Au-Hg месторождения Сакынджинского рудного района (Северо-восточная Якутия)

А.В. Волков — д.г.-м.н., заведующий лабораторией Геологии рудных месторождений, главный научный сотрудник ИГЕМ РАН.





Введение

Месторождения золота Карлинского типа (МЗКТ) представляет собой крупные метасоматические тела джаспероидов в карбонатных вмещающих породах, которые содержат субмикроскопическое тонкодисперсное золото во вкрапленном пирите или марказите. Месторождения встречаются в рудных узлах (кластерах), сосредоточенных вдоль достаточно протяженных трендов (разломов). Для МЗКТ характерны сходные гидротермальные изменения и рудные парагенезисы: растворение и окремнение карбоната, сульфидизация железа во вмещающих породах, формирование Au содержащего мышьяковистого пирита и марказита происходило в закрытой системе, а позднее в открытой системе — отложение аурипигмента, реальгара и антимонита, минералов таллия.

МЗКТ впервые были установлены, как самостоятельный класс месторождений в 1961 г., хотя несколько месторождений разрабатывались еще в начале 1900-х гг.. В настоящее время насчитывается 88 месторождений в Неваде, США и 30 — в Южном Китае [1]. Рекордным стал 2000 г., когда из МЗКТ Невады было добыто 275 т золота. К 2015 г. производство золота из карлинских руд сократилось почти в 2 раза — до 150 т [2]. Пространственное размещение упомянутых рудных районов с МЗКТ показано на рисунке 1.

Рис. 1. Пространственное размещение районов МЗКТ в Тихоокеанском рудном поясе, по [4] 

1 — границы Тихоокеанского рудного пояса; 2–6 — месторождения (2 — Au в терригенных толщах; 3 — Au-Ag эпитермальные; 4 — Cu-Mo-Au-порфировые; 5 — Sn; 6 — редкометалльные); 7 — плотность верхней мантии (г/см3); 8 — рудные районы с МЗКТ

За пределами Невады, вкрапленные месторождения Au в осадочных породах сосредоточены на юге Китая и встречаются локально по всему миру, в частности, на Балканах. Хотя тектонические обстановки формирования этих месторождений отличаются от Невадийских, вкрапленные месторождения Au в осадочных породах Западно-Циньлинского пояса и области Диан-Цянь-Гуй южного Китая и месторождение Алшар в Козуфском районе Македонии наиболее близки к МЗКТ [1, 3].

В последнем отчете геологической службы США Карлинский и Китайский подтипы месторождений объединяются в рамках одной популяции (класса) — месторождений золота в осадочных толщах («sediment-hosted gold deposits»), которые характеризуются вкрапленным микронным невидимым золотом [3].

Детальные структурно-формационные, стратиграфические, литологические и минералого-геохимические исследования в 1996–1998 гг. на Селенняхском хребте показали, что группа золоторудных проявлений Сакынджинского рудного района (Арбат, Гал-Хая и др.) имеют типоморфные черты МЗКТ в Неваде (Поспелов и др., 2002 г.): карбонатнотерригенные вмещающие породы; структурный контроль минерализации надвигами; метасоматические изменения включают: декарбонизацию, окварцевание (джаспероиды), аргиллизацию и сульфидизацию; геохимические индикаторы Au, As, Hg, Sb, Tl (Волков, Сидоров, 2016 г.). Однако они отличаются от МЗКТ меньшим масштабом; незначительным развитием джаспероидов и аргиллизитов; более широким распространением доломитизация; слабой золотоносностью коры выветривания и зоны окисления рудных тел (Суплецов, Оксман, 2000 г.; Поспелов и др., 2002 г.; Егоров, 2006 г.).

Месторождения (Гал-Хая, Арбат, Пологое) и многочисленные рудопроявления (Au-As-Sb-Hg) расположены в 80 км южнее пос. Депутатский, в междуречье Уяндины и Селенняха, в Арктической зоне Республики Саха (Якутия) (рис. 1).

В настоящей статье рассматриваются результаты изучения геохимических особенностей руд месторождений Сакынджинского рудного района, которые использованы для сравнения с МЗКТ. 

Геология Au-Hg месторождений Сакынджинского рудного района

Тектоническая обстановка МЗКТ в северо-восточной Якутии имеет большое сходство с таковой в Неваде [5]. Верхоянский хребет и Северо-Американские Кордильеры с начала палеозоя входили в континентальное обрамление северной части Тихого океана (рис. 1), имели сходные истории тектонического развития. Накопление типичных шельфовых и склоновых формаций в геодинамических условиях пассивной континентальной окраины, широкое развитие позднепалеозойских надвигов [5], позднеюрско-раннемеловая тектоническая активизация [5], внедрение гранитов Северного батолитового пояса — эти этапы развития Селенняха практически синхронны и идентичны тектонической эволюции Северо-Американских Кордильер. Отличие состоит в том, что в Кордильерах главные (ранний мел) и более поздние (эоцен-олигоцен) сдвиги параллельны визейским надвигам [6, 7], тогда как на Селенняхском хребте они пересекают покровную структуру [5].

