Карлинский тип месторождений золота
Введение
В последнее время остро дискутируется вопрос: почему в мире был открыт только единственный крупный район в Неваде — второй по запасам металла после Витватерсранда в ЮАР, который содержит многочисленные месторождения золота Карлинского типа (МЗКТ)? Широко обсуждаются в связи с этим вопросом гипотезы происхождения МЗКТ. Отметим, что на территории России и в странах СНГ месторождений, уверенно относимых к МЗКТ, также не было открыто.
Суммарные запасы золота в рудном районе Карлин (провинция Бассейнов и Хребтов, рис. 1) оцениваются более 6 тыс. т [14], ежегодная добыча золота из месторождений этого типа в последние годы превышает 160 т — составляет около 6 % мировой добычи, что делает США четвертым производителем золота в мире. Карлинский тип месторождений 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, сосредоточенных вдоль достаточно протяженных трендов (разломов) и контролируются структурно и стратиграфически.
Рис. 1. Размещение МЗКТ в Северной Неваде [14]. Показаны положение пяти главных кластеров МЗКТ и абсолютный возраст минерализации (Min) и магматизма (Mag), а также окраина погруженного кратона (на основе изотопии стронция), среднетретичные магматические фронты (относительно Южной Невады, с обозначенным временем Myr — млн лет), положение древних активизированных разломов и восточное продолжение надвика Робертс Мунтан
Они впервые были установлены, как самостоятельный класс месторождений в 1961 году, хотя несколько месторождений разрабатывались еще в начале 1900-х годов. Затем последовала череда открытий аналогичных месторождений, число которых в Неваде к 2000 году превысило 100 объектов [11]. Этот же год стал рекордным в США по добыче золота из МЗКТ (275 т, рис. 2). Появился и прочно вошел в употребление термин «месторождения золота Карлинского типа». К 2011 году производство золота из карлинских руд сократилось до 172 т (рис. 2). Запасы и содержания золота широко варьируют как в рудных узлах, так и в МЗКТ (рис. 3).
Геолого-разведочные работы за 50 лет значительно увеличили размеры кластеров с МЗКТ и вместе с развитием рудников, показали, что месторождения этого типа встречаются в узлах или линейных группах (трендах) и что небольшие по площади районы могут иметь значительные ресурсы на глубине. Десять месторождений в Карлин, Гетчел и Кортец трендах содержат более 150 т Au, а четыре месторождения — более 300 т (рис. 3).
Рис. 2. Динамика добычи золота из МЗКТ (по данным геологической службы штата Невада, 2011 г.). Одна тройская унция = 31,1034768 г
Типизация месторождений МЗКТ
В мире известно много месторождений с геологическими особенностями, сходными с МЗКТ, однако эти месторождения — продукты других хорошо изученных гидротермальных систем разных типов [7]. Определенным сходством с МЗКТ обладают дистальные вкрапленные месторождения, ассоциирующие с порфировыми Cu-Mo-Au системами, такие как Лонг Три и Мариголд (Невада), Мелко и Барни Каньон (Юта), Бау (Малайзия), Месел (Индонезия), Зачуран (Иран) и др. Очень похожи на МЗКТ дистальные вкрапленные месторождения, связанные с интрузивами гранитоидов (Бэд Мунтан, Невада, Брювери Крик, Канада и Донлин Крик, Аляска и др.), а также эпизональные и вкрапленные орогенные месторождения (Форстевил, Австралия, и др.). На сходство с МЗКТ золотосульфидных месторождений вкрапленных руд (Майского, Олимпиадинского и др.) в России указывали Ю.И. Новожилов, А.М. Гаврилов (1999 г.), А.В. Волков и др. (2002 г.) и др.
Рис. 3. МЗКТ на диаграмме содержание-запасы [7]. Квадратами выделены МЗКТ с запасами выше 150 т золота, а треугольниками главные рудные районы: EU — Эврика, GB — Голд Бар, GT — Гетчел тренд, JC — Жерит Каньон, NST — Северный Карлин тренд, SCT — Южный Карлин тренд
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-Кинлинского пояса и области Диан-Цянь-Гуй Южного Китая и месторождение Алшар в Козуфском районе Македонии наиболее близки к МЗКТ [18, 3].
