Геология и золотоносность Южно-Печенгской структурной зоны

Актуальность проблемы. Наша страна исторически является ведущей мировой золотодобывающей державой. За 250 лет организованной добычи в России получена девятая часть произведенного в мире золота (Беневольский, 2002). За время реформ объемы геологоразведочных работ по воспроизводству сырьевой базы золота снизились до уровня 60-х годов, произошло резкое уменьшение прироста разведанных запасов, которые не компенсируют добычу. Вместе с тем в современном мире золото остается важнейшим стратегическим валютным резервом. В последнее время возросла его роль как промышленного металла в связи с применением в электронике, космической, медицинской технике и т. д. По данным «Российской бизнес-газеты» за последние 5 лет (2002;2008 гг.) цена золота на мировых рынках увеличилась более чем в 3 раза с 9 $ до 30 $ за грамм. Таким образом, актуальность проблемы добычи, и соответственно поисков коренных и россыпных источников золота в последнее время значительно возросла.

Последние десятилетия отмечены заметными успехами геологических работ на золото в зарубежной части Балтийского щита на площадях, прилегающих к государственной границе России, которые в геологическом отношении обнаруживают вполне определенную аналогию с территорией Мурманской области. Горнодобывающими предприятиями Швеции, Финляндии, Норвегии из коренных источников извлечено около 500 т золота, открыты средние и крупные собственно золоторудные месторождения (Суурикуусико и другие), в то время как на территории Мурманской области до последнего времени не было выявлено ни одного промышленного золоторудного объекта (Голубев и др., 2007).

Южно-Печенгская структурная зона расположена в южной части Печенгской структуры, которая является частью Печегско-Варзугской нижнепротерозойской рифтогенной структуры. Первые сведения о геологии этого района были получены в процессе работ М. А. Мельникова (1891−1892 гг.), В. Танера (1909, 1924, 1929 гг.), С. Конради (1913 — 1915 гг.), X. Хаузена (1922;1924 гг.), A.A. Полканова (1911;1935 гг.). Повышенный интерес к району был обусловлен обнаружением С. Конради ультраосновных никеленосных пород, а впоследствии и медно-никелевых руд (Торнквист, 1921). После завершения Великой Отечественной войны и включения Печенгского района в территорию России началось систематическое геологическое изучение данной площади. Здесь были проведены геологические съемки м-бов 1:200 000 — 1:50 000 (Гольтбурт, 1946; Иванова, 1954; Чалых, 1976; Шлайфштейн, 1987, Паничев, 1995; и др.), поисковые и разведочные работы (Беляев, 1958; Копытько, 1978; Филимонов, 1971).

Наряду с работами производственного характера, на протяжении всего времени изучения Печенгской структуры и ее обрамления непрерывно велись научные исследования, участие в которых принимали сотрудники Кольского филиала АН СССР, ЛГИ, ЛГУ, МГРИ, ВСЕГЕИ, ТКЭ СЗТГУ и многих других организаций. Особое значение имели работы В. Г. Загородного, Д. Д. Мирской, М. А. Гиляровой, А. М. Ахмедова, З. М. Волошиной, В.А. Меле-жика, П. К. Скуфьина, В. Ф. Смолькина, А. А. Предовского, которые затрагивали вопросы региональной геологии, геохимии, геофизики, рудной геологии, металлогении, петрологии, метаморфизма.

К началу 90-ых годов по северной части Печенгской структуры и ее обрамлению выполнен значительный объем производственных и научных исследований, связанных в основном с никеленосностью этого района. Однако Южно-Печенгская структурная зона была изучена в значительно меньшей степени, поскольку в ее пределах не были открыты месторождения медно-никелевых руд, а изучение геологического строения и минерагении этой обширной зоны усложнялось слабой обнаженностью и сложностью строения, но вместе с тем уже в 60−70-ые годы прошлого столетия появились первые данные, свидетельствующие о потенциальной золотоносности пород южно-печенгского комплекса: были выявлены отдельные пункты минерализации золота в коренных породах и установлена связь их с зонами деформаций и метасоматоза.

