Геологическое строение Биркачанского золото-серебряного месторождения: Омолонский массив

Актуальность работы, цели и основные задачи исследований. Недавно открытое золото-серебряное месторождение Биркачан находится в южной части Омолонского срединного массива, в 25 км к северу от месторождения Кубака. В течение 1998;2000 гг. ежегодная добыча золота на Кубаке, проводившаяся ОАО «Омолонская золоторудная компания», составляла 13−15 т, затем эти показатели начали постепенно снижаться в связи с естественным истощением запасов. Оставшиеся ресурсы обеспечат работу горнодобывающего предприятия лишь до 2004 года. Актуальность исследований обусловлена тем, что ввод в эксплуатацию нового Биркачанского месторождения позволит сохранить работоспособность наиболее эффективного горнорудного предприятия в регионеКубакинского ГОКа.

Биркачанское месторождение относится к новому для Северо-Востока России золото-серицит-кварцевому минеральному типу. Сходная по составу минерализация широко распространена в пределах Омолонского массива. Однако факторы локализации золото-серицит-кварцевых месторождений изучены недостаточно. Основной целью настоящего исследования является разработка прогнозно-поисковых критериев для месторождений подобного типа.

В связи с этим возникла необходимость решения следующих основных задач на основе обобщения материалов научных и производственных организаций, включая результаты исследований автора: 1) определение региональной позиции и геологического строения рудного поля- 2) выявление структуры месторождения, морфологии и строения рудных тел, критериев локализации рудных столбов- 3) исследование гидротермально-метасоматических изменений вмещающих пород- 4) изучение вещественного состава руд- 5) выяснение ф условий формирования месторождения- 6) разработка прогнозно-поисковых критериев и рекомендаций по поискам сходных месторождений.

Методика исследований, фактический материал и личный вклад автора. Фактическую основу работы составляет материал, собранный автором в процессе выполнения тематических работ ЦНИГРИ в течение 2000;2004 гг. При участии автора были составлены геолого-структурная схема Биркачанского рудного поля 1:25 000 масштаба, схемы латеральной и вертикальной метасоматической зональности, серия детальных геологических разрезов по буровым профилям масштаба 1:1 000, продольная проекция основного рудоносной зоны с данными по метасоматической, геохимической, изотопной и ^ минералогической зональности масштаба 1:5 000. Детальное изучение месторождения включало в себя документацию керна буровых скважин, изучение метасоматических изменений и вещественного состава руд. Лично автором задокументировано 21 ООО пог.м. керна скважин, изучено 600 прозрачных и 140 полированных шлифов, 124 пластины для гомогенизации. Абсолютный возраст месторождения определялся Rb/Sr изохронным методом (29 анализов).

Практическая значимость. Работа направлена на решение актуальной народнохозяйственной проблемы по расширению минерально-сырьевой базы Северо-Востока России. Положения диссертационной работы могут быть широко использованы при поисках и прогнозе месторождений золото-серицит-кварцевого минерального типа.

Рекомендации автора по прогнозу скрытых рудных тел на глубоких горизонтах Биркачанского месторождения использовались при разработке направлений геологоразведочных работ Омолонской золоторудной компании.

Научная новизна. Автором впервые выполнено детальное расчленение девонских вулканитов в пределах месторождения и показана преимущественная приуроченность продуктивной минерализации к игнимбритам риодацитов и покровным риолитам. Впервые выделены индикаторные околорудные метасоматические изменения сидерит-серицит-кварцевого состава. На основе микрозондовых анализов выявлена скрытая минералогическая зональность и предполагаемые направления движения флюидов в плоскости продольной проекции рудоносной зоны. Установлены низкие температуры рудообразования, смешанный метеорно-магматический состав рудоносных флюидов, наличие «каолинитовой шляпы», указывающие на незначительный уровень эрозионного среза месторождения. Составлена изотопно-геохимическая модель формирования месторождения. Разработана система прогнозно-поисковых критериев для золото-серебряных месторождений нового минерального типа.