По многим объектам в мире высказываются противоположные версии относительно того, Карлинского типа это месторождение или только похоже на него или оно относится к другому типу месторождений золота в осадочных породах. Такая дискуссия ведется и по месторождению Воронцовскому, расположенному на Урале [4].
|
№ п/п |
Характерные черты МЗКТ |
| 1 |
Сформированы от 42 до 34 млн л. корреспондируют изменению режима сжатия на растяжение и реювенации магматизма в северной Неваде |
| 2 |
Встречаются в кластерах вдоль древних, реактивированных рифтовых структур фундамента в нижней плите регионального надвига |
| 3 |
Сходные гидротермальные изменения и рудные парагенезисы: растворение и окремнение карбоната, сульфидизация железа в породах, формирование Au содержащего мышьяковистого пирита и в конце, в открытой системе отложение аурипигмента, реальгара и антимонита. Геохимический профиль руды — Au-Tl-As-Hg-Sb-(Te), с низким Ag и полиметаллами |
| 4 |
Не кипевшие рудные флюиды ранжированные от ~180 до 240оC и имевшие низкую соленость (в основном <6 wt % NaCl eq.) и CO2-содержащие (<4mol%); иллит и местами каолинит указывают на кислые флюиды |
| 5 |
Формирование на глубине <3 км. Ореол минералогической и геохимической зональности <5–10 км в шириной и <2 км по вертикали предполагает минимальный температурный градиент. Не известна одновозрастная медно-порфировая, скарновая и удаленная Ag-Pb-Zn минерализация в кластерах МЗКТ |
Табл. 1. Характерные черты МЗКТ в Неваде [14]
Эти дискуссии не просто академические споры, они преследуют важное практическое значение, так как правильное определения МЗКТ прямо указывает на высокий потенциал объекта и на методику геолого-разведочных работ для его оценки. Неправильная оценка типа месторождений приводит геологов к поискам МЗКТ в геологических обстановках, где они не встречаются. Главные отличительные признаки МЗКТ, установленные в ходе подробного сравнения пяти основных трендов (Карлин, Гетчел, Батлемунтан-Эврика, Жерит Каньон и Аллигатор Ридж, см. рис. 1) в штате Невада, приведены в таблице 1 [14].
Cтруктурный контроль МЗКТ
МЗКТ распространены в области, подстилающейся архейской корой или смешенной палеопротерозойской и архейской переходной корой, залегающей между краем рифтовой континентальной окраины и в значительной степени нетронутыми породами кристаллического фундамента. Область МЗКТ, кроме того, подстилается мощной от неопротерозойской до кебрийской толщей терригенных пород, связанных с рифтами, которые поставляли металлы и серу в месторождения, что вытекает из интерпретации Pb изотопных данных для сульфидных минералов рудной стадии [22].
Рис. 4. Геологический разрез рудной зоны месторождения Карлин [7]
Распространение МЗКТ в СевероЦентральной Неваде приурочено к сети основных разломов фундамента, которые заложились еще во время неопротерозойского рифтогенеза [21]. Главные МЗКТ контролируются 330°– 350°– и 290°–310° разломами и складками, которые интерпретируются как унаследовавшие сеть древних разломов континентального рифтогенеза. Проникающая в фундамент система разломов имела решающее значение для формирования МЗКТ, своим влиянием на последующие сбросы, надвиги, тектонические деформации, магматизм и гидротермальную деятельность, и играла роль каналов, собирающих и подводящих глубинные флюиды.
Миогеосинклинальная — образовавшаяся на шельфовом склоне толща содержит большую массу тонкослоистых, сульфидизированных и углеродистых доломитовых илистых известняков и мергелей — первичных вмещающих пород большинства МЗКТ, включая и все известные гиганты. Растворение карбонатов во время рудообразования привело к потере объемов и увеличению проницаемости пород; окварцевание и частичное выщелачивание доломитовых зерен создало проницаемую зернистую, джаспероидную структуру в породе, доступную для золотоносных флюидов и весьма благоприятную для образования карлинских руд [7].
Палеозойские синседиментационные разломы, вызванные резким ограничением и изменением мощностей осадочных фаций, благоприятны для локализации сингенетических Au и баритовых месторождений, а также рифтовых базальтов [9]. Эта система параллельных разломы, вероятно, унаследовала сеть основных разломов фундамента. Разломы реактивировались во время осадкообразования или в ходе тектонического растяжения. Деформации мягких осадков и оползневые склоновые брекчии привели к повышению проницаемости и первичной пористости вдоль зон этих разломов, что способствовало притоку флюидов в известковые породы лежачего бока и образованию первичной диагенетической вкрапленной сульфидной минерализации [6].