Впервые золоторудная минерализация Южно-Печенгской зоны (ЮПЗ) была выявлена при проведении поисковых работ на никель (Филимонов, 1971). Работы были ориентированы на никель, и на золото было проанализировано всего 17 проб, в 6-и из которых были отмечены аномальные содержания золота до 0,63 г/т, причем были установлены мощные зоны сульфидной минерализации и окварцевания, которые в отношении золота остались неизученными. Эти данные дополнены при проведении ГДП-50 (Паничев, 1995), когда были выделены золоторудные зоны в ранге рудопроявлений с максимальными содержаниями золота в отдельных пробах до 3 г/т.

В 2000;2004 г. г. Центрально-Кольской экспедицией в пределах ЮПЗ проведены специализированные поисковые работы на золото, в которых автор принимала участие в качестве ответственного исполнителя. Полученные материалы позволили уточнить особенности геологического строения ЮПЗ и по-новому оценить перспективы золотоносности этой площади, а также возможности обнаружения промышленных объектов.

Цель и задачи исследований. Цель работы состояла в изучении особенностей геологического строения Южно-Печенгской структурной зоны, установлении закономерностей размещения здесь золотого оруденения и разработки критериев поиска его промышленных концентраций.

Основные задачи заключались в определении факторов контроля золотого оруденения, его формационной принадлежности, установлении генетической связи минерализации золота с метасоматическими процессами и магматизмом. Эти задачи решались геологическими, геохимическими, минералогическими методами и сводились к следующему:

— уточнение особенностей геологического строения Южно-Печенгской зоны;

— определение фациальных типов метасоматитов, связанных с образованиями южно-печенгского комплекса;

— изучение золотоносности зон метасоматической переработки и выявление наиболее перспективных в отношении золотого оруденения образований;

— выделение и изучение парагенетических ассоциаций минералов золота с благородно-металльной (серебро, Mili) и иной минерализацией;

Фактический материал. Фактической основой послужили оригинальные материалы, собранные автором в процессе проведения поисковых работ на золото в Южно-Печенгской структурной зоне в период с 2000 по 2005 годы. Был привлечен также имющийся в архивах и фондах фактический материал геологосъемочных и поисковых работ, проведенных в 60−90-ые годы прошлого столетия.

По детальным площадям и разрезам изучены супракрустальные образования тальин-ской и песчаноозерской толщ, пороярвинской серии (каллояурская, брагинская, меннельская свиты, каплинская, кассесйокская толщи), комплексы гранитоидов (шуонинский, каскель-яврский, брагинский и др.), а также разнообразные по составу метасоматиты, размещенные в районе озер Ансемъяуре, Брагино, Меннельяур, реки Печенга, горы Порьиташ и на других участках. Геологическое строение и золоторудные зоны Южно-Печенгской зоны изучались путем картирования коренных выходов пород с детальными зарисовками обнажений, а также документации керна скважин и горных выработок. Изучено свыше 500 обнажений, задокументировано 1500 п. м керна скважин и 1400 п. м полотна канав, исследовано более 2000 петрографических шлифов, 30 аншлифов, выполнено около 4000 спектральных анализов на 30 элементов и 4000 анализов на золото. Золото определялось атомно-абсорбционным анализом, который подтвержден пробирными анализами (ЦНИГРИ, МЕХАНОБР). На платиноиды выполнено 20 химико-спектральных анализов по коренным породам и 30 анализов по четвертичным отложениям.

