,5 кбар. В кварцах здесь обнаружены: СО2 - 95,2%, N2 - 2,9% и СН4 - 1,9%. Оценка условий образования минералов третьего этапа выполнена для ассоциации Bi2Te3+Bi2Te2S для температуры 150оС и также учтено присутствие метана и жидкой углекислоты во включениях в кварце. Исходя из этих данных, были оценены условия равновесные для данных компонентов: рН - от 3 до 3,5 Eh - от 0 до 0,2 В.
Таким образом, проведенные исследования показали, что образование золото-сульфидной минерализации месторождения Бодороно происходит при температуре порядка 300оС и давлении 1 кбар. По сравнению с безрудной гематит-магнетитовой и пирротин-пиритовой (ранней?) ассоциацией, для которой характерны относительно щелочные (pH порядка 5,5) и восстановительные (Eh порядка -0,6В) показатели среды на этом этапе минералообразующая среда становится слабокислой (pH = 4-5,5) и относительно восстановительной (Eh от 0,2 до -0,3В). В составе газов значительная роль здесь принадлежит CH4 и СО2. На позднем (?) этапе формирования золото-висмутовой ассоциации температура и давление понижаются до 150 оС и 0,5 кбар соответственно. Растворы становятся нейтральными и ещё более кислыми (рН до 3,5-4). В составе газов преимущественно присутствует CO2. Активность серы закономерно возрастает на золото-сульфидном этапе.
Источник золоторудного вещества был оценён по изотопному составу свинца в сульфидах (пирит, галенит, сфалерит) из трёх рудных зон месторождения Бодороно. Изотопный состав свинца отражает процесс смешения между двумя компонентами: древний компонент, представляющий собой вещество вмещающих пород и более молодой компонент, представляющий собой вещество этих же пород, но претерпевшее перекристаллизацию в поздний этап эндогенной активизации. Таким образом, формирование золото-сульфидной минерализации предположительно связано с позднемезозойской тектоно-магматической активизацией, при этом вмещающие породы имеют раннеархейский возраст. При этом наиболее значимыми масштабы ремобилизации вещества были на участке третьей рудной зоны, представленной образцом пирита 6-К-16, поскольку изотопные характеристики Pb в этом образце наиболее близки к составу архейской коры в мезозойский период её эволюции. Смещение изотопных характеристик Pb в более древний период обусловлено тем, что изотопный состав Pb в исследуемых сульфидах формировался при участии Pb, переотложенного из сульфидов более ранней протерозойской генерации и Pb, представляющего собой продукт полной гомогенизации свинца между различными минералами архейских пород в мезозойское время. Результаты изучения свидетельствуют о том, что рудное вещество на месторождении не связано с глубинным мантийным источником, а является результатом перераспределения рудного вещества в пределах вмещающих пород, индуцируемого циркуляцией растворов.
Сера из галенита имеет изотопный состав которой располагается в области величин 6S34 = -2,2%о. Этот факт указывает на то, что флюид, участвовавший в образовании золоторудного месторождения Бодороно скорее всего извлекает изотопно облегчённую серу из магматического источника. Можно предположить, что флюид отделялся от магмы в глубинных условиях и был восстановительным.
Проведённые изотопные исследования подтверждают гипотезу о магматогенном верхнекоровом происхождении рудного вещества и флюида.