Au-Hg месторождения и многочисленные рудопроявления расположены в Калычанской кулисе (рис. 2, с. 24) Селеняхской металлогенической зоны (СМЗ), вытянутой в северо-западном направлении вдоль Омулевского террейна, сложенного преимущественно нижне- и среднепалеозойскими карбонатными и терригенно-карбонатными отложениями, которые несогласно перекрыты верхнеюрскими вулканогенно-осадочными образованиями Уяндино-Ясачненского пояса [8].

Рис. 2. Геолого-металлогеническая карта Калычанской зоны по [9] с дополнениями

С запада и севера СМЗ ограничена Нальчанским и Полоусненским надвигами, по которым палеозойские карбонатные толщи надвинуты и перекрывают мезозойские терригенные породы Полоусненской складчатой зоны. Складчато-надвиговые структуры Селенняхского аллохтонного блока прорваны гранитными массивами Северного батолитового пояса и дайками долеритов позднемезозойского возраста [8].

МЗКТ Сакынджинского района (рис. 2) сосредоточены на полосе длиной около 15 км и шириной 4–5 км вдоль зоны позднепалеозойского надвига, вдоль которого в начале мела сформировалась серия правосторонних сдвигов и сдвиго-взбросов [9, 10]. Раннемеловой гранитоидный магматизм и гидротермальная активность использовали сформировавшуюся структуру для подъема и концентрации рудных компонентов. Рудные тела рассматриваемого района локализованы и в нижней и верхней пластинах [9, 10]. В нижней оруденение локализовано в лудловских джаспероидах — метасоматически измененных калькаренитах и известняках — вблизи зон надвига или сдвигов. В верхней пластине рудные тела приурочены к зонам дробления и оперяющих трещин вдоль крупнейших дислокаций в толще флишоидных калькаренитов (джаспероидов) и серицит-кварц-карбонатных сланцев низов среднего ордовика. Месторождения, как правило, локализованы в сводах и крыльях сжатых коробчатых антиклиналей, разбитых на блоки разноплановыми тектоническими нарушениями. Дорудные дайки субмеридианального простирания представлены диабазовыми порфиритами и габбро-диабазами. Поздние дайки кайнотипного облика образованы эссекситами, камптонитами и мончикитами [8].

Рис. 3. Микроэлементы в рудах Au–Hg месторождений Калычанской металлогенической зоны (Пологое, Арбат) и Карлинского тренда (Карлин, Майкл), нормированные по отношению к средним значениям для верхней коры [11]

Месторождения Арбат и Пологое размещаются вдоль Калычанской системы правых сдвигов (рис. 2), которая разделяет северозападную и юго-восточную зоны складчато-надвиговых дислокаций [9, 10].

Площадь месторождения Арбат совпадает с меридиональным выходом доломитов рябининской свиты верхнего силура, которые слагают тектонический блок (протяженностью 6000 м при ширине 200–500 м), с запада и востока ограниченный взбросо-сдвиговыми разломами.

В составе свиты преобладают массивные доломиты замещения, от мелкозернистых до средне- и крупнозернистых, часто с брекчиевой и брекчиевидной текстурой. Вмещающие породы интенсивно метасоматически изменены (пиритизация, доломитизация, окварцевание, аргиллизация) и сопровождаются геохимическими Au-As-SbHg аномалиями.

На месторождении установлено более 10 рудоносных зон интенсивной трещиноватости, дробления и брекчирования, в которых золотая минерализация ассоциирует с джаспероидами, аргиллизитами, гидроокислами железа, аурипигментом, реальгаром и киноварью. В рудных телах, границы которых определяются только по опробованию, распространена тонкая вкрапленность золота, часто присутствующая в сульфидах.

По химическому составу руды аналогичны вмещающим породам — доломитам рябининской свиты. Метасоматический кварц распространен неравномерно, содержание его достигает 1–2 % и более. Средние содержания золота в рудах 1,07–2,59 г/т [9]. Рудные минералы представлены пиритом, марказитом, антимонитом, киноварью, золотом.