Минералогическое изучение вещественного состава рудных фаз, включающее исследования полированных аншлифов и дробленых проб (протолочек), проводилось на материале разных типов проявлений, однако наиболее детальные исследования выполнены по золоторудным кварцитам. Минералогический анализ пород проведен в лаборатории КГИЛЦ г. Апатиты, аналитик Т. А. Мигина. Фазовый анализ золоторудного концентрата проявления Ансем, который сопровождался микрозондовыми анализами рудных и нерудных минералов, выполнен в г. Санкт-Петербурге фирмой НАТИ (аналитик В.В. Кнауф). Минералогическое описание аншлифов произведно старшим научным сотрудником КНЦ РАН к. г.-м. н. Ю. Н. Нерадовским. В работе привлечены ранее выполненные минералогические исследования, преимущественно изучение аншлифов (Филимонов, 1971; Паничев, 1995). Флюидный анализ газово-жидких включений из метасоматических кварцитов проявления Ансем выполнен ст. научным сотрудником ВСЕГЕИЕ.В. Толмачевой.

Научная новизна и практическая значимость работы. Детально изучены структурные соотношения пород тальинской толщи и южно-печенгского комплекса с гранитоидными массивами, обрамляющими ЮПЗ с юга. Впервые в породах Южно-Печенгской структуры установлены промышленно значимые содержания золота, связанные с тремя формационны-ми типами золотометалльного оруденения (золото-кварцевый малосульфидный, золото-сульфидно-кварцевый, колчеданный золотоносный), локализованные в следующих породах:

— метасоматических кварцитах и скарноидах;

— берез итах, лиственигах и ассоциирующих с ними метасоматитах;

— вулканогенно-черносланцевых толщах и развитых по ним метасоматитах;

— андезидацитах порьиташского комплекса;

— колчеданных рудах;

— карбонат-кварцевых жилах.

Выделены метасоматиты кислотных, основных и щелочных фаций (кварциты, скарнои-ды, березиты, листвениты, альбититы и другие), проведено их ранжирование по условиям проявления, генетической принадлежности, температурному уровню метасоматоза и другим признакам.

Изучена последовательность развития метасоматических процессов и связанного с ними рудообразования в ходе эволюции ЮПЗ, установлена последовательность выделения рудных минералов.

Впервые локализованы золотоперспективные зоны окварцевания, имеющие протяженность более 50 км и приуроченные к тектоническим нарушениям северо-западного направления, секущим все геологические комплексы ЮПЗ. Эти зоны отчетливо выражены в геофизических полях и сопровождаются контрастными вторичными геохимическими аномалиями золота и его элементов-индикаторов. Выявлено и изучено местоположение, морфология тел наиболее перспективных на золото рудовмещающих пород — метасоматических кварцитов, их связь с вмещающими породами. Впервые установлено, что в ассоциации с самородным золотом высокой пробности помимо традиционных рудных минералов присутствуют арсе-ниды, теллуриды, висмутиты золота и платины.

Выделены наиболее перспективные на благороднометалльное оруденение участки ЮПЗ, даны рекомендации на проведение дальнейших поисковых работ.

Защищаемые положения.

1. Южно-Печенгская структурная зона выполнена стратифицируемыми толщами, образующими возрастную последовательность (снизу): тальинская толща (верхний лопий-карелий), песчаноозерская свита и пороярвинская серия (карелий). Исследование взаимоотношений граннггоидных массивов и образований тальинской толщи показало отсутствие надвига между купольными структурами и осадочно-вулканогенным комплексом.

2. Метасоматические образования Южно-Печенгской структурной зоны представлены несколькими фациальными группами, принадлежащими разным температурным и генетическим классам.

3. В Южно-Печенгской структурной зоне выделяется несколько формационных типов золоторудных проявлений, состав и продуктивность которых определяются структурно-тектоническим контролем, составом вмещающих пород и характером метасоматоза.

Апробация работы. Полученные результаты исследований представлялись на научных совещаниях и конференциях: на международной конференции «Рифтогенез, магматизм, металлогения докембрия. Корреляция геологических комплексов Фенноскандии» (Петрозаводск, 1999), на XIV молодежной научной конференции, посвященной памяти К. О. Кратца «Геология и геоэкология северо-запада России» (Петрозаводск, 2003), на I Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия «Геология и геодинамика ар-хея» (Санкт-Петербург, 2005). Основные положения диссертационной работы опубликованы в 6 научных статьях и тезисах и представлены в 4 производственных отчетах.