Апробация работы. Основные материалы и положения диссертации докладывались на научно-техническом совете Омолонской золоторудной компании (2001 г.), на XI международной конференции по термобарогеохимии (г.Александров, 2003 г.), на секции Ученого Совета ЦНИГРИ (2003 г.), на конференции памяти М.Б. и Н. И. Бородаевских (2004 г.). Результаты исследований изложены в двух научно-производственных отчетах и четырех печатных работах, в том числе в одной коллективной монографии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Текст диссертации (182стр.) сопровождается 63 иллюстрациями и 13 таблицами, список литературы содержит 95 наименований. Главы диссертации соответствуют основным защищаемым положениям. В главе 1 проанализированы изученность, положение месторождения в региональных структурах, вмещающие породы,.

Эти выводы позволяют представить следующую модель формирования месторождения. Источник магматогенных рудоносных растворов (позднеюрское интрузивное тело гранодиоритового состава) находился в северо-восточной части рудного поля (Наталенко и др., 2003). Гранодиоритовый состав рудоносной интрузии предполагается по аналогии с золото-серебряными месторождениями ОЧВП. Не исключено, что золото-серебряная минерализация связана со скрытой порфировой системой (Пак, 2002).

Рудоносные флюиды, обогащенные Au, Ag, СН4, H2S, НС1 и другими компонентами, двигались вдоль рудоносного разлома (основной рудной зоны) по восстанию вмещающих пород (снизу-вверх) и с преобладанием латеральной составляющей (с северо-востока на юго-запад). Эти растворы имели пониженный рН и пониженную фугитивность кислорода. Перенос золота и серебра осуществлялся в виде гидросульфидных и/или хлоридных комплексов.

Важнейшими факторами, влияющими на распределение полезных компонентов руд, согласно данным М. С. Сахаровой с соавторами (Шило и др., 1992), являются концентрационные соотношения металлов в растворе, температура, рН и анионно-катионный состав флюида.

От дневной палеоповерхности происходило просачивание метеорных вод с околонейтральным рН, обогащенных ОгНе исключено, что просачивание метеорных вод происходило вдоль надвига. При смешении рудоносных магматогенных растворов и метеорных вод происходило их разбавление, резкая смена кислотности-щелочности и.

— LgA.

50″ .

3 4 S б 7 pH.

11 100— 2 з ш 1 3 пз.

Рис. 3.14 Диаграмма соотношений полей устойчивости минералов в координатах lg ГО,—рН (поработам (Robinson, Ohmoto, 1973; Левин, Зотов, 1986) с дополнениями):

1 — границы полей устойчивости минералов- 2 — изолинии СОУСН4, 3 — область генерации рудоносного флюида- 4 — область рудоогложения / к, а с и Д е V к П ш Т = 150 °C IS -10″ m К+= 1m.

Р б Р о, а н с, а т т В. Р и т с е Р и Ц * 1 ч р"т"|>) A&S т чч V.

10 010— ——- —- t Ч — V —. D NV -г aN Гг ЧУ-.

A&S j.

— г — окислительно-восстановительных условий. В результате распада комплексных соединений из растворов осаждались рудные компоненты (рис. 3.15).

Вдоль горизонта метеорных вод формировалась лента штокверковых рудных тел с рядовыми рудами, в которых золото-серицит-кварцевой продуктивной ассоциацией были сложены сравнительно тонкие прожилки. В этой области преобладал диффузионный тип массообмена. Лентовидное волнообразное распределение продуктивной минерализации в продольной проекции основной рудной зоны вероятно связано с ундуляциями уровня метеорных вод, обусловленными палеорельефом и поперечными разломами.

Богатые рудные тела формировались в подводящих каналах под телами рядовых штокверковых руд. Эти рудные тела, зачастую сложены минерализованными брекчиями, цемент которых практически нацело выполнен продуктивной ассоциацией, ею же в значительной степени замещены и обломки, представленные измененными вмещающими породами и предшествующими адуляр-кварцевых жилами. Тела минерализованных брекчий формировались в долгоживущих рудоносных структурах, отличающихся инфильтрационным типом массообмена, многократным брекчированием, совмещением продуктивных минеральных ассоциаций и условиями растяжения. Предполагается, что богатые рудные тела были приурочены к структурным ловушкам, находившимся на пути постоянно действующих потоков рудоносных растворов. Такие потоки вероятно направлялись к областям разгрузки смешанных растворов на дневной поверхности, маркирующихся понижениями уровня грунтовых вод.