Рис. 5. Изображения и анализы пирита рудной стадии месторождения Туркиоз Ридж [14], модифицирован: а — сканированная электронная микрофотография руды, состоящей из кварца (Q), каолинита (К) и пирита (Р); б — электронное изображение пирита, показывающее дорудное ядро и кайму рудного этапа, и положение LA-ICP-MS пересечения; в — результат LA-ICP-MS пересечения, показывает значительное увеличение микроэлементов от ядра к кайме. Отсчет прямо связан с содержаниями анализируемых изотопов и выявил внутреннюю кайму с высокими содержаниями Au, Tl, Hg, Cu и Te и другую узкую кайму с высокими содержаниями Au, Tl, Hg, Cu и Sb
Главный вмещающий МЗКТ блок — нижняя плита надвига Робертс Мунтан, заложившегося во время антлеровского орогена. Большинство гигантских МЗКТ залегают в пределах 100 м от надвига или его проекции. Мелкие месторождения, наоборот, встречаются к востоку от аллохтона Робертс Мунтан, где региональные палеозойские надвиги отсутствуют. Надвиги служили экранами любым восходящим флюидам. Непроницаемые мелкозернистые терригенные толщи были надвинуты на проницаемые карбонатные пласты. Создавшиеся таким образом структурные ловушки распределяли восходящие рудообразующие флюиды по латерали. В противном случае флюиды могли отложить золото на протяженном вертикальном интервале (>1 км) или сбросить его вблизи поверхности, как, например, в районе Аллигатор Ридж [15].
Палеозойское сжатие привело стратифицированные толщи к имбрикации в изоклинальные складки и надвиговые пояса северо-западного простирания [13]. Инверсия в результате структурных поднятий (двойные погруженные антиклинали, купола), некоторые из которых впоследствии выступали в качестве участков осаждения для золотосодержащих растворов. После эксгумации последние представляют собой эрозионные окна в терригенных толщах аллохтона Антлер, а окно Лин в Карлинском тренде наиболее известный пример [7].
Три крупнейших района МЗКТ (Северный Карлин тренд, Гетчел и Пайплайн-Кортес) пространственно связаны с юрскими и/или меловыми дорудными плутонами. Небольшие штоки и многочисленные дайки также присутствуют. Эти тела локализовались вдоль существующих систем разломов в каждом районе, которые впоследствии контролировали рудообразующие флюиды. Широкое присутствие интрузивных массивов в обильной сети разломов указывает на то, что проницаемая структура архитектуры разломов и трещин вокруг МЗКТ существовала до рудообразования [7].
|
Элементы ( г/т ) |
Алшар | Карлин | |||
|
Кремнистые руды в доломитах |
Джаспероидная руда |
Сурьмяный джаспероид |
Кремнистая руда в доломитах |
Мышьяковая руда в доломитах |
|
| Au | 3,81 | 3,75 | 4,20 | 7,12 | 61,35 |
| Ag | 3,92 | 0,30 | 4,48 | 0,56 | <0,5 |
| As | 7 900 | 6 500 | 7 800 | 1750 | 11100 |
| Sb | 2 500 | 580 | 69 000 | 250 | 115 |
| Tl | 30 | 430 | 950 | <3 | 150 |
| Hg | 13 | 12 | 7.3 | 20 | 200 |
| Cu | 5 | 5 | н/а | 50 | 50 |
| Pb | 5 | 10 | н/а | <7 | <7 |
| Zn | 25 | 30 | н/а | 119 | <5 |
| Ba | 110 | н/а | н/а | 520 | 800 |
Табл. 2. Содержание золота и других элементов в рудах месторождений Алшар и Карлин [17]
Характеристика месторождений и рудных тел
Руды МЗКТ, как уже отмечалось, представляют собой Au-содержащий и обогащенный микроэлементами мышьяковистый пирит, образующий метасоматические тела замещения в карбонатных вмещающих породах. Для месторождений характерны: табличные, стратиформные, морковковидные, Т-образные, неправильной формы рудные тела. Морфологические особенности рудных тела обусловлены формой локальных зон пористости и проницаемости, которые образовались в результате благоприятных литологических особенностей в сочетании с крутыми и пологими разломами.
МЗКТ обычно вытянуты в северном или северо-западном направлении — параллельно крутопадающим разломам, хотя пересечения с северо-восточными крутопадающими разломами в ряде случаев также влияет на их морфологию. Встречаются рудые тела длиной до 3 км по простиранию и более 1 км по вертикали, хотя они обычно и прерывистые. Рудные тела, как правило, расположены под непроницаемым экранирующим горизонтом, а лучшие сорта руды концентрируется под куполами или антиклиналями, где крутопадающие структуры служили подводящими каналами.
В одних МЗКТ, хотя магматические породы и присутствуют, но факты, позволяющие генетически связать рудные флюиды с одновременной эпизональной магмой, отсутствуют. Дорудные юрские до третичных дайки и силы внедрялись вдоль структурных путей, которые впоследствии выступали в качестве подводящих каналов [20]. В других месторождениях дайки и силы сами служили рудоподводящими каналами, во многом благодаря глинистым изменениям [9]. Такие особенности — результат корреляции рудных зон с древними магматическими телами. Дайки, силы и/или интрузии приблизительно одновременные с минерализацией были установлены в некоторых, но не во всех районах. Там, где такие интрузивные породы присутствуют, например в Карлинском тренде и в Жерит Каньоне [10], рудные минералы и зональность околорудных изменений не связаны с магматическими породами. Минеральные ассоциации, такие как эоценовые скарны и полиметаллические руды замещения, которые можно было бы ожидать здесь, в связи интрузивным магматизмом не были идентифицированы, несмотря на глубокое бурение.
