Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2022, T. 507, № 1, стр. 35-41

ВВЕДЕНИЕ

Во второй половине XX века на Западной Чукотке в золотоносных россыпях Алучинского поднятия были обнаружены минералы платиновой группы (МПГ). Первые исследования МПГ были проведены в СВКНИИ ДВО АН СССР и ВНИИ-1 МЦМ СССР [1]. МПГ как попутные зерна были обнаружены практически во всех россыпях самородного золота Баимского россыпного золотоносного узла (расположен в Билибинском р-не на западе Чукотского АО, рис. 1). Наиболее крупные россыпи (ныне уже отработанные) связаны с верховьями р. Баимка и р. Омчак и их небольшими притоками. В 90-е годы прошлого столетия были проведены специализированные исследования по изучению минералогии элементов платиновой группы (ЭПГ) ([1–3] и др.). Основными результатами исследований МПГ платинометальных россыпных проявлений Алучинского поднятия были следующие положения.

Рис. 1.

Схема геологического строения Баимского россыпного золотоносного узла (использована геологическая карта масштаба 1 : 100 000, составленная А.Г. Сапегиным в 2014 г., с использованием материалов Анюйской ГРЭ СВГТУ [2]). 1 – породы айнахкургинской свиты (K₁an): песчанники, алевролиты, аргиллиты, прослои угля; 2 – омчакский гранодиоритовый комплекс (K₁o); 3 – егдэгкычский габбромонцонит–сиенитовый комплекс (K₁e); 4 – Весеннинский гранодиоритовый комплекс (K₁vs); 5 – породы волжского яруса (титонского века): J₃v₂ – андезитобазальты, андезиты, туфы среднего состава, туффиты, туфопесчанники, туфоконгломераты, песчаники, алевролиты; J₃v₃ – лавобрекчии, туфолавы, туфы среднего состава, трахоандезиты и дациандезиты и их туфолавы, туфопесчанники, туфоконгломераты, алевролиты; 6 – баимский габбро-долеритовый, габбро-пироксенитовый комплекс (J₃b); 7 – алучинский комплекс (T₁a): дуниты, перидотиты, пироксениты, габбро. Белым цветом показаны аллювиальные отложения четвертичного периода (Q_III–IV): галечники, пески, глины, илы. Цифрами в кружках отмечены пробы РМП для ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования из россыпей золота: 1 – р. Баимка, 2 – руч. 1-й Весенний, 3 – р. Омчак.

1. “Шлиховая платина” относится к иридисто-платиновому и платиновому минералого-геохимическим типам и представлена: 1) главным образом, изоферроплатиной, в которой распределение железа имеет бимодальный характер 16–20 и 24–28 ат. %; 2) второстепенное значение имеет самородная платина; 3) редкими являются куперит, сперрилит, самородный иридий, самородный осмий, боуит, купрородсит, лаурит, прассоит, холлингвортит и др.

2. Из распространенных потенциальных россыпеобразующих формаций: 1) мантийных дунит-гарцбургитовых комплексов офиолитов, или 2) кумулятивных габбро-пироксенитовых комплексов, по всем признакам коренными источниками МПГ являются последние.

3. Характеристика состава россыпеобразующих минералов группы самородной платины (РМП) отличается от таковых распространенных в кумулятивных сериях ультраосновных пород офиолитов, что не позволяло считать коренными источниками породы алучинского комплекс (T₁a): дуниты, перидотиты, пироксениты.

4. Шлиховые ореолы МПГ приурочены к водотокам, размывающим отложения верхней толщи волжского (титонского) века и судя по комплексу минералогических признаков (сортировки и окатанности зерен, минералов-сростков силикатов и оксидов и др.) поступают в россыпи из промежуточных литофицированных коллекторов.