При дальнейшем подъеме к дневной поверхности смешанные растворы, отличающиеся преобладанием сравнительно кислой газовой составляющей, отделившейся от первичных магматогенных растворов в результате их смешения с метеорными водами, формировали каолинитовую шляпу. Присутствие каолинита на глубоких горизонтах может быть связано с локальными более глубокозалегающими участками рудоотложения.

Таким образом, не исключено, что позиция участков богатых руд в палеогидротермальной системе закономерна и приурочена к понижениям «ленты» рядовых штокверковых руд. Вместе с тем, необходимо заметить, что наряду с предложенной позицией, глубокие горизонты месторождения в принципе благоприятны для формирования богатых руд, которые могут быть также локализованы и в других структурных ловушках (оперяющих основную рудную зону трещинах, изгибах рудовмещающих разломов, под экранами слабопроницаемых пород и т. п.).

Принципиальные выводы включают в себя следующие.

Область разгрузки.

Поздняя юра (159 млн. лет).

700 м + + ++++++++++ ++++++++++++.

Интрузивное тело + + + + +.

— 200J.

Рис. 3.15 Изотопно-геохимическая модель формирования Биркачанского месторождения.

Метасоматические изменения вмещающих пород представлены площадной пропилитизацией и последовательно наложенными на нее линейными зонами аргиллизитов, включая реликты «каолинитовой шляпы», и околожильных сидерит-серицит-кварцевых новообразований. Присутствие в приповерхностной части месторождения реликтового ореола адуляровых метасоматитов и смена их серицитовыми новообразованиями с глубиной свидетельствует о понижении рН рудообразующих растворов на глубоких горизонтах.

Биркачанское месторождение принадлежит к наиболее верхней части палеогидротермальной системы (наличие «каолинитовой шляпы», аномально низкие температуры рудоотложения (100−150°С), слабоконтрастное палеотемпературное поле), поэтому на глубоких горизонтах не исключено обнаружение рудных тел кубакинского типа.

Газовая хроматография демонстрирует существенное отличие Биркачанского месторождения от Кубакинского повышенной концентрацией СО2 и пониженной концентрацией СН4, что связывается с формированием известных рудных тел в более приповерхностных условиях при повышенной активности кислорода.

Палеоизотермы и элементы минералогической зональности указывают на существенную роль латерального движения рудоносных растворов в формировании месторождения, предполагаемый источник рудоносных флюидов находился в северо-восточной части рудного поля.

Отсутствие существенно-газовых включений и других признаков вскипания рудоносных растворов позволяет исключить это явление, характерное для многих золото-серебряных месторождений, в качестве ведущего механизма рудоотложения.

Состав изотопов кислорода позволяет предположить смешение первично-магматогенных флюидов с метеорными водами, резкую смену рН, фугитивности кислорода как наиболее вероятный механизм рудоотложения.

Глава 4. Прогнозно-поисковые критерии и признаки месторождений-аналогов.

4.1 Сопоставление месторождения Биркачан с эталонными месторождениями золото-серебряной формации.

Изложенные в предыдущих главах материалы позволили автору сопоставить месторождение Биркачан с рядом хорошо изученных золото-серебряных объектов Магаданской области: Кубака, Джульетта, Карамкен, Дукат по различным геолого-минералогическим и физико-химическим параметрам (табл. 4.1).

Рудные узлы в большинстве случаев отвечают слабоэродированным вулкано-тектоническим депрессиям со скрытым на глубине гранитоидным массивом. Вулкано-тектонические депрессии размером в сотни кв. километров имеют сложное строение и характеризуются длительным развитием. Рудные узлы формируются в участках пересечения региональных рудоконтролирующих разломов.

Рудные поля обычно приурочены к периферическим частям рудных узлов. Их размеры составляют десятки кв. километров и зачастую совпадают с приподнятыми блоками в надынтрузивных зонах скрытых гранитоидных массивов или к вулкано-интрузивно-купольным постройкам.