Рис. 6. Выходы битуминозных пород в борту карьера крупнейшего в Карлинском тренде месторождения золота Голд Страйк (фото С.Ф. Стружкова)
Минералогия и геохимия МЗКТ отражают ассоциацию Аи с As, Sb, Tl, Ba, Hg в предпочтении к цветным металлам и Ag (табл. 2). Большинство Au отложилось с минералами главной рудной стадии, в том числе Au-содержащими мышьяковистыми пиритом и марказитом, кварцем, каолинитом, диккитом и иллитом. Эти минералы — мелкозернистые и обычно по объему незначительные [11] по сравнению с реликтовыми минералами вмещающих пород, которые включают кварц, слюды и глинистые минералы, доломит, кальцит, пирита, а также различные формы углерода. Однако в богатых рудных телах или месторождениях (например, Майкл, Дип Стар) рудных гидротермальных минералов больше, чем породных [9].
Минералы позднерудного этапа, как правило, макроскопические, образовавшиеся в пустотах или сквозных трещинах, когда гидротермальные системы охладились, и среди них обычно преобладают кальцит, пирит и/или марказит, кварц, аурипигмент, реальгар и антимонит, причем реальгар и кальцит обычно осаждаются последними.
Другие минералы, в том числе галхаит, флюорит, киноварь, сфалерит и теллуриды, а также микроэлементы, присутствуют в некоторых месторождениях [11]. Барит как позднерудный минерал обилен и пространственно связан с рудами на месторождении Рейн. В других месторождениях по времени отложения барит пострудный, как и некоторые кальцитовые жилы. Кистевидный пирит и/или марказит и сфалерит с низкими значениями δ34S — пострудный и супергенный по происхождению.
В МЗКТ выделяют четыре промышленных типа золотых руд [16]:
- сурьмяная золотосодержащая джаспероидная руда (+Au+As+Tl);
- кремнистая золотая руда (+Au+Sb+Tl);
- мышьяковая золотая руда (+Tl+Hg+Sb+Au);
- таллиевая руда.
Гидротермально-метасоматические изменения
Гидртермально-метасоматические изменения вмещающих пород широко развиты на МЗКТ. Интенсивность изменений на разных участках одного месторождения весьма неравномерная. Выделяются следующие типы метасоматических преобразований: декарбонизация, окварцевание, аргиллизация и доломитизация. На рисунке 4 (стр. 119) показан пример, иллюстрирующий пространственное взаимоотношение между рудной зоной и околорудными изменениями вмещающих пород на месторождении Карлин.
Декарбонизации в пределах МЗКТ подвергаются карбонатные толщи — известняки, мергели и доломиты. Вынос кальцита из породы сопровождается отложением кварца, формирующим джаспероиды, и аргиллизацией. Интенсивную декарбонизацию в некоторых месторождениях продуцируют брекчии коллапса, в результате значительно повышаются пористость, проницаемость и реакция флюид-порода приводит к образованию богатой руды [9].
Второй распространенный процесс, связанный с декарбонизацией, — образование доломитового песка. Этот процесс сопровождает окварцевание, особенно третичных доломитов. В результате коррозии доломитов гидротермальными растворами образуется своеобразный доломитовый песок вместе с пятнами и корками окислов железа и зелеными и желтыми вторичными минералами [16].
Окварцевание. Интенсивность окварцевания в пределах МЗКТ варьирует от слабой до образования джаспероидов по всем типам карбонатных пород. Окварцованные породы образуются в результате метасоматического замещения пород вдоль разломов и зон трещиноватости различных направлений. Содержащие кремнезем гидротермальные растворы также двигались вдоль тектонически подготовленных зон и вдоль стратиграфических горизонтов благоприятных по проницаемости и особенностям химического состава в дотретичных и третичных карбонатных толщах. Конечным продуктом этих изменений были штокверки и слабо окварцованные зоны трещиноватости.
Для джаспероидов обычны брекчиевая текстура, кварцевые жилы и тонкие прожилки. Джаспероиды состоят из тонкозернистого микрокристаллического кварца, который маскирует текстуру первичных карбонатных вмещающих пород. Хотя джаспероиды достаточно обычны для карбонатных толщ в МЗКТ, однако в некоторых месторождениях более широко развиты слабо окварцованные вмещающие породы.