Месторождение Пологое сложено терригенно-карбонатными породами ордовика, которые надвинуты на доломиты силура. Минерализация контролируется Калычанским взбросо-сдвигом северо-восточного направления с оперяющими его субмеридиональными взбросами. Отмеченные разломы имеют крутое юго-восточное падение. В этой зоне разломов выявлены две крупные линзы метасоматически переработанных доломитов рябининской свиты, вмещающих рудные тела с золотосурьмяной минерализацией. По падению и простиранию рудных тел отмечается увеличение мощностей, что обусловлено образованием зон растяжения и брекчирования за счет флексурных перегибов в плоскости разлома. Рудные тела характеризуются крайне неравномерным распределением сульфидной минерализации в виде жил, линз и гнезд. Рудные минералы представлены золотом, антимонитом, пиритом, арсенопиритом.

Геохимические особенности руд

В основу исследований геохимических особенностей руд рассматриваемых месторождений были положены новые данные, полученные методами масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ISP–MS) и рентген-флуоресцентного анализа, которые выполнялись в аналитической лаборатории ИГЕМ РАН (Аналитики А.И. Якушев и Я.В. Бычкова).

Результаты анализа микроэлементов в рудах представлены на диаграмме (рис. 3), где они нормированы по отношению к средним значениям для верхней коры [11].

Как следует из рисунка руды характеризуются явным обогащением халькофильными микроэлементами Au, Ag, As, Sb, Hg и незначительно обогащены Pb и W по сравнению со средними значениями верхней коры [11]. Кроме того, руды месторождения Пологое заметно обогащены Te и Se (рис. 3). Коэффициенты обогащения варьируют от нескольких — до тысяч и сотен тысяч раз (рис. 3), что свидетельствует о геохимическом сродстве микроэлементов и их синхронном участии в рудообразовании. Обогащенность арбатских руд W и Мо, а руд месторождения Пологого Te (рис. 3) может указывать на участие в рудообразовании магматического флюида [12].

Известно, что гидротермальные флюиды, обогащенные Cl, эффективно концентрируют легкие РЗЭ, но бедны тяжелыми РЗЭ, так что значения отношений Hf/Sm, Nb/La и Th/La, как правило, меньше, чем 1; а флюиды, обогащённые F, синхронно концентрируют легкие и тяжелые РЗЭ, у которых значения Hf/Sm, Nb/La и Th/La обычно больше чем 1 [12].

По аналитическим данным, руды изученных месторождений явно обогащены легкими и обеднены тяжелыми РЗЭ (рис. 3), со значениями Hf/ Sm, Nb/La и Th/La значительно меньше 1. Таким образом, можно заключить, что рудообразующие флюиды принадлежали NaCl–H2O гидротермальной системе, обогащенной Cl относительно F [14].

Возможность эффективного использования отношения Y/Ho для оценки происхождения рудообразующих флюидов показана в работах [14].

В изученных рудах значения отношения Y/Ho в среднем составляет 32 и попадает в диапазон отношений, характерных для современных гидротермальных флюидов задуговых бассейнов [14].

Состав и нормированные на хондрит спектры РЗЭ руд месторождения Пологое показаны на рисунке 4а. Аналитические данные позволили установить, что сумма РЗЭ в рудах в несколько раз ниже, чем в хондритах и верхней коре [12]. В спектре РЗЭ изученных руд преобладают легкие «гидрофильные» лантаноиды «цериевой» группы [16, 17]

Нормированные на хондрит — РЗЭ руд образуют слегка наклонные спектры (за исключением пробы пол-471 — кварц-сульфидная жила), которые явно обогащены легкими РЗЭ и обеднены тяжелыми РЗЭ (рис. 4а).

Рис. 4. Распределение РЗЭ в рудах: а — месторождения Пологое (Калычанская зона) и б — Карлинского тренда (Карлин, Майкл), нормированных по хондритам [15]

Eu и Cе аномалии рассматриваются как маркеры окислительно-восстановительной среды. В рудах месторождения Пологое установлены отрицательные аномалии (δCe = 0,44) и (δEu = 0,79), указывающие на кислую среду рудоотложения [12].

Заключение

В заключении отметим, что изученные геохимические особенности поведения микроэлементов и РЗЭ в рудах позволяют сделать ряд выводов. Полученные результаты указывают на связь рудообразования с метасоматическими изменениями вмещающих карбонатно-терригенных толщ, которые могли служить основным источником микроэлементов и РЗЭ для рудообразующих флюидов.

Руды изученных месторождений Калычанской зоны и Карлинского тренда (Карлин и Майкл) характеризуются сходным набором геохимических индикаторов: Au, As, Hg, Sb (рис. 3). Вместе с тем сакынджинские руды заметно обеднены Tl и Ba (рис. 3).

В рудах месторождения Пологое выявлены отрицательные аномалии европия и низкие концентрации суммы редкоземельных элементов, что характерно для метаморфогенных флюидов [12]. Обогащенность W, Mo и Те говорит об участии в рудообразовании магматического флюида, который мог накладываться на раннюю метаморфогенную минерализацию [12].