Месторождения совпадают с тектоническими блоками размером в первые кв. километры, расположенными в периферических частях рудных полей. Месторождения как правило характеризуются веерообразно расширяющимися кверху пучками рудовмещающих нарушений.

Несмотря на различия в возрасте (девон, юра, ранний мел, поздний мел), в большинстве случаев рудовмещающие породы имеют сходный состав: андезиты, андезито-дациты, риолиты, риодациты, а также туфы и игнимбриты аналогичного состава.

Формации метасоматических изменений вмещающих пород представлены преимущественно площадными низкотемпературными пропилитами и линейными зонами аргиллизитов. Отличиями Биркачанского месторождения, указывающими на его позицию в верхней части палеогидротермальной системы и минимальный эрозионный срез, являются отсутствие высокотемпературных метасоматитов (турмалин-содержащих, скарноидов и др.), развитие в верхней части колонки аргиллизитов каолинит-диккит-кварцевых новообразований.

Рудные тела протяженностью сотни м и мощностью — метры — первые десятки м как правило представлены жилами, жильными и минерализованными зонами, приуроченными к трещинам отрыва и скола. В отличие от большинства изученных объектов рудные тела.

I t f.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведенные исследования позволили выявить следующие основные особенности геологического строения и условий формирования Биркачанского месторождения.

1 .Региональная позиция месторождения определяется следующими факторами. Биркачанский рудный узел совпадает со слабоэродированной девонской вулкано-тектонической депрессией со скрытым на глубине гранитоидным массивом. Рудный узел относится к перспективному типу сходному с Авландинским, Дукатским и Иваньинским рудными узлами.

Рудное поле приурочено к периферической части рудного узла, к участку его пересечения предполагаемой субмеридиональной зоной позднемезозойской тектоно-магматической активизации. Рудное поле локализовано в лежачем боку крупного субширотного надвига, пересекающегося системой рудоконтролирующих северо-восточных разломов. Рудное поле сложено стратифицированной толщей девонских вулканитов кедонской серии, представленной андезито-дацитами, игнимбритами риодацитов, туфопесчаниками, покровными риолитами и их туфами, слагающими моноклиналь с падением слоев на юго-юго-запад (крыло более крупной антиклинальной складки). Литологический контроль оруденения определяется благоприятными горизонтами игнимбритов риодацитов и риолитов.

Месторождение представлено протяженным (около 3 км) пучком рудовмещающих нарушений, приуроченных к региональному рудоконтролирующему разлому. Месторождение имеет в плане линзовидную форму, обусловленную образованием области растяжения при правостороннем сдвиге плоскости сместителя. Пучок рудовмещающих нарушений имеет в разрезе веерообразную морфологию и комбинированное строение. В продольной проекции основной рудной зоны золотая минерализация имеет волнообразное лентовидное распределение. Большая часть рядовых рудных тел представлена линейными штокверками (1−2 г/т), в которых продуктивной золото-серицит-кварцевой ассоциацией сложены тонкие, немногочисленные прожилки. На глубоких горизонтах отмечены единичные богатые рудные тела (30−50 г/т), представленные линзовидными зонами минерализованных брекчий, цемент которых практически нацело выполнен продуктивной ассоциацией, ею же в значительной степени замещены и обломки, представленные измененными вмещающими породами и предшествующими адуляр-кварцевых жилами. Тела минерализованных брекчий формировались в долгоживущих рудоносных структурах, отличающихся многократным брекчированием и совмещением продуктивных минеральных ассоциаций.

2. Месторождение относится к новому для Магаданской области золото-серицит-кварцевому минеральному типу золото-серебряной формации. Основные минералы-концентраторы полезных компонентов — электрум и самородное золото, отмечены также сульфосоли серебра (полибазит, пираргирит, стефанит, прустит) и серебросодержащие блеклые руды. Месторождение отличается повышенной интенсивностью изоморфных замещений в разных группах минералов, что связывается с преобладанием диффузионных процессов при формировании штокверковых руд.