Зона вторичного окисления достаточно широко проявлена на МЗКТ. Продукты окисления включают: вторичные окислы и гидроокислы железа, сформировавшиеся по сульфидным рудам, и глинистые минералы гумидного облика — по вулканогенно-осадочным породам. В результате окисления сульфидов в МЗКТ происходит высвобождения упорного золота, увеличение его размеров и, следовательно, появляется возможность его извлечения цианистыми растворами и методом кучного выщелачивания. Таким образом, изучение зоны окисления МЗКТ — одна из первоочередных задач геолого-разведочных работ.
Золотосодержащий мышьяковистый пирит
МЗКТ, вероятно, наиболее известны своим субмикронным Au, также называемым «невидимым», в богатых микроэлементами пирите и марказите, в которых содержание Au превышает сотни грамм на 1 т. Необходимо отметить, что золото распределено в рудах МЗКТ достаточно равномерно по сравнению с другими типами месторождений (коэффициент вариации около 0,5).
Рис. 7. Генетическая модель МЗКТ [7], модифицирована
Золотосодержащие пирит и марказит встречаются в отдельных зернах, как правило, менее нескольких микрон в диаметре, или в виде узких выделений в более ранних сульфидах. Видимое золото наблюдается локально [9] и интерпретируется как освобожденное и укрупненное в процессе выветривания и окисления пирита рудной стадии или отложенное ранними девонским эксгаляционно-осадочными или более поздними событиями [9].
Пробность упорного тонкодисперсного золота, заключенного в сульфидах, по расчетным данным, близка к 1000 [1]. По данным месбауерской спектроскопии, в большинстве золотосульфидных месторождений вкрапленных руд золото находится в арсенопирите и пирите в виде химически связанного в его структуре или в металлическом состоянии с размером частиц 2 нм [8].
Пирит рудной стадии МЗКТ содержит концентраций Au, достигающие ~ 9000 г/т [19]. В целом содержание золота в руде — функция от концентрации золотосодержащего мышьяковистого пирита рудной стадии. Мышьяк наиболее распространенный элемент в нестехиометрическом пирите; его концентрация в некоторых случаях достигает или превышает ~15 % [19], хотя концентрации от 2 до 8 % — более распространены и As/Au показатель интенсивно варьирует. Подобные Карлинским содержания мышьяка установлены также в древних пиритах, связанных с интрузивами, и в пострудном пирите. Другие микроэлементы в пирите и марказите представлены в диапазоне от ~0,25 до 1,0 % Sb, Hg, Tl, Те и Cu, и переменных, но обычно низких концентрациях Pb, Mo, Zn, Mn , Bi, Ni, W, Ag, и Co [11, 9].
Содержащая металлы кайма зонального пирита (рис. 5, стр. 120) свидетельствует о химии рудообразующего флюида и позволяет предполагать, что ранние растворы содержали высокие концентрации Au. Ранние флюиды на месторождениях Гетчел и Майкл [9] представленны внутренней каймой пирита, содержащей повышенные концентрации As, Hg, Tl, Te, Cu, Pb ± в дополнение к Au. Со временем концентрации большинства металлов снизились. Так, пиритовые каймы, отвечающие флюидам поздних стадий, содержат более низкие концентрации Au и других рудных элементов, содержания некоторых металлов ниже пределов определения, а другие металлы, включая Pb и W, встречаются в повышенных количествах, что интерпретируется как выщелачивание из вмещающих пород [7].
Несмотря на многочисленные исследования, механизм осаждения невидимого золота в пирите МЗКТ до сих пор дискутируется. Изучение просвечивающей электронной микроскопией с высоким разрешением образцов из нескольких МЗКТ [19] позволило определить, что большинство Au в пирите находится в твердом растворе, но наноразмерные частицы Au0 присутствуют, где твердый раствор Au превышает молярный предел растворимости, что является функцией от концентрации As (Au/As >0,02; [19]. Au+1 присутствует в твердом растворе ниже этого предела растворимости. Интерпретация этих результатов показывает, что Au было адсорбировано на пиритовые зерна из рудообразующих растворов недонасыщеных самородным Au [7].
Подавляющее проявление субмикронного Au в обогащенном микроэлементами пирите (рис. 5) предполагает, что единый процесс контролирует образование МЗКТ. Компьютерное моделирование и геохимические исследования [7] показывают, что процессы сульфидизации связаны с рудным комплексом, околорудными изменениями и содержанием золота. Сульфидизация, объясняющая золото в пирите, и отсутствие привноса Fe — вот что характерно для большинства рудных зон [11]. Общее отсутствие видимого золота в МЗКТ и его преобладание в пирите предполагает, что Au соосаждалось и/или адсорбировалось мышьяковистым пиритом с помощью химических реакций на основе уменьшения значений aH2S [19].