Важный шаг в решении проблемы датирования МПГ был сделан в ИГГД РАН Ю.А. Шуколюковым с коллегами, благодаря разработке метода изотопного ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования [4]. В предлагаемой статье изложены результаты ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования РМП из россыпных проявлений р. Баимка и ее притока руч. 1-й Весенний и верховья р. Омчак (рис. 1). Сведения о ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрасте РМП позволяют установить связи между платинометальным рудообразованием и геологическими событиями Алучинского поднятия, а следовательно, улучшить критерии прогноза перспективы платиноносности территорий Западной Чукотки.

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ

Алучинское поднятие входит в состав восточного блока Алазейско-Алучинской магматической зоны. Эта зона на юго-востоке перекрывается образованиями Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. Это выразилось во влиянии процессов магмо- и тектогенеза Тихоокеанского пояса на геологическое развитие района, формирование разнообразных комплексов и ассоциаций осадочных, вулканических, интрузивных пород и метасоматических комплексов ([2, 5] и др.).

В геологическом строении района распространения золотоносных россыпей Алучинского поднятия с МПГ большей частью принимают участие вулканогенно-терригенные отложения волжского яруса (титонского века 145–151 млн лет) мальмской эпохи (J₃v₂–J₃v₃). Здесь доминируют туфы и туфолавы среднего состава, конгломераты и песчаники (рис. 1). В северо-восточной части района распространены песчаники, алевролиты, аргиллиты с прослоями угля айнахкургинской свиты берриасского века ранней меловой эпохи (K₁an) (рис. 1).

К ранним интрузивным образованиям района относятся мантийные дунит-гарцбургитовые и габбро-пироксенитовые магматические комплексы офиолитов алучинского комплекса. По данным А.В. Ганелина возраст пород комплекса укладывается в диапазон 226–306 млн лет [6].

Вулканогенные породы кимериджского века и габбро-долеритовые и клинопироксенит-габбровые интрузии баимского комплекса (J₃b) объединены в кимеридж-ранневолжскую (J₃ km–J₃v₁) ассоциацию 148–154 млн лет [7].

Отложения волжского яруса (J₃v₂–J₃v₃) прорваны интрузивными и субвулканическими телами нескольких магматических комплексов, весеннинского (K₁vs) гранодиоритового, егдэгкычского (K₁e) габбро-монцонит-сиенитового и омчакского (K₁o) гранодиоритового (рис. 1). Со второй фазой егдэгкычского комплекса связаны практически все известные Cu ± Mo ± Au-порфировые рудные объекты района, включая крупное месторождение Песчанка. По данным U–Pb-датирования циркона, возраст пород егдэгкычского комплекса составляет 139–143 млн лет ([8] и др.), порфировая Cu–Au ± Mo-минерализация имеет возраст 144.1 ± 1.5 млн лет [9]. Медно-порфировые и эпитермальные Au–Ag-объекты, связанные с егдэгкычским комплексом, и являются источником золота россыпей Баимского россыпного золотоносного узла.

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ

В процессе данных исследований была изучена коллекция зерен РМП (120 шт.) из золотых россыпей р. Баимка, руч. 1-й Весенний и р. Омчак. Среди РМП главным является изоферроплатина состава – Pt_3.3–3.2Fe_0.7–0.8, второстепенным – изоферроплатина состава Pt₃Fe. В зернах изоферроплатины Pt_3.3–3.2Fe_0.7–0.8 установлены микронные включения: самородный осмий, лаурит-эрлихманит, кашинит-боуит, купрородсит-купроиридсит, василит, фаза с составом Pd₃Te и борнит. В зернах изоферроплатины Pt₃Fe установлены микронные включения: хонгшит, куперит, миассит, ирарсит-холлингвортит, сперрилит и полкановит. По периферии или по трещинам зерен изоферроплатины Pt_3.3–3.2Fe_0.7–0.8 наблюдается замещение вторичной изоферроплатиной состава Pt₃Fe.