Наклонные и пологие участки спектра РЗЭ руд месторождения Пологое сходны с таковыми для руд месторождений Карлинского тренда (рис. 4б). Полученные результаты корреспондируют с метаморфогено-магматогенной моделью формирования МЗКТ [19].

Сходство геохимических особенностей руд невадийских и сакынджинских МЗКТ подтверждает высокие перспективы открытия крупных месторождений в этом арктическом районе Якутии.

Работа выполнена в рамках темы Госзадания ИГЕМ РАН.

1. Волков А.В., Сидоров А.А. Геолого-генетическая модель месторождений золота Карлинского типа // Литосфера. 2016. № 6. С. 145–165.
2. Mineral commodity summaries 2019: U.S. Geological Survey. 2019. 196 p.
3. Berger V.I., Mosier D.L., Bliss J.D., Moring B.C. Sediment-Hosted Gold Deposits of the World-Database and Grade and Tonnage Models. Open-File Report 2014-1074, June 2014, Virginia, Reston: U.S. Geological Survey. 2014. 46 p.
4. Волков А.В., Галямов А.Л. Геофизическая модель земной коры, геодинамические обстановки и перспективы открытия месторождений золота Карлинского типа в арктической зоне Республики Саха (Якутия) // Арктика: Экономика и Экология. 2020. Т. 37. № 1. C. 82–94.
5. Поспелов И.И., Буянкин А.Г., Краснов А.Н. Геодинамические условия формирования и перспективы поисков золоторудных месторождений типа Карлин в северо-восточной Якутии // Вестник Госкомгеологии РС(Я). — 2002. — № 2. — С. 14–18.
6. Cline J.S., Hofstra A.H., Muntean J.L., Tosdal R.M., Hickey K.A. Carlin-Type Gold Deposits in Nevada: Critical Geologic Characteristics and Viable Models // Econ. Geol. 100th Anniversary Volume. Ed. by J.W. Hedenquist, J.F.H. Thompson, R.J. Goldfarb, J.P. Richards. Society of Economic Geologists, — 2005. — P. 451–484.
7. Emsbo P., Hofstra A.H., Launa E.A. Origin of highgrade gold ore, source of ore fluid component, and genesis of the Meikle, and Neighboring Carlin-type deposits, Northern Carlin trend, Nevada. Econ. Geol. — 2003. — Vol. 98. — P. 1069–1105.
8. Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия) // Под ред. Л.М. Парфенова, М.И. Кузьмина. М.: МАИК «Наука/ Интерпериодика», 2001. 571 с.
9. Егоров А.Ю. Золотое оруденение карлинского типа на северной и восточной окраинах сибирской платформы // Региональная геология и металлогения. 2006. № 27. C. 88–102.
10. Третьяков Ф.Ф., Прокопьев А.В., Васильев Д.А. Тектонические условия образования структур Сакынджинского рудного района (Селенняхский кряж, Восточная Якутия) // Отечественная геология. 2013. № 5. С. 58–67.
11. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция. М.: Мир, 1988. 384 c.
12. Kun L., Ruidong Y., Wenyong Ch. et al. Trace element and REE geochemistry of the Zhewang gold deposit, southeastern Guizhou Province, China // Chin. J. Geochem. 2014. V. 33. P. 109–118.
13. Oreskes N., Einaudi M.T. Origin of rare-earth element enriched hematite breccias at the Olympic Dam Cu-U-Au-Ag deposit, Roxby Downs, South Australia. // Econ. Geol. 1990. V. 85. № 1. P. 1–28. 14. Jones В., Manning D.A.C. Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones // Chem. Geol. 1994. V. 111. P. 111–129.
15. McDonough W.F., Sun S.S. The Composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. Vol. 120. P. 223–253.
16. Жариков В.А., Горбачев Н.С., Латфутт П. и др. Распределение редкоземельных элементов и иттрия между флюидом и базальтовым расплавом при давлениях 1–12 кбар (по экспериментальным данным) // ДАН. 1999. Т. 366. № 2. С. 239–241.
17. Минеев Д.А. Лантаноиды в рудах редкоземельных и комплексных месторождений. М.: Наука, 1974. 237 с.
18. Monecke T., Kempe U., Gotze J. Genetic significance of the trace element content in metamorphic and hydrothermal quartz: a reconnaissance study // Earth. Planet. Sci. Lett. 2002. V. 202. P. 709–724.
19. Muntean J.L., Cline J.S., Simon A.C., Longo A.A. Magmatic hydrothermal origin of Nevada’s Carlintype gold deposits // Nature Geosc. 2011. № 4. Р. 122–127.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 4 (62)/декабрь 2023 г.