Моделирование направления реакции, вместе с результатами изучения ФВ в поздних минералах рудного этапа, показывают что аурипигмент, реальгара и антимонит осаждаются в связи с охлаждением раствора после формирования Au-пирита. Охлаждение до температур выше ~180 °C соответствует образованию джаспероидов с сетчато-друзовой текстурой кварца. При температурах, значительно ниже ~180 °C растворы были бы пересыщены по отношению к кварцу, что приводит к осаждению халцедона или аморфного диоксида кремния [15].
Органический углерод
Черные карбонатные породы встречаются в каждом тренде МЗКТ и обычно вмещают некоторое количество руды [11]. Природный углерод встречается в межзернистых пленках и частицах вдоль осадочных слоев и концентрируется в стилолитах. Углерод также локализован в порах, по трещинам в кварце и кальците жил и прожилков. Породы с высокой концентрацией природного C (~>2 %) отлагались в ограниченных бескислородных бассейнах и имеют потенциал пород – нефтяных источников, в то время как их аналоги с высоким отношением S/C свидетельствуют об эвксинных (придонных) условиях отложения.
Некоторые породы с высокой концентрацией C в Карлин тренде и в районе Аллигатор Ридж свидетельствуют о генерации нефти, миграции и накопление ее в структурных ловушках [12]. В породах ниже аллохтона Робертс Мунтан оба, природный и концентрированный органический углерод, как правило, перезрели для нефтегазообразования и обычно состоят из скрытокристаллического графита. Миграция нефти имела место до внедрения юрских интрузий [9], и температурное моделирование предполагает, что генерирование нефти и последующий катагенез были связаны с развитием аллохтона Робертс Мунтан. Ховстра и Клайн [11] не обнаружили четкой связи между содержанием органического С и содержанием Au в руде. Они также отметили, что большинство рудных тел встречается в породах с низким содержанием С, и заключили, что C играл небольшую или никакую роль в осаждении Au.
На золотосульфидных вкрапленных месторождениях Северо-Востока России четкой корреляции между золотом и содержанием углеродистого вещества в рудах, как и в МЗКТ, не отмечается [2]; наиболее равномерные содержания золота свойственны участкам со средними содержаниями углерода. В процессе рудообразования Сорг выносится или крайне неравномерно перераспределялся внутри зон гидротермально-измененных пород. В частности, содержание Сорг во вкрапленных золотосульфидных рудах Майского месторождения варьируют от 0,08 до 1,44 % [2].
На верхнем уровне земной коры в системах МЗКТ, органические вещества могли быть прямым источником H2S. Органическое вещество поддерживает восстановительные условия флюида, а H2S преобладающая форма S во флюиде, что позволяет гидротермальным растворам собирать и транспортировать Au к местам рудообразования [11]. Во время эксгумации и выветривания месторождений углерод извлекает кислород из супергенных флюидов, так что анклавы углеродистых руд и пород были локально сохранены (рис. 6).
Глубина рудообразования
Отсутствие доказательств кипения флюидов показывает, что диапазоны минимальных глубин образования составляют ~1,7 до 6,5 км, а максимальная глубина, вероятно, не превышала от 5 до 8 км. Последние трековые исследований апатита дают оценки, которые соответствуют меньшим глубинам, чем по данным изучения ФВ. Эти данные свидетельствуют о том, что современный уровень эрозии поверхности лежит ~1 до 2 км ниже эоценовой эрозионной поверхности. В совокупности данные ФВ, апатит-трек моделирование, текстуры джаспероидов и геологические реконструкции показывают, что верхние уровни МЗКТ образовались в диапазоне глубин от ~0,3 до ~3 км, а более глубокие уровни некоторых месторождений формируются не глубже 5 км [15].
Генетическая модель МЗКТ
Модели формирования МЗКТ можно разделить на три группы, две из которых предполагают их амагматичность: 1) переотложения и/или бассейновая; 2) метаморфогенная (орогенная); и 3) магматическая. Все три потенциально продуцируют джаспероиды в карбонатсодержащих породах при низких температурах. Открытие и детальное изучение в Неваде месторождений с новым, так называемым удаленновкрапленным золотосеребряным типом оруденения, дало новый импульс в развитие магматической модели формирования МЗКТ.
В результате крупного обобщения [7], на основе сходства всех месторождений МЗКТ в штате Невада была предложена следующая генетическая модель их формирования (рис. 7), которую можно отнести к 3-й группе. Как отмечалось ранее, в эоцене астеносфера вновь появилась в основании литосферы Северной Америки, когда пологий слэб плиты Фаролон обрушился в мантию. Это событие генерирует высококалиевый известковощелочной магматизм, охвативший южную часть района распространения МЗКТ ~42 млн лет назад.
Поскольку слэб плиты Фаралон перестал существовать, мафические мантийные магмы проникали в нижнюю кору, генерируя ее частичное плавление и передавая полученные из мантии летучие вещества с ювенильной изотопной подписью в кору. Связанные с региональным метаморфизмом летучие вещества, включая и Au, были поглощены возникшим нижнекоровым расплавом. Быстро растущий расплав в конце концов достиг точки насыщения летучими веществами и выделил гидротермальные флюиды, которые могли транспортировать Au в бисульфидных комплексах.