По типу включений силикатов и оксидов зерна РМП разделены на два типа. Первый тип – изометричные включения (до 50 мкм), сложенные стеклоподобными криптоагрегатами силикатов (их валовый состав близок к составу амфибола), иногда с боуитом и кристаллическими индивидами клинопироксена и магнетита. С этой группой минералов ранее были описаны индивиды плагиоклаза [2]. Второй тип – включения округлой или неправильной формы, заполняющие каверны и микротрещины изоферроплатины в виде агрегатов с микрокластическими структурами. Они представлены главным образом кварцем и каолинитом, менее распространенными являются: мусковит, хлорит, плагиоклаз, полевые шпаты, амфибол, барит, кальцит, гематит и фазы состава Ti–O, Ca–S–O, Pb–Al–P–O.

Полученные в ходе данной работы результаты по минералогии РМП в целом подтвердили результаты ранних исследований и сделанные по ним выводы ([1–3] и др.). Так, первая группа включений сингенетичны МПГ. Вторая группа включений в кавернах и дислокационных трещинах РМП отнесена к кластогенному парагенезису из литофицированных осадочных пород волжского яруса. В настоящий период все микронные включения в РМП (МПГ, силикаты, оксиды и др.) находятся в процессе до исследования и будут являться темой самостоятельных публикаций, которые дополнят ранние работы этого направления.

МЕТОД ¹⁹⁰Pt–⁴He-ДАТИРОВАНИЯ И ИЗУЧЕННЫЕ ОБРАЗЦЫ

Возраст  РМП  определен  по  результатам ¹⁹⁰Pt–⁴He-изотопного датирования [4]. Для этого было выбрано 14 зерен изоферроплатины состава Pt_3.3–3.2Fe_0.7–0.8. Полный химический состав РМП изучен на рентгеноспектральном микроанализаторе (РСМА, Cameca SX-100, аналитик Н.Н. Кононкова, ГЕОХИ РАН). Эти образцы выбраны после предварительного исследованием всех 120 зерен на сканирующем электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром (ЭДСМА, Jeol JSM-IT500, геологический ф-т МГУ, аналитик Н.Н. Кошлякова). 10 изученных зерен РМП были без видимых включений МПГ и силикатов, по два зерна с включениями силикатов первого и второго типов.

Измерение концентрации радиогенного гелия выполнено с использованием магнитно-секторного масс-спектрометрического комплекса МСУ-Г-01-М (ИГГД РАН) [4]. Калибровка масс-спектрометра выполнена по метеоритному эталону Княгиня с известной концентрацией гелия (1.24 ± 0.02 × 10^–5 см³/г ⁴He) [10]. Для проведения анализа образцы с добавлением чистой меди (99.95% Cu) в соотношении 1: 3(Cu) были завернуты в танталовую фольгу. Крупные зерна были предварительно разделены механическим путем с применением инструмента из твердых сплавов на фрагменты, пригодные по массе для датирования (0.3–3 мг). Значения бланка, определенные при нагреве медной проволоки с танталовой фольгой в танталовой кювете при 1400°С, составляют около 3 × 10⁹ ат. гелия. Гелий, выделяющийся при температуре менее 1000°С, не учитывается в расчете ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста [11]. В случае высоких содержаний (более 10%) подобного низкотемпературного гелия измерения не учитываются при получении возрастных значений. В вычислениях возраста РМП использована константа распада ¹⁹⁰Pt, равная 1.477 × 10^–12 лет^–1, а изотопная распространенность изотопа ¹⁹⁰Pt – 0.01296% [12]. При расчете ошибки определения ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста ошибка определения константы скорости распада ¹⁹⁰Pt, ее изотопной распространенности, а также систематическая ошибка, связанная с определением концентрации гелия в стандарте Княгиня, не учитывались. Значение ошибки ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраста – это аналитическая ошибка измерения содержания ¹⁹⁰Pt и ⁴He. Для образцов, разделенных на несколько проб, приведены как значения возраста, определенные для фрагментов, так и средневзвешенные значения возраста для зерна целиком (табл. 1). Построение изохроны производилось по отдельным зернам, а не их фрагментам (рис. 2). Это связано с тем, что деформация зерен приводит к некоторому перераспределению дефектов, содержащих гелий, что увеличивает дисперсию для каждого отдельного фрагмента. Средневзвешенный же возраст остается неизменным [13].