Преобладающими текстурами руд являются прожилковые, вкрапленные, брекчиевые. Дорудные жилы отличаются ритмично-полосчатыми, каркасно-пластинчатыми, массивными текстурами. Среднее соотношение Au/Ag в рудах составляет 1:4.

Изучение минералогической и геохимической зональности в продольной проекции основной рудной зоны позволяет предварительно выделить в качестве критериев верхне-среднерудного уровня: золото-серебряное отношение Au/Agl, арсенопирит, сфалерит (без сопутствующего галенита), низкосеребристые блеклые руды, пониженное количество сидерита (<3%).

Выявлено четыре стадии минералообразования: 1) дорудная адуляр-кварцевая (324 млн. лет) — 2) слабопродуктивная адуляр-карбонат-кварцевая (172 млн. лет) — 3) продуктивная золото-серицит-кварцевая (159 млн. лет) — 4) пострудная кварц-карбонатная.

Определения абсолютного возраста оруденения Rb/Sr изохронным методом демонстрируют как на Биркачанском, так и на Кубакинском месторождениях наличие полихронной (палеозойской и мезозойской) минерализации, что указывает на значительную длительность процесса рудообразования, являющуюся важным фактором формирования крупных месторождений. Основная часть рудной минерализации отлагалась в ходе позднеюрского этапа близко-одновременно на обоих месторождениях.

3. Метасоматические изменения вмещающих пород представлены площадной пропилитизацией и последовательно наложенными на нее линейными зонами аргиллизитов, включая реликты каолинитовой шляпы, и околожильных сидерит-серицит-кварцевых новообразований.

Низкие температуры рудоотложения — 100−150°С (по данным газово-жидких включений), смешанный метеорно-магматический состав рудоносных растворов (по данным изотопов кислорода), наличие диккит-каолинит-кварцевых метасоматитов и отсутствие высокотемпературных минералов указывают на незначительный эрозионный срез и принадлежность месторождения к верхней части палеогидротермальной системы. Этот факт позволяет ожидать выявление новых рудных тел на глубоких горизонтах. Возможно наличие рудных тел нового типа — метасоматических залежей вкрапленных руд, сложенных синрудными новообразованиями.

Изотопно-геохимическая модель формирования месторождения включает в себя следующее. Рудоносные флюиды двигались вдоль рудоносного разлома (основной рудной зоны) по восстанию вмещающих пород. При смешении рудоносных магматогенных растворов и метеорных вод происходило их разбавление, резкая смена кислотности-щелочности и окислительно-восстановительных условий. В результате распада комплексных соединений из растворов осаждались рудные компоненты. Вдоль горизонта метеорных вод формировалась лента штокверковых рудных тел с рядовыми рудами. Богатые рудные тела были приурочены к структурным ловушкам, находившимся на пути постоянно действующих потоков рудоносных растворов. Такие потоки вероятно направлялись к областям разгрузки смешанных растворов на дневной поверхности, маркирующихся понижениями уровня грунтовых вод.

4. Прогнозно-поисковые критерии и признаки однотипных месторождений в пределах Омолонского массива включают: а) слабоэродированные девонские вулкано-тектонические депрессииб) крутопадающие долгоживущие региональные рудоконтролирующие разломы северо-восточной ориентировкив) крупноамплитудные надвиги, предположительно играющие роль структурных экрановг) линейные зоны аргиллизации с наложенными серицит-сидерит-пирит-кварцевыми изменениямид) диккит-каолинит-кварцевые метасоматитые) золотоносные штокверки и минерализованные зоны дробления золото-серицит-кварцевого состава.

Предлагаются следующие практические рекомендации:

1) заверить прогнозируемые богатые рудные тела на глубоких горизонтах несколькими дополнительными скважинами глубиной 400−800 м- 2) продолжить разбуривание основной рудной зоны на северо-восток и юго-запад от известных рудных тел, заверить предположение о приуроченности богатых руд к участкам понижения палео-уровня грунтовых вод- 3) провести поиски других скрытых рудоносных зон в пределах рудного поля. Кроме того, предложено использовать разработанную палеогидротермальную модель на участке Магнитном.