Последние, с возможной подпиткой метаморфическими флюидами, продолжали двигаться вверх и развиваться композиционно, извлекая попутно из вмещающих пород и растворяя в себе различные компоненты. Au вместе с As, Sb, Hg, S и небольшими количествами других металлов, такими как Pb, могло быть извлечено из неопротерозойских пород, в частности из глинистых пластов.
Когда утолщенная верхняя кора стала расширяться, водные гидротермальные флюиды мигрировали и поднимались вдоль глубинных сквозных разломов, связанных с вновь открывшимися протерозойскими рифтогенными структурами. Реакции между углеродистыми, сульфидизированными и баритсодержащими карбонатными породами и восходящим потоком флюидов могли привести к возрастанию концентрации H2S, тем самым увеличивая насыщенность флюида Au.
В Северном Карлинском тренде восходящий поток Au-флюидов по времени совпал с переходом от раннего широкомасштабного расширения к стадии вращения разломов. Рудоносные флюиды, как представляется, поднимались выше, достигая до топографических максимумов, возможно, в связи с термальным разогревом верхней части земной коры (на глубине 6–10 км) плутоническими очагами.
В большинстве районов рудные флюиды были разбавлены глубоко конвектирующими метеорными водами. Рудоносные флюиды накапливались в областях пониженных напряжений (тектонических релаксаций) вдоль границ более ранних юрских и меловых штоков и в структурных ловушках, где были сосредоточены водоупоры, способствуя повышенной реакции флюид/порода. Активные флюиды декарбонатизировали и аргиллизировали вмещающие породы, увеличивая их пористость и проницаемость, выявляли и сульфидизировали доступное Fe из вмещающих пород.
Осаждение пирита уменьшало aH2S в рудном флюиде, тем самым вызывая соосаждение или адсорбцию золота и других металлов из дисульфидных комплексов. Au было зафиксировано в богатых микроэлементами пиритах, в виде субмикронных частиц самородного Au или структурно связанного Au. Возможно, снижение притока рудных флюидов и вовлечение метеорных вод в системы вызвало смешивание флюидов, их охлаждение и осаждение минералов поздней рудной стадии.
Металлы, полученных из местных терригенно-кремнистых и карбонатных пород, образовали минералы поздней рудной стадии и внешней каемки пирита. Поздние кальцитовые жилы сформировались над месторождениями или наложились на минерализацию рудной стадии, когда активный флюид был нейтрализован. Остаточные, разбавленные, низкотемпературные флюиды на выходах рудных зон локально сформировали безрудные джаспероиды.
В относительно недавней статье [14] изложенная выше модель получила дальнейшее развитие. Авторы отмечают, что хотя характеристики месторождений Карлинского типа хорошо изучены, но общепринятое объяснение их генезиса отсутствует. В данной статье дается во многом новая интерпретация известных фактов в пользу магматического источника золота, в которую интегрированы новые данные (микрозондовые анализы рудных минералов и экспериментальные данные по фракционированию металлов, геохронологические и изотопные данные, характеризующие интрузивный магматизм региона). Авторы связывают формирование МЗКТ с переходом от пологой субдукции к возобновлению магматизма в режиме растяжения. Они также полагают, что астеносферный апвеллинг создавал магму, которая производила и накапливала золотоносные флюиды на глубинах 10–12 км. Поднявшись к поверхности, водные флюиды с повышенными концентрациями сероводорода и высоким отношением золота к меди претерпели фазовые изменения, смешиваясь с метеорной водой. В нескольких километрах от поверхности, флюиды растворяли и сульфидизировали карбонатные толщи, что приводило к отложению золотоносного пирита. Причем золото транспортировалось сероводородными комплексами в газовой фазе флюида. В то же время в модели этих авторов убедительно показано, что МЗКТ могут формироваться и в других системах и обстановках, в частности в орогенной и порфировой, как эпизональные месторождения. А большое количество и масштаб месторождений Карлинского типа в Неваде — результат уникальной конвергенции специфической геологической обстановки и тектонического импульса, что привело к чрезвычайно эффективному переносу и осаждению золота.
1. Бадалов С.Т. (1972) О причинах возникновения концентрации золота в сульфидных минералах. Узбекский геологический журнал. (2), 75–82.
2. Волков А.В., Сидоров А.А., Гончаров В.И., и др. (2002) Золото-сульфидные месторождения вкрапленных руд Северо-востока России. Геология руд. месторождений. 44(3), 179–197.