Рис. 2.

¹⁹⁰Pt–⁴He-“изохроны” РМП Баимского россыпного золотоносного узла. Для образцов РМП (табл. 1) соответственно: 148 и 188 млн лет.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Полученные данные по содержанию Pt и ⁴He и расчетному ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрасту отдельных зерен РМП из россыпей Баимского россыпного узла свидетельствовали о присутствии двух разновозрастных групп – ранних и более поздних (табл. 1). Представленные в статье данные (табл. 1) невозможно изобразить одной изохроной. Статистическая обработка полученных данных (табл. 1) позволяет выделить 2-е изохроны с ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастом: 188 ± 4 млн лет и 148 ± 6 млн лет (рис. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ

РМП выделенных двух возрастных групп – 188 ± 4 млн лет и 148 ± 6 млн лет по основным своим характеристикам практически не различается: имеет сходный состав изоферроплатины Pt_3.3–3.2Fe_0.7–0.8 и один и тот же набор включений МПГ, силикатов и окислов.

Пока по незначительному фактическому материалу можно говорить о следующих нюансах.

1) Условно можно сказать, что большая часть проанализированных зерен ¹⁹⁰Pt–⁴He-возрастом – 148 ± 6 млн лет (табл. 1, рис. 2) содержит больше сингенетичных РМП микронных включений стеклоподобных криптоагрегатов силикатов (с валовым составом, близким амфиболу), боуит, клинопироксен и магнетит. Такие минералы включения характерны для баимского габбро-долеритового и габбро-пироксенитового комплекса (J₃b) [2, 3].

2) В составе РМП ранней группы – 188 ± 4 млн лет незначительно преобладает палладий (рис. 3). Их коренным источником могли бы быть необнаруженные в районе габбро-пироксениты тоарского века ранней юры, характерные для баимского комплекса. Увеличенное содержание Pd в изоферроплатине (рис. 3) характерно для кумулятивных комплексов изоферроплатины офиолитов [1, 2], поэтому можно предположить, что коренным источником являются габбро кумулятивной серии алучинского комплекса (T₁a) офиолитов. В этом случае диапазон возраста пород алучинского комплекса [6] надо увеличить до 188–306 млн лет.

Рис. 3.

Соотношения атомарных количеств Ir, Rh и Pd в РМП Баимского россыпного золотоносного узла. 188 млн лет, 148 млн лет – обозначения образцов, по которым выделен соответствующий ¹⁹⁰Pt–⁴He-возраст.

РМП попадают в аллювиальные россыпи золота в основном из пород волжского яруса J₃v_2–3 (титонского века) – промежуточного коллектора МПГ. Коллектором РМП являются осадочные породы (конгломераты), но могут быть и эксплозивные брекчии андезит-базальтового состава волжского яруса, подобно флюидно-эксплозивным брекчиям железомарганцевого месторождения Поперечное (Малый Хинган, Дальний Восток) [14, 15]. Где появление МПГ ¹⁹⁰Pt – (Pt–He) ⁴He возраста – 125 ± 21 млн лет в породах позднего рифея–венда связано с их выносом в составе высокомобильных пересыщенных флюидами расплавов андезит-дацитового состава.

В заключение можно однозначно констатировать, в Баимском россыпном золотоносном узле в результате проведенного ¹⁹⁰Pt–⁴He-датирования, впервые установлен возраст РМП, ранний – 188 ± 4 млн лет и поздний – 148 ± 6 млн лет.