Благодарности. В ходе работы автор пользовалась поддержкой и консультациями сотрудников ОАО Центрально-Кольская экспедиция и ОАО КГИЛЦ, и в первую очередь AM. Ремизовой, Н. В. Лукьяновой, А. Б. Дураковой, В. А Павлова, С. С. Караваева и других, за что им глубоко благодарна. За консультации и помощь по теме «Метасоматические образования» автор благодарит к.г.-м. н., ведущего научного сотрудника ВСЕГЕИ O.A. Воинову и к.г.-м. н., ст. научного сотрудника ИГГД РАН Б. Ю. Астафьева. Особую признательность автор выражает научному руководителю д. г.-м. н. профессору А. М. Ахмедову, по инициативе которого была начата эта работа. В процессе подготовки и проведения работы он щедро делился своим богатым опытом, просматривал рукопись, внося ценные замечания и предложения. Огромная благодарность за помощь в оформлении графических приложений, рисунков сотрудникам Центрально-Кольской экспедиции М. Г. Шаранковой и JIA. Долгинцевой.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Объем работы без рисунков составляет 133 страницы, включающих 11 таблиц, размещенных на 15 страницах. Работа иллюстрирована 36 рисунками на 38 страницах.

Список литературы

включает 82 наименования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:

Стратифицированные образования ЮПЗ образуют не менее трех возрастных комплексов, разделенных между собой стратиграфическими несогласиями или тектоническими нарушениями В основании южно-печенгского комплекса залегает тальинская толща, отнесенная к нерасчлененным верхнеархейским-нижнепротерозойским образованиям. Следующий возрастной комплекс сложен метавулканитами основного состава песчаноозерской толщи, сопоставляемой с верхней частью свиты Матерт Северо-Печенгской зоны (Паничев, 1995). Основной объем стратифицированных образований ЮПЗ занимает верхний возрастной комплекс, которому отвечает пороярвинская серия, представленная тремя свитами (каллояур-ской, брапшской, меннельской) и двумя толщами (каплинской и касесйокской), причем абсолютный возраст двух из них (меннельской и каплинской), определенный ЯЬ-Бг методом по породе, соответствует свекофеннскому этапу развития — 1,865 и 1,855 млрд лет (Балашов и др., 1995).

Для вулканогенно-осадочных образований ЮПЗ характерна латеральная изменчивость, позволяющая выделить три струкгурно-фациальные подзоны — западную, центральную и восточную, которые различаются строением слагающих их толщ, составом, мощностью и глубиной эрозионного среза.

На начальной стадии свекофеннской тектоно-магматической активизации сформировались наиболее крупные Шуонинский и Каскельяврский интрузивы. С последним связаны широкие зоны кислотных (окварцевание) и основных (эпидотизация) метасоматитов, окаймляющих массив вдоль его северной периферии. Заключительный этап свекофеннской активизации ознаменовался внедрением порьиташского экструзивного комплекса андезидацитовых порфиритов и комплекса брагинских малых тел сиенитов, гранит-порфиров, диоритов, I лампрофиров.

Наиболее достоверно распознаваемы на современном эрозионном срезе тектонические нарушения, связанные с интрузиями габбро-диорит-плагиогранитной формации (Кас-камский, Шуонинский, Руоссельский, Каскельяврский массивы). Эти нарушения представлены двумя основными системами: более ранними зонами меланжа полосовидной Удуговой морфологии, имеющими северо-западное направление, и секущими их поздними разломами северо-восточного направления. Обе системы нарушений имеют весьма важное значение для мобилизации золота в пределах ЮПЗ. Массивы гранитоидов имеют интрузивные контакты, купольную внутреннюю структуру и многочисленные признаки магматического воздействия на вмещающие породы, что отрицает ранее существовавший вывод о надвиговом характере их взаимоотношений с южно-печенгским осадочно-вулканогенным комплексом.

В пределах ЮПЗ размещены метасоматиты различных фациальных групп (от основных до кислотных), принадлежащие разным температурным (от высокодо низкотемпературных) и генетическим классам (регионально-, контактовои дислокационно-метаморфические). Наиболее перспективными для большинства проявлений золота ЮПЗ являются средне-высокотемпературные метасоматиты регионально-метаморфической группы (кварциты, скарноиды). Весьма перспективными на золото являются и метасоматиты дислокационно-метаморфической группы — листвениты, березиты.

В Южно-Печенгской зоне установлены две региональные рудоперспективные на золото зоны, в границах которых выявлено 9 проявлений (Ансем, Весикьявр, Валунное, Поро-ярви, Дальнее, Северное, Южное и другие) и более 60 пунктов минерализации с содержаниями золота, достигающими значений 8,1 г/т, серебра 100 г/т и платиноидов 0,3 г/т. В локализации этих зон, контролирующих размещение золоторудных проявлений, главная роль принадлежит структурно-тектоническому фактору, который связан с формированием интрузий габбро-диорит-плагиогранитной формации (Шуонинский, Каскельяврский и другие массивы). К участкам пересечения двух основных систем нарушений (СЗ и СВ) приурочены золоторудные узлы — Брагинский, Ансемъекский, Пороярвинский. Рудоперспективные зоны, благоприятные для многоступенчатой регенерации и концентрации золота, возникали под воздействием механического, теплового, флюидного влияния крупных массивов гранитоидов.

Золотое оруденение локализовано в метасоматических кварцитах, березитах, андези-дацитах, скарноидах, углеродистых сланцах, пирит-пирротиновых рудах, карбонат-кварцевых жилах. Оруденелые породы залегают среди осадочно-вулканогенных чернослан-цевых толщ и относятся к трем рудным формациям: золото-кварц-сульфидной, колчеданной золотоносной и золото-кварцевой малосульфидной. С двумя последними формациями связана комплексная платиноидно-золоторудная минерализация. Ассоциация рудных минералов в качестве главных включает магнетит, пирротин, пирит, арсенопирит, самородное золото, а также редкие зерна халькопирита, сфалерита, галенита, самородного висмута, пентландита, никелина, хлоанита, виоларнпга, браунита, рутила, гессита, петцита, сперрилита, мончеита.

Формирование раннего рудного минерального комплекса, представленного слабо золотоносными серноколчеданными залежами со сфалерит-халькопирит-пирротиновой минерализацией происходило вдоль южной периферии ЮПЗ в нижних частях разреза южно-печенгского комплекса и приурочено к существенно базальтоидным толщам. Следующая стадия образования рудного комплекса приходится на калевийский этап, в процессе которого формировалась вулканогенно-осадочная пороярвинская серия и происходило накопление первично-осадочных или гидротермально-осадочных руд с рассеянной халькопирит-пирит-пирротиновой минерализацией и непромышленными концентрациями золота. Поздняя, существенно продуктивная фаза минерализации проявилась в позднесвекофеннское время, па-рагенетически связана с внедрением на малой глубине последних порций известково-щелочной магмы (порьиташский, брагинский комплексы). По всей площади ЮПЗ происходили интенсивные тектонические движения, сопровождающиеся регрессивным метаморфизt мом, гидротермальными процессами и низкотемпературным метасоматозом. Таким образом, формирование золотого оруденения происходило при наложении нескольких благоприятных факторов, способствующих локализации и концентрации золота, но наиболее продуктивная фаза золотой минерализации проявилась в свекофеннское время, с которым на Балтийском щите связывается наиболее продуктивное благороднометалльное оруденение.

Главными критериями поисков золота в пределах Южно-Печенгской зоны является выделение по ряду признаков (геофизических, геохимических, литологических, вещественных) рудовмещающих структур (рудоперспективных зон), в границах которых — оконтури-вание потенциально золоторудных узлов.