3. Волков А.В., Серафимовский Т., Кочнева Н.Т. и др. (2006) Au-As-Sb-Tl эпитермальное месторождение Алшар (Южная Македония). Геология рудн. месторождений. 48(3), 205–224.
4. Мурзин В.В., Сазонов В.Н., Ронкин Ю.Л. (2010) Модель формирования Воронцовского золоторудного месторождения на Урале (Карлинский тип): новые данные и проблемы. Литосфера. (6), 66–73.
5. Новожилов Ю.И. Гаврилов А.М. (1999) Золотосульфидные месторождения в терригенных углеродистых толщах. М.: ЦНИГРИ, 220 с.
6. Bloomstein E.I., Massingill G.L., Parratt R.L., et al. (1991) Discovery, geology, mineralization of the Rabbit Creek gold deposit, Humboldt County, Nevada. Geology and ore deposits of the Great Basin. Reno: Geological Society of Nevada, 821–843.
7. Cline J.S., Hofstra A.H., Muntean J.L., et al. (2005) Carlin-Type Gold Deposits in Nevada: Critical Geologic Characteristics and Viable Models. Econ. Geol. 100th Anniversary Volume /eds Hedenquist, J.W., Thompson, J.F.H., Goldfarb, R.J., Richards, J.P. Society of Economic Geologists, 451–484.
8. Genkin A.D., Bortnicov N.S., Cabri L., et al. (1998) A multilevel study of invisible gold in arsenopyrite from four mesothermal gold deposits in Siberia Russian Federation. Econ. Geol. 93(4), 463–487.
9. Emsbo P., Hofstra A.H., Launa E.A. (2003) Origin of high-grade gold ore, source of ore fluid component, and genesis of the Meikle and Neighboring Carlin-type deposits, Northern Carlin trend, Nevada. Econ. Geol. 98 (6), 1069–1105.
10. Hofstra A.H., Snee L.W., Rye R.O. et al. (1999) Age constraints on Jerritt Canyon and other Carlin-type gold deposits in the western United States-relationship to Mid-Tertiary extension and magmatism. Econ. Geol. 94(5), 769–802.
11. Hofstra A.H., Cline J.S. (2000) Characteristics and models for Carlin-type gold deposits. Econ. Geol. 13 (2), 163–220.
12. Hulen J.B., Collister J.W. (1999) The oil-bearing, Carlin-type gold deposits of Yankee basin, Alligator Ridge district, Nevada. Econ. Geol. 94 (6), 1029–1050.
13. Madrid R.J., Roberts R.J. (1991) Origin of gold belts in north central Nevada. Geology and Ore Deposits of the Great Basin, Field Trip Guidebook. Compendium: Reno, Geological Society of Nevada, 927–939.
14. Muntean J.L., Cline J.S., Simon A.C. et al. (2011) Magmatic hydrothermal origin of Nevada’s Carlin-type gold deposits // Nature Geosc. (4), 122–127.
15. Nutt C.J., Hofstra A.H. (2003) Alligator Ridge: A shallow Carlin-type gold district. Econ. Geol. 98 (6), 1225–1241.
16. Percival T.J., Radtke A.S. (1994) Sedimentary rock-hosted disseminated gold mineralization in the Alsar district, Macedonia. Canad. Mineralogist. 32, 649–655.
17. Percival T.J., Radtke A.S., Jancovic S.R. (1990) Gold mineralization of the Carlin type in the Alsar district, Macedonia, Yugoslavia. Proceed. of the Eight Quadrennial IAGOD symposium. Ottawa (Canada), 637–646.
18. Peters S.G. (2002) Geology, geochemistry, and geophysics of sedimentary-hosted Au deposits in P.R. China: U.S. Geological Survey Open-File Report: 02–131, Version 1.0, http://geopubs.wr.usgs.gov/open-file/of02–131/OF02–131.pdf.
19. Reich M., Kesler S.E., Utsunoyiya S. et al. (2005) Solubility of gold in arsenian pyrite. Geochimica et Cosmochimica Acta, 69, 2781–2796.
20. Teal L., Jackson M. (2002) Geologic overview of the Carlin Trend gold deposits. Gold Deposits of the Carlin trend: Nevada Bureau of Mines and Geology, 111, P. 9–19.
21. Tosdal R.M., Wooden J.L., Kistler R.W. (2000) Inheritance of Nevadan mineral belts from Neoproterozoic continental breakup. Geology and Ore Deposits 2000: The Great Basin and Beyond: Geological Society of Nevada Symposium Proceedings. Reno, 451–466.
22. Tosdal R.M., Hickey K.A., Donelick R.A. et al. (2003) Distinguishing hydrothermal events using apatite fission-track thermochronology; Implications for Au-mineralization in the Carlin-Jerritt Canyon region, northern Nevada. Geological Society of America Abstracts with Program. 35(6), 402.
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (29)/сентябрь 2015